Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Bối cảnh thực tiễn và lý do chọn đề tài

Trong tiến trình phát triển của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, các ứng dụng tự động hóa ngày càng được triển khai rộng rãi nhằm thay thế sức lao động thủ công, nâng cao độ chính xác, an toàn và hiệu suất vận hành. Tại Việt Nam, quá trình đô thị hóa nhanh chóng khiến mật độ dân số tập trung về các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội tăng cao, kéo theo sự gia tăng nhanh chóng của các phương tiện giao thông cá nhân. Theo số liệu thống kê được tác giả trích dẫn từ các chuyên gia giao thông, Thành phố Hồ Chí Minh quản lý khoảng 7,8 triệu phương tiện (tăng hơn 60% so với năm 2010), bao gồm hơn 615.000 xe ô tô (riêng năm 2016 tăng 9,5%) và hơn 7,2 triệu xe máy.

Trong khi đó, hạ tầng giao thông tĩnh (bến bãi) không đáp ứng kịp nhu cầu thực tế:

  • Theo quy hoạch hệ thống giao thông tĩnh được Chính phủ phê duyệt đến năm 2020, diện tích bến bãi cần đạt hơn 1.145 ha.
  • Diện tích bến bãi thực tế đang hoạt động tại Thành phố Hồ Chí Minh thời điểm nghiên cứu chỉ đạt khoảng 76,8 ha (tương đương khoảng 6,7% so với chỉ tiêu quy hoạch).
  • Thành phố phải tận dụng lòng đường, vỉa hè của khoảng 117 tuyến đường tại khu vực trung tâm để tổ chức giữ xe có thu phí, nhưng vẫn không giải quyết được tình trạng quá tải.
  • Các dự án bãi đậu xe ngầm và cao tầng đã được nghiên cứu từ trước nhưng chậm triển khai; mô hình bãi đỗ xe tự động quy mô lớn đã đưa vào vận hành thực tế điển hình là bãi đỗ xe liên hợp 5 tầng kết cấu thép tại đường Chế Lan Viên (phường Tây Thạnh, quận Tân Phú) diện tích 37.000 m² (khu liên hợp gần 40.000 m²) với vốn đầu tư 20 triệu USD, sức chứa 1.500 ô tô và 2.500 xe máy.

Từ thực tế thiếu hụt quỹ đất và quá tải bến bãi, việc ứng dụng mô hình bãi giữ xe tự động dạng nhiều tầng nhiều ô chứa, kết hợp công nghệ điều khiển khả trình PLC và nhận dạng vô tuyến RFID, được tác giả lựa chọn nhằm tối ưu hóa diện tích bãi đỗ, giảm nhân lực vận hành và nâng cao tính an toàn trong quản lý phương tiện.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế, thi công mô hình phần cứng và lập trình điều khiển hoàn chỉnh cho một hệ thống "Nhà giữ xe tự động" mô phỏng. Các nhiệm vụ cụ thể được xác định bao gồm:

  1. Thiết kế và thi công cơ khí khung mô hình nhà giữ xe nhiều tầng, kết hợp cơ cấu tay nâng chuyển động theo ba trục tọa độ không gian ($x$, $y$, $z$).
  2. Lắp đặt và tích hợp hệ thống phần cứng điện – điện tử, bao gồm khối động cơ chấp hành, khối điều khiển trung tâm (PLC), khối vi điều khiển trung gian (Arduino), khối đọc thẻ từ (RFID) và khối cảm biến vị trí.
  3. Xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển logic cho toàn bộ chu trình cất và lấy xe tự động.
  4. Lập trình điều khiển cho bộ điều khiển PLC trên phần mềm TIA Portal V13 và lập trình cho vi điều khiển Arduino trên Arduino IDE.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu:
    • Thiết bị phần cứng: 03 động cơ điện một chiều (DC 24V), khung mô hình nhà giữ xe tự động bằng inox kích thước 800 x 500 x 700 mm tích hợp cơ cấu tay nâng.
    • Thiết bị điều khiển: Bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC, vi điều khiển Arduino UNO R3, đầu đọc thẻ RFID RC522 (tần số 13,56 MHz).
    • Thiết bị hỗ trợ: Relay trung gian 5VDC (YL303H-S-5VDC-1Z), relay trung gian 24VDC (Omron LY2N), cảm biến quang điện Panasonic 914A, bộ nguồn DC.
    • Phần mềm: Phần mềm TIA Portal V13 (ngôn ngữ LAD, FBD, STL) và Arduino IDE (ngôn ngữ C/C++ trên nền tảng Wiring).
  • Phạm vi và giới hạn đề tài: Đề tài giới hạn ở quy mô thiết kế mô hình thực nghiệm trong phòng thí nghiệm; tập trung vào cơ cấu truyền động cơ khí 3 trục cơ bản, xử lý tín hiệu nhận dạng thẻ RFID qua vi điều khiển trung gian và điều khiển logic vị trí lưu trữ xe thông qua PLC Siemens S7-1200.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ sử dụng

Đề tài dựa trên các nền tảng lý thuyết và công nghệ kỹ thuật điều khiển - tự động hóa:

  • Lý thuyết điều khiển khả trình (PLC): Nguyên lý hoạt động quét vòng lặp (ngõ vào - chương trình - ngõ ra) của bộ điều khiển logic khả trình; cấu trúc bộ nhớ, tập lệnh logic và phương pháp ghép nối truyền thông công nghiệp PROFINET.
  • Lý thuyết động cơ điện một chiều và mạch đảo chiều: Nguyên lý tạo lực điện từ Lorentz, quy tắc bàn tay trái của Fleming, sức phản điện động (counter-EMF), và cấu trúc mạch cầu H sử dụng tiếp điểm relay để đổi chiều điện áp đặt lên phần ứng của động cơ DC 24V.
  • Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID): Nguyên lý cảm ứng điện từ và giao tiếp không dây tầm gần giữa thẻ (Tag) và đầu đọc (Reader) ở dải tần số cao (High Frequency 13,56 MHz) thông qua IC MFRC522 chuẩn giao tiếp SPI.
  • Nguyên lý cảm biến quang điện: Hiện tượng quang điện, sự chuyển đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện (ON/OFF) của transistor quang kết hợp mạch so sánh nhằm định vị tọa độ và hành trình của cơ cấu nâng.

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả kết hợp hai phương pháp nghiên cứu chính:

  1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết và tham khảo tài liệu: Tổng hợp tài liệu kỹ thuật tiếng Việt và tiếng Anh từ nhà sản xuất (Siemens, Atmel, Omron, Panasonic), các video hướng dẫn kỹ thuật chuyên ngành và các công trình đồ án tốt nghiệp khóa trước tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.
  2. Phương pháp thực hành và thực nghiệm: Trực tiếp gia công cơ khí khung mô hình inox, đấu nối mạch điện điều khiển, ghép nối phần cứng giữa Arduino - Relay - PLC - Cảm biến - Động cơ, và viết chương trình chạy thử nghiệm thực tế trên mô hình.

Nguồn dữ liệu

  • Dữ liệu quy hoạch và thống kê giao thông tĩnh từ Sở Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí Minh và các văn bản quy hoạch giao thông của Chính phủ.
  • Thông số kỹ thuật của các thiết bị từ tài liệu kỹ thuật chính hãng (Datasheet của Siemens S7-1200, Arduino UNO ATmega328, Module RFID-RC522, Panasonic 914A, Relay Omron LY2N).

Thiết kế kỹ thuật và triển khai hệ thống

Cấu trúc cơ khí và phần cứng mô hình

Mô hình thực tế được gia công bằng inox với kích thước tổng thể $800 \times 500 \times 700\text{ mm}$, chia thành nhiều ngăn/ô chứa xe theo cấu trúc nhiều tầng. Chuyển động đưa xe vào ô và lấy xe ra được thực hiện bởi cơ cấu tay nâng 3 bậc tự do:

  • Trục $x$ (chuyển động ngang): Điều khiển bởi 01 động cơ DC 24V để định vị cột chứa xe.
  • Trục $y$ (chuyển động ra/vào): Điều khiển bởi 01 động cơ DC 24V để đẩy khay nâng vào ô đỗ hoặc rút khay nâng về.
  • Trục $z$ (chuyển động nâng/hạ): Điều khiển bởi 01 động cơ DC 24V để đưa cơ cấu lên các tầng tương ứng.

Sơ đồ phối hợp và điều khiển hệ thống

Hệ thống điều khiển được phân tầng và phối hợp giữa các khối chức năng:

  1. Khối nhận dạng người dùng: Module RFID RC522 giao tiếp với vi điều khiển Arduino UNO qua chuẩn SPI để đọc mã UID của thẻ xe.
  2. Khối giao tiếp trung gian: Arduino UNO xử lý mã thẻ và xuất tín hiệu điều khiển ra các relay trung gian YL303H-S-5VDC-1Z (cuộn hút 5VDC). Tiếp điểm NO/NC của relay đóng vai trò ngõ vào số (DI) cách ly đưa vào bộ điều khiển PLC S7-1200.
  3. Khối điều khiển trung tâm (PLC S7-1200 CPU 1214C): Nhận tín hiệu từ Arduino và hệ thống cảm biến quang Panasonic 914A, thực thi logic điều khiển vị trí ô đỗ, sau đó xuất tín hiệu số (DO 24VDC) để điều khiển cơ cấu chấp hành.
  4. Khối công suất truyền động: 06 relay Omron LY2N (cuộn hút 24VDC) được mắc thành 03 bộ mạch cầu H độc lập, chịu trách nhiệm đảo chiều quay (thuận/nghịch) và cấp nguồn cho 03 động cơ DC 24V của các trục $x$, $y$, $z$.
Thiết bị Vai trò trong hệ thống Thông số / Đặc tính kỹ thuật chính
PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C Điều khiển trung tâm toàn bộ logic hệ thống 14 DI (24VDC), 10 DO (24VDC), 2 AI (0-10V), bộ nhớ 50KB, cổng PROFINET
Arduino UNO R3 Vi điều khiển trung gian đọc và xử lý thẻ RFID Vi điều khiển ATmega328 (8-bit, 16 MHz), 14 chân Digital I/O, 6 chân Analog, nguồn 5V
Module RFID RC522 Nhận dạng thẻ gửi/lấy xe của người dùng IC MFRC522, tần số 13,56 MHz, hỗ trợ thẻ từ/NFC
Relay YL303H-S-5VDC-1Z Cầu nối tín hiệu giữa Arduino và PLC Cuộn dây 5VDC, 1 cặp tiếp điểm (COM, NC, NO)
Relay Omron LY2N Tạo mạch cầu H đảo chiều 3 động cơ DC Cuộn dây 24VDC, tiếp điểm công suất chịu tải dòng DC
Động cơ DC (03 cái) Dẫn động cơ cấu tay nâng 3 trục $x, y, z$ Điện áp hoạt động 24VDC
Cảm biến quang Panasonic 914A Xác định vị trí các trục và vật thể trong ô đỗ Cảm biến quang điện, ngõ ra bán dẫn mức logic

Thông số dòng điều khiển PLC Siemens S7-1200

Thông số kỹ thuật CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C (Sử dụng trong đề tài)
Kích thước vật lý (mm) $90 \times 100 \times 75$ $110 \times 100 \times 75$ $110 \times 100 \times 75$
Bộ nhớ làm việc (Work Memory) 25 KB 50 KB 50 KB
Bộ nhớ nạp (Load Memory) 1 MB 2 MB 2 MB
Bộ nhớ duy trì (Retentive) 2 KB 2 KB 2 KB
Số ngõ vào/ra số (DI/DO) 6 DI / 4 DO 8 DI / 6 DO 14 DI / 10 DO
Số ngõ vào tương tự (AI) 2 AI (0 - 10V) 2 AI (0 - 10V) 2 AI (0 - 10V)
Vùng nhớ tạm thời (M) 4096 Byte 8192 Byte 8192 Byte
Khả năng mở rộng Signal Module (SM) Không hỗ trợ Tối đa 2 module Tối đa 8 module
Bảng tín hiệu (Signal Board - SB) 1 1 1
Module truyền thông (CM) 3 (bên trái CPU) 3 (bên trái CPU) 3 (bên trái CPU)
Bộ đếm tốc độ cao (HSC) 3 tại 100 kHz 3 tại 100 kHz, 1 tại 30 kHz 3 tại 100 kHz, 3 tại 30 kHz
Cổng truyền thông 1 cổng PROFINET (Ethernet) 1 cổng PROFINET (Ethernet) 1 cổng PROFINET (Ethernet)
Tốc độ thực thi lệnh logic 0,1 $\mu\text{s}$/lệnh 0,1 $\mu\text{s}$/lệnh 0,1 $\mu\text{s}$/lệnh

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan

Chương I trình bày tổng quan về nhu cầu cấp thiết của việc tự động hóa bãi đỗ xe tại các đô thị lớn ở Việt Nam, trọng tâm là Thành phố Hồ Chí Minh. Tác giả phân tích các số liệu thực tế về sự mất cân đối giữa quy hoạch giao thông tĩnh và diện tích bến bãi hiện hữu (76,8 ha so với 1.145 ha), tình trạng ùn tắc lòng đường/vỉa hè, và dẫn chứng về bãi đỗ xe tự động 5 tầng kết cấu thép quy mô 37.000 m² tại quận Tân Phú. Chương này cũng giải thích lý do lựa chọn bộ điều khiển PLC nhờ tính ổn định trong môi trường công nghiệp, khả năng lập trình linh hoạt và độ tin cậy cao; đồng thời xác định rõ đối tượng nghiên cứu, phương pháp tiếp cận và các giới hạn kỹ thuật mà đề tài thực hiện.

Chương II: Cơ sở lý thuyết

Chương II là phần nội dung kỹ thuật chi tiết nhất của báo cáo, cung cấp cơ sở lý thuyết toàn diện về các thiết bị phần cứng, thiết bị điều khiển và thiết bị hỗ trợ:

  • Khung mô hình cơ khí: Nguyên lý mô phỏng bãi giữ xe nhiều tầng, cấu trúc ô chứa và cơ cấu tay nâng 3 trục.
  • Động cơ điện một chiều: Phân loại máy điện, cấu tạo stator/rotor, nguyên lý tạo mô-men quay từ lực Lorentz, nguyên lý chuyển mạch của cổ góp và hiện tượng phát sinh sức phản điện động (counter-EMF).
  • Phần mềm và ngôn ngữ lập trình PLC: Khảo sát phần mềm TIA Portal V13 của Siemens; phân tích đặc điểm cấu trúc và cú pháp của 3 ngôn ngữ lập trình PLC tiêu chuẩn gồm LAD (Ladder Logic - sơ đồ bậc thang), FBD (Function Block Diagram - khối chức năng logic) và STL (Statement List - tập lệnh ngăn xếp 9-bit).
  • Nền tảng Arduino: Giới thiệu vi điều khiển Arduino UNO R3 (vi điều khiển ATmega328 họ 8-bit, thạch anh 16 MHz, bộ nhớ Flash 32KB, SRAM 2KB, EEPROM 1KB), sơ đồ chân I/O, các chân giao tiếp đặc biệt (Serial RX/TX, PWM, SPI, I2C), và môi trường phát triển Arduino IDE.
  • Bộ điều khiển PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC: Phân tích chi tiết cấu trúc phần cứng, thông số bộ nhớ, các module mở rộng tín hiệu (SM), module truyền thông (CM chuẩn RS232, RS485), cơ chế bảo mật (Password Protection và Know-how Protection).
  • Công nghệ thẻ từ RFID RC522: Cấu tạo hệ thống RFID (Tag và Reader), cơ chế truyền năng lượng kích hoạt qua sóng vô tuyến ở tần số cao 13,56 MHz (chuẩn NFC tầm ngắn) sử dụng IC MFRC522.
  • Thiết bị phụ trợ:
    • Relay trung gian 5VDC (YL303H-S-5VDC-1Z) làm cầu nối mức logic giữa Arduino và PLC.
    • Relay trung gian 24VDC (Omron LY2N) kết hợp thành mạch cầu H để điều khiển cấp nguồn và đảo chiều quay động cơ DC 24V từ tín hiệu xuất ra của PLC.
    • Cảm biến quang Panasonic 914A (nguyên lý phát quang LED, mạch thu transistor quang ASIC, mạch trễ và các kiểu cảm biến: thu-phát độc lập Through-beam, phản xạ gương Retro-reflective, khuếch tán Diffuse, và phản xạ giới hạn Limited-reflective).

Chương III: Thiết kế và thi công mô hình

Chương III tập trung vào ý tưởng xây dựng mô hình "Nhà giữ xe tự động", các yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi thi công và nguyên lý hoạt động của hệ thống khi đưa xe vào hoặc lấy xe ra:

  • Ý tưởng thiết kế: Tối ưu hóa không gian lưu trữ theo phương thẳng đứng, thay thế sự can thiệp trực tiếp của con người bằng cơ cấu cơ điện tử tự động.
  • Yêu cầu kỹ thuật: Mô hình hoàn thiện về mặt thẩm mỹ, vận hành đúng chu trình logic đặt ra, mạch điện hoạt động an toàn, chương trình điều khiển ngắn gọn, hạn chế các biến trung gian thừa.
  • Nguyên lý hoạt động: Khi người dùng quẹt thẻ từ RFID tại đầu vào, Arduino giải mã UID thẻ và gửi tín hiệu qua relay 5V sang PLC S7-1200. PLC kiểm tra trạng thái ô trống thông qua tín hiệu cảm biến quang Panasonic 914A, kích hoạt relay 24V điều khiển 3 động cơ DC vận hành cơ cấu tay nâng di chuyển dọc theo trục $x$, nâng lên trục $z$, đẩy khay xe vào ô theo trục $y$ và lưu lại vị trí thẻ. Quy trình lấy xe diễn ra theo chu trình ngược lại khi quẹt đúng thẻ đã lưu.

Chương IV: Kết luận và hướng phát triển

Chương IV tổng kết các kết quả đã đạt được từ việc hoàn thành mô hình phần cứng, tích hợp thành công hệ thống điều khiển ghép nối giữa Arduino, RFID và PLC S7-1200; chỉ ra các mặt hạn chế còn tồn tại của mô hình thực nghiệm và đề xuất các hướng mở rộng kỹ thuật cho các giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả đạt được

  • Chế tạo hoàn chỉnh mô hình phần cứng: Thi công thành công khung mô hình nhà giữ xe bằng inox với kích thước $800 \times 500 \times 700\text{ mm}$, tích hợp cơ cấu cơ khí tay nâng 3 bậc tự do ($x, y, z$) hoạt động bằng 3 động cơ DC 24V.
  • Tích hợp hệ thống điều khiển đa tầng: Ghép nối đồng bộ giữa đầu đọc thẻ từ RFID RC522 (13,56 MHz), vi điều khiển Arduino UNO R3, khối relay trung gian cách ly (YL303H 5VDC), bộ điều khiển lập trình công nghiệp PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC và mạch cầu H công suất (06 relay Omron LY2N 24VDC).
  • Hệ thống cảm biến và thuật toán: Ứng dụng cảm biến quang Panasonic 914A để giám sát ô chứa và hành trình; xây dựng thành công chương trình điều khiển logic trên phần mềm TIA Portal V13 và nạp chạy thực nghiệm ổn định.

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất

  • Đề xuất giải pháp bãi giữ xe tự động dạng tầng nhiều ngăn kết hợp công nghệ điều khiển PLC làm giải pháp kỹ thuật khả thi nhằm giải quyết bài toán thiếu hụt diện tích giao thông tĩnh tại các đô thị lớn.
  • Sử dụng giải pháp kết hợp vi điều khiển chi phí thấp (Arduino) phụ trách giao tiếp ngoại vi (RFID SPI) và chuyển tiếp tín hiệu sang PLC công nghiệp qua relay trung gian, giúp tối ưu hóa chi phí phần cứng mà vẫn đảm bảo tính linh hoạt trong quản lý mã thẻ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Hệ thống chỉ mới dừng lại ở quy mô mô hình mô phỏng thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, chưa chịu được tải trọng thực tế của các phương tiện giao thông cỡ lớn.
  • Cơ cấu tay nâng chuyển động bằng động cơ DC thông thường kết hợp relay đảo chiều, chưa tích hợp biến tần điều khiển tốc độ mịn hoặc động cơ servo/stepper có phản hồi vị trí chính xác cao bằng encoder.
  • Chưa tích hợp giao diện giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA/HMI chuyên dụng) hoặc kết nối mạng quản lý cơ sở dữ liệu bãi xe trên máy tính trung tâm.

Hướng phát triển

  • Mở rộng quy mô cơ khí, nâng cao khả năng chịu tải của cơ cấu nâng để có thể áp dụng trên các bãi đỗ xe máy hoặc ô tô thực tế.
  • Bổ sung màn hình cảm ứng HMI (Human Machine Interface) hoặc xây dựng giao diện điều khiển, giám sát thời gian thực trên máy tính thông qua mạng truyền thông công nghiệp PROFINET.
  • Nâng cấp thuật toán tối ưu hóa quãng đường di chuyển của tay nâng khi bãi xe có nhiều phương tiện cùng ra/vào một lúc, kết hợp cơ sở dữ liệu tính phí và camera nhận diện biển số xe.

Giá trị tham khảo

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

  • Sinh viên các ngành Điện - Điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu thực hành hoàn chỉnh về việc tích hợp vi điều khiển (Arduino) với bộ điều khiển lập trình công nghiệp (PLC Siemens S7-1200).
  • Người nghiên cứu các hệ thống lưu trữ tự động (AS/RS) hoặc bãi đỗ xe thông minh: Đáng tham khảo ở phần thiết kế mạch cầu H điều khiển động cơ DC bằng relay công suất, phương pháp cách ly mức điện áp logic (5V - 24V) giữa Arduino và PLC, cũng như phương pháp bố trí cảm biến quang học xác định vị trí trong không gian 3 chiều.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án phải sử dụng đồng thời cả Arduino UNO và PLC Siemens S7-1200?

Module đọc thẻ từ RFID RC522 sử dụng chuẩn truyền thông nối tiếp SPI và cấp điện áp 3,3V/5V, vốn không tương thích trực tiếp với các ngõ vào số 24VDC tiêu chuẩn của PLC S7-1200. Arduino UNO đóng vai trò là khối vi điều khiển trung gian, đọc dữ liệu thẻ từ RC522 qua SPI, sau đó kích hoạt các relay trung gian 5VDC (YL303H-S-5VDC-1Z) để đưa tín hiệu logic cách ly sang các ngõ vào của PLC. PLC đảm nhận vai trò bộ điều khiển trung tâm để điều khiển toàn bộ logic chấp hành và đảm bảo độ tin cậy công nghiệp.

2. Mô hình sử dụng cơ cấu chuyển động cơ khí mấy bậc tự do và dùng loại động cơ nào?

Mô hình sử dụng cơ cấu tay nâng chuyển động theo 3 bậc tự do tương ứng với 3 trục tọa độ không gian: trục ngang ($x$), trục sâu ra/vào ($y$) và trục nâng hạ ($z$). Cả 3 trục này đều được dẫn động độc lập bởi 3 động cơ điện một chiều (DC) sử dụng điện áp định mức 24VDC.

3. Động cơ DC được điều khiển đảo chiều bằng phương pháp nào trong mạch phần cứng?

Hệ thống sử dụng nguyên lý mạch cầu H, trong đó mỗi động cơ DC 24V được điều khiển gián tiếp bằng một cặp relay trung gian Omron LY2N 24VDC (tổng cộng 06 relay cho 3 động cơ). Khi ngõ ra của PLC (PLC Out) kích tín hiệu vào cuộn hút của relay, các tiếp điểm chuyển đổi trạng thái giữa thường đóng (NC) và thường mở (NO), từ đó đảo cực tính điện áp cấp vào động cơ, giúp động cơ quay thuận hoặc quay nghịch theo yêu cầu.

4. Kích thước và vật liệu chế tạo khung mô hình thực tế là bao nhiêu?

Khung mô hình thực tế được gia công bằng chất liệu inox với kích thước hình học $800 \times 500 \times 700\text{ mm}$, mô phỏng hệ thống ô chứa xe nhiều tầng và dẫn hướng cho cơ cấu tay nâng.

5. Cảm biến quang Panasonic 914A có vai trò gì trong hệ thống?

Cảm biến quang Panasonic 914A được bố trí tại các vị trí giới hạn hành trình và các ô chứa xe, hoạt động dựa trên nguyên lý quang điện. Khi có vật thể (khay nâng hoặc xe) chắn chùm sáng, cảm biến chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện mức logic đưa về ngõ vào số của PLC để xác định chính xác vị trí cơ cấu nâng và nhận biết ô đỗ đang trống hay đã có xe.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Mô hình nhà giữ xe tự động" của tác giả Nguyễn Tiến Đạt đã giải quyết thành công bài toán thiết kế và chế tạo mô hình bãi đỗ xe tự động 3 bậc tự do ứng dụng trong việc tối ưu hóa hạ tầng giao thông đô thị. Công trình tích hợp đồng bộ giữa công nghệ nhận dạng thẻ RFID RC522, vi điều khiển Arduino UNO và bộ điều khiển lập trình công nghiệp PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C để điều khiển chính xác cơ cấu chấp hành động cơ DC 24V qua mạch cầu H relay. Hệ thống đã vận hành thực nghiệm ổn định các chu trình gửi và lấy xe theo đúng lưu đồ giải thuật, đóng vai trò là một mô hình thực hành cơ điện tử - tự động hóa có giá trị tham khảo học thuật và ứng dụng thực tiễn cao.