Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu hướng phát triển của nền sản xuất hiện đại và thương mại điện tử, hoạt động logistics và quản lý kho hàng đóng vai trò then chốt trong chuỗi cung ứng toàn cầu. Theo số liệu trích dẫn trong đồ án, quy mô thị trường hệ thống kho hàng tự động toàn cầu đã đạt 5,71 tỷ USD vào năm 2022 và ước tính đạt 10,31 tỷ USD vào năm 2030 với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 7,8% giai đoạn 2023–2030; tại Việt Nam, thị trường này được dự báo tăng trưởng với tốc độ CAGR khoảng 11% trong giai đoạn 2024–2032. Mô hình lưu kho truyền thống dựa vào lao động thủ công bộc lộ nhiều hạn chế về năng suất, tỷ lệ sai sót cao, chi phí nhân công lớn và khó khăn trong việc theo dõi tồn kho theo thời gian thực. Việc ứng dụng hệ thống lưu trữ và truy hồi tự động (AS/RS) kết hợp với công nghệ nhận diện mã phản hồi nhanh (QR Code) và bộ điều khiển logic khả trình (PLC) là giải pháp nhằm tự động hóa quy trình phân loại và lưu trữ hàng hóa.

Đề tài "Hệ thống phân loại sản phẩm và lưu kho tự động quản lý bằng mã QR" được nhóm sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Tấn Đời. Mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể gồm:

  1. Thiết kế, thi công hoàn thiện mô hình phân loại sản phẩm và lưu kho tự động sát với thực tế và hoạt động ổn định dựa trên những yêu cầu thực tế của hệ thống.
  2. Ứng dụng PLC vào thực tiễn để vận hành hệ thống.
  3. Dùng Webserver để tạo giao diện giám sát và điều khiển hệ thống.
  4. Hiển thị thông tin cảnh báo lỗi khi có sự cố xảy ra trong hệ thống.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là mô hình phân loại sản phẩm sử dụng camera quét mã QR và hệ thống lưu kho tự động AS/RS dạng giàn nâng hạ 3 trục (X, Y, Z). Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở mô hình thực nghiệm thu nhỏ trong phòng thí nghiệm; phân loại và lưu trữ 2 loại sản phẩm (loại A và loại B) với quy mô kho lưu trữ gồm 2 kệ đối xứng, mỗi bên bố trí 9 ô chứa hàng (tổng cộng 18 vị trí). Thời gian thực hiện đồ án diễn ra từ ngày 15/01/2024 đến ngày 20/06/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên các nền tảng lý thuyết và công nghệ chuyên ngành tự động hóa:

  • Hệ thống lưu kho và truy xuất tự động (AS/RS - Automated Storage & Retrieval System): Khung lý thuyết về cấu trúc kho tự động gồm hệ thống giá kệ lưu trữ (Storage Racks), hệ thống nâng chuyển hàng (Crane/Shuttle), hệ thống băng chuyền (Conveyor Systems) và phần mềm điều khiển trung tâm (Control Software/WMS).
  • Bộ điều khiển PLC SIMATIC S7-1200: Nguyên lý điều khiển logic khả trình theo chu kỳ quét (Scan Cycle), kiến trúc phần cứng xử lý tín hiệu số/tương tự, chức năng phát chuỗi xung ngõ ra tốc độ cao (Pulse Train Output - PTO) để điều khiển động cơ bước theo vị trí và vận tốc.
  • Động cơ bước (Stepper Motor) và vi bước: Nguyên lý biến đổi tín hiệu xung số thành chuyển động góc rời rạc thông qua từ trường giữa stator và rotor, kỹ thuật điều khiển bước vòng hở kết hợp Driver điều khiển công suất.
  • Công nghệ mã QR (Quick Response Code): Cấu trúc ma trận điểm hai chiều gồm hoa văn định vị (Finder Patterns), mẫu căn chỉnh (Alignment Patterns), mẫu định thời (Timing Patterns), thông tin định dạng (Format Information) và vùng dữ liệu kèm mã sửa lỗi (Data & Error Correction Keys) với khả năng lưu trữ ký tự và dữ liệu nhị phân.
  • Kiến trúc Webserver và Quản trị Cơ sở dữ liệu: Giao thức truyền thông HTTP/HTTPS, giao diện giám sát nhúng (Webserver) kết hợp hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ MySQL phục vụ lưu trữ, truy xuất dữ liệu xuất - nhập - tồn theo thời gian thực.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai bao gồm:

  • Phương pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật: Thiết kế mô hình cơ khí 3D bằng phần mềm SolidWorks, bóc tách bản vẽ kỹ thuật 2D trên AutoCAD; tính toán lựa chọn hành trình, tỷ số truyền và công suất động cơ.
  • Phương pháp thiết kế mạch và tích hợp hệ thống điện: Thiết kế sơ đồ nguyên lý đấu nối I/O cho PLC, lựa chọn thiết bị đóng cắt, cảm biến, van điện từ và bố trí layout tủ điện điều khiển công nghiệp.
  • Phương pháp lập trình và thuật toán: Xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển quy trình phân loại, nhập kho, xuất kho (chế độ tự động và thủ công); lập trình điều khiển trên phần mềm TIA Portal và xây dựng chương trình xử lý ảnh từ Webcam 1080p.
  • Phương pháp thực nghiệm: Gia công cơ khí, lắp ráp mô hình vật lý, đấu nối tủ điện, tích hợp hệ thống và tiến hành chạy thử nghiệm đánh giá độ chính xác phân loại, độ ổn định của các cơ cấu truyền động và khả năng giao tiếp dữ liệu.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm tài liệu kỹ thuật (datasheet) từ các nhà sản xuất thiết bị (Siemens, Airtac, Omron), các tiêu chuẩn công nghiệp và số liệu thu thập trực tiếp trong quá trình vận hành thử nghiệm mô hình.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Thiết kế cơ khí và thông số hình học

Mô hình hệ thống được chia thành hai phân khu chính: Khâu phân loại và Khâu lưu kho.

Thành phần cơ khí Kết cấu truyền động Kích thước / Hành trình Động cơ / Cơ cấu chấp hành
Băng tải phân loại Băng tải dây đai cao su (3 băng tải đặt song song) 600 x 60 x 100 (mm) mỗi băng tải Động cơ DC giảm tốc GA25-370 (24VDC)
Cơ cấu gắp hút phân loại Truyền động đai qua Pulley theo trục X, xi lanh theo trục Y Trục X: 294 mm
Trục Y: 30,14 mm		 Động cơ bước 17HD4401S + Xi lanh khí nén kép có giác hút chân không
Băng tải cấp hàng vào kho Băng tải dây đai cao su đơn 600 x 160 x 100 (mm) Động cơ DC giảm tốc GA25-370 (24VDC)
Hệ thống giá kệ lưu kho Sắt ống hàn cố định, 2 dãy đối xứng (9 ô/dãy) Kích thước ô: 160 x 148,8 (mm)
Kích thước giá kê: 30 mm		 Khung cố định
Cơ cấu nâng hạ lưu kho (Crane) Kết hợp truyền động đai, vitme – đai ốc bi và ray trượt tròn Trục X: 754,39 mm
Trục Y: 422,95 mm
Trục Z: 835 mm		 3 Động cơ bước 17HD4401S điều khiển độc lập 3 trục XYZ
Quy cách phôi hàng & Hộp chứa Hình hộp chữ nhật Phôi: 100 x 40 x 20 (mm)
Hộp chứa: 130 x 55 x 35 (mm)		 Mỗi hộp chứa 2 phôi cùng loại (A hoặc B)

Thiết kế phần điện và điều khiển

Hệ thống điều khiển trung tâm sử dụng PLC Siemens SIMATIC S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC) kết hợp module mở rộng ngõ ra số SM 1222. Cấu hình phần cứng và thiết bị ngoại vi được lựa chọn như sau:

  • Bộ điều khiển trung tâm: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC (14 ngõ vào số DI 24VDC, 10 ngõ ra số DO dạng Transistor 24VDC, 2 ngõ vào tương tự AI 0–10VDC; bộ nhớ làm việc 50 KB, bộ nhớ nạp 2 MB).
  • Module mở rộng: SM 1222 (mã đặt hàng 6ES7222-1HF32-0XB0) bổ sung ngõ ra số.
  • Cơ cấu điều khiển động cơ bước: 4 mạch Driver TB6600 nhận tín hiệu xung/hướng từ các khối PTO của PLC để điều khiển 4 động cơ bước 17HD4401S.
  • Hệ thống cảm biến: Cảm biến quang tiệm cận hồng ngoại E3F-DS30P1 (phát hiện vị trí phôi và hộp hàng trên băng tải), cảm biến quang chữ U EE-SX671R (xác định vị trí giới hạn hành trình và vị trí gốc Home của các trục).
  • Hệ thống khí nén: Van điện từ Airtac 4V110-06 (điện áp cuộn coil 24VDC) điều khiển xi lanh khí nén nâng hạ và bộ tạo áp suất chân không cho giác hút.
  • Nguồn cấp và thiết bị phụ trợ: Bộ nguồn tổ ong 24VDC cấp nguồn cho PLC, cảm biến, van điện từ và driver; relay trung gian Omron LY2N cách ly tín hiệu đóng cắt động cơ DC.

So sánh phương pháp phát xung điều khiển động cơ trên S7-1200

Nhóm tác giả đã phân tích và lựa chọn phương pháp phát chuỗi xung PTO thay vì điều khiển PWM hay bộ đếm HSC để đảm bảo độ chính xác vị trí cho các trục chuyển động:

Ngõ phát xung PTO Tần số xung tối đa Độ rộng xung tối thiểu Ứng dụng trong hệ thống
PTO1 100 kHz 100 µs Điều khiển trục X (cơ cấu nâng hạ kho)
PTO2 50 kHz 50 µs Điều khiển trục Y (cơ cấu nâng hạ kho)
PTO3 25 kHz 25 µs Điều khiển trục Z (cơ cấu nâng hạ kho)
PTO4 12,5 kHz 12,5 µs Điều khiển trục X (cơ cấu gắp hút phân loại)

Thuật toán vận hành và giao diện giám sát

  1. Quy trình phân loại: Phôi hàng được cấp lên băng tải giữa; Webcam 1080p quét mã QR để nhận diện loại hàng A hay B. Sau khi nhận diện, cơ cấu gắp hút sử dụng xi lanh và giác hút chân không gắp phôi đặt sang băng tải hộp tương ứng (mỗi hộp chứa đủ 2 phôi). Hộp chứa sau đó được chuyển đến băng tải nhập kho.
  2. Quy trình nhập kho:
    • Chế độ tự động (Auto): Cảm biến phát hiện hộp hàng tại đầu băng tải nhập, cơ cấu nâng hạ tự động đưa hộp vào vị trí ô trống theo thứ tự từ 1 đến 9 của kệ hàng tương ứng.
    • Chế độ bằng tay (Manual): Người vận hành lựa chọn vị trí ô chứa cụ thể trên giao diện Webserver; hệ thống điều khiển cơ cấu di chuyển và đặt hàng vào đúng vị trí chỉ định.
  3. Quy trình xuất kho:
    • Chế độ tự động (Auto): Hệ thống tự động truy xuất hộp hàng tại vị trí có hàng gần nhất (theo thứ tự từ 1 đến 9) đưa ra băng tải xuất.
    • Chế độ bằng tay (Manual): Người vận hành chọn mã ô chứa cần lấy; cơ cấu nâng hạ di chuyển đến đúng tọa độ để gắp hộp hàng và vận chuyển ra ngoài kệ.
  4. Phần mềm Webserver & Xử lý dữ liệu: Xây dựng giao diện điều khiển và giám sát nhúng trực tiếp qua Webserver của S7-1200; thu thập trạng thái hệ thống, lịch sử xuất nhập kho và lưu trữ dữ liệu vào hệ thống cơ sở dữ liệu MySQL.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Đặt vấn đề / Tổng quan

Chương 1 trình bày tính cấp thiết của việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong logistics và quản trị kho bãi. Tác giả phân tích số liệu thị trường kho tự động toàn cầu và Việt Nam, chỉ ra các nhược điểm cốt lõi của kho hàng truyền thống (năng suất thấp, tốn nhân lực, dễ sai sót). Từ đó, đề tài xác định 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, nội dung thực hiện gồm 7 bước chính và giới hạn phạm vi mô hình thực nghiệm (phân loại 2 loại sản phẩm, kích thước mô hình thu nhỏ).

Chương 2. Cơ sở lý thuyết

Nội dung chương 2 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết chuyên ngành, bao gồm:

  • Tổng quan về kho tự động AS/RS, cấu tạo các phân hệ (kệ chứa, crane, băng chuyền, phần mềm WMS) và quy trình nhập/xuất hàng.
  • Khảo sát các hệ thống kho thông minh: Mobile Racking, ASRS, AMR, AGV, Pick-to-Light, Put-to-Light.
  • Cấu trúc phần cứng, nguyên lý quét chu kỳ và đặc tính kỹ thuật của dòng PLC Siemens SIMATIC S7-1200.
  • Nguyên lý hoạt động của động cơ bước, phân tích góc quay trên mỗi bước (Bảng 1) và so sánh các phương pháp phát xung (PTO, PWM, Counters, HSC, PLCopen Motion Control).
  • Cấu tạo hình học của mã QR (hoa văn định vị, căn chỉnh, ô dữ liệu nhị phân) và khả năng lưu trữ ký tự.
  • Kiến trúc hoạt động của Webserver và hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL phục vụ quản lý xuất nhập tồn.

Chương 3. Tính toán và thiết kế

Chương 3 tập trung vào các giải pháp tính toán và thiết kế kỹ thuật:

  • Đưa ra yêu cầu hệ thống và quy cách kích thước phôi hàng (10 x 4 x 2 cm), hộp hàng (13 x 5,5 x 3,5 cm), kho lưu trữ 2 bên (mỗi bên 9 ô).
  • So sánh các cơ cấu truyền động tịnh tiến: Truyền động đai, vitme – đai ốc bi, ray trượt tròn; từ đó lựa chọn phương án truyền động đai cho phân loại và kết hợp vitme/đai cho khâu nâng hạ.
  • So sánh động cơ bước và động cơ servo (Bảng 4) về mạch driver, độ rung, tốc độ, hiện tượng trượt bước và giá thành để đưa ra quyết định chọn động cơ bước 17HD4401S.
  • Thiết kế cơ khí chi tiết trên SolidWorks: Kích thước ô kệ (160 x 148,8 mm), hành trình cơ cấu gắp hút phân loại (X = 294 mm, Y = 30,14 mm), hành trình cơ cấu nâng hạ kho (X = 754,39 mm, Y = 422,95 mm, Z = 835 mm), kích thước băng tải phân loại (600 x 60 x 100 mm) và băng tải kho (600 x 160 x 100 mm).
  • Thiết kế phần điện: Sơ đồ khối chức năng, lựa chọn thông số kỹ thuật PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC (Bảng 5), động cơ bước, driver TB6600, động cơ GA25-370, van khí nén Airtac, cảm biến E3F-DS30P1 và sơ đồ mạch khí nén.
  • Xây dựng các lưu đồ giải thuật: Quy trình phân loại sản phẩm, quy trình nhập kho (Auto/Manual), quy trình truy cập Webserver và quy trình xử lý ảnh nhận diện mã QR.

Chương 4. Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình gia công, lắp ráp và triển khai phần cứng lẫn phần mềm:

  • Thi công phần cứng cơ khí: Lắp ráp khung giàn kệ kho, gia công khung 3 băng tải phân loại và 1 băng tải nhập kho, lắp ráp cơ cấu gắp hút phôi dùng xi lanh kép, lắp ráp khung nâng hạ 3 trục X-Y-Z sử dụng thanh dẫn hướng và vitme.
  • Thi công hệ thống điện và khí nén: Đấu nối dây tín hiệu I/O vào PLC S7-1200 và module mở rộng, bố trí và lắp ráp tủ điện điều khiển gồm các relay trung gian, driver TB6600, nguồn tổ ong 24VDC, nút nhấn và đèn báo trạng thái mặt tủ; đấu nối đường ống khí nén từ van điện từ Airtac đến xi lanh và giác hút.
  • Triển khai phần mềm: Cài đặt và cấu hình phần mềm TIA Portal, lập trình phát xung PTO điều khiển vị trí; thiết kế giao diện Webserver hiển thị sơ đồ kho và nút điều khiển; lập trình ứng dụng quét mã QR từ Webcam 1080p.

Chương 5. Kết quả thực hiện

Chương 5 trình bày các kết quả thực tế sau khi tích hợp toàn bộ hệ thống:

  • Hoàn thiện mô hình vật lý cơ khí và tủ điện điều khiển theo đúng bản vẽ thiết kế.
  • Vận hành thành công quy trình phân loại sản phẩm theo mã QR với camera 1080p, đưa đúng phôi A và B vào hộp chứa.
  • Vận hành chính xác cơ cấu nâng hạ 3 trục X-Y-Z để đưa hàng vào và lấy hàng ra khỏi 18 vị trí ô kho theo cả hai chế độ Tự động và Bằng tay.
  • Giám sát trạng thái hoạt động của hệ thống, kiểm soát vị trí tồn kho và hiển thị cảnh báo sự cố theo thời gian thực trên giao diện Webserver kết hợp trích xuất dữ liệu qua MySQL.

Chương 6. Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tổng kết các mục tiêu đã đạt được của đề tài, thẳng thắn chỉ rõ các mặt hạn chế còn tồn tại về quy mô mô hình và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cấp hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

  1. Xây dựng hoàn chỉnh mô hình thực nghiệm cơ điện tử: Thiết kế và thi công thành công hệ thống tích hợp gồm 4 băng tải mini, cơ cấu gắp hút 2 trục (X, Y) bằng khí nén kết hợp động cơ bước và cơ cấu nâng hạ giàn kho 3 trục (X, Y, Z) với kích thước hành trình đạt chuẩn thiết kế (X = 754,39 mm, Y = 422,95 mm, Z = 835 mm).
  2. Ứng dụng thành công PLC S7-1200 trong điều khiển chuyển động đa trục: Sử dụng 4 kênh phát xung PTO độc lập để điều khiển đồng bộ 4 động cơ bước qua driver TB6600, đảm bảo độ chính xác vị trí khi đưa hàng vào 18 ô kệ cố định.
  3. Tích hợp thị giác máy tính và IoT: Ứng dụng camera Webcam 1080p quét mã QR nhận diện sản phẩm với độ phản hồi nhanh, truyền tín hiệu điều khiển trực tiếp đến PLC; xây dựng giao diện Webserver nhúng cho phép điều khiển, giám sát từ xa và lưu trữ dữ liệu vào MySQL.

Giải pháp và đóng góp của đề tài

  • Tối ưu hóa chi phí chế tạo mô hình: Nhóm tác giả tận dụng linh kiện cơ khí và điện tử sẵn có kết hợp lựa chọn động cơ bước Nema 17 thay vì động cơ servo đắt tiền, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí mà vẫn đảm bảo độ chính xác đáp ứng yêu cầu thực nghiệm.
  • Tích hợp liên hoàn chuỗi chức năng tự động hóa: Khác với các đề tài chỉ tập trung vào một khâu đơn lẻ (hoặc chỉ phân loại, hoặc chỉ lưu kho), đồ án đã giải quyết bài toán liên hoàn từ cấp phôi, quét mã nhận diện, gắp phôi phân loại, đóng gói khay chứa, chuyển làn băng tải đến nhập/xuất kho tự động và quản lý cơ sở dữ liệu trên giao diện web.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận trong văn bản

  • Hệ thống mới dừng lại ở mức lần lượt phân loại và lưu kho 2 loại sản phẩm khác nhau (loại A và loại B) trong cùng một thời điểm.
  • Mô hình được chế tạo ở dạng bản thu nhỏ (lab scale), chưa đáp ứng hoàn toàn các tiêu chuẩn về tải trọng nặng, độ bền công nghiệp và rung động thực tế trong môi trường sản xuất lớn.
  • Sử dụng động cơ bước điều khiển vòng hở (không có encoder phản hồi vị trí tuyệt đối), tiềm ẩn rủi ro trượt bước khi hoạt động liên tục ở tốc độ cao hoặc tải trọng thay đổi đột ngột.

Hướng phát triển đề xuất

  • Nâng cấp cơ cấu chấp hành sang động cơ Servo có vòng phản hồi kín (Closed-loop) nhằm triệt tiêu hiện tượng trượt bước và nâng cao tốc độ vận hành của cơ cấu nâng hạ.
  • Mở rộng thuật toán xử lý ảnh và cơ sở dữ liệu để phân loại nhiều chủng loại sản phẩm hơn với kích thước và định dạng mã vạch/mã QR đa dạng.
  • Tối ưu hóa thuật toán định tuyến vị trí ô kho thông minh (WMS) để rút ngắn thời gian di chuyển của cơ cấu nâng hạ.
  • Tích hợp thêm hệ thống cấp phôi tự động đa tầng hoặc xe tự hành AGV/AMR để vận chuyển phôi đến băng tải phân loại.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp này là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho:

  • Sinh viên và giảng viên các ngành kỹ thuật: Ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện - Điện tử, Kỹ thuật Robot trong việc thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp và nghiên cứu ứng dụng.
  • Phần nội dung đáng tham khảo chuyên sâu:
    • Bản vẽ thiết kế cơ khí 3D/2D chi tiết cho cơ cấu gắp hút phân loại và cơ cấu giàn nâng hạ 3 trục XYZ trên SolidWorks/AutoCAD.
    • Phương pháp cấu hình và lập trình khối chức năng phát chuỗi xung tốc độ cao (PTO) trên phần mềm TIA Portal điều khiển driver TB6600 và động cơ bước bằng PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C.
    • Giải pháp tích hợp xử lý ảnh quét mã QR từ camera và cấu hình giao diện giám sát Webserver nhúng kết nối cơ sở dữ liệu MySQL.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển nào và giải pháp phát xung điều khiển động cơ bước được thực hiện ra sao?

Đề tài sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Siemens SIMATIC S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC) kết hợp module mở rộng ngõ ra số SM 1222. Để điều khiển vị trí và tốc độ của 4 động cơ bước 17HD4401S qua Driver TB6600, nhóm tác giả sử dụng 4 khối phát chuỗi xung tốc độ cao (PTO) tích hợp trên PLC với tần số tối đa từ 12,5 kHz đến 100 kHz.

2. Kích thước hành trình cơ học của cơ cấu phân loại và cơ cấu lưu kho được thiết kế như thế nào?

Cơ cấu gắp hút phân loại có hành trình trục X là 294 mm và trục Y (xi lanh khí nén) là 30,14 mm. Cơ cấu nâng hạ lưu kho dạng giàn 3 trục có hành trình hoạt động lần lượt là: Trục X = 754,39 mm, Trục Y = 422,95 mm và Trục Z = 835 mm, di chuyển giữa 2 kệ hàng đối xứng có kích thước mỗi ô là 160 x 148,8 mm.

3. Quy cách phôi sản phẩm và dung lượng lưu trữ của mô hình kho là bao nhiêu?

Phôi sản phẩm có kích thước hình hộp chữ nhật (10 x 4 x 2) cm; hộp đựng phôi có kích thước (13 x 5,5 x 3,5) cm, mỗi hộp chứa 2 phôi cùng loại. Hệ thống phân loại 2 loại hàng (A và B); kho hàng gồm 2 kệ đối xứng, mỗi bên chia đều 9 ô chứa, nâng tổng dung lượng lưu trữ của kho lên 18 vị trí.

4. Quy trình nhập kho và xuất kho hỗ trợ những chế độ vận hành nào?

Hệ thống hỗ trợ 2 chế độ vận hành cho cả khâu nhập và xuất kho:

  • Chế độ tự động (Auto): Hệ thống tự động nhận diện hộp hàng qua cảm biến và cất vào ô trống theo thứ tự từ 1 đến 9 (đối với nhập kho), hoặc tự động lấy hàng từ vị trí gần nhất ra băng tải xuất (đối với xuất kho).
  • Chế độ bằng tay (Manual): Người vận hành trực tiếp chọn vị trí ô kho cụ thể trên giao diện Webserver để ra lệnh cho cơ cấu nâng hạ thực hiện việc cất hoặc lấy hộp hàng.

5. Công nghệ nào được sử dụng để nhận diện sản phẩm và giám sát dữ liệu từ xa?

Việc nhận diện phân loại sản phẩm được thực hiện qua Webcam 1080p quét mã QR dán trên phôi hàng. Giao diện điều khiển và giám sát từ xa được xây dựng bằng tính năng Webserver nhúng trên PLC S7-1200, cho phép người vận hành theo dõi trạng thái hệ thống, cảnh báo lỗi và lưu trữ, xuất thông tin dữ liệu kho qua hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Hệ thống phân loại sản phẩm và lưu kho tự động quản lý bằng mã QR" đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu thiết kế và thi công một mô hình tự động hóa hoàn chỉnh sát với thực tiễn sản xuất. Đề tài tích hợp thành công bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200, truyền động động cơ bước đa trục qua phát xung PTO, thị giác máy quét mã QR và giao diện giám sát Webserver kết nối cơ sở dữ liệu MySQL. Mặc dù còn hạn chế về quy mô mô hình thu nhỏ và chỉ phân loại 2 dòng sản phẩm, công trình đã khẳng định tính đúng đắn về mặt giải thuật kỹ thuật, cung cấp tài liệu tham khảo thực nghiệm giá trị cho sinh viên và kỹ sư ngành Điều khiển và Tự động hóa.