Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự gia tăng nhanh chóng của số lượng phương tiện giao thông, đặc biệt là ô tô cá nhân và xe dịch vụ, kéo theo nhu cầu cấp thiết về công tác chăm sóc, bảo dưỡng và vệ sinh phương tiện. Trong điều kiện môi trường đô thị, các lớp bụi bẩn và bùn đất bám lâu ngày trên thân xe, gầm xe không chỉ làm mất mỹ quan mà còn là tác nhân chính gây ăn mòn hóa học, hoen gỉ các kết cấu kim loại và làm hư hỏng lớp sơn bề mặt. Do đó, việc duy trì quy trình vệ sinh định kỳ đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của các chi tiết kỹ thuật trên phương tiện.

Tại Việt Nam, phần lớn hoạt động rửa xe vẫn đang thực hiện theo phương thức thủ công bằng sức người kết hợp vòi phun cầm tay. Phương thức truyền thống này bộc lộ nhiều hạn chế: tiêu tốn nhiều thời gian chờ đợi của chủ xe, tiêu hao nhiều thể lực của nhân công, hiệu suất làm sạch không đồng đều và khó đáp ứng được lượng phương tiện lớn vào các khung giờ cao điểm. Trong khi đó, các hệ thống rửa xe tự động hoàn toàn nhập khẩu từ nước ngoài có chi phí đầu tư rất lớn (ước tính tối thiểu khoảng 600 triệu đồng cho một trạm rửa tiêu chuẩn), kết cấu cơ khí phức tạp, đòi hỏi diện tích mặt bằng rộng và chi phí bảo trì cao, dẫn đến việc ứng dụng đại trà tại các cơ sở chăm sóc xe trong nước còn gặp nhiều rào cản.

Trước thực tiễn đó, đề tài "Thiết kế và thi công mô hình hệ thống rửa xe tự động dùng PLC S7-1200, điều khiển và giám sát trên WinCC" được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Văn Anh và Nguyễn Trung Kiên (Lớp 18TDH1, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng), dưới sự hướng dẫn của ThS. Phan Thị Thanh Vân.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến quang/hồng ngoại, cơ cấu truyền động và vòi xịt áp lực trong dây chuyền vệ sinh xe tự động.
  2. Khảo sát, phân tích ưu nhược điểm của các hệ thống rửa xe tự động hiện hành; từ đó xây dựng và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu, phù hợp với điều kiện mặt bằng và kinh tế trong nước.
  3. Làm chủ ngôn ngữ lập trình điều khiển trên dòng PLC Siemens S7-1200 thông qua phần mềm TIA Portal V16.
  4. Thiết kế phần cứng, đấu nối mạch lực, mạch điều khiển, bố trí tủ điện và thi công mô hình cơ khí thu nhỏ của hệ thống rửa xe.
  5. Xây dựng chương trình điều khiển tuần tự cho 2 chế độ vận hành (Tự động - Auto và Bằng tay - Manual), đồng thời thiết kế giao diện SCADA trên WinCC nhằm phục vụ công tác điều khiển và giám sát từ máy tính trung tâm.

Đối tượng nghiên cứu chính là bộ điều khiển logic khả trình PLC Siemens S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC), hệ thống cảm biến hồng ngoại, động cơ bước, driver TB6600, relay, khối nguồn công nghiệp và phần mềm giám sát WinCC. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc mô hình hóa hệ thống rửa xe tự động thu nhỏ dạng trạm rửa cố định, ứng dụng công nghệ phun áp lực cao và giám sát trực quan tại phòng thí nghiệm chuyên ngành Tự động hóa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết

Đồ án được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết điều khiển tự động hóa quá trình công nghiệp và kỹ thuật lập trình PLC:

  • Kiến trúc phần cứng PLC Siemens Simatic S7-1200: Khảo sát các dòng CPU tiêu chuẩn như CPU 1211C, 1212C, 1214C, 1215C; nguyên lý xử lý tín hiệu thông qua cổng truyền thông Ethernet Profinet tích hợp, các kênh I/O số (Digital Input/Output), ngõ vào tương tự (Analog Input), bộ đếm tốc độ cao (HSC) và bộ phát xung điều khiển vị trí (PTO/PWM).
  • Cấu trúc bộ nhớ và phân loại dữ liệu: Phân tích tổ chức bộ nhớ gồm bộ nhớ nạp (Load Memory - lưu trữ chương trình không mất dữ liệu), bộ nhớ làm việc (Work Memory - RAM thực thi chương trình) và bộ nhớ duy trì (Retentive Memory - lưu trữ dữ liệu trạng thái khi mất điện); quy hoạch các vùng nhớ hệ thống (Process Image Input I, Process Image Output Q, Bit Memory M, Local Memory L, khối dữ liệu DB); áp dụng các kiểu dữ liệu chuẩn IEC như Bit/Byte/Word/DWord, số nguyên (SInt, USInt, Int, UInt, DInt, UDInt), số thực (Real, LReal), dữ liệu thời gian (Time, DTL, TOD) và chuỗi ký tự.
  • Cơ chế an toàn và bảo mật trên S7-1200: Thiết lập các cấp độ phân quyền truy cập CPU (Full access, Read access, HMI access, No access), bảo vệ khối hàm chương trình bằng mật khẩu (Know-how Protection) và khóa mã nguồn theo số sê-ri phần cứng (Copy Protection).
  • Hệ thống điều khiển giám sát (SCADA/HMI): Ứng dụng phần mềm WinCC tích hợp trong TIA Portal V16 để tạo lập cơ sở dữ liệu tag liên kết (HMI Tags), thiết kế màn hình giao diện người - máy, thiết lập các khối chức năng giám sát trạng thái thiết bị và điều khiển trực quan theo thời gian thực.
  • Kỹ thuật điều khiển truyền động và cảm biến: Nguyên lý thu phát của cảm biến hồng ngoại phát hiện vật cản; nguyên lý kích xung điều khiển vi bước qua Driver TB6600 cho động cơ bước; nguyên lý đóng ngắt tải công suất qua relay trung gian và mạch bảo vệ nguồn tổ ong 24VDC.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp tổng hợp và phân tích tài liệu: Nghiên cứu các giáo trình chuyên ngành như "Tự Động Hóa PLC S7-1200 Với TIA Portal" (Trần Văn Hiếu, NXB Khoa học - Kỹ thuật, 2019), tài liệu hướng dẫn kỹ thuật (System Manual) của hãng Siemens và các tài liệu khảo sát công nghệ trạm rửa xe tự động trên thế giới.
  • Phương pháp so sánh kỹ thuật: Tiến hành lập bảng đối chiếu thông số kỹ thuật của 4 hệ thống rửa xe thương mại điển hình và so sánh 3 phương án công nghệ để lựa chọn giải pháp tối ưu.
  • Phương pháp thiết kế và thực nghiệm kỹ thuật:
    • Tính toán và lập bảng phân công địa chỉ đầu vào/đầu ra (I/O).
    • Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện, sơ đồ bố trí tủ điện và lắp ráp phần cứng cơ khí.
    • Xây dựng lưu đồ thuật toán, viết chương trình điều khiển bằng ngôn ngữ LAD/FBD trên TIA Portal V16.
    • Thiết kế giao diện WinCC, cấu hình kết nối truyền thông Profinet giữa PLC và máy tính.
    • Nạp chương trình, chạy thử nghiệm kiểm chứng từng chức năng ở chế độ Manual và chạy chu trình liên hoàn ở chế độ Auto trên mô hình thực tế.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về hệ thống rửa xe tự động

Chương này tập trung trình bày phân loại hệ thống rửa xe tự động (bán tự động và tự động hoàn toàn), phân tích nguyên lý của hệ thống rửa xe dùng dây chuyền băng tải và hệ thống xịt vòi bằng áp lực, đồng thời tổng hợp số liệu kỹ thuật của các dòng máy thương mại đã có trên thị trường.

Tên hệ thống / Model Xuất xứ / Hãng SX Nguyên lý làm sạch Công suất Thời gian rửa Lượng nước tiêu thụ Đặc điểm kết cấu chính
CT-919d Thương mại Chổi quay kết hợp phun áp lực 8 kW 3 phút / xe 120 L/phút (100 L/xe) 2 chổi bên hông, 1 chổi nóc, 2 chổi bánh xe; xì khô khí nén; điều khiển máy tính
CT-818 Autowash (Trung Quốc) Phun áp lực lớn, không chổi Bơm kép Tốc độ nhanh Tiêu chuẩn xe du lịch Thép chống gỉ; cơ cấu nâng hạ tự động điều khiển bằng PLC; phun bóng Wax
DXC(B)-740 Kiểu phòng Chổi lau kết hợp quạt sấy 28 kW 60 xe / giờ 120 lít / xe Kích thước 5500 x 1950 x 2000 mm; 4 bàn xoa to, 2 bàn xoa nhỏ, 1 bàn xoa ngang; 4 quạt gió
CB 1/28 Kärcher (Đức) Băng chuyền ngoài trời 64 kW Tối đa 4 phút / xe 50 L/phút (4–6 bar) Chiều cao làm sạch 2800 mm; 2 bàn chải bên; tốc độ băng chuyền 0–20 m/phút

Trên cơ sở phân tích các công nghệ hiện có (dùng vi xử lý Arduino/Matlab, PLC S7-1200 hoặc S7-1500), tác giả xây dựng và đánh giá 3 phương án thiết kế cho mô hình:

  • Phương án 1: Sử dụng băng chuyền kéo xe; bố trí 5 cảm biến độc lập cho từng trạm (bơm xà phòng, chổi lau, bơm nước, sấy khô, kiểm tra độ sạch).
  • Phương án 2: Sử dụng băng chuyền; 2 cảm biến độc lập cho bơm nước và xà phòng, 1 cảm biến cho cụm 3 chổi lau (2 bên và nóc), các cảm biến xả nước, sấy khô và kiểm tra độ sạch.
  • Phương án 3 (Phương án được chọn): Bố trí 1 cảm biến nhận diện gầm xe và 1 cảm biến cho toàn bộ chu trình rửa thân xe. Hệ thống cố định vị trí xe và sử dụng cơ cấu vòi phun áp lực di chuyển; loại bỏ hệ thống băng chuyền kéo xe và cụm chổi chà cơ khí. Phương án này được lựa chọn do tiết kiệm diện tích mặt bằng, giảm thiểu chi phí đầu tư cơ khí, hạn chế nguy cơ trầy xước bề mặt sơn xe và giải quyết triệt để khâu xịt rửa gầm xe.

Chương 2: Giới thiệu về PLC S7-1200 và phần mềm TIA Portal

Chương 2 cung cấp cơ sở kỹ thuật chi tiết về cấu trúc phần cứng của dòng PLC Siemens S7-1200, các module mở rộng, tập lệnh và môi trường phát triển TIA Portal V16.

Thông số kỹ thuật CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C (Dùng trong đồ án)
Kích thước vật lý (mm) 90 x 100 x 75 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75
Bộ nhớ làm việc (Work Memory) 25 kB / 50 kB 50 kB 100 kB
Bộ nhớ nạp (Load Memory) 1 MB 1 MB / 2 MB 4 MB
Bộ nhớ duy trì (Retentive Memory) 2 kB / 10 kB 2 kB / 10 kB 10 kB
I/O tích hợp sẵn 6 DI / 4 DO, 2 AI 8 DI / 6 DO, 2 AI 14 DI / 10 DO, 2 AI
Vùng nhớ bit (M) 4096 Byte 4096 Byte 8192 Byte
Khả năng mở rộng Signal Module (SM) Không hỗ trợ Tối đa 2 module Tối đa 8 module
Khả năng mở rộng Signal Board (SB) 1 board 1 board 1 board
Module truyền thông (CM/CP) Tối đa 3 module Tối đa 3 module Tối đa 3 module
Bộ đếm tốc độ cao (HSC) 3 bộ 4 bộ 6 bộ (tần số lên đến 100 kHz)
Ngõ ra phát xung (PTO/PWM) 2 ngõ ra 2 ngõ ra 4 ngõ ra (1 MHz - 100 kHz)
Thời gian thực thi lệnh 0.08 µs/lệnh Boolean 0.08 µs/lệnh Boolean 0.08 µs/lệnh Boolean, 2.3 µs/lệnh số thực

Chương này cũng phân tích chi tiết:

  • Các loại khối chức năng: Tổ chức chương trình (OB - Organization Block), Khối hàm (FB - Function Block), Hàm chuẩn (FC - Function), Khối dữ liệu (DB - Data Block).
  • Các module ngoại vi: Module nguồn PM 1207 (120/230 VAC sang 24 VDC / 2.5 A), Module truyền thông nối tiếp CM 1241 (RS232, RS485, Modbus RTU, USS), Module truyền thông không dây/mạng CP 124x (CP 1242-7 kết nối GPRS/GSM, CP 1243-1 kết nối SNMP/Email/DNP3), Module cân SIWAREX WP231 và Module mở rộng CM CANopen.
  • Quy trình lập trình trên phần mềm TIA Portal V16: Chuyển đổi giữa 2 không gian làm việc Portal View và Project View, cấu hình tham số phần cứng, gán địa chỉ IP cho cổng Ethernet Profinet, thiết lập bảng biến PLC Tags và các bước nạp chương trình (Download to device) xuống CPU.

Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình rửa xe tự động

Chương 3 trình bày toàn bộ quá trình tính toán, lựa chọn linh kiện, thiết kế sơ đồ đấu nối và thi công mô hình phần cứng:

  • Yêu cầu công nghệ: Hệ thống vận hành với 2 chế độ độc lập: Chế độ Auto (chạy toàn bộ chu trình rửa tự động tuần tự) và Chế độ Manual (cho phép người vận hành kích hoạt đóng/ngắt độc lập từng bơm nước, van bọt, quạt sấy hoặc cơ cấu chuyển động để phục vụ kiểm tra, bảo trì).
  • Lựa chọn thiết bị phần cứng:
    • Khối điều khiển trung tâm: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC (mã cấp nguồn 24VDC, đầu vào số 24VDC, đầu ra transistor 24VDC).
    • Khối truyền động: Động cơ bước kết hợp mạch công suất Driver điều khiển động cơ bước TB6600 (cho phép điều khiển góc bước, hướng quay và tốc độ di chuyển của dàn phun).
    • Khối cảm biến: Cảm biến hồng ngoại phát hiện xe vào vị trí rửa gầm và vị trí buồng rửa thân xe.
    • Thiết bị điều khiển và bảo vệ: Cụm nút nhấn công nghiệp LA38/203-209B dạng tự nhả, đèn báo trạng thái LED, hệ thống relay trung gian đóng cắt tải bơm/quạt, khối nguồn tổ ong chuyển đổi điện áp 220VAC sang 24VDC cấp nguồn cho toàn bộ mạch điều khiển.
  • Thi công phần cứng: Thiết kế bản vẽ bố trí không gian tủ điện, sơ đồ đi dây mạch lực và mạch tín hiệu; chế tạo khung mô hình rửa xe thu nhỏ bằng kim loại; gắn cảm biến, béc phun và hoàn thiện tủ điện điều khiển cục bộ.

Chương 4: Chương trình điều khiển và giám sát hệ thống rửa xe tự động

Chương 4 hoàn thiện thuật toán điều khiển và thiết kế giao diện SCADA trên WinCC:

  • Phân công đầu vào/đầu ra (I/O Mapping): Phân chia chi tiết các ngõ vào số DI (nút nhấn Start, Stop, Emergency, chuyển mạch Auto/Manual, tín hiệu các cảm biến quang) và các ngõ ra số DQ (kích hoạt relay bơm xịt gầm, bơm nước tráng, van phun bọt tuyết, quạt sấy khô, xung điều khiển Driver TB6600).
  • Giản đồ thời gian hoạt động:
    • Chế độ xịt gầm: Khi cảm biến đầu vào phát hiện bánh xe tiến vào vị trí, hệ thống kích hoạt bơm xịt gầm áp lực cao trong khoảng thời gian định trước, sau đó tự động ngắt.
    • Chế độ xịt thân xe: Khi xe tiến vào trung tâm buồng rửa, cảm biến 2 kích hoạt chu trình: Dàn phun xịt nước làm ướt toàn bộ bề mặt thân xe -> Phun bọt xà phòng bao phủ -> Dừng ngâm bọt -> Phun nước áp lực cao xả sạch bọt và đất cát -> Kích hoạt hệ thống quạt gió thổi khô hoàn thiện.
  • Lưu đồ thuật toán và chương trình PLC: Xây dựng lưu đồ giải thuật cho toàn bộ chu trình; chuyển đổi lưu đồ thành các đoạn mã Ladder Logic trong các khối OB1, FC, FB trên phần mềm TIA Portal V16.
  • Thiết kế giao diện WinCC: Xây dựng màn hình HMI/SCADA trực quan gồm các nút điều khiển ảo (Start, Stop, Reset, Manual Control), bảng hiển thị trạng thái hoạt động của cảm biến, trạng thái đóng/ngắt của các bơm, hiển thị cảnh báo lỗi và đồ họa mô phỏng vị trí xe trong buồng rửa.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế và triển khai theo cấu trúc điều khiển tự động hóa phân tầng:

[ Giao diện Giám sát WinCC / PC ]
[ Bộ điều khiển trung tâm: PLC S7-1200 (CPU 1214C) ]
  • Kiến trúc điều khiển: Bộ điều khiển PLC S7-1200 CPU 1214C đóng vai trò là trung tâm xử lý dữ liệu. CPU nhận tín hiệu rời rạc từ các nút nhấn vận hành và cảm biến hồng ngoại, thực thi logic điều khiển thời gian thực và phát xung/lệnh đóng ngắt tới các cơ cấu chấp hành. Mạng Profinet công nghiệp đảm nhiệm việc truyền thông dữ liệu hai chiều giữa PLC và máy tính giám sát cài đặt WinCC.
  • Môi trường phần mềm: Toàn bộ dự án được tích hợp đồng nhất trên nền tảng TIA Portal V16 (Totally Integrated Automation), cho phép cấu hình đồng thời cấu hình phần cứng PLC, viết mã logic điều khiển (ngôn ngữ LAD) và thiết kế giao diện đồ họa WinCC Runtime.
  • Kiểm thử và vận hành:
    • Kiểm tra tĩnh: Đo thông mạch, kiểm tra độ ổn định của nguồn tổ ong 24VDC, kiểm tra tín hiệu phản hồi của cảm biến hồng ngoại và trạng thái kích le rơle.
    • Kiểm thử chế độ Manual: Kích hoạt từng nút bấm trên tủ điện và trên giao diện WinCC để xác nhận hoạt động độc lập của từng cơ cấu (động cơ bước chạy thuận/nghịch, bơm gầm, bơm thân xe, quạt gió).
    • Kiểm thử chế độ Auto: Đưa mô hình xe mẫu vào trạm rửa để kiểm tra tính liên tục và độ chính xác của giản đồ thời gian: cảm biến 1 kích hoạt chu trình xịt gầm, cảm biến 2 kích hoạt chu trình phun nước - xà phòng - xả sạch - sấy khô. Hệ thống phản hồi chính xác trạng thái lên giao diện giám sát WinCC.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính đạt được

  1. Chế tạo thành công mô hình phần cứng hệ thống rửa xe tự động thu nhỏ, bao gồm khung cơ khí, tủ điện điều khiển công nghiệp trang bị đầy đủ PLC Siemens S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC), driver TB6600, relay, nút bấm và đèn báo.
  2. Xây dựng hoàn chỉnh chương trình điều khiển PLC trên TIA Portal V16, vận hành chính xác 2 chế độ:
    • Chế độ Manual: Điều khiển độc lập từng thiết bị chấp hành phục vụ bảo trì, kiểm tra lỗi.
    • Chế độ Auto: Tự động hóa hoàn toàn chu trình xịt rửa gầm và thân xe theo giản đồ thời gian được lập trình sẵn.
  3. Thiết kế thành công giao diện SCADA trên WinCC, cho phép giám sát trực quan trạng thái hệ thống và điều khiển vận hành từ xa qua cổng Profinet.
  4. Hoàn thành tài liệu thuyết minh đồ án tốt nghiệp với đầy đủ bản vẽ sơ đồ nguyên lý, bảng địa chỉ I/O và lưu đồ thuật toán điều khiển.

Đóng góp về mặt giải pháp

  • Đề xuất và hiện thực hóa phương án rửa xe bằng công nghệ vòi xịt áp lực cao kết hợp làm sạch gầm, loại bỏ hệ thống chổi cọ cơ khí truyền thống. Giải pháp này giúp giảm chi phí bảo trì chổi, hạn chế tối đa rủi ro gây xước bề mặt sơn xe và giảm đáng kể thể tích lắp đặt.
  • Tối ưu hóa chi phí đầu tư mô hình bằng cách loại bỏ cơ cấu băng tải kéo xe phức tạp, sử dụng phương thức cố định xe và điều khiển chuyển động của dàn phun thông qua động cơ bước.
  • Cung cấp một mô hình thực nghiệm hoàn chỉnh, có tính ứng dụng cao cho việc giảng dạy và học tập các môn học chuyên ngành như Điều khiển lập trình PLC, Hệ thống SCADA và Tự động hóa quá trình sản xuất.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Đồ án mới dừng lại ở quy mô mô hình thu nhỏ trong phòng thí nghiệm; áp lực phun nước, lưu lượng bơm và công suất quạt sấy chưa đạt các chỉ số thực tế như trên các trạm rửa xe công nghiệp.
  • Chưa tích hợp cơ cấu cảm biến đo kích thước xe đa chiều để tự động điều chỉnh khoảng cách béc phun theo từng biên dạng xe (xe 4 chỗ, 7 chỗ, SUV).
  • Chưa có hệ thống thu gom, lọc và tuần hoàn tái sử dụng nguồn nước rửa để tối ưu hóa chi phí vận hành và bảo vệ môi trường.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nghiên cứu phát triển và nâng cấp hệ thống lên quy mô công nghiệp thực tế với các bơm xịt cao áp công suất lớn và vật liệu cơ khí chịu ăn mòn ngoài trời.
  • Bổ sung hệ thống cảm biến siêu âm hoặc xử lý ảnh công nghiệp để nhận dạng kích thước xe tự động, từ đó tối ưu hóa quỹ đạo chuyển động của dàn vòi phun.
  • Nghiên cứu tích hợp hệ thống xử lý nước thải tuần hoàn (công nghệ lắng lọc, RO) nhằm tiết kiệm nguồn nước sử dụng.
  • Phát triển thêm tính năng thanh toán tự động, tích hợp kết nối IoT/Cloud để giám sát số lượng xe và quản lý doanh thu trạm rửa từ xa qua điện thoại thông minh.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện - Điện tử: Tham khảo quy trình thiết kế hoàn chỉnh một đề tài kỹ thuật từ khâu phân tích bài toán công nghệ, lựa chọn thiết bị, thiết kế tủ điện đến lập trình PLC và SCADA.
  • Người học và kỹ sư mới tiếp cận PLC Siemens: Tham khảo cấu trúc chương trình mẫu trên TIA Portal V16, cách cấu hình phần cứng CPU 1214C DC/DC/DC, kỹ thuật lập trình điều khiển phát xung cho động cơ bước qua driver TB6600 và cách xây dựng giao diện WinCC giám sát qua giao thức Profinet.
  • Các nghiên cứu phát triển mô hình tự động hóa dịch vụ: Cung cấp tài liệu tham khảo về phương án công nghệ vòi xịt áp lực và phân tích so sánh giữa các mô hình trạm rửa xe tự động hiện hành.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án sử dụng bộ điều khiển PLC và phần mềm lập trình nào?
Đề tài sử dụng bộ điều khiển logic khả trình Siemens Simatic S7-1200 với mã CPU là 1214C DC/DC/DC (tích hợp 14 ngõ vào số, 10 ngõ ra số transistor, 2 ngõ vào tương tự) và phần mềm lập trình điều khiển, thiết kế giám sát là TIA Portal V16 tích hợp WinCC.

2. Tại sao nhóm tác giả lại lựa chọn Phương án 3 thay vì Phương án 1 và Phương án 2?
Phương án 3 được lựa chọn vì loại bỏ được cơ cấu băng chuyền kéo xe đắt tiền và cụm chổi chà cơ khí phức tạp, giúp tiết kiệm chi phí lắp đặt, giảm diện tích mặt bằng trạm rửa, tránh làm xước bề mặt sơn xe và giải quyết hiệu quả khâu xịt rửa gầm xe bằng vòi phun áp lực cao.

3. Hệ thống rửa xe tự động trong đồ án hỗ trợ những chế độ vận hành nào?
Hệ thống được thiết kế với 2 chế độ vận hành độc lập:

  • Chế độ Tự động (Auto): Tự động phát hiện xe và thực thi toàn bộ chu trình rửa liên hoàn theo giản đồ thời gian.
  • Chế độ Bằng tay (Manual): Cho phép người vận hành bật/tắt độc lập từng bơm nước, van bọt, quạt sấy và điều khiển động cơ bước để kiểm tra, căn chỉnh và bảo trì thiết bị.

4. Khối cơ cấu chấp hành di chuyển dàn phun sử dụng loại động cơ và driver điều khiển nào?
Khối truyền động di chuyển dàn phun trong mô hình sử dụng động cơ bước kết hợp với Driver điều khiển động cơ bước TB6600, nhận tín hiệu xung/hướng từ đầu ra transistor của PLC để điều khiển vị trí chính xác.

5. Chu trình hoạt động tự động của hệ thống diễn ra theo các bước nào?
Khi xe tiến vào trạm, cảm biến 1 kích hoạt hệ thống xịt rửa gầm xe; khi xe vào đúng vị trí buồng rửa, cảm biến 2 kích hoạt chu trình rửa thân xe tuần tự gồm: phun nước làm ướt bề mặt -> phun bọt tuyết (xà phòng) -> xả nước áp lực cao làm sạch bọt và chất bẩn -> kích hoạt quạt gió sấy khô xe.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế và thi công mô hình hệ thống rửa xe tự động dùng PLC S7-1200, điều khiển và giám sát trên WinCC" của sinh viên Nguyễn Văn Anh và Nguyễn Trung Kiên đã giải quyết trọn vẹn bài toán tự động hóa quy trình vệ sinh phương tiện từ cơ sở lý thuyết đến chế tạo mô hình thực nghiệm. Bằng việc làm chủ công nghệ điều khiển PLC S7-1200 CPU 1214C, Driver TB6600 và nền tảng giám sát SCADA WinCC, nhóm tác giả đã xây dựng thành công một giải pháp công nghệ rửa xe áp lực không dùng chổi, vận hành ổn định ở cả 2 chế độ Auto và Manual. Công trình không chỉ khẳng định tính khả thi của phương án thiết kế tối ưu cho điều kiện trong nước mà còn là tài liệu tham khảo kỹ thuật có giá trị cao trong đào tạo chuyên ngành Tự động hóa.