BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: Nghiên cứu thiết kế bãi đỗ xe tự
động hệ xoay vòng đứng

GVHD

: Th.S Lưu Vũ Hải

Nhóm sinh viên

: Nguyễn Ngọc Dương - 2018601038
Đỗ Cơng Hn - 2018600062
Bùi Xuân Hiếu - 2018601426

Khóa

: ĐH-K13

Hà Nội - 2022


1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................


2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................


3


MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN...................................................I
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.....................................................II
MỤC LỤC...........................................................................................................III
DANH MỤC HÌNH ẢNH..................................................................................VI
DANH MỤC BẢNG BIỂU..............................................................................VIII
LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................IX
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÃI ĐÕ XE TỰ ĐỘNG.......................1
1.1 Lịch sử nghiên cứu......................................................................................1
1.2 Các vấn đề đặt ra.........................................................................................3
1.3 Đối tượng nghiên cứu..................................................................................4
1.4 Phương pháp thực hiện................................................................................4
1.4.1 Lý thuyết...............................................................................................4
1.4.2 Thực nghiệm.........................................................................................4
1.5 Dự kiến kết quả đạt được.............................................................................5
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG XOAY VỊNG ĐỨNG
...............................................................................................................................5
2.1 Ngun lí làm việc, quy trình cơng nghệ của hệ thống...............................5
2.1.1 Ngun lí làm việc................................................................................5
2.1.2 Quy trình cơng nghệ của hệ thống........................................................6
2.1.3 Giới thiệu một số phần mềm sử dụng...................................................6
2.2 Hệ thống điều khiển...................................................................................11
2.2.1 Bộ điều khiển logic PLC S7 1200......................................................11
2.2.2 Nguyên lí hoạt động PLC S7 1200.....................................................11


4
2.2.3 Bộ điều khiển Arduino Uno R3..........................................................13
2.3 Các loại cảm biến......................................................................................14
2.4 Cơ cấu chấp hành.......................................................................................16

2.4.1 Động cơ một chiều có hộp giảm tốc...................................................16
2.4.2 Cơ cấu truyền tải động năng...............................................................17
2.5 Các khối nguồn..........................................................................................20
CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN VỀ BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG XOAY VỊNG ĐỨNG
.............................................................................................................................22
3.1 Tính tốn hệ thống cơ khí..........................................................................22
3.2 Tính tốn hệ thống điều khiển...................................................................24
3.2.1 Tổng quan về hệ thống.......................................................................24
3.2.2 Mơ tả quy trình hoạt động của hệ thống.............................................25
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG......................................36
4.1 Thiết kế và thi cơng cơ khí cho hệ thống...................................................36
4.1.1 Thiết kế hệ thống cơ khí.....................................................................36
4.1.2 Thi cơng hệ thống cơ khí....................................................................40
4.2 Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển...................................................43
4.2.1 Thiết kế hệ thống điều khiển..............................................................43
4.2.2 Thi công hệ thống điều khiển.............................................................51
CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG XOAY
VÒNG ĐỨNG.....................................................................................................53
5.1 Kết quả đạt được........................................................................................53
5.2 Đánh giá.....................................................................................................53
5.3 Hạn chế và phương pháp giải quyết..........................................................53
KẾT LUẬN.........................................................................................................55


5
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................56
PHỤ LỤC............................................................................................................57

DANH MỤC HÌNH ẢN



6

Hình 1.1 Bãi giữ xe đầu tiên..................................................................................1
Hình 1.2 Nơi giữ xe thuở sơ khai..........................................................................2
Hình 1.3 Bãi đỗ xe tự động...................................................................................3
Hình 2.1 Giao diện của phần mềm TIA Portal V13..............................................7
Hình 2.2 Giao diện phần mềm Visual Studio........................................................8
Hình 2.3 Giao diện phần mềm Microsoft SQL Server..........................................9
Hình 2.4 Giao diện phần mềm Arduino IDE.......................................................10
Hình 2.5 Bộ điều khiển PLC S7 1200.................................................................11
Hình 2.6 Module nguồn PS 1207........................................................................13
Hình 2.7 Arduino Uno R3...................................................................................14
Hình 2.8 Cảm biến quang....................................................................................14
Hình 2.9 Thẻ từ RFID.........................................................................................15
Hình 2.10 Động cơ giảm tốc...............................................................................17
Hình 2.11 Trục vít me – đai ốc trượt...................................................................18
Hình 2.12 Truyền động đai..................................................................................19
Hình 2.13 Truyền động xích................................................................................20
Hình 2.14 Nguồn tổ ong......................................................................................20
Hình 2.15 Cổng USB máy tính...........................................................................21
Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống bãi đỗ xe tự động.................................................24
Hình 3.2 Sơ đồ tự động.......................................................................................25
Hình 3.3 Lưu đồ bằng tay kiểm tra hoạt động thiết bị........................................27
Hình 3.4 Lưu đồ thuật tốn điều khiển pallet bằng tay.......................................28
Hình 3.5 Tối ưu vị trí xe......................................................................................29
Hình 3.6 Lưu đồ điều khiển tự động qua màn HMI và WinCC..........................31
Hình 3.7 Lưu đồ thuật tốn cho xe vào...............................................................32
Hình. 3.8 Lưu đồ thuật tốn cho xe ra.................................................................33
Hình 3.9 Lưu đồ chương trình quay thuật nghịch của động cơ...........................34

Hình 3.10 Lưu đồ tìm pallet trống.......................................................................35


7
Hình 4.1 Hình ảnh 3D trên hệ thống trên phầm mềm Solid Work......................36
Hình 4.2 Thơng số kích thước khung hệ thống...................................................37
Hình 4.3 Nhơm định hình....................................................................................37
Hình 4.4 Thơng số kích thước bánh răng và xích...............................................38
Hình 4.5 Thơng số pallet.....................................................................................39
Hình 4.6 Mạch động lực......................................................................................39
Hình 4.7 Hệ thống thực tế...................................................................................40
Hình 4.8 Thi cơng khung hệ thống......................................................................42
Hình 4.9 Pallet.....................................................................................................43
Hình 4.10 Trục được liên kết với bánh răng........................................................43
Hình 4.11 Bộ điều khiển PLC S7 1200...............................................................43
Hình 4.12 Nguồn tổ ong......................................................................................44
Hình 4.13 Aptomat..............................................................................................45
Hình 4.14 Cảm biến quang..................................................................................45
Hình 4.15 Rơle trung gian 14 chân.....................................................................46
Hình 4.16 Nút nhấn có đèn báo...........................................................................47
Hình 4.17 Sơ đồ mạch đấu nối............................................................................47
Hình 4.18 Arduino Uno R3.................................................................................48
Hình 4.19 RC 522................................................................................................48
Hình 4.20 Mạch Arduino kết hợp với RC 522....................................................49
Hình 4.21 Bảng cơ sở dữ liệu SQL sever............................................................49
Hình 4.22 Giao diện HMI....................................................................................50
Hình 4.23 Giao diện Winform điều khiển trên Visual.........................................50
Hình 4.24 Tủ điện................................................................................................52
Hình 4.25 Tủ điện được đấu nối..........................................................................52



8

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 4.1 Bảng chi tiết các thành phần cơ khí trong hệ thống.............................42
Bảng 4.2 Thơng số PLC S7 1200........................................................................44
Bảng 4.3 Thông số nguồn tổ ong........................................................................44
Bảng 4.4 Thông số Aptomat................................................................................45
Bảng 4.5 Thông số cảm biến quang....................................................................46
Bảng 4.6 Thông số rơle trung gian 14 chân........................................................46
Bảng 4.7 Thông số nút nhấn kết hợp với đèn báo...............................................47
Bảng 4.8 Thông số RC522..................................................................................49
Bảng 4.9 Thông số Arduino Uno R3...................................................................48
Bảng 4.10 Bảng chi tiết các thành phần điều khiển cho thi công........................52


9

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghệ chế tạo thiết bị tự
động hóa, kết hợp với những thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ
thông tin, đã cho phép tạo nên một giải pháp tự động hố hồn tồn trong mọi
lĩnh vực. Có thể nói tự động hố đã trở thành xu hướng tất yếu của bất kỳ quốc
gia, lãnh thỗ nào. Xuất phát từ thực trạng giao thông ở các thành phố lớn ở nước
ta (như Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh) và các nước trên thế giới, với sự gia tăng ngày
càng lớn của các phương tiện giao thông (đặc biệt là ôtô), một nhu cầu về bãi
đậu đỗ cho các phương tiện giao thông là yêu cầu cấp bách. Một mặt, giảm tắt
nghẽn giao thơng, nó cịn đem lại mặt thẩm mỹ cho một thành phố lớn hiện đại.
Với lý do đó, em đã khảo sát thiết kế một mơ hình bãi đậu xe tự động. Qua một
thời gian hơn 2 tháng tìm hiểu và thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế bãi đỗ xe

tự động sử dụng PLC S7 – 1200” nhờ được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo
Th.s Lưu Vũ Hải và các thầy cơ trong bộ mơn nhóm em đã hồn thành đề tài.
Chúng em xin trân trọng cảm ơn đến tất cả các q thầy cơ khoa Cơ Khí
nói chung và chuyên ngành Cơ Điện Tử nói riêng của trường Đại Học Công
Nghiệp Hà Nội, những người đã trang bị cho chúng em những kiến thức cần
thiết về chuyên ngành, cũng như đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình và
tạo điều kiện thuận lợi để chúng em được học tập, nghiên cứu. Đặc biệt, chúng
em biết ơn sâu sắc sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của thầy Th.s Lưu Vũ Hải
trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Đồng thời, chúng xem cũng xin cảm ơn
sự đóng góp của thầy cơ và các bạn đã giúp chúng em hoàn thiện hơn đồ án,
nhưng do thời gian và kiến thức vẫn cịn hạn chế nên nhóm vẫn khơng thể tránh
khỏi nhứng thiếu sót, chúng em rất mong nhận thêm được nhiều các ý kiến đóng
góp của thầy cơ và các bạn hơn nữa để chúng em có thêm nhiều kiến thức.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Dương
Đỗ Công Huân
Bùi Xuân Hiếu


1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÃI ĐÕ XE TỰ ĐỘNG
1.1 Lịch sử nghiên cứu
Những bãi đỗ xe công nghệ cao ra đời đã đáp ứng được nhịp sống vội vã
của đơ thị hiện đại, đồng thời nó cũng giải quyết nhiều vấn đề nổi cộm của
hình thức giữ xe thủ cơng. Tìm hiểu lịch sử ra đời và phát triển bãi đỗ xe tự
động trên thế giới sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan về giải pháp cơng
nghệ cao đang đóng góp lớn vào cuộc sống hiện đại tiện nghi của mỗi người.
* Những bãi đỗ xe tính phí đầu tiên

Trước khi các bãi giữ xe được xây dựng và trang bị công nghệ tự động
thông minh thì mọi người đỗ xe trên đường phố hoặc đỗ chúng ở bất cứ vị trí
nào cho đến khi họ xong việc. Tại các khu mua sắm hầu hết chỗ đậu xe đều đã
bị chiếm đóng bởi nhân viên làm việc, khơng có chỗ cho các khách hàng tiềm
năng.
Vấn đề tắc nghẽn giao thông thường xuyên xảy ra tại các thành phố lớn.
Cho đến khi vấn đề này gây ra những thiệt hại về kinh tế một cách rõ rệt thì
người ta mới bắt đầu nghĩ cách điều chỉnh thời gian đậu xe và xây dựng khu
đỗ xe một cách bài bản.

Hình 1.1 Bãi giữ xe đầu tiên


2
Vào những năm 20-30 của thế kỷ XX, tại thành phố Oklahoma của Hoa
Kỳ một trong những thành phố đông dân nhất tại xứ cờ hoa, khi các thương
gia phàn nàn về vấn đề giao thông, các nhà chức trách đã tổ chức cuộc thi
thiết kế sản phẩm đồng hồ đỗ xe tại các bãi đỗ xe của trung tâm thành phố.
Cuối cùng, bãi đậu xe tự động đầu tiên được thiết kế bởi Holger George
Thuessen và Gerald A. Hale. Hale và Thuessen bắt đầu làm việc với các đồng
hồ đỗ xe vào năm 1933 vì các dự án được giao bởi Carl Magee. Như vậy bãi
đậu xe có đồng hồ đếm giờ đầu tiên được lắp đặt tại thành phố Oklahoma vào
ngày 16 tháng 7 ngày trong năm 1935.
Những bãi đỗ xe có đồng hồ đếm giờ sẽ khiến mọi người phải trả phí khi
muốn đỗ xe, từ đó họ có trách nhiệm hơn với việc dừng đỗ xe của mình.
* Những nhà giữ xe sơ khai

Hình 1.2 Nơi giữ xe thuở sơ khai
Những chiếc xe hơi đầu tiên không được làm từ cách chất liệu cao cấp
như ngày nay. Vào thời đó, xe hơi rất “nhạy cảm” và không thể chống chịu

với thời tiết mưa, nắng, lạnh giá thất thường. Do đó họ phải đậu xe trong khu
vực có mái che được bảo vệ khỏi các điều kiện thời tiết. Các bãi đậu xe được
rào chắn trong các khu phố, có thể bạn sẽ thấy nó rất sơ sài, chưa có trang
thiết bị cao cấp nào được lắp đặt trong những nhà để xe sơ khai như thế này.
Các nhà đậu xe đầu tiên tự động được xây dựng vào năm 1905 tại thủ đô
Paris của Pháp. Khi diện tích đất tại thành phố hoa lệ như Paris ngày một bị


3
thu hẹp bởi sự phát triển chóng mặt của kinh tế, văn hóa thì thách thức đặt ra
với các bãi đỗ xe ngày càng lớn.

Hình 1.3 Bãi đỗ xe tự động
Xuyên suốt chiều dài lịch sử các bãi đỗ xe ngày càng được cải tiến hiện
đại công nghệ cao giúp tiết kiệm diện tích, thời gian khả năng lấy xe dễ dàng
hơn không bị va quệt với các xe khác.
Qua đó nhận thấy, việc xây dựng và phát triển bãi đỗ xe tự động là giải
pháp hiệu quả cho tình trạng thiếu bãi đỗ xe ở Việt Nam hiện nay. Chính vì
vậy, nhóm đã đề xuất đề tài nghiên cứu bãi đỗ xe tự động (kiểu xoay vòng
đứng).

1.2 Các vấn đề đặt ra
- Tìm hiểu lí thuyết về bãi đỗ xe tự động: các khái niệm cơ bản, lịch sử hình
thành, các loại bãi đỗ xe tự động.
- Chọn một loại bãi đỗ xe phù hợp để thực hiện: bãi đỗ xe dạng xoay.
- Thiết kế hệ thống cơ khí đảm bảo công năng của bãi đỗ xe tự động: sử dụng
phần mềm SolidWorks để thiết kế hệ thống cơ khí.
- Tính tốn được cơng suất động cơ, bộ truyền.
- Thiết kế hệ thống điện, lựa chọn module nguồn.
- Thiết kế được hệ thống điều khiển hoạt động theo công năng và đảm bảo an

toàn: sử dụng phần mềm TIA Portal để thiết kế hệ thống điều khiển.


4

1.3 Đối tượng nghiên cứu
- Có rất nhiều loại bãi đỗ xe tự động khoanh vùng tìm hiểu về bãi đỗ xe tự
động dạng xoay vòng.
- Thiết kế hệ thống có sức chứa tối đa là 8 xe.
- Mơ hình thiết kế mô phỏng sử dụng các phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế.
- Tìm hiểu ngun lí hoạt động của PLC và kết nối PLC với HMI.
- Áp dụng công nghệ thẻ từ RFID giao tiếp với PC để kết hợp điều khiển hệ
thống.

1.4 Phương pháp thực hiện
1.4.1 Lý thuyết
- Cảm biến thu các thông tin của xe.
- Phân tích mã hõa thơng tin.
- Khối điều khiển PLC kết nối với HMI và thẻ từ RFID để điều khiển hệ
thống.
- Từ các tín hiệu điều khiển động cơ hoạt động
- Thông qua hệ thống truyền động bánh răng, xích vận chuyển các pallet chứa
xe tới các vị trí vào ra.
1.4.2 Thực nghiệm
- Khi ô tô đến bãi đỗ xe cảm biến hoạt động nhận vào các tín hiệu từ xe nhờ
cảm biến điện quang.
- Hoàn thành chuỗi các hoạt động và tiếp tục các hoạt động tương tự với các
xe tiếp theo.
-Bộ điều kiển PLC nhận tín hiệu từ cảm biến tính tốn vị trí xe và vị trí cần
đưa xe tới tự động điều khiển động cơ hoạt động và thông qua hệ thống đưa

xe đến đúng vị trí cần tới.

1.5 Dự kiến kết quả đạt được
Qua quá trình thực hiện nghiên cứu về đề tài này, nhóm dự kiến những
kết quả có thể đạt được như sau:


5
- Phân tích, lựa chọn được phương án và giải pháp phù hợp cho hệ
thống bãi đỗ xe tự động.
- Xây dựng mơ hình mơ phỏng hệ thống điều khiển trên phần mềm.
- Thi cơng mơ hình sản phẩm bãi đỗ xe xoay vòng đứng.

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG XOAY
VỊNG ĐỨNG
2.1 Ngun lí làm việc, quy trình cơng nghệ của hệ thống
2.1.1 Ngun lí làm việc
Cất xe vào: Khách hàng tiến hành quẹt thẻ từ để gọi pallet xuống để có
thể đưa xe vào. Lúc này hệ thống sẽ tính tốn xem mã thẻ đã tồn tại hay chưa?
Nếu thẻ chưa tồn tại trong hệ thống lưu thẻ, hệ thống tiến hành cập nhật mã
thẻ. Sau đó, khách hàng tiến hành quẹt thẻ lần nữa để hệ thống kiểm tra xem
đã có xe trong bãi hay chưa? Nếu chưa có thì hệ thống tiến hành đưa pallet
gần nhất xuống vị trí để tiến hành đưa xe vào bãi. Kết thúc quá trình cất xe.
Lấy xe ra: Cũng như cất xe vào thì lấy xe ra cũng tương tự. Khách hàng
tiến hành quẹt thẻ. Lúc này hệ thống kiểm tra xem trong bãi đã tồn tại mã thẻ
hay chưa? Nếu đã tồn tại mã thẻ trong bãi, hệ thống tiến hành đưa pallet chứa
xe xuống vị trí lấy xe ra. Kết thúc q trình lấy xe.
Sự cố mất thẻ: Khi khách hàng vơ tình làm mất thẻ nên q trình lấy xe
bằng thẻ khơng thể tiến hành. Sau khi kiểm tra kĩ giấy tờ và đối chiếu thơng
tin chính xác, nhân viên tiến hành bấm lấy xe trả khách bằng hình thức thủ

cơng. Có 2 hình thức lấy xe. Hình thức thứ nhất, nhân viên tiến hành bấm nút
điều khiển trên màn điều khiển HMI để tiến hành thao tác lấy xe ra. Hình thức
lấy xe thủ công thứ hai bao gồm 2 nút bấm chiều quay của động cơ, một nút
bấm start để bắt đầu và một nút bấm stop để khi xe đến vị trí lấy xe thì bấm
nút Stop dừng hệ thống. Sau đó nhân viên tiến hành xóa mã thẻ trong hệ
thống bằng hình thức thủ cơng.
2.1.2 Quy trình cơng nghệ của hệ thống
* Gửi xe vào


6
Chọn chế độ Auto: Khi có xe vào thì ta quẹt thẻ để gửi dữ liệu mã thẻ
vào máy tính. Hệ thống sẽ tự động sẽ tự động hoạt động cho xe vào chỗ trống
gần nhất.
Chọn chế độ Manual: Bấm nút để chọn pallet mong muốn hoặc thao tác
trên màn HMI.
* Lấy xe ra
Chọn chế độ Auto: Khi quẹt thẻ thì hệ thống sẽ tự động lấy xe tương ứng
đã gửi trước đó ra vị trí out.
Chọn chế độ Manual: Bấm nút để chọn pallet mong muốn. Sau đó tiến
hành xóa mã thẻ bằng tay rồi cập nhật lên cơ sở dữ liệu.
* Sự cố mất thẻ
Sau khi kiểm tra giấy tờ khách hàng bị mất thẻ xe, nhân viên sẽ kiểm tra
biển số xe đó có trong cơ sở dữ liệu hay khơng. Nếu có thì truy xuất vị trí đỗ
xe với chế độ điều khiển bằng tay.
2.1.3 Giới thiệu một số phần mềm sử dụng
* Phần mềm TIA Portal

Hình 2.4 Giao diện của phần mềm TIA Portal V15
TIA Portal (Total Intergrated Automation Portal) là phần mềm cơ sở tích

hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ tự động hóa và truyền động
điện: PLC, HMI, Inverter của Siemens.


7
Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, lần đầu làm quen
thì rất rối mắt bởi rất nhiều tính năng và tác vụ của nó, nhưng khi làm quen
nhiều rồi thí đúng là rất tiện, tất cả trong một. Tất cả các bộ điều khiển PLC,
HMI, Inverter đều được cấu hình trên TIA Portal V15, tạo ra sự nhất quán
trong việc lập trình, cấu hình sản phẩm.
* Các gói phần mềm có trong TIA Portal
-SIMATIC STEP7 Professional V15 và SIMATIC STEP7 V15 PLCSIM dùng
để lập trình và mô phỏng PLC S7-1200, S7-300, S7-200.
-SIMATIC WinCC Professional V15: Lập trình giao diện HMI và IPC.
-SIMATIC Start Driver V15: Cấu hình biến tần Siemens.
* Phần mềm Visual Studio

Hình 2.5 Giao diện phần mềm Visual Studio
Visual Studio là một trong những cơng cụ hỗ trợ lập trình rất nổi tiếng
nhất hiện nay của Mcrosoft và chưa có một phần mềm nào có thể thay thế
được nó. Visual Studio được viết bằng 2 ngơn ngữ đó chính là C# và VB+.
Đây là 2 ngơn ngữ lập trình giúp người dùng có thể lập trình được hệ thống
một các dễ dàng và nhanh chóng nhất thơng qua Visual Studio.


8
Bên cạnh đó, Visual Studio cịn cho phép người dùng có thể tự chọn lựa
giao diện chính cho máy của mình tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng.
* Tính năng của Visual Studio
- Biên tập mã: Giống như bất kỳ một IDE khác, Visual Studio gồm có một

trình soạn thảo mã hỗ trợ tơ sáng cú pháp và hồn thiện mả bằng các sử dụng
IntelliSense không chỉ cho các hàm, biến và các phương pháp mà còn sử dụng
cho các cấu trúc ngơn ngữ như truy vấn hoặc vịng điều khiển.
- Trình gỡ rối: Visual Studio có một trình gỡ lỗi có tính năng vừa lập trình gỡ
lỗi cấp máy và gỡ lỗi cấp mã nguồn. Tính năng này hoạt động với cả hai mã
quản lý giống như ngôn ngữ máy và có thể sử dụng để gỡ lỗi các ứng dụng
được viết bằng các ngôn ngữ được hỗ trợ bởi Visual Studio.
* Phần mềm Microsoft SQL Server

Hình 2.6 Giao diện phần mềm Microsoft SQL Server
SQL Server là viết tắt của Structure Query Language, nó là một cơng cụ
quản lý dữ liệu được sử dụng phổ biến ở nhiều lĩnh vực. Hầu hết các ngơn
ngữ bậc cao đều có trình hỗ trợ SQL như Visual Basic, Oracle, Visual C. Các
chương trình ứng dụng và các cơng cụ quản trị cơ sở dữ liệu (CSDL) cho


9
phép người sử dụng truy nhập tới cơ sở dữ liệu mà không cần sử dụng trực
tiếp SQL. Nhưng những ứng dụng đó khi chạy phải sử dụng SQL.
* Đặc điểm của SQL server
- SQL là ngôn ngữ tựa tiếng Anh.
- SQL là ngơn ngữ phi thủ tục, nó khơng yêu cầu ta cách thức truy nhập cơ sở
dữ liệu như thế nào.
- SQL cung cấp tập lệnh phong phú cho các công việc hỏi đáp dữ liệu
- Chèn, cập nhật, xoá các hàng trong một quan hệ.
- Tạo, sửa đổi, thêm và xoá các đối tượng trong cơ sở dữ liệu
- Điều khiển việc truy nhập tới cơ sở dữ liệu và các đối tượng của cơ sở dữ
liệu để đảm bảo tính bảo mật của cơ sở dữ liệu.
- Đảm bảo tính nhất quán và sự ràng buộc của cơ sở dữ liệu
- Yêu cầu duy nhất để sử dụng cho các hỏi đáp là phải nắm vững được các

cấu trúc sơ sở dữ liệu của mình.
* Phần mềm Arduino IDE

Hình 2.7 Giao diện phần mềm Arduino IDE
Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn ngữ
riêng. Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng. Và
Wiring lại là một biến thể của C/C++. Một số người gọi nó là Wiring, một số


10
khác thì gọi là C hay C/C++ và đội ngũ phát triển Arduino gọi là ngôn ngữ
Arduino.
Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino. Mơi trường
lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là
Windows, Macintosh OSX và Linux. Do có tính chất nguồn mở nên mơi
trường lập trình này hồn tồn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người
dùng có kinh nghiệm. Ngơn ngữ lập trình có thể được mở rộng thông qua các
thư viện C++. Và do ngơn ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngơn ngữ C
của AVR nên người dùng hồn tồn có thể nhúng thêm code viết bằng AVR
vào chương trình nếu muốn.

2.2 Hệ thống điều khiển
2.2.1 Bộ điều khiển logic PLC S7 1200

Hình 2.8 Bộ điều khiển PLC S7 1200
* Tổng quan
- Bộ điều khiển tích hợp, phù hợp cho các ứng dụng từ thấp đến trung bình.
- Tất cả thu gọn trong một bộ xử lý, tiết kiệm không gian và năng lượng.
- Kết nối thời gian thực với chuẩn giao tiếp Profinet
- Các CPU có thể được sử dụng trong chế độ độc lập hay kết nối thành một

mạng lưới nhất định.
- Cài đặt, lập trình và vận hành cực kì đơn giản.


11
- Tích hợp web-server với những trang web tiêu chuẩn dễ dàng cho người sử
dụng
- Có khả năng ghi dữ liệu để lưu trữ khi chạy chương trình.
- Tích hợp các chức năng mạnh mẽ như đếm, đo, điều khiển vịng kín, điều
khiển chuyển động.
- Có các đầu vào/ra tín hiệu số và tín hiệu tương tự.
2.2.2 Nguyên lí hoạt động PLC S7 1200
Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và thu lưu vào bộ nhớ đệm,
(bộ nhớ trong PLC gồm các thành phần như ROM, EPROM, EEOROM PLC)
thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thơng qua chương
trình trạng thái, ngõ ra được cập nhật và lưu vào bộ nhớ đệm. Sau đó, trạng
thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng/mở các tiếp điểm kích hoạt
các thiết bị tương ứng. Như vậy, tất cả các hoạt động của thiết bị được điều
khiển hồn tồn tự động theo chương trình trong bộ nhớ. Chương trình được
truyền nạp vào PLC thơng qua những thiết bị lập trình chuyên dụng.
* Ưu điểm của PLC
PLC ưu điểm và ứng dụng trong cơng nghiệp đóng vai trị quan trọng và
khơng thể thiếu hiện nay PLC là thiết bị được sử dụng rất phổ biến hiện nay
có thể kể tới PLC của các hãng lớn như: Schneider, Delta, Mitshubishi…
Khác với các bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật tốn điều
khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến do
người dùng lập trình thơng qua một ngơn ngữ lập trình. Vì thế mà PLC có khả
năng thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển.
* Các dạng ngơn ngữ lập trình phổ biến ở PLC
- Ngơn ngữ lập trình LAD – Dạng hình thang (Ladder logic).

- Ngơn ngữ lập trình FBD – Khối chức năng (Funtion Block Diagram).
- Ngơn ngữ lập trình STL – Liệt kê lệnh (Statement).
* Chi tiết về PLC S7 – 1200


12
– S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp
những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200.
– S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Các thành phần của PLC S7 – 1200:
– 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau
giống như điều khiển AC, RELAY hoặc DC phạm vi rộng.
– 2 mạch tương tự và số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU làm giảm chi
phí sản phẩm.
– 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB).
– 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP.
– Bổ sung 4 cổng Ethernet.
– Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24V
.

Hình 2.9 Module nguồn PS 1207
Các dịng chính của PLC S7-1200
S7-1200 có 5 dịng là CPU 1211C, CPU 1212C và CPU 1214C, CPU 1215C,
CPU 1217C.
PLC S7-1200 CPU 1211C có bộ nhớ làm việc 50KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1212C có bộ nhớ làm việc 75KB work memory.


13
PLC S7-1200 CPU 1214C có bộ nhớ làm việc 100KB work memory.

PLC S7-1200 CPU 1215C có bộ nhớ làm việc 125KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1217C có bộ nhớ làm việc 150KB work memory.
2.2.3 Bộ điều khiển Arduino Uno R3
* Các đặc điểm của Arduino Uno R3:
- Giá thành rẻ, dễ dàng mua trên thị trường.
- Dễ dàng nạp chương trình vào mạch xử lí.
- Dễ chỉnh sửa các thơng số trên mạch xử lí.
Arduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip Atmega328P.
Nó có 14 chân I/O digital (trong đó có 6 chân xuất xung PWM), 6 chân Input
analog, 1 thạch anh 16MHz, 1 cổng USB, 1 jack nguồn DC, 1 nút reset.

Hình 2.10 Arduino Uno R3

2.3 Các loại cảm biến
Cảm biến điện quang là thiết bị phát ra chùm tia sáng dạng tần số chiếu
vào vật thể cần phát hiện. Khi vật thể đi qua sẽ ảnh hưởng đến tần số của bộ
thu sáng.
Sự thay đổi này được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ
điện từ ở cực catot khi có một lượng ánh sáng chiếu vào.


14

Hình 2.11 Cảm biến quang
Cảm biến điện quang gồm có 3 phần chính:
- Bộ phát sáng: Có nhiệm vụ phát ra ánh sáng dạng xung (tần số). Tần số ánh
sáng này sẽ được hãng sản xuất thiết kế đặc biệt để bộ thu ánh sáng có thể
phân biệt được ánh sáng từ cảm biến và ánh sáng từ nguồn khác bên ngồi
như: ánh sáng tự nhiên, bóng đèn, …
- Bộ thu phát sáng: Có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ bộ phát sáng, nó được

gọi là phototransistor
- Mạch xử lí tín hiệu: Khi tiếp nhận tín hiệu từ bộ thu ánh sáng. Mạch điện tử
sẽ chuyển tín hiệu tỷ lệ từ tranzito quang thành tín hiệu ON/OFF được
khuyếch đại.
* Cơng nghệ thẻ từ RFID
Hiện nay có rất nhiều cơng nghệ mới ra đời giúp người dùng có những
trải nghiệm. mới mẻ. Công nghệ RFID là một công nghệ hiện nay khá phổ
biến trong cuộc sống. RFID chính là viết tắt của thuật ngữ Radio Frequency
Identification, ta có thể hiểu đây chính là việc nhận dạng qua tần số vơ tuyến.
RFID là một cơng nghệ dùng kết nối sóng vơ tuyến để tự động xác định và
theo dõi các thẻ nhận dạng gắn vào vật thể. Công nghệ này cho phép nhận
biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có thể giám
sát, quản lý từng đối tượng.


15

Hình 2.12 Thẻ từ RFID
Trong bãi đỗ thì thẻ từ có chức năng:
- Kiểm sốt điều khiển ra vào: Kiểm soát số xe trong bãi, số xe vào trong
ngày, số xe ra, cảnh báo khi xe vào ra không khớp, hiển thị kiểu dáng xe để so
sánh,…
- Kiểm soát điều khiển ra vào: Kiểm soát số xe trong bãi, số xe vào trong
ngày, số xe ra, cảnh báo khi xe vào ra không khớp, hiển thị kiểu dáng xe để
so sánh,…
- Quản lí thẻ: Hệ thống được sử dụng thẻ thay vé, mỗi loại thẻ lại có thể cài
đặt những tính năng riêng về loại xe, biển số xe, thẻ tháng,… Thẻ sẽ được
quét qua đầu đọc và phát cho người vào gửi xe, thu hồi khi xe ra khỏi bãi.
Mỗi thẻ sẽ có thơng số mã thẻ và số thẻ. Những chiếc thẻ này có thể được
khóa theo yêu cầu.

- Quản lí phí trơng giữ: Các chính sách phí, chương trình giảm giá, đăng kí
miễn phí gửi xe được quản lí chặt chẽ.
- Báo cáo tình hình gửi xe: Báo cáo số lượng quẹt thẻ, số xe còn trong bãi, số
lượng xe ra vào trong ngày.
- Báo cáo doanh thu: Báo cáo doanh thu tổng và doanh thu chi tiết theo từng
khu vực, loại xe.