Luận Văn điều khiển và giám sát bãi giữ xe tự động qua ethernet

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay phương tiện đi lại là ôtô được sử dụng khá phổ biến, chính vì vậy việc xây dựng bãi giữ xe là cần thiết, nhất là ở các khu đô thị lớn như thành phố Hồ Chí Minh, thủ đô Hà Nội. Nhưng với diện tích đất ngày càng bị thu hẹp thì việc xây dựng các bãi giữ xe có diện tích lớn là việc gây khó giải quyết. Chính vì vậy, với sự phát triển của công nghệ hiện đại thì việc khó khăn đó được giải quyết dễ dàng. Đó là việc xây dựng các bãi giữ xe theo dạng tầng (hay còn gọi là dạng chung cư ), một việc làm hoàn toàn có thể, phù hợp với sự phát triển của đô thị hiện đại, giúp giảm được diện tích xây dựng.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ không ngừng của các ngành kỹ thuật. Chúng đã đi sâu vào mọi mặc đời sống hàng ngày của người dân. Đặc biệt là sử dụng PLC để điều khiển các thiết bị công nghiệp. Nắm được tầm quan trọng đó, em làm đề tài:ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG QUA ETHERNET để làm luận văn tốt nghiệp cho mình, vừa để tạo ra 1 sản phẩm có khả năng ứng dụng trong thực tế.
Những kiến thức và năng lực đạt được trong quá trình học tập tại trường sẽ được đánh giá qua đợt bảo vệ luận văn tốt nghiệp. Vì vậy em đã cố gắng tận dụng tất cả những kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tòi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
LỜI CẢM ƠN
Sau những năm học tại trường,em đã được học và tiếp thu nhiều kiến thức mới từ sự chỉ bảo tận tình của Quý Thầy Cô,sự giúp đỡ của bạn bè. Đây là khoảng thời gian đầy ý nghĩa. Luận văn tốt nghiệp ra trường là nền tảng quan trọng và đánh dấu một bước ngoặt mới trong cuộc đời của em.
Do khoảng thời gian và kiến thức còn hạn hẹp, mặc dù em cố gắng hoàn thành luận văn tốt nghiệp này đúng thời hạn. Nên không tránh khỏi những thiếu sót mong Quý thầy cô thông cảm. Em mong nhận được những ý kiến đóng góp tận tình của quý thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Ths. Nguyễn Đức Toàn đã đưa ra một đề tài hay, thực tế giúp em tiếp cận với thực tế công việc ở bên ngoài từ đó tự tin hơn khi bước ra trường. Đặc biệt thầy đã tận tình hướng dẫn, gợi ý phát triển luận văn thực tế hơn, hỗ trợ tài liệu, trong suốt quá trình làm khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn thầy.
Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến anh Nguyễn Văn Huyên đã tận tình hướng dẫn trong khâu lập trình PLC, cũng như là trang thiết bị để em hoàn thành luận văn này. Và rất nhiều thành viên của diễn đàn PLC Việt Nam và diễn đàn Kỹ Thuật Việt.
Sinh viên thực hiện
MỤC LỤC
Đề mục Trang
LỜI NÓI ĐẦU i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC HÌNH VẼ vii
DANH MỤC BẢNG xiii
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1. SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1
1.2. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1
1.3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 2
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG 3
2.1. TÌM HIỂU BÃI GIỮ XE. 3
2.2.THIẾT KẾ BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG 3
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PLC S7-1200. 6
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ S7-1200. 6
3.1.1. Khái niệm chung PLC S7-1200. 6
3.1.2. Các module trong hệ PLC S7-1200. 6
3.1.2.1. Giới thiệu về các module CPU 6
3.1.2.2. Sign board của PLC SIMATIC S7-1200. 7
3.1.2.3. Module xuất nhập tín hiệu số. 8
3.1.2.4. Module xuất nhập tín hiệu tương tự. 8
3.1.2.5. Module truyền thông. 9
3.2. LÀM VIỆC VỚI PHẦN MỀM TIA PORTAL. 9
3.2.1. Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI 9
3.2.2. TAG của PLC / TAG local 9
3.3. KỸ THUẬT LẬP TRÌNH 12
3.3.1. Vòng quét chương trình. 12
3.3.2. Cấu trúc lập trình. 12
3.3.2.1. Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS. 13
3.3.2.2. Hàm chức năng – FUNCTION 14
3.4. GIỚI THIỆU CÁC TẬP LỆNH 15
3.4.1. Bit logic (tập lệnh tiếp điểm) 15
3.4.2. Sử dụng bộ Timer 18
3.4.3. Sử dụng bộ Counter 19
3.4.4. So sánh. 20
3.4.5. Toán học. 20
3.4.6. Di chuyển (MOVE) 22
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG WEBSERVER VỚI PLC S7-1200. 24
4.1.GIỚI THIỆU VỀ ỨNG DỤNG WEBSERVER VỚI PLC S7-1200. 24
4.2. STANDARD WEB PAGES. 26
4.3. USER-DEFINED WEB PAGES. 33
4.3.1. Các bước căn bản để tạo 1 trang User-defined Web. 34
4.3.2. Những đặc điểm chính của trang User-defined web. 39
CHƯƠNG 5: MÃ VẠCH 45
5.1. GIỚI THIỆU 45
5.2. CÁC LOẠI MÃ VẠCH 46
5.3. ỨNG DỤNG CÁC LOẠI MÃ VẠCH 46
5.4. ĐẦU ĐỌC MÃ VẠCH: MÁY QUÉT MÃ VẠCH CD 100-BU 47
CHƯƠNG 6: PC ACCESS. 49
6.1. ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ. 49
6.2. GIAO DIỆN VÀ CÁCH KẾT NỐI 49
CHƯƠNG 7: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WINCC V7.0 SP3. 52
7.1. ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA WINCC 52
7.2. ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA WINCC 52
7.3.TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH WINCC CHỨC NĂNG CỦA TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN(CONTROL CENTER) 53
7.3.1. Chức năng. 53
7.3.2. Cấu trúc. 54
CHƯƠNG 8: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 57
8.1. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHÍNH 57
8.2. LƯU ĐỒ XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ 61
8.3. LƯU ĐỒ CẤT XE. 62
8.4. LƯU ĐỒ LẤY XE. 64
CHƯƠNG 9: THI CÔNG VÀ ỨNG DỤNG 66
9.1. MÔ HÌNH NHÀ GIỮ XE. 66
9.2. TẠO PROJECT TRONG TIA V11. 73
9.2.1. Kết nối qua giao thức TCP/IP. 73
9.2.2. Tạo một Project trong TIA Portal 74
9.2.3. LÀM VIỆC VỚI MỘT TRẠM PLC 77
9.2.3.1. Quy định địa chỉ IP cho module CPU 77
9.2.3.2. Đổ chương trình xuống CPU 77
9.2.3.3. Giám sát và thực hiện chương trình. 79
9.3. TẠO PROJECT TRONG WINCC 79
9.3.1. Tạo Project và kết nối các Tag với PC Access. 80
9.3.2. Cách tạo giao diện của bãi giữ xe. 84
9.3.3. Một số thao tác để tạo các chi tiết trong những giao diện còn lại 87
9.3.4. Tạo User và phân quyền người sử dụng. 92
9.3.5. Tạo report thông qua Excel 97
9.4. TẠO WEB SERVER 98
9.4.1. Thay đổi IP cho S7-1200 bằng IP Tool 98
9.4.2. Tạo Web Server 100
9.4.3. Hướng dẫn sử dụng ứng dụng. 103
CHƯƠNG 10: TỔNG KẾT 109
10.1. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐỀ TÀI 109
10.2. CÁCH KHẮC PHỤC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 109
TÀI LIỆU THAM KHẢO 111
DANH MỤC HÌNH VẼ
Tên Hình Trang
Hình 2.1: Mô hình bài giữ xe. 3
Hình 2.2: Cảm biến từ. 4
Hình 2.3: Tính toán buồng nâng xe. 4
Hình 3.1: Thông số module CPU S7-1200. 7
Hình 3.2: Thông số Sign board. 8
Hình 3.3: Thông số module mở rộng ngõ vào và ngõ ra. 8
Hình 3.4: Thông số module analog. 9
Hình 3.6: PLC Tags trong TIA PORTAL. 10
Hình 3.7: PLC Table trong TIA PORTAL. 11
Hình 3.8: Tìm và thay thế Tag PLC 11
Hình 3.9: Cấu trúc lập trình. 13
Hình 4.1: Cơ chế truy cập Web Server qua Internet 24
Hình 4.2: Cấu trúc một Web Server 25
Hình 4.3: Trang giới thiệu SIMATIC S7-1200. 27
Hình 4.4: Trang khởi đầu. 27
Hình 4.5: Thông số PLC 28
Hình 4.6: Thông tin làm việc của PLC 29
Hình 4.7: Thông tin module PLC 30
Hình 4.8: Thông số truyền thông của PLC 30
Hình 4.9: Thống kê dữ liệu truyền thông của PLC 31
Hình 4.10: Trạng thái của biến. 32
Hình 4.11: Lưu trữ dữ liệu trên Web. 32
Hình 4.12: Mô hình đọc và gửi dữ liệu qua Web Server 34
Hình 5.1: Cấu trúc mã vạch. 46
Hình 5.2: Máy quét mã vạch CD 100-BU 47
Hình 6.1: Ứng dụng PC Access. 50
Hình 6.2: Tạo giao diện PC Access. 50
Hình 6.3: PG/PC Interface 1. 51
Hình 6.4: Cài đặt cấu hình kết nối 51
Hình 6.5: Bảng các biến trong PC Access. 52
Hình 8.1: Lưu đồ chính. 58
Hình 8.2: Lưu đồ quét mã vạch cất và lấy xe. 59
Hình 8.3: Lưu đồ phát hiện xe vào trái 60
Hình 8.4: Lưu đồ phát hiện xe vào phải 61
Hình 8.5: Lưu đồ xác định tọa độ. 62
Hình 8.6: Lưu đồ cất xe trái 63
Hình 8.7: Lưu đồ cất xe phải 64
Hình 8.8: Lưu đồ lấy xe trái 65
Hình 8.9: Lưu đồ lấy xe phải 66
Hình 9.1: Mô hình thực tế. 67
Hình 9.2: Phòng cất xe. 68
Hình 9.3: Nơi xe vào. 69
Hình 9.4: Xe ra. 70
Hình 9.5: Buồng thang. 70
Hình 9.6: Đường chạy của băng tải 71
Hình 9.7: Sơ đồ đấu dây ngõ vào PLC 72
Hình 9.8: Sơ đồ nối dây ngõ ra PLC 73
Hình 9.9: Bảng điều khiển thực tế. 74
Hình 9.10: Kết nối PLC qua TCP/IP. 75
Hình 9.11: Biểu tượng TIA PORTAL V11. 75
Hình 9.12: Tạo dự án mới 75
Hình 9.13: Đặt tên dự án. 76
Hình 9.14: Chọn cấu hình cho dự án. 76
Hình 9.15: Thêm thiết bị mới cho dự án. 77
Hình 9.16: Chọn PLC tương ứng. 77
Hình 9.17: Đổ chương trình PLC 78
Hình 9.18: Kiểm tra kết nối PLC với thiết bị tải về. 79
Hình 9.19: Kết quả sau khi tải chương trình. 79
Hình 9.20: Chương trình chính (OB1) 80
Hình 9.21: Kết nối PLC và máy tính. 80
Hình 9.22: Chạy trực quan PLC trên giao diện. 80
Hình 9.23: Tạo dự án trong WinCC V7.0. 81
Hình 9.24: Thêm thiết bị mới trong WinCC 81
Hình 9.25: Chọn kiểu kết nối OPC cho WinCC 82
Hình 9.26: Thông số hệ thống. 82
Hình 9.27: Chọn kết nối PC Access trong WinCC 83
Hình 9.28: Lọc các biến vào trong WinCC 83
Hình 9.29: Thêm biến cho WinCC 84
Hình 9.30: Thêm biến. 84
Hình 9.31: Các biến trong WinCC 85
Hình 9.32: Các đối tượng trong WinCC 86
Hình 9.33: Độ bóng của hình ảnh trong WinCC 86
Hình 9.34: Phong nền của giao diện chính. 87
Hình 9.35: Thuộc tính INFORMATION CAR PARK 87
Hình 9.36: I/O field and Static Text 88
Hình 9.37: Nhập mã vạch. 89
Hình 9.38: Hộp thoại cấu hình. 89
Hình 9.39: Chon Tag cho I/O field nhập mã vạch. 90
Hình 9.40: Cấu hình ngõ ra của Mã Vạch. 90
Hình 9.41: Giao diện buồng chuyển xe. 90
Hình 9.42: Giao diện INFORMATION CAR PARK 91
Hình 9.43: Giao diện INTERFACE 1. 92
Hình 9.44: Giao diện INTERFACE 2. 92
Hình 9.45: Giao diện INTERFACE 3. 92
Hình 9.46: Giao diện phân quyền chính. 93
Hình 9.47: Thay đổi mật khẩu của Admin. 94
Hình 9.48: Tao nhóm người dùng. 95
Hình 9.49: Nhóm vận hành. 95
Hình 9.50: Tạo người vận hành. 96
Hình 9.51: Đặt mật khẩu cho người vận hành. 96
Hình 9.52: Người vận hành. 96
Hình 9.53: Thêm quyền. 97
Hình 9.54: Thêm dòng phân quyền. 97
Hình 9.55: Phân quyền cho Admin. 97
Hình 9.56: Phân quyền cho người vận hành. 97
Hình 9.57: Phân quyền từng mục. 98
Hình 9.58: Giao diện Report Excel 98
Hình 9.59: Cài đặt PG/PC Interface. 99
Hình 9.60: Chỉnh cấu hình kết nối mạng IP Tool 99
Hình 9.61: Cập nhật PLC vào IP Tool 99
Hình 9.62: MAC Address của PLC 100
Hình 9.63: IP của PLC 100
Hình 9.64: Dừng PLC 100
Hình 9.65: Cài đặt IP cho PLC 101
Hình 9.66: Tạo tên biến trong TIA Portal 101
Hình 9.67: Lệnh HTML được viết trong Notepad++. 102
Hình 9.68: Cài đặt kích hoạt Web server cho PLC 102
Hình 9.69: Tạo đương dẫn đến trang Web. 103
Hình 9.70: Đặt mật khẩu cho PLC 103
Hình 9.71: Lệnh WWW trong TIA Portal 104
Hình 9.72: Tạo kết nối Wifi bằng Connectify Hostpot 104
Hình 9.73: Đăng nhập Web server 105
Hình 9.74: Đăng nhập Web Server 1. 106
Hình 9.75: Đăng nhập Web Server 2. 106
Hình 9.76: Giao diện Web Server Plant Status. 107
Hình 9.77: Giao diện Web Server Overview Car Park. 108
Hình 9.78: Giao diện Web Server Data. 109
Hình 9.79: Giao diện Web Server Check Monthly Car 109

DANH MỤC BẢNG
Tên bảng Trang
Bảng 4.1: Các lệnh căn bản trong HTML . 35
Bảng 4.2: Ứng dụng định dạng trong HTML 36
Bảng 4.3: Thời gian truyền nhận của các biến trong Web Server 38
Bảng 4.4: Cấu trúc lệnh WWW . 41
Bảng 4.5: Thông số của ngõ ra RET_VAL của lệnh WWW . 42
Bảng 5.1: Thông số máy quét mã vạch CD 100-BU . 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Lê Thành Bắc, Giáo trình thiết bị điện, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
[2]. Phạm Xuân Khánh, Phạm Công Dương, Bùi Thị Thu Hà (2009), Thiết bị điều khiển khả trình –PLC, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.
[3]. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, Truyền động điện, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
[4]. Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy, Cad trong tự động hóa, Nhà xuất bản Hồng Đức.
[5]. S7-1200 System Manual, Simmens (2009)
[6]. Diễn đàn PLC Việt Nam, www.plcvietnam.com.vn
[7]. Diễn đàn kỹ thuật Việt, www.kythuatviet.com
[8], www.google.com.vn