CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐỖ XE LOẠI XOAY VÒNG TRỤC ĐỨNG.

Là một sinh viên ngành cơ điện tử, được trang bị đầy đủ các kiến thức về

cơ khí, điện tử và lập trình, tác giả nhận đề tài nghiên cứu và thiết kế lại “Nguyên

lý điều khiển của hệ thống đỗ xe loại xoay vòng trục đứng” có mô hình cơ khí

giống với gara để xe tự động tại 32 Nguyễn Công Trứ Hà Nội. Với mục tiêu tìm

hiểu quá trình điều khiển của hệ thống và đặt nền móng cho việc phát triển biến

công nghệ ngoại thành công nghệ nội để có thể đưa hệ thống vào sản xuất thực

tiễn, nâng cao hiệu quả kinh tế.

2.1.2.Giới hạn đề tài

Đề tài tập trung đi vào nghiên cứu và thiết kế nguyên lý điều khiển của hệ

thống đỗ xe loại xoay vòng tầng. Không đi sâu vào kết cấu cơ khí của hệ thống,

hệ thống truyền động, các cơ cấu hãm, cơ cấu an toàn và hệ thống dự phòng khi

xảy ra sự cố. Đề tài giải quyết các vấn đề về nguyên lý điều khiển của hệ thống

bằng việc xây dựng các sơ đồ thuật toán. Điều khiển di chuyển pallet theo các

thao tác của con người hoặc theo các tín hiệu đưa về từ cảm biến để việc gửi xe

vào và lấy xe ra là thuận tiện, hiệu quả, an toàn và tiết kiệm thời gian.

Do thời gian có hạn, việc xây dựng mô hình thật gặp nhiều khó khăn, kết quả

của đề tài sẽ được mô phỏng bằng phần mềm Proteus.

2.2. Giới thiệu sơ bộ về hệ thống đỗ xe tự động loại xoay vòng trục đứng.

2.2.1.Cấu tạo nhà xe

Gồm có các hệ thống cơ bản sau:

-



Hệ thống truyền động và các bộ phận cơ khí: động cơ – hộp giảm tốc, bộ

truyền xích, pallet…

Hệ thống điều khiển: bộ điều khiển PLC, hộp điều khiển…

Hệ thống an toàn: chuông báo động, rơle, các cảm biến…

Các hệ thống phụ trợ khác: hệ thống chiếu sáng …



26



2.2.2. Các thông số thiết kế nhà xe



Hình 2- 1. Tổng thể hệ thống đỗ xe tự động 32 Nguyễn Công Trứ.

-



Loại xe chứa: dưới 5 chỗ ngồi.

Tổng số xe tối đa của hệ thống chứa được: 32 xe.

Số tầng nhà để xe: 5 tầng.

Số block của hệ thống: 4 block.

Số xe tối đa của 1 block chứa được: 8 xe.

Vận tốc tối đa của bộ truyền: 3,2 m/ph.

Bộ điều khiển PLC

Nguồn điện: 3 pha xoay chiều 380V 50 Hz.



27



2.2.3. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ truyền động trong nhà xe.



Hình 2- 2. Sơ đồ cấu tạo bộ truyền động

1.Động cơ – hộp giảm tốc 2.Khớp nối 3.Cụm chủ động



4.Cụm trục đỡ



5.Đĩa xích lớn chủ động 6,9.Đĩa xích bị động 7.Chốt nối 8.Cụm xích tải bị

động 10.Bộ phận căng xích 11. Má nâng

Nguyên lý làm việc của bộ truyền: Động cơ 1 quay tạo ra nguồn động lực, qua

hộp giảm tốc và khớp nối 2 truyền tới cụm trục chủ động 3, cụm trục chủ động 3

được chế tạo có đĩa xích nhỏ liền trục ăn khớp với đĩa xích lớn 5 trong bộ

truyềnchủ động. Đĩa xích lớn 5 truyền momen đến bộ truyền xích bị động – được

28



cấu tạo bởi hai đĩa xích 6 và 9 và cụm xích 8 thông qua chốt nối 7 được hàn cứng

giữa hai đĩa xích 5 và 6. Bộ truyền xích bị động quay làm cho các má nâng được

gắn trên cụm xích tải 8 chuyển động theo. Do đó, các pallet được đỡ bởi các má

nâng thông qua trục đỡ cũng chuyển động theo tạo nên chuyển động xoay tầng.

2.2.4. Nguyên tắc đưa xe vào ra khỏi hệ thống.

- Đối với khách hàng: Khi đưa xe vào đúng vị trí đỗ, lái xe kéo phanh tay và

đóng cửa hoàn toàn, đảm bảo xe nếu bị xê dịch không có nguyên nhân trực

-



tiếp tự xe.

Đối với nhân viên quản lí:

• Nguyên tắc đưa xe vào hệ thống: Khi tầng 1 có xe người quản lí bấm

số ô trống gần nhất, hệ thống đó sẽ quay cho khi ô trống đó xuống

đến tầng 1. Người lái xe lái xe vào. Hệ thống sẽ tiếp tục quay để đưa

xe vừa di chuyển vào lên trên, đưa pallet trống tiếp theo xuống. Nếu

•



không có xe vào hoặc hê thống đã đầy thì giữ nguyên pallet.

Nguyên tắc lấy xe ra: Người quản lý bấm số- tên pallet đang chứa xe

cần lấy. Pallet đó sẽ di chuyển xuống tầng 1 để lấy xe.



2.2.5. Các thông số bộ truyền động của nhà xe

a. Thông số động cơ

Sử dụng động cơ không đồng bộ xoay chiều 3 pha.

Động cơ 4A132M8Y3 công suất 5,5 kW, 2p = 8, nđb= 750 vòng/ph, m = 93kg.

b. Thông số bộ truyền xích chủ động:

Chọn xích ống con lăn 2 dãy có thông số kĩ thuật như sau:



p(mm

)



B(mm do(mm) d1(mm) l(mm) h(mm

)

)

29



b(mm

)



Tải

trọng



Khối

lượng



38,1

30

11,12

Khoảng cách trục: 1143 mm



22,23



45,4



36,2



104



phá

1 mét

hỏng

xích

Q(kN) q(kg)

254

11



Số vòng quay đĩa xích nhỏ: 5,6 vòng/ph.

Đường kính đĩa xích:

Đường kính vòng chia:

d1= 183 mm



d2= 1456 mm



Đường kính đỉnh răng:

da1= 198 mm da2 = 1474 mm

Đường kính đáy răng: df1= 161 mm



df2= 1434 mm



c. Hộp giảm tốc.

Chọn hộp giảm tốc trục vít – bánh vít một cấp vì nó có tỉ số truyền lớn. Mặt khác

do tính chất chỉ truyền được theo 1 chiều nên có thể làm cơ cấu bảo vệ khi xảy ra

sự cố.

Ta không dùng hộp giảm tốc với tính chất là một cơ cấu độc lập mà sử dụng động

cơ hộp giảm tốc. Đó là một tổ hợp động cơ điện và hộp giảm tốc có vỏ được cố

định với nhau. Kết cấu này có ưu điểm như sau:

-



Không phải dùng khớp nối để nối trục động cơ và hộp giảm tốc biệt lập

Kết cấu gọn nhẹ;

Giảm chi phí về chế tạo lắp ghép;

Thiết bị làm việc ổn định hiệu suất cao.



Thông số của hộp giảm tốc:

30



Tỉ số truyền của hệ thống: u = uh.ux

Trong đó: ux= 8 - tỉ số truyền của bộ truyền xích.

uh - tỉ số truyền hộp giảm tốc.

uh= nđc/n1

Với nđc= 716 vg/ph, n1= 5,6 vg/ph (n1 – tốc độ quay đĩa xích nhỏ )

=> uh= 127,66

Vậy tỉ số truyền của hệ thống u = 127,66.8 = 1022,82

d. Bộ truyền xích bị động



Hình 2- 3.Cấu tạo bộ truyền xích bị động

Bộ truyền nhận momen truyền từ bộ truyền xích chủ động làm quay xích tải có

gắn má nâng để nâng pallet chuyển động theo vòng tròn đứng. Xích tải được dẫn

hướng bằng thanh dẫn hướng được gắn vào khung đỡ và bố trí ở đằng sau bộ

truyền.



31



*Các thông số của bộ truyền:

Số răng 2 đĩa xích: z = 10 răng

Bước xích: p = 360 mm

Khoảng cách trục 5400mm

Số mắt xích 40

Đường kính vòng chia: d = 1165mm

Đường kính đỉnh răng: da=1288mm

Đường kính đáy răng: df1=1125mm

Chiều dài dải xích L: L= 2.5.360+ 2.a= 2.5.360+2.5400=14400(mm)

2.3. Nguyên lý điều khiển của hệ thống

Trước khi bắt tay vào công việc điều khiển, điều đầu tiên là xác định đầu vào, đầu

ra của hệ thống. Đối với hệ thống nhà xe tự động có:



Cảm biến

ngoài



Bảng điều

khiển

Tín

32



hiệu điện



Hệ thống phụ

trợ (hiển thị,

cảnh báo, ...)



Bộ điều khiển

Điện (tần số,

điện áp,...)



Cảm biến



Động cơ điện



Số vòng



trong



quay



Bộ truyền động

cơ khí



Vị trí pallet

Hình 2- 4. Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống để xe tự động

Trong đó:

-



Bảng điều khiển: là bảng bao gồm các nút bấm, điều khiển mọi hoạt động

của nhà xe. Có nút dừng khẩn cấp khi người quản lý nhận thấy sự cố bất



-



thường.

Bộ điều khiển: Là nơi nhận tín hiệu từ các cảm biến, bảng điều khiển lưu

trữ và xử lý số liệu. Đưa các ra các lệnh điều khiển chạy các chương trình



-



đã nạp sẵn trong bô điều khiển.

Động cơ điện: là nguồn động lực chính giúp nhà xe hoạt động.



33



-



Bộ truyền động cơ khí: Biến đổi chuyển động quay từ động cơ thành

chuyển động như mong muốn (tốc độ quay, momen, chiều, hướng chuyển



-



động...)

Cảm biến trong: bao gồm các cảm biến vị trí, encoder, cảm biến nhiệt độ...



-



cung cấp các tín hiệu về tình trạng hoạt động của nhà xe cho bộ điều khiển.

Cảm biến ngoài: bao gồm các cảm biến hồng ngoại, nhiệt... thu nhân các tín



-



hiệu từ môi trường bên ngoài tác động đến nhà xe,...

Hệ thống phụ trợ: Thông báo các chế độ hoạt động, tình trạng hoat động

của nhà xe cho người dùng và khách hàng. Cảnh báo các nguy hiểm, sự cố

xảy ra...



* Sơ đồ khối thuật toán điều khiển đưa xe vào và lấy xe ra bằng tín hiệu vào lấy

từ bảng điều khiển.



Bắt đầu



Ấn phím

Kiểm tra



34



Xác Đọc tín hiệu

định vị trí pallet



Điều khiển động cơ

quay x vòng



S



Đ

Kết thúc



Hình 2- 5. Sơ đồ khối thuật toán điều khiển hệ thống bằng tín hiệu lấy từ bảng

điều khiển.

Kết quả của quá trình điều khiển là tên pallet vừa gọi di chuyển về vị trí 1(vị trí để

vào ra xe của hệ thống).

2.4. Các thiết bị dùng trong điều khiển.

2.4.1.Bảng điều khiển

Bảng điều khiển là bộ phận dùng để điều khiển hoạt động của nhà xe thông

qua các công tác và các nút bấm. Bảng điều khiển được lắp trên khung đỡ và có vị

trí lắp đặt sao cho thuận tiện trong quá trình điều khiển.



35



Trên bảng điều khiển là các nút bấm có các chức năng khác nhau, bên cạnh

là hướng dẫn sử dụng để người quản lí sử dụng dễ dàng.



Hình 2- 6.Bảng điều khiển và hướng dẫn sử dụng hệ thống.

Muốn điều khiển trước hết ta phải chọn chế độ điều khiển. Ở đây có 2 chế

độ: Bằng tay (Manual) và tự động (Auto). Ở chế độ điều khiển bằng tay, người

quản lý ấn nút để di chuyển pallet từng sàn 1 theo chiều kim đồng hồ hay ngược

lại. Ở chế độ tự động (Auto), hệ thống sẽ tự động tính toán vị trí của pallet cần

dừng với vị trí dưới cùng và cung cấp điện vào động cơ sao cho pallet cần dùng

xuống đúng vi trí 1(vị trí dưới cùng).

Ấn phím R để xóa lệnh gọi nhầm hoặc xóa lỗi: Khí phát hiện gọi nhầm

hoặc lỗi khi điều khiển, người ta ấn nút R trên bảng điều khiển, nó sẽ truyền 1 tín

hiệu đến bộ điều khiển trung tâm để xóa lệnh vừa gọi trước đó. Động cơ sẽ quay

ngược lại và đưa pallet trở lại vị trí trước đó của nó.

36