Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm và giám sát SCADA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ GIÁM SÁT SCADA Ngành Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa Lớp 17DTDA2 Giảng viên hướng dẫn Th S Phạm Quốc Phương Sinh viên thực hiện Nguyễn Sỹ Hiếu MSSV 1711050243 Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Thuận MSSV 1711020202 Sinh viên thực hiện Nguyễn Trường An MSSV 1711050235 Tp HCM, ngày 05 tháng 09 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ GIÁM SÁ.

Giảng viên hướng dẫn: Th.S: Phạm Quốc Phương

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Hiếu MSSV: 1711050243

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thuận MSSV: 1711020202

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường An MSSV: 1711050235

Tp.HCM, ngày 05 tháng 09 năm 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN

LOẠI SẢN PHẨM VÀ GIÁM SÁT SCADA

Ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa

Lớp: 17DTDA2

Giảng viên hướng dẫn: Th.S: Phạm Quốc Phương

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Hiếu MSSV: 1711050243

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thuận MSSV: 1711020202

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường An MSSV: 1711050235

Tp.HCM, ngày 05 tháng 09 năm 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập tại trường Đại học Công Nghệ TPHCM Ban giám hiệu nhà trường, Viện Kỹ Thuật đã tạo điều kiện cho em học tập, thực hành cũng như toàn thể các Thầy và đặc biệt là thầy Phạm Quốc Phương đã tận tình giảng dạy truyền đạt khối kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em để làm hành trang vững chắc đầy tự tin khi bước vào đời Để bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn tất

cả Quý Thầy Cô

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình, em đã trải qua không ít khó khăn, tuy nhiên nó chính là động lực để giúp em hoàn thành tốt đồ án của mình Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Phạm Quốc Phương Thầy là người hướng dẫn trực tiếp em hoàn thành đồ án Thầy không chỉ là giảng viên truyền đạt về kiến thức, kinh nghiệm cho em, Thầy luôn tận tình, chu đáo, và nhắc nhở trong quá trình thực hiện đồ

án của em Một lần nữa em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy

Em cũng xin cảm ơn các thành viên trong gia đình của mình luôn luôn động viên

và giúp em có những điều kiện tốt nhất về vật chất và tinh thần để em hoàn thành quá trình học tập tại trường Đại học Công Nghệ TpHCM Bên cạnh gia đình, em cũng cảm

ơn những người bạn cùng làm chung đồ án và cùng giúp đỡ nhau những lúc gặp khó khăn, đưa ra những lời khuyên bổ ích để em có thể hoàn thành đồ án của mình

Cuối cùng, em xin chúc các Thầy, Cô sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong

sự nghiệp “trồng người” của mình

Sinh viên Nguyễn Trường An Nguyễn Văn Thuận Nguyễn Sỹ Hiếu

iv

2.3.1 Ngôn Ngữ Lập Trình LABVIEW 10 2.3.2 Phần Mềm MXOPC 12

2.3.4 THƯ VIỆN MITSUBISHI PLC FX3U 14

4.1 Giới Thiệu Khái Quát Về Hoạt Động Của Hệ Thống 23

4.1.1 Lưu Trữ Dữ Liệu: 24 4.1.2 Trạng Thái Xuất Hoặc Nhập Kho 24 4.1.3 Sơ Đồ Kết Nối Tổng Quan 25 4.1.4 Tính Toán - Lựa Chọn Thiết Bị Phần Khí Cụ 26 4.1.5 Phần Điều Khiển Lựa Chọn Bộ Điều Khiển 27 4.2 Lựa Chọn Thiết Bị Điều Khiển Và Giám Sát 29

4.3 Lựa Chọn Động Cơ Và Mạch Công Suất 33

4.3.1 Động Cơ Bước Có Ưu Điểm: 33 4.3.2 Phương Pháp Điều Khiển Động Cơ Bước: 35 4.3.3 Các Thiết Bị Đi Kèm Với Động Cơ Bước: 36

v

4.4.1 Cảm Biến Hồng Ngoại Phát Hiện Vật Cản E3F-DS10C4 39 4.4.3 Công Tắc Hành Trình: 41 4.4.4 RELAY OMRON MY4NJ 24VDC 42 4.4.5 Camera Quét Mã QR 43 4.4.6 Nguồn Tổ Ong 44 4.4.7 Dây board động cơ bước 45 4.4.8 Đèn Báo Pha 46 4.4.9 Nút Khẩn Cấp 47 4.4.10 MCB 1P 10A 6KA 48 4.4.11 Dây Cáp Điện 49 4.4.12 Relay Trung Gian 51 4.4.13 Ống Xoắn Ruột Gà 53 4.4.14 Đầu Cose Pin 2.5-14 53 4.4.15 Cầu Đấu Điện 54

4.5.1 Lên Ý Tưởng Và Chọn Vật Liệu 54 4.5.2 Giới thiệu các vật liệu thi công 55 4.5.3 Chọn Phần Mềm Thiết Kế 58

4.5.4 Thông Số Thiết Kế 62

vi

4.5.5 Kết Nối Phần Cứng 63 4.5.6 Hoàn Thiện Mô Hình Thiết Kế 63

4.6.1 Thiết Kế Giao Diện LABVIEW 64 4.6.2 Phần Mềm Lập Trình PLC MITSUBISHI GX WORKS2 66 4.6.3 Thiết Kế Mô Hình Trên FACTORY IO 67 4.6.4 Lập Địa Chỉ Cho MXOPC 68 4.6.5 Viết Mã QRCODE 70

5.1.2 Thiết Kế Kệ Hàng 84 5.1.3 Thiết Kế Băng Tải 85

5.2.1 Kết nối GX WORKS 2 qua phần mềm MXOPC 90 5.2.2 Viết Chương Trình Trên Phần Mềm LABVIEW 92 Thiết Kế Giao Diện SCADA Và Lập Trình Code LABVIEW 92

5.2.3 Giám Sát Hệ Thống Qua SCADA 94 5.2.4 Thực Hiện Mô Phỏng Qua Phần Mềm FACTORY IO 99

vii

6.1.1 Về Lý Thuyết 105 6.1.2 Về Thực Hành 105 6.1.3 Thuận Lợi Và Khó Khăn Khi Thực Hiện Đề Tài 106

viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

PLC (Programmable Logic Controller)

QR ( Quick Response)

MSW (warehouse Management System)

RTU (Remote Terminal Units)

HMI (Human - Machine Interface)

GUI (Graphical User Interface)

Hình 4 26 Lập trình Code cho chương trình LABVIEW 65

xi

Hình 5 21 Tay nâng thực hiện đưa gói hàng đến vị trí 95 Hình 5 22 Giám sát gói hàng đã được chuyển lên kệ 96

Hình 5 26 Tay nâng đã thực hiện xong việc lấy gói hàng 98

Hình 5 30 Gói hàng được chuyển tới chỗ nâng và được quét mã QR 100 Hình 5 31 Tay nâng thực hiện nâng gói hàng tới vị trí lập trình 100 Hình 5 32 Gói hàng đã được sắp vào đúng vị trí lập trình 101

Hình 5 34 Tay nâng đang thực hiện việc lấy gói hàng 102 Hình 5 35 Tay nâng đã lấy được gói hàng cần xuất 102 Hình 5 36 Tay nâng đưa gói hàng về vị trí đặt hàng 103 Hình 5 37 Tay nâng đưa gói hàng đến băng tải xuất hàng 103

1

LỜI MỞ ĐẦU

❖ Trong những thập niên vừa qua thế giới nói chung và vận chuyển hàng hóa nước ta nói riêng đã không ngừng nâng cao và phát triển Tuy nhiên, trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa, rất nhiều các chuỗi cũng ứng ra đời, do hiệu ứng CUNG- CẦU hiện nay rất dồi dào nên với cách sắp xếp hàng hóa như hiện nay rất chậm và không hiệu quả

là một chuỗi cung ứng giữ vị trí rất quan trọng và không thể thiếu với bất kỳ một kho hàng nào Đáp ứng nhu cầu cung ứng hàng hóa góp phần phát triển to lớn trên mọi phương diện

❖ Trong xu thế đó chuối cũng ứng hàng hóa cũng đã và đang phát triển với lịch sử hàng trăm năm kể từ khi những nhà kho đầu tiên được mở tới nay cả hàng tỷ nhà kho vẫn dùng hệ thống lưu kho lỗi thời thiếu hiệu quả Kể từ đó cho đến nay, các nhà nghiên cứu, các nhãn hàng nổi tiếng như: shoppe, sendo,tiki,lazada,và các kho hàng trong công nghiệp trong mọi nhu cầu hiện nay luôn cố gắng tạo ra một hệ thống lưu kho thông minh đáp ứng các yêu cầu ngày càng khắt khe của con người không chỉ trong nhiệm vụ lưu kho mà còn đáp ứng tính an toàn, nhanh chóng, tiện lợi, hiệu quả cao trong nhu cầu cung ứng hàng hóa và giám sát dễ dàng

❖ Tuy nhiên hệ thống lưu kho chưa được phổ biến vì giá thành của những hệ thống này còn khá đắt đỏ Với mong muốn được đóng góp sức mình cho sự phát triển chung của hệ thống lưu kho thông minh, chúng em đã không ngừng cố gắng tìm tòi, học hỏi và trau dồi kiến thức để cùng nhau thiết kế chế tạo mô hình hệ thống lưu kho thông minh Chúng em cũng mong muốn mô hình mô phỏng Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm

và giám sát SCADA này sẽ được sử dụng cho mục đích thương mại hóa trong một thời gian không xa Đồng thời hứa hẹn sẽ phát triển đề tài hơn nữa giúp hệ thống lưu kho thông minh chất lượng tốt, giá thành cạnh tranh để đến gần hơn với nhiều nhà kho sử dụng

❖ Hiện tại, trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thống này rất đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện Nhưng trong đó chủ yếu là

sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là các máy nâng sử dụng người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho

❖ Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm sau:

• Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa

• Không phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường để chung với nhau trong 1 kho)

• Không bảo quản tốt hàng hóa khi số lượng nhiều (Chất hàng chồng lên nhau)

• Rất khó kiểm soát số lượng hàng hóa ra vào trong kho

• Mất nhiều thời gian cho việc xuất nhập kho

➢ Chính nhu cầu và lý do đó mà chúng em tiến hành thiết kế, thi công hệ thống lưu kho tự động với bộ điều khiển PLC, giám sát và điều khiển thông qua hệ thống SCADA Ngoài ra còn sử dụng việc quét mã QR để phân loại hàng hóa và quản lý kho hàng

- Dự đoán, cảnh báo các lỗi trong xảy ra trong quá trình hoạt động

- Giải quyết vấn đề kiểm tra số lượng hàng hóa, rút ngắn thời gian cũng như không can thiệp nhiều vào quá tình sản xuất, tăng hiệu quả của dây chuyền lưu trữ hàng hóa lên cao

4

1.3 Giới Hạn Đề Tài

❖ Để hoàn thiện một đề tài như này các yếu tố như kinh phí, thời gian và kỹ năng phải được đầu tư một cách có hiệu quả và chọn lọc nhưng bên cạnh đó vẫn có một chút lưu ý và sẽ được cải tiến thêm để phục vụ nền công nghiệp hiện đại như:

• Đề tài thiên về việc thiết kế hệ thống lưu trữ kho hàng tự động bằng máy móc (ở đây sử dụng cánh tay 3 bậc để nâng hàng hóa)

• Tuy nhiên trong phạm vi là một đề tài nghiên cứu nên hệ thống chỉ bao gồm 1 tay nâng phục vụ cho kho hàng nên sẽ có nhiều mặt hạn chế (về thời gian, lưu lượng hàng hóa,…)

• Hệ thống SCADA chỉ dừng lại ở việc giám sát trong mạng LAN Không thể điều khiển thông qua mạng Internet

1.3.1 Phương Pháp Nghiên Cứu

❖ Tìm hiểu cách vận hành xuất - nhập kho trong thực tế, xây dựng mô hình và tái hiện lại cơ cấu, chức năng của các đối tượng trong kho

❖ Khảo sát một số mô hình thực tế và một số đề tài trước

❖ Tham khảo tài liệu trên các trang tự động hóa

1.3.2 Tóm Tắt Đồ Án

❖ Đồ án trình bày ý tưởng về việc xây dựng hệ thống lưu kho tự động và phân loại hàng hóa bằng quét mã QR Code yêu cầu độ chính xác từng vị trí khi xuất nhập kho, giảm thời gian xuất nhập kho, quản lý kho một cách hiệu quả Nêu ra yêu cầu thiết kế của hệ thống lưu kho tự động, lựa chọn phương pháp làm cơ sở

để thiết kế, thi công mô hình Ngoài ra, đồ án giới thiệu và thiết kế giao diện labview, giao diện điều khiển trên máy tính để xây dựng hệ thống SCADA thuận tiện cho việc giám sát và điều khiển

5

➢ Tóm tắt đồ án sẽ được trình bày bố cục như sau:

Chương 1 Giới Thiệu, Nêu Ra Mục Tiêu, Giới Hạn Đề Tài Và Chọn Phương Pháp

Nghiên Cứu

Chương 2 Tổng Quan Giải Pháp

Chương 3: Phương Pháp Giải Quyết

Chương 4: Quy Trình Thiết Kế

Chương 5: Thi Công

Chương 6: Đánh Giá Kết Quả, Kết Luận

6

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

❖ Ở chương này, trình bày quy trình công nghệ và yêu của hệ thống kho tự động

❖ Cấu trúc cơ bản của một hệ thống lưu kho tự động

❖ Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗi hành lang các máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng Đầu mỗi khoang chứa là các trạm xếp dở liên kết với nhau theo hệ thống băng chuyền

❖ Nhìn chung kho tự động được cấu thành từ 3 phần:

Hệ Thống Vận Chuyển

Hệ Thông Xuất Nhập

Hệ Thống Lưu Trữ

Hình 2 1 Lưu kho

7

2.1 Hệ Thống Vận Chuyển

❖ Hệ thống vận chuyển trong kho rất đa dạng, tùy theo yêu cầu về công nghệ, về hàng hóa, hình thức xuất nhập… mà có những phương thức vận chuyển tương ứng Hiện nay hệ thống vận chuyển đã có áp dụng như: băng tải, robot, xe tự hành…

❖ Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động ở các công ty vận chuyển, siêu thị… băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụ vận hàng hóa từ kho tới nơi tập kết để vận chuyển đi hoặc từ nơi sản xuất về kho Băng tải có rất nhiều loại, mỗi loại dùng để di chuyển những vật liệu khác nhau

❖ Đối với nhà máy chỉ sản xuất một sản phẩm thì hệ thống băng chuyền chỉ đơn thuần phân phối sản phẩm cho robot vận chuyển một cách tối ưu Nhưng với những nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm thì hệ thống băng chuyền còn thực hiện phân loại sản phẩm vào khu vực thích hợp

Hình 2.2 Băng tải

8

Hình 2 2 Robot lấy hàng

❖ Các Robot, xe tự hành là những thiết bị tất yếu của một hệ thống kho tự động Chúng di chuyển trong diện tích của kho hàng theo 3 trục, làm nhiệm vụ đưa hàng từ cổng nhập đến những ô trống trong kho và lấy hàng từ trong kho đưa ngược về cổng xuất

2.2 Hệ Thống Xuất Nhập

❖ Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khác nhau

có thể kể đến như dùng nhân công, thẻ từ, mã vạch, camera…

❖ Trong đó phạm vi của đề tài sử dụng phương pháp xuất nhập bằng mã QRcode

để phân loại sản phẩm và giám sát và theo nhưng nguồn tài liệu thu thập thì:

- Qr code, viết tắt của quick response code (tạm dịch "mã phản hồi nhanh") hay còn gọi là mã vạch ma trận (matrix-barcode) là dạng mã vạch hai chiều (2d) có thể được đọc bởi một máy đọc mã vạch hay smartphone (điện thoại thông minh) có chức năng chụp ảnh (camera) với ứng dụng chuyên biệt để quét mã vạch

9

- QR Code (mã QR) được tạo ra bởi Denso Wave (công ty con của Toyota) vào năm 1994, có hình dạng bao gồm các điểm đen và ô vuông nằm trong ô vuông mẫu trên nền trắng QR Code có thể được đọc nhanh hơn, tiết kiệm thời gian và không gian so với các loại mã vạch truyền thống

- Mã QR cũng tương tự mã vạch truyền thống bạn thường thấy trên các thùng hàng, các sản phẩm được người bán lẻ theo dõi quản lý kho hàng và giá sản phẩm trong kinh doanh

- Điểm khác nhau giữa mã QR và mã vạch truyền thống là lượng dữ liệu chúng nắm giữ hay chia sẻ

- Các mã vạch truyền thống có các đường vạch thẳng dài một chiều và chỉ có thể lưu giữ 20 số chữ số, trong khi các mã QR hai chiều có thể lưu giữ thông tin hàng ngàn ký tự chữ số Mã QR nắm giữ nhiều thông tin hơn và tính chất dễ dùng sẽ giúp ích rất nhiều cho doanh nghiệp nhỏ

• Một vài ưu điểm vượt trội của mã QR so với mã vạch (BarCode):

- Kích thước của QR Code có thể thay đổi tùy chỉnh dựa vào từng loại sản phẩm, tiết kiệm chi phí in ấn

Hình 2 3 Mã Vạch

- Thông tin gắn đến mã QR Code dù đã in và phân phối hoàn toàn có thể thay đổi được bất kỳ lúc nào tùy theo từng mục đích, chiến dịch truyền thông của doanh nghiệp

- Hệ thống phần mềm QR Code có thể thống kê được số lượt quét, vị trí quét và số điện thoại quét mã, giúp doanh nghiệp nắm bắt tâm lý, hành vi mua sắm của khách hàng theo từng khu vực, đánh giá chính xác hiệu quả của việc tạo mã QR và sử dụng

- Công nghệ đọc mã QR ứng dụng không nhà kho tự động: Mỗi đơn vị hàng khi nhập vào kho sẽ được dán nhãn mã QR, tương ứng với một loại hàng trong kho (Hàng phân theo tầng) Khi hàng tới băng tải sẽ được camera quét, mã QR sẽ được lưu lại và được xử lý bằng máy tính, truyền qua PLC để đưa hàng đến đúng tầng của nó

11

❖ Song song với mã QR code là một chương trình nhận diện mã và chạy các chương trình phụ và đọc mã là một phần gán với chúng Chương trình sẽ liên kết với một camera phụ chuyên dọc hình ảnh nhận dạng các loại mã và truyền tín hiệu tới Plc nhận dạng sản phẩm và động cơ bước nhận nhiệm vụ gat và phân loại sản phẩm để đưa lên kệ tương ứng

❖ Tính trực quan của ngôn ngữ này nằm ở chỗ thay vì phải viết những dòng lệnh bằng chữ và số như các ngôn ngữ lập trình truyền thống VB, C, C++…thì các câu lệnh của LABVIEW được lập trình bằng việc kéo thả các Icon và nối dây trong môi trường phát triển mã nguồn

❖ LABVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) là một phần mềm máy tính được phát triển bởi công ty National Instruments LabVIEW dùng trong hầu hết các phòng thí nghiệm, lĩnh vực khoa học kỹ thuật như tự động hóa, điều khiển, điện tử, cơ điện tử, hàng không, hóa sinh, điện tử y sinh ở các nước đặc biệt là Mỹ, Hàn quốc, Nhật Bản

❖ LABVIEW được dùng nhiều trong các phòng thí nghiệm, lĩnh vực khoa học

kỹ thuật như tự động hóa, điều khiển, điện tử, cơ điện tử, hàng không, hóa sinh, điện tử y sinh, Hiện tại ngoài phiên bản LABVIEW cho các hệ điều hành Windows, Linux, Hãng NI đã phát triển các mô-đun LABVIEW cho máy hỗ trợ cá nhân (PDA) Các chức năng chính của LABVIEW có thể tóm tắt như sau:

• Thu thập tín hiệu từ các thiết bị bên ngoài như cảm biến nhiệt độ, hình ảnh

từ webcam, vận tốc của động cơ,

• Mô phỏng và xử lý các tín hiệu thu nhận được để phục vụ các mục đích nghiên cứu hay mục đích của hệ thống mà người lập trình mong muốn

• Xây dựng các giao diện người dùng một cách nhanh chóng và thẩm mỹ hơn nhiều so với các ngôn ngữ khác như Visual Basic, Matlab,

đo lường, mô phỏng hệ thống, kết nối thiết bị ngoại vi với máy tính theo thời gian thực Lập trình đồ họa hoàn toàn giống như các ngôn ngữ khác, điểm khác biệt ở đây là giao diện, cách thức tạo ra chương trình không còn là những dòng lệnh như trong Pascal, C mà là những biểu tượng (icon), và dây nối (wire), trong mô hình của chũng e thì labview sẽ được kết nối với trung quan MXOPC để mô phỏng

qua phần mềm Factory IO

2.3.2 Phần Mềm MXOPC

❖ Từ viết tắt của OPC đại diện cho OLE (Liên kết và nhúng đối tượng) để điều khiển tiến trình OLE được dựa trên tiêu chuẩn Windows COM (Mô hình đối tượng thành phần)

❖ Tiêu chuẩn OPC được thực hiện trong các cặp máy chủ/máy khách OPC server

là chương trình chuyển giao thức giao tiếp phần cứng được PLC sử dụng sang giao thức OPC Phần mềm máy khách OPC là một chương trình kết nối với phần cứng, chẳng hạn như HMI Máy khách OPC giao tiếp với máy chủ OPC để nhận dữ liệu hoặc gửi lệnh đến phần cứng

❖ Đặc tả OPC mô tả giao diện giữa máy khách và máy chủ, máy chủ và máy chủ, bao gồm quyền truy cập dữ liệu thời gian thực, giám sát các báo động và sự kiện, truy cập dữ liệu lịch sử và các ứng dụng khác

❖ Kịch bản kết nối OPC cổ điển là một kết nối máy chủ-máy khách trên một máy tính, ngoài ra cũng có các tuỳ chọn khác:

❖ Để có thể kết nối và chạy chương trình thì một phần mềm trung gian không thể thiếu và mxOPC là một chương trình mà tụi em nghiên cứu và chọn lọc để đưa vào dự án này Nó có thể thao tác cực kỳ dễ dàng và linh hoạt với Labview và Factori IO đây là một hình thức bắc cầu Một sự kết hợp giữa OPC server và máy khách OPC hỗ trợ nhiều kết nối Do đó, nó có thể kết nối với nhiều máy chủ OPC cùng lúc để tổng hợp và bắc cầu OPC Hai OPC DataHub có thể phản ánh

dữ liệu qua mạng TCP để cung cấp đường hầm OPC

2.3.3 FACTORY IO

❖ Factory IO là phần mềm mô phỏng hệ thống 3D rất trực quan và hiện đại Hỗ trợ mô phỏng Process chuyên nghiệp với nhiều hãng PLC, thư viện đa dạng sát thực tế

❖ Factory IO được thiết kế sẵn 20 mô hình dựa theo các ứng dụng công nghiệp Các hệ thống, đối tượng trong Factory IO thường được cung cấp sẵn trong thư viện Factory IO để thiết kế dây chuyền, hệ thống theo nhu cầu riêng của mô hình Vậy

14

nên suy ra chúng ta nên chọn FACTORY IO để làm phần mềm mô phỏng có thể trính bày kỹ hơn về dự án

2.3.4 THƯ VIỆN MITSUBISHI PLC FX3U

❖ MITSUBISHI PLC FX3U_MR là trình điều khiển PLC và chỉ hoạt động với PLC thông qua scada được viết hoàn toàn bằng lapview, tương thích với PLC

❖ Hệ thống quản lí kho ( warehouse Management System- WMS) là một phần mềm được tạo ra để giúp người dùng tăng cao thành quả theo dõi hàng hóa tồn kho vàvataj

tư khi họ di chuyển qua kho hoặc qua trung gian WMS cũng thực hiện một vài quy trình nhất định như nhận và kiểm tra, đưa sản phẩm lên nơi được lập trình sẵn để việc

di chuyển thuận tiện hơn

Hình 3 1 Hệ thống quản lí kho

16

3.2 Lợi Ích Của Hệ Thống Quản Lý Kho

❖ Ứng dụng quản trị kho hàng, dù được cung cấp dù được cung cấp dịch vụ độc lập nhưng có thể cải tiến thêm bằng cách thêm một số thuật toán vào đó, WMS sẽ giúp bạn:

➢ Tối ưu hóa nhiệm vụ: nhiều nhà đầu tư và đầu mối cung cấp hàng hóa đã cảm nhận nhân công nhiều sẽ không có lợi nhuận nhiều và không linh hoạt và tốc độ bằng máy móc vì máy móc có tốc độ xử lí linh hoạt và cao lên từng ngày, theo bài toán kinh tế thì các nhà đầu tư sẽ rót vốn vào đê thu lợi nhuận, nhân công cao tạo một áp lực không hề nhỏ lên quỹ lương đó chính là chi phí chủ động mà mong muốn của họ là sẽ cắt giảm càng nhiều mà hiệu quả càng cao thì sẽ càng sinh ra lợi nhuận vì vậy WMS ra đời Nó dựa theo một thuật toán nhằm giảm lỗi của con người

và tăng tốc hoạt động của kho thường thường

vd: mã vạch quét QR có thể dùng Plc điều khiển các thành phần đưa lên nơi lập trình sắp xếp sẵn để tiện sắp đặt, đếm, chuyển phát…

➢ Tiết kiệm tiền: bằng cách kết hợp các cảm biến giúp nhận biết hàng tồn trong kho, WMS giúp kiểm soát hàng, tránh lãng phí, lưu động hàng đi nhanh chóng

➢ Phục vụ nhu cầu khách hàng hiệu quả, đó chình là lợi ích lớn nhất ccuar WMS mang lại là sự kết nối giữa các nhà cung ứng và khác hàng có thể sẽ tiện lợi trong việc cung ứng hàng hóa cho nhu cầu hàng hóa của người mua

➢ Hệ thống lưu kho giúp cho rất nhiều vấn đề như: tăng trưởng doanh nghiệp, tăng năng suất, minh bạch các công cụ báo cáo hàng hóa,tránh sai lẹch, quản lí hoạt động nhanh chóng tối ưu hóa việc Cung – Cầu

❖ Khi xuất hàng, cánh tay cẩu đến đúng vị trí chứa mã hàng cần lấy và đem sản phẩm cấp đến ngõ ra hàng trên băng tải

18

❖ Quản lý ngày giờ nhập/xuất hàng, đảm bảo nguyên tắc Vào Trước/Ra Trước (First In/First Out – FIFO) tránh hư hỏng do tình trạng tồn hàng cũ

Tự đảo vị trí sản phẩm và xuất cảnh báo đối với các mặt hàng tồn quá lâu

❖ Tất cả thông tin về số lượng sản phẩm, chủng loại sản phẩm tồn kho được cập nhật trên Cơ Sở Dữ Liệu bộ nhớ của chương trinh theo thời gian thực

19

sóng đơn đặt mua tiếp theo được gởi lên sàn để chọn Nó cũng loại bỏ chi phí đặt mua trở lại kho và mất thời gian Dữ liệu vận tốc bán hàng trong một hệ thống quản lý kho sẽ giúp lập chiến lược kích thước của lưu giữ chọn chuyển tiếp theo mặt hàng để giảm số lượng vai trò bổ sung

• Ngôn ngữ lập trình PLC điều khiển toàn hệ thống được phát triển trên nền tảng phần mềm lapview,biến máy tính thành bộ điều khiển lập trình PLC

• Giao diện vận hành toàn bộ hệ thống kho thông minh được sử dụng ngôn ngữ lập trình lapview, sử dụng hệ quản trị Cơ Sở Dữ Liệu lapview nên sẽ hiện dại thao tác dễ dàngSau khi tham quan thực tiễn một số nhà máy thì nhóm em đưa ra kết luận thì đây chính là một dự án mà Lần đầu tiên tại Việt Nam, hệ thống kho hàng thông minh điều khiển hoàn toàn trên nền máy tính được triển khai thành công tốt đẹp

❖ Hệ thống đã giúp cho khách hàng quản lý và truy xuất thông tin hàng tồn theo thời gian thực, tiết kiệm không gian lưu trữ (hướng theo chiều cao, hạn chế mở rộng), tiết kiệm tỷ lệ hàng hư do sai sót vận hành và tốc độ lấy hàng nhanh chóng

20

❖ Hệ thống sử dụng các công nghệ điều khiển tiên tiến nhất và phù hợp với xu thế

tự động hóa của thế giới trong thời đại 4.0 sắp tới một cách không bị lạc hậu

Hình 3 4 Hệ Thống lưu kho

21

3.5 Giải Pháp Đề Xuất Trong Mô Hình

❖ Giải pháp ứng dụng trong đồ án tập trung vào các yếu tố kỹ thuật do đó việc ứng dụng các thiết bị kỹ thuật là một điều tất yếu:

• Giải pháp đo đạc thiết kế sao cho dự trù hàng qua băng tải ổn định nhất các cảm biến sử dụng phải đáp ứng được nhu cầu độ chính xác phù hợp với thông số đề ra

• Giải pháp điều khiển: để nhận tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển các cơ cấu chấp hành sẽ sử dụng PLC Các thiết bị phải phù hợp với công suất của động cơ, phù hợp với nguồn điện cấp

• Giải pháp cơ cấu chấp hành: sử dụng các con lăn để đẩy băng tải, khoá vị trí các cảm biến tránh sai số, động cơ bước phải chính xáctheo dõi cẩn thận

• Giải pháp hiển thị: để hiển thị trạng thái hoạt động của mô hình sử dụng màn HMI và đèn báo để hiện thị các trạng thái hoạt động như on/off, quá tải,…

• Giải pháp bảo vệ: sử dụng CB để bảo hệ thống khi ngắt mạch, sụt áp, quá tải,… toàn hệ thống

Lựa chọn phương án thiết kế:

• Dựa trên những giải pháp đề xuất, những hạn chế về mặt kỹ thuật trong mô hình

sẽ có những phương án thiết kế như sau:

• Sử dụng phương án thiết kế sử dụng PLC làm bộ điều khiển trung tâm

• PLC sẽ đưa tín hiệu xuống các động cơ bước, cảm biến, giúp theo giỏi và phản hồi hiệu quả…

➢ Như vậy hệ thống để quản lý kho hàng WMS là một trong những giải pháp rất quan trọng trong việc quản lý và vận hành kho hàng Giúp nhà kho tiết kiệm các chi phí và nhân công vận hành kho hàng đơn giản kiểm soát trạng

22

thái tồn kho, kiểm soát hàng hoá trong kho cùng lúc đó đưa rõ ra những kế hoạch kinh doanh phù hợp

➢ Sự có mặt của hệ thống phân loại sản phẩm cho thấy khả năng vận hành và

ý nghĩa thực tiễn của nó trong việc giảm tỉ lệ ùn ứ hàng hóa, phân loại nhầm, chậm chạp của hệ thống phân loại cũ, tăng khả năng chủ động của hệ thống phân loại giúp nhà kho thuận tiên hơn trong việc điều phối sản phẩm

➢ Nhóm thực hiện đề tài còn mong muốn hướng tới người đọc có thể hiểu rõ hơn về hệ thống phân loại thông minh Đồng thời thấy rõ được tầm quan trọng,

ý nghĩa của việc áp dụng hệ thống phân loại thông minh.và khả năng phát triển trong tương lai

23

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ

❖ Chương này sẽ trình bày những yêu cầu về hoạt động cũng và khái quát hoạt động của hệ thống lưu kho tự động Từ đó, lựa chọn các thiết bị phù hợp với yêu cầu của hệ thống Tiến hành thiết kế, thi công phần cứng cho hệ thống Đưa ra các giải pháp điều khiển, giám sát hệ thống và các phương thức giao tiếp của các thiết bị có trong hệ thống Thiết kế phần mềm điều khiển và giám sát trên máy tính

4.1 Giới Thiệu Khái Quát Về Hoạt Động Của Hệ Thống

❖ Hệ thống gồm hai phương thức hoạt động là Nhập kho và Xuất kho

Nhập Kho:

• Phương thức nhập kho sẽ có hai chế độ điều khiển bao gồm: Tự Động (AUTO)

và Điều khiển bằng tay (MANUAL)

✓ Ở chế độ tự động: Khi băng tải phát hiện có hàng được nhập vào thì băng tải sẽ hoạt động đưa hàng đến vị trí nhập kho Tại vị trí này camera sẽ đọc mã

QR được in trên thùng hàng và nhận biết được hàng là loại nào (Mỗi loại hàng

sẽ được lưu trữ ở mỗi tầng khác nhau) Tay nâng sẽ di chuyển từ vị trí ban đầu (vị trí 0) đến vị trí nhập kho để nhận hàng và sau đó đưa hàng tới vị trí trống gần nhất của tầng chứa loại hàng đó Sau khi đưa hàng tới đúng vị trí thì tay nâng sẽ trở về vị trí ban đầu để tiếp tục xử lý các mặt hàng tiếp theo

✓ Ở chế độ bằng tay: Hệ thống băng tải vẫn sẽ hoạt động như ở các chế độ khác Sau khi hàng được quét để xác định tầng lưu trữ thì bảng điều khiển sẽ cho phép người điều khiển chọn lựa vị trí lưu trữ hàng mong muốn Và hệ thống sẽ thực hiện đưa hàng tới đúng vị trí đó Mặt khác ở chế độ này người điều khiển vẫn có thể điều khiển tay nâng theo ý muốn của mình (nếu muốn)

24

Xuất Kho:

• Người điều khiển sẽ chọn mặt hàng muốn xuất kho (trước đó các loại hàng đã được phân theo tầng lưu trữ), tiếp theo sẽ chọn số lượng cần xuất Trong trường hợp chọn nhiều loại hàng muốn xuất cùng một lúc thì sẽ ưu tiên xuất loại hàng từ thấp đến cao của kho hàng Khi có tín hiệu muốn xuất kho thì tay nâng sẽ tới vị trí

có hàng xa nhất của tầng lưu trữ hàng muốn xuất để lấy hàng, đưa hàng về vị trí xuất kho Tại đây camera sẽ đọc mã để lưu trữ dữ liệu và băng tải sẽ đưa hàng đi

4.1.1 Lưu Trữ Dữ Liệu:

❖ Dữ liệu được lưu trữ bao gồm:

- Mã sản phẩm: Bao gồm 8 chữ số bất kì (Loại hàng của hệ thống được phân loại theo 2 chữ số đầu tiên của mã sản phẩm

- Quy ước: Mã sản phẩm ABCDEFGH

- Nếu AB = 21: Hàng thuộc loại 1 và được lưu trữ ở tầng đầu tiên

- Nếu AB = 32: Hàng thuộc loại 2 và được lưu trữ ở tầng thứ hai

- Nếu AB = 43: Hàng thuộc loại 3 và được lưu trữ ở tầng thứ ba

4.1.2 Trạng Thái Xuất Hoặc Nhập Kho

Thời gian

Sự cố:

✓ Khi hệ thống xảy ra một sự cố bất kì, người điều khiển nhấn nút stop, lúc này mọi hoạt động của hệ thống sẽ được dừng lại, tay nâng đang ở vị trí nào thì dừng lại ở vị trí đó

✓ Sau khi xử lý xong sự cố thì tiến hành điều khiển tay nâng trở lại vị trí ban đầu với chế độ điều khiển bằng tay

25

❖ Yêu cầu chung của hệ thống

✓ Hoàn thiện đầy đủ mô hình phần cứng của hệ thống lưu kho tự động

✓ Xây dựng giải thuật điều khiển hệ thống bằng PLC

✓ Áp dụng công nghệ mã QR và viết chương trình quét mã QR bằng labview

✓ Lưu trữ được dữ liệu vào labview và xây dựng giám sát hệ thống trên Scada

4.1.3 Sơ Đồ Kết Nối Tổng Quan

Hình 4 1 Sơ đồ kết nối

- Máy tính (PC): Dùng để giao tiếp với PLC và Arduino

4.1.4 Tính Toán - Lựa Chọn Thiết Bị Phần Khí Cụ

❖ Lựa chọn cơ cấu truyền động cho tay nâng

➢ Để hệ thống đáp ứng chính xác việc đưa sản phẩm vào đúng vị trí với tốc độ

ổn định, đồng thời đáp ứng tính thẩm mỹ của thiết kế Cơ cấu tay nâng sẽ được thiết kế dựa trên kết cấu Vitme – đai ốc:

• Vitme – đai ốc là cơ cấu chuyển động biến truyền động quay thành truyền động tịnh tiến

• Truyền động Vitme – đai ốc có 2 loại là Vitme – đai ốc trượt và Vitme – đai

ốc bi

27

❖ Do đặc thù đề tài là xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống lưu kho trong thực tế nên việc sử dụng cơ cấu Vitme chỉ dừng ở mức hiệu xuất tương đối, độ chính xác tương đối Nên ở đây ta lựa chọn cơ cấu Vitme – đai ốc trượt

❖ Cơ cấu Vitme – đai ốc trượt có những đặc điểm:

• Độ chính xác truyền động cao, tỷ số truyền lớn

• Truyền động êm, có khả năng tự hãm, lực truyền lớn

• Có thể truyền động nhanh với vít me có bước ren hoặc số vòng quay lớn

• Hiệu suất truyền động thấp nên ít dùng để thực hiện những chuyển động