THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ LƯU KHO TỰ ĐỘNG

NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN - Sử dụng băng tải để đưa hàng hóa cần được nhập hoặc xuất vào trước thang máy. - Thang máy sẽ đưa hàng hóa đến từng vị trí trong ô hàng và ghi nhớ vị trị đó. - Khi có hàng nằm ở vị trí nào trên màn hình HMI của PLC S7 1200 sẽ hiện thị lên vị trí ở đó để người quản lý dễ kiểm soát. - Sử dụng phầm mềm Factory IO kết hợp Win CC trong TIA Portal để mô phỏng hệ thống. - Số lượng hàng chứa tùy thuộc diện tích của nhà kho . - sử dụng WinCC và Webserver để điều khiển và giám sát. - Đề tài hướng đến việc sử dụng quản lý kho hàng trong thực tiễn thông qua các thực nghiệm được thực hiện trên phần mềm ảo Factory IO và TIA Portal MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................ii NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN..................................................iii CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LƯU KHO TỰ ĐỘNG..................................................................................................... 2 1.1 Đặt vấn đề :........................................................................................................ 2 1.2 Mục tiêu và ý tưởng : ........................................................................................ 4 1.2.1Mục tiêu :....................................................................................................... 4 1.2.2Ý tưởng :........................................................................................................ 4 1.3 Bài toán cần đặt ra:............................................................................................ 4 1.4 Phương pháp nghiên cứu :................................................................................. 5 1.5 Dự kiến kết quả đạt được : ................................................................................ 6 CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG….. ..................................................................................................... 7 2.1 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống lưu kho tự động .......................................... 7 2.1.1Hệ thống phân loại. ..................................................................................... 10 2.1.2Hệ thống xuất nhập. .................................................................................... 11 2.1.3Hệ thống lưu giữ.......................................................................................... 11 2.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống................................................................... 12 2.3 Sơ đồ khối, sơ đồ chi tiết và quy trình công nghệ........................................... 13 2.3.1Sơ đồ khối kết nối toàn hệ thống................................................................. 13 2.3.2Sơ đồ chi tiết và quy trình công nghệ của hệ thống.................................... 14 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG . .............................................................. 17 3.1 Lựa chọn bộ điều khiển trung tâm. ................................................................. 17ii 3.2 Các thiết bị trong hệ thống vận chuyển........................................................... 20 3.2.1Băng tải........................................................................................................ 20 3.2.2Tính chọn động cơ băng tải......................................................................... 21 3.2.3Mâm xoay.................................................................................................... 23 3.2.4Cảm biến tiệm cận diện dung...................................................................... 24 3.2.5Cảm biến quang........................................................................................... 24 3.3 Các thiết bị trong hệ thống xuất nhập. ............................................................ 26 3.3.1Lựa chọn động cơ cho tay nâng robot......................................................... 26 3.3.2Lựa chọn bộ Drive Servo: ........................................................................... 30 3.3.3Các phương pháp điều khiển động cơ Servo. ............................................. 31 3.3.4Cảm biến quét mã QR Vision sensor. ......................................................... 33 3.3.5Cảm biến quang........................................................................................... 34 3.3.6Tay nâng Load hàng.................................................................................... 35 3.4 Thiết bị trong hệ thống lưu giữ - giàn kho...................................................... 35 3.5 Các thiết bị trong hệ thống phân loại. ............................................................. 36 3.5.1Vision sensor trong hệ thống phân loại....................................................... 36 3.5.2Pitton ........................................................................................................... 36 3.5.3Cảm biến quang và cuộn hút....................................................................... 37 3.6 Lựa chọn thiết bị điều khiển và giám sát. ....................................................... 38 3.7 Lựa chọn giao thức truyền thông: ................................................................... 39 3.8 Phần mềm hệ thống......................................................................................... 40 3.8.1Giới thiệu chung về phần mềm Tia Portal V16. ......................................... 40 3.8.2Ngôn ngữ lập trình Ladder.......................................................................... 41 3.8.3Phần mềm mô phỏng Factory IO. ............................................................... 42 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG .......................................................................... 44 4.1 Thiết kế mô hình mô phỏng hệ thống. ............................................................ 44iii 4.2 Lưu đồ thuật toán của hệ thống....................................................................... 48 4.3 Chương trình điều khiển hệ thống................................................................... 51 4.3.1Các Input và Output của hệ thống............................................................... 51 4.3.2Danh sách các chương trình điều khiển của cả hệ thống. ........................... 52 4.3.3Chương trình điều khiển: ............................................................................ 53 4.4 Thiết kế giao diện giám sát trên WinCC và Webserver.................................. 56 Thiết kế giao diện dám sát trên WinCC .................................................................. 56 4.5 Kết nối giữa phần mềm mô phỏng và chương trình điều khiển WinCC. ....... 57 KIỂM THỬ, KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN................ 66 1. Kiểm thử.......................................................................................................... 66 2. Kết luận. .......................................................................................................... 70 3. Đánh giá. ......................................................................................................... 70 4. Hướng phát triển đề tài:................................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 72

Đà Nẵng,2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

A LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày … tháng … năm 2022 Giảng viên hướng dẫn

ThS Nguyễn Phạm Công Đức

B LỜI NHẬN XÉT CỦA CÁC GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Ngày … tháng … năm 2022 Giảng viên phản biện

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm và lưu kho tự

động” do sinh viên Nguyễn Văn Duân thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn

Phạm Công Đức Đề tài, nội dung đồ án tốt nghiệp là sản phẩm mà tôi đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường cũng như tham khảo tài liệu Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và được trích dẫn đầy đủ theo đúng quy định

Tác giả

Nguyễn Văn Duân

NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN

- Sử dụng băng tải để đưa hàng hóa cần được nhập hoặc xuất vào trước thang máy

- Thang máy sẽ đưa hàng hóa đến từng vị trí trong ô hàng và ghi nhớ vị trị đó

- Khi có hàng nằm ở vị trí nào trên màn hình HMI của PLC S7 1200 sẽ hiện thị lên vị trí ở đó để người quản lý dễ kiểm soát

- Sử dụng phầm mềm Factory IO kết hợp Win CC trong TIA Portal để mô phỏng hệ thống

- Số lượng hàng chứa tùy thuộc diện tích của nhà kho

- sử dụng WinCC và Webserver để điều khiển và giám sát

- Đề tài hướng đến việc sử dụng quản lý kho hàng trong thực tiễn thông qua các thực nghiệm được thực hiện trên phần mềm ảo Factory IO và TIA Portal

Đà Nẵng, ngày 10 tháng 12 năm 2022

Cán bộ hướng dẫn

Th.s Nguyễn Phạm Công Đức

LỜI CAM ĐOAN ii

NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN iii

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LƯU KHO TỰ ĐỘNG 2

1.1 Đặt vấn đề : 2

1.2 Mục tiêu và ý tưởng : 4

1.2.1 Mục tiêu : 4

1.2.2 Ý tưởng : 4

1.3 Bài toán cần đặt ra: 4

1.4 Phương pháp nghiên cứu : 5

1.5 Dự kiến kết quả đạt được : 6

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG… 7

2.1 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống lưu kho tự động 7

2.1.1 Hệ thống phân loại 10

2.1.2 Hệ thống xuất nhập 11

2.1.3 Hệ thống lưu giữ 11

2.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống 12

2.3 Sơ đồ khối, sơ đồ chi tiết và quy trình công nghệ 13

2.3.1 Sơ đồ khối kết nối toàn hệ thống 13

2.3.2 Sơ đồ chi tiết và quy trình công nghệ của hệ thống 14

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG 17

3.1 Lựa chọn bộ điều khiển trung tâm 17

3.2.1 Băng tải 20

3.2.2 Tính chọn động cơ băng tải 21

3.2.3 Mâm xoay 23

3.2.4 Cảm biến tiệm cận diện dung 24

3.2.5 Cảm biến quang 24

3.3 Các thiết bị trong hệ thống xuất nhập 26

3.3.1 Lựa chọn động cơ cho tay nâng robot 26

3.3.2 Lựa chọn bộ Drive Servo: 30

3.3.3 Các phương pháp điều khiển động cơ Servo 31

3.3.4 Cảm biến quét mã QR Vision sensor 33

3.3.5 Cảm biến quang 34

3.3.6 Tay nâng Load hàng 35

3.4 Thiết bị trong hệ thống lưu giữ - giàn kho 35

3.5 Các thiết bị trong hệ thống phân loại 36

3.5.1 Vision sensor trong hệ thống phân loại 36

3.5.2 Pitton 36

3.5.3 Cảm biến quang và cuộn hút 37

3.6 Lựa chọn thiết bị điều khiển và giám sát 38

3.7 Lựa chọn giao thức truyền thông: 39

3.8 Phần mềm hệ thống 40

3.8.1 Giới thiệu chung về phần mềm Tia Portal V16 40

3.8.2 Ngôn ngữ lập trình Ladder 41

3.8.3 Phần mềm mô phỏng Factory IO 42

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 44

Thiết kế mô hình mô phỏng hệ thống 44

4.3 Chương trình điều khiển hệ thống 51

4.3.1 Các Input và Output của hệ thống 51

4.3.2 Danh sách các chương trình điều khiển của cả hệ thống 52

4.3.3 Chương trình điều khiển: 53

4.4 Thiết kế giao diện giám sát trên WinCC và Webserver 56

Thiết kế giao diện dám sát trên WinCC 56

4.5 Kết nối giữa phần mềm mô phỏng và chương trình điều khiển WinCC 57

KIỂM THỬ, KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 66

1 Kiểm thử 66

2 Kết luận 70

3 Đánh giá 70

4 Hướng phát triển đề tài: 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

Hình 1 1 Các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay 3

Hình 1 2 Hệ thống kho hàng tự động 3

Hình 2 1 Hệ thống vận chuyển……….7

Hình 2 2 Băng chuyền vận chuyển hàng 8

Hình 2 3 Cơ cấu tay nâng vận chuyển hàng trong kho 9

Hình 2 4 Mô hình tay nâng trong nhà kho thông minh 9

Hình 2 5 Phân loại sản phẩm 10

Hình 2 6 Sơ đồ kết nối tổng quan hệ thống 13

Hình 2 7 Sơ đồ chi tiết hệ thống 14

Hình 2 8 Quy trình công nghệ 16

Hình 3 1 PLC S7-1212 DC/DC/DC… …….17

Hình 3 2 Thông tin về các họ của dòng PLC S7 1200 18

Hình 3 3 Các thành phần của PLC S7- 1200 19

Hình 3 4 Module tín hiệu 19

Hình 3 5 Module truyền thông 20

Hình 3 6 Băng tải sau lựa chọn 21

Hình 3 7 Động cơ 3 pha 2.2 kW 22

Hình 3 8 Mâm xoay 23

Hình 3 9 Cảm biến tiệm cận điện dung 24

Hình 3 10 Cảm biến quang - phản xạ gương 24

Hình 3 11 Cảm biến quang tại vị trí giao nhau giữa 3 line 25

Hình 3 12 Cảm biến quang tại line chính 26

Hình 3 13 Đồ thị tốc độ động cơ đặt trước theo t 27

Hình 3 14 Đồ thị công suất của động cơ 28

Hình 3 15 Động cơ AC servo Yaskawa NIB SGMAH – A5AAA21 29

Hình 3 16 Bộ drive AC servo SGDH-A5 AE hãng Yaskawa 30

Hình 3 17 Sơ đồ đấu dây chi tiết từ PLC đến Servo Motor 32

Hình 3 18 Cảm biến quét mã QR Vision Sensor 33

Hình 3 19 Cảm biến quang trong hệ thống xuất nhập 34

Hình 3 20 Tay nâng Load hàng 35

Hình 3 23 Cảm biến quang và cuộn hút 37

Hình 3 24 Giao diện màn hình HMI 38

Hình 3 25 Sơ đồ kết nối RS485 40

Hình 3 26 Giao diện phần mềm Tia portal V16 41

Hình 3 27 Ngôn ngữ lập trình Ladder trong Tia portal 42

Hình 3 28 Phần mềm Factory IO 43

Hình 4 1 Sơ đồ mô phỏng phân loại QR……….44

Hình 4 2 Phân loại hàng vào line 45

Hình 4 3 Tổng hợp hàng vào thùng hàng 45

Hình 4 4 Đẩy hàng vào line chính 46

Hình 4 5 Nhập kho 46

Hình 4 6 Xuất kho 47

Hình 4 7 Mô hình mô phỏng cả hệ thống 47

Hình 4 8 Lưu đồ thuật toán của giai đoạn phân loại sản phẩm bằng QR và Load hàng vào kho 48

Hình 4 9 Lưu đồ thuật toán của giai đoạn Unload hàng 49

Hình 4 10 Mô hình mô phỏng hệ thống hoàn chỉnh 50

Hình 4 11 Số lượng Input của hệ thống 51

Hình 4 12 Số lượng Output của hệ thống 52

Hình 4 13 Tập hợp các chương trình hệ thống 53

Hình 4 14 Chương trình chính hệ thống 55

Hình 4 15 Giao diện màn hình WINCC 56

Hình 4 16 Khởi động chương trình S7-PLCSIM 58

Hình 4 17 Thực hiện kết nối chương trình với PLCSIM 59

Hình 4 18 Run chế độ mô phỏng PLCSIM 59

Hình 4 19 Thành công kết nối giữa Factory I/O và PLCSIM 60

Hình 4 20 Mô hình hệ thống đang hoạt động 61

Hình 4 21 Màn hình HMI khi hệ thống đang hoạt động 61

Hình 4.22 Mô hình hệ thống đang hoạt động………61

Hình 4.23 giao diện NetToPlcSim 62

Hình 4.24 NetToPlcSim khi đã kết nối với IP của PLC 63

Hình 4.25 giao diện Visual Studio Code của hệ thống 63

Hình 4.27 Giao diện màn hình Webserver 64

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm và lưu kho tự động

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Duân

Lớp : K24-EDT2

Đề tài tập trung việc thiết kế ý tưởng, xây dựng chương trình điều khiển và mô phỏng cách thức hoạt động của hệ thống trên phần mềm Factory I/O Các công việc chính của

đề tài:

1 Tìm hiểu, tính toán để chọn các thành phần của hệ thống

2 Lựa chọn phương án phù hợp để xây dựng thuật toán lập trình cho hệ thống nhằm logic, tối ưu

3 Thiết kế giao diện phần mềm WinCC và Webserver để điều khiển và giám sát

4 Kết nối chương trình điều khiển với mô hình mô phỏng trên phần mềm Factory I/O và mô phỏng hoạt động của hệ thống

Nội dung cuốn báo cáo được chia thành các chương sau:

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Tính toán và lựa chọn thành phần chính của hệ thống

Chương 4: Thiết kế mô hình mô phỏng hệ thống,chương trình điều khiển và giao

diện giám sát

Qua quá trình thực hiện nghiên cứu về đề tài, với các kết quả đạt được như sau:

- Phân tích lựa chọn được phương án và giải pháp phù hợp cho hệ thống lưu kho

- Thiết kế được hệ thống tự động hoá nhập, lưu và xuất kho phù hợp với điều kiện thực tế

- Mô phỏng 3D được hoạt động của hệ thống lưu kho

- Đề xuất cải tiến hoặc có hướng cải tiến để ứng dụng vào thực tế tiện lợi và có ích hơn thực tế hiện tại

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, thay vì cách lưu trữ hàng hóa thủ công tốn nhiều diện tích và nhân công lao động, nhiều công ty trên thế giới đã trang bị hệ thống kho hàng tự động cho văn phòng, nhà xưởng của mình…Với việc ứng dụng công nghệ cao trong việc cất giữ hàng hóa, giờ đây chúng ta có thể quản lý hàng hóa của mình một cách khoa học, có hệ thống

và có tính linh hoạt cao, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm giá thành hoạt động

Sự ra đời của mã vạch đã giúp đỡ rất nhiều những người trực tiếp làm việc với mặt hàng có dán mã vạch, năng suất lao động và hiệu quả công việc tăng lên Nó thực sự đem lại lợi ích rất lớn cho các doanh nghiệp trong nền kinh tế thị trường ngày nay Hiện nay các loại hàng hóa muốn đem bán tại các siêu thị trong nước cũng như xuất khẩu ra nước ngoài đều phải có mã số mã vạch Hơn nữa, mã số mã vạch trên hàng hóa cần được thể hiện chính xác và đúng đắn theo những tiêu chuẩn quốc tế đã quy định

Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của thầy

cô giáo trong ngành Điện tự động, em đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất định Được

sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo em được giao đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế hệ

thống phân loại sản phẩm và lưu kho tự động ”

Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy Nguyễn Phạm Công Đức , em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phạm Công Đức , và các thầy cô giáo trong ngành điện tự động đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian qua

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LƯU

KHO TỰ ĐỘNG

1.1 Đặt vấn đề :

Nền công nghiệp nước ta nói riêng và các nước trên thế giới nói chung đang phát triển mạnh mẽ Ngày trước, sản phẩm được tạo ra một cách thủ công nên việc mang sản phẩm ra vào kho chủ yếu được thực hiện bằng sức người, do đó không tận dụng hết được các khoảng không gian, sức chứa của kho hàng, việc quản lý hàng hoá kém hiệu quả cũng như tốn nhiều diện tích đất làm nhà kho chứa hàng Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá ngày nay sản xuất ngày càng phát triển, hàng hóa làm ra càng nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho xã hội Từ đó đã nảy sinh cần có những kho hàng hiện đại đáp ứng yêu cầu của sản xuất và khắc phục được những hạn chế của các kho hàng

cũ

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

Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể quản lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏi kho, các hệ thống kho tự động được sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều này đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khá nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm soát, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm được nhân công …

Dưới đây là một vài hình ảnh về các thiết bị bốc dỡ hàng hóa cơ bản hiện nay :

Hình 1 1 Các thiết bị bốc dỡ cơ bản hiện nay

Hình 1 2 Hệ thống kho hàng tự động

Nếu chúng ta áp dụng định nghĩa “thông minh” vào kho chứa các mặt hàng đa dạng như của các trang thương mại điện tử bán hàng online, ta có thể nói rằng kho thông minh là kho tự dộng được thiết kế để hoạt động với hiệu quả tối đa bằng cách kết hợp các thực tiễn tốt nhất, tự động hóa và các công nghệ khác để đảm bảo rằng nó có thể hoạt động ở mức cao nhất trong sự thay đổi liên tục yêu cầu của người dùng.Kho thông minh là một trong những sản phẩm cần thiết của một dây chuyền hiện đại

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 có quét mã QR để phân biệt sản phẩm và quản lí kho hàng

1.2 Mục tiêu và ý tưởng :

1.2.1 Mục tiêu :

Hệ thống lưu kho tự động là một hệ thống hướng đến sự tiện lợi và nhanh chóng trong vấn đề lưu trữ và xuất nhập hàng hóa tự động khối lượng lớn nhằm giúp tiết kiệm nhân công mà vẫn đạt công suất tối đa, hiệu quả cao và độ chính xác lớn

Đề tài giải quyết vấn thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển việc nhập và xuất kho một cách chính xác, nhanh gọn và tự động

Ngoài ra, đề tài còn hướng đến việc phân loại hàng hóa để phân chia khu vực lưu trữ trong kho

Toàn bộ hệ thống lưu kho sẽ được điều khiển và giám sát thông qua hệ thống SCADA Bao gồm: giao diện điều khiển từ máy tính (WinCC) và webserver

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

1.2.2 Ý tưởng :

Theo các mục tiêu đã nêu trên, em có ý tưởng quản lí sản phẩm hàng hóa trên màn hình HMI điều khiển việc nhập kho theo yêu cầu con người về số lượng, loại sản phẩm dược phân loại tự động thông qua mã QR được định dạng trên bề mặt sản phẩm

để có thể quét QR một cách nhanh chóng và lưu trữ thông tin sản phẩm trong kho một cách linh động giữa các sản phẩm với nhau nhằm tiết kiệm tối đa không gian hàng hóa được lưu trữ Về việc xuất kho, có thể xuất tự động theo yêu cầu con người về số lượng hàng hóa nhất định và địa chỉ hàng hóa cụ thể Cảnh báo sự cố trong khí lưu kho hàng

bị rơi rớt khỏi tay nâng và không vào đúng ô hàng quy định Vì vậy em quyết định chọn

đề tài “Nghiên cứu điều khiển và giám sát mô hình phân loại sản phẩm và lưu kho tự động”

1.3 Bài toán cần đặt ra:

Có rất nhiều hướng để thiết kế bộ xử lí trung tâm có thể điều khiển mô hình lưu kho, đối với quy mô lưu kho thường là phục vụ cho các nhà máy công nghiệp lớn nên

để điều khiển mô phỏng, giám sát cho đề tài nhằm tiếp cận gần với thực tế nhất Hệ thống lưu kho có nhiệm vụ xuất nhập hàng và lưu trữ thông tin hàng hóa một cách chính xác nhất để phục vụ tối đa

Nhập hàng: Khi có đơn hàng chuyển vào băng tải, hệ thống sẽ phân loại hàng theo địa chỉ và khu vực cho tay máy mang hàng đến một ngăn còn trống tương ứng với địa chỉ của kiện hàng , quá trình tay máy di chuyển hàng diễn ra tự động Sau khi hàng được cất vào ngăn, sẽ được lưu tự động trong màn hình HMI do nhân viên kho giám sát

Xuất hàng: Hệ thống lưu thông tin hàng hóa trên màn hình HMI phục vụ cho nhu cầu nhà máy lúc xuất hàng

Do chi phí cao nên đề tài phải thực hiện mô phỏng trên phần mềm Factory I/O

và PLC SIM

1.4 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

- Thiết kế sơ đồ, lựa chọn linh kiện phù hợp

- Thiết kế hệ thống điều khiển

- Chỉnh sửa các lỗi điều khiển lập trình, lỗi của thiết bị trên phần mềm mô phỏng Factory I/O

hiện đề tài với mong muốn có thể giải quyết phần nào và cải thiện tối giản thời gian cho việc xuất, nhập kho

1.5 Dự kiến kết quả đạt được :

Qua quá trình thực hiện nghiên cứu về đề tài này, dự kiến những kết quả có thể đạt được như sau :

- Phân tích lựa chọn được phương án và giải pháp phù hợp cho hệ thống lưu kho

- Thiết kế được hệ thống tự động hoá nhập, lưu và xuất kho phù hợp với điều kiện thực tế

- Mô phỏng 3D được hoạt động của hệ thống lưu kho

- Đề xuất cải tiến hoặc có hướng cải tiến để ứng dụng vào thực tế tiện lợi và có ích hơn thực tế hiện tại

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG LƯU KHO

TỰ ĐỘNG

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

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

Nhìn chung kho tự động được cấu thành từ 4 phần :

băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng, máy xếp dỡ… Ở đây em thực hiện chọn băng tải thực hiện việc vận chuyển hàng qua giữa các khâu và tay nâng 3 bậc tự do để vận chuyển

từ băng tải lên giàn lưu kho

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 kho của 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 kho có 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 chuyền vận chuyển 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 nhà kho theo 3 trục, làm nhiệm vụ đưa hàng từ cổng nhập đến những ô trống và lấy hàng từ những ô chứa hàng ra cổng xuất

Robot lấy cất hàng tải trọng thấp được thiết kế chuyên cho các hộp, thùng, khay hoặc là những hàng hóa có tải trọng thấp Robot này có tốc độ lấy hàng rất cao Robot lấy cất hàng tải trọng trung bình có tốc độ lấy cất khá nhanh, hiệu quả và chính xác đối với lưu trữ

 Nhiệm vụ:

- Vận chuyển hàng từ khay nhập hàng vào các ngăn trống khi có lệnh nhận hàng

- Lấy hàng từ các ngăn có hàng được chọn khi có lệnh trả hàng

- Vận chuyển hàng từ khay nhập hàng vào các ngăn trống khi có lệnh nhận hàng: Tay máy đưa xuống dưới khay nhận hàng → tay máy nâng hàng lên khỏi khay

và đưa về vị trí tay ban đầu → xe di chuyển dọc theo trục X và đến vị trí X trong lệnh

→ xe dừng lại và tay máy nâng dọc theo trục Y để chọn tầng → đúng vị trí Y trong lệnh

→ tay máy dừng lại và động cơ trên tay máy chạy thuận để đưa hàng vào ngăn hàng → tay máy hạ xuống, để hàng lại ngăn và về vị trí ban đầu

- Lấy hàng từ các khoang có hàng được chọn khi có lệnh trả hàng:

Có tín hiệu lấy → xe chạy xác định tọa độ OX → đúng vị trí OX → xe dừng lại

và tay máy nâng theo trục Y → đúng vị trí Y → tay máy dừng lại và đưa vào trong ngăn hàng → tay máy nâng lên và đưa hàng ra khỏi ngăn → xe trở về vị trí ban đầu để trả hàng

2.1.1 Hệ thống phân loại

Hình 2 5 Phân loại sản phẩm

Nguyên lí hoạt động của hệ thống phân loại:

Sản phẩm đã được gắn cho một mã QR cố định được đưa vào băng tải 1, qua lần lượt 3 cảm biến quét mã QR thì cảm biến nào nhận được mã QR đã định dạng sẵn trên PLC phù hợp với loại sản phẩm nào thì được pitton đẩy sản phẩm vào lần lượt các băng tải 2,3,4,

Sản phẩm sau khi được đưa đến băng tải 2,3,4 thì sản phẩm sẽ được đưa đến cuộn hút (robot) và các cảm biến của cuộn hút hoạt động giúp đưa sản phẩm vào thùng Mỗi thùng sẽ chứa cố định 5 sản phẩm, sau khi đã chứa đúng lượng sản phẩm quy định thì cho phép băng tải di chuyển thùng hàng đến nơi Load hàng lên giàn kho

Ở công đoạn này, nhóm sử dụng các loại cảm biến để điều khiển các băng tải thực hiện công đoạn phân loại

 Nhiệm vụ:

- Phân loại đơn hàng theo màu của từng khu vực giao hàng tương ứng

- Gom các đơn hàng của cùng khu vực về chung 1 thùng hàng với số lượng định trước

2.1.2 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… Nhóm chọn phân loại tự động bằng nhận diện mã QR được đính kèm trên sản phẩm

Nhận hàng: Khi hàng được chuyển vào sau khi phân loại, hệ thống sẽ ra lệnh cho tay máy mang hàng đến một ô còn trống tương ứng theo thứ tự ô từ bé đến lớn, quá trình tay máy di chuyển hàng diễn ra tự động hay thủ công tùy vào người vận hành Sau khi hàng được cất vào ngăn, sẽ được lưu và hiển thị tự động số lượng hàng và loại hàng trong màn hình HMI

Trả hàng: Khi muốn xuất hàng, người vận hành lựa chọn các chế độ xuất hàng khác nhau sao cho phù hợp nhất Với các chế độ như xuất hàng tự động theo các ô từ bé đến lớn hay lựa chọn từng loại hàng với số lượng nhất định hay lựa chọn chi tiết từng ô hàng

Khi nhập kho thì tay nâng Load làm việc đưa hàng vào giàn kho để lưu trữ hàng Ngược lại, khi xuất kho thì tay nâng Unload đưa hàng ra khỏi nơi lưu giữ hàng – giàn kho để xuất sản phẩm khỏi kho hàng

Để tận dụng tối đa tính năng của băng tải cũng như nâng cao tốc độ và độ chính xác khi lưu trữ hàng hóa Nhóm sử dụng 2 tay nâng Load và Unload chạy tự động và độc lập với nhau

 Nhiệm vụ:

- Lưu giữ hàng khi hàng được gửi vào

- Báo tín hiệu hiển thị ô hàng còn trống hay đã có hàng

- Báo tín hiệu hiển thị loại hàng trong từng ô

Khi muốn lấy hàng ra khỏi ngăn, người vận hành chọn chế độ lấy hàng trên màn hình HMI để xuất hàng, đồng thời giao diện HMI ứng với vị trí ngăn đó sẽ tắt, báo hiệu hàng được xuất và ô hàng về trạng thái không có hàng

2.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống

Hệ thống gồm ba phương thức chính cho hoạt động hệ thống là: phân loại, nhập kho và xuất kho

Khi đã qua giai đoạn phân loại Hàng được tay máy nâng lên vào đưa vào giàn kho theo thứ tự các ô từ bé đến lớn theo chế độ auto hoặc cụ thể số lượng hàng của mỗi loại theo chế độ manual tùy theo quyết định người vận hành và lưu thông tin của mặt hàng vào màn hình HMI

2.3 Sơ đồ khối, sơ đồ chi tiết và quy trình công nghệ

2.3.1 Sơ đồ khối kết nối toàn hệ thống

Sơ đồ khối các khâu trong hệ thống phân loại hàng hóa và lưu kho được thể hiện trong hình vẽ 2.6

Hình 2 6 Sơ đồ kết nối tổng quan hệ thống

Hệ thống bao gồm các khối thành phần như sau:

- Băng tải: sử dụng động cơ để kéo các kiện hàng di chuyển giữa các khu vực

- Phân loại sản phẩm: Dùng Vision sensor để quét mã QR để phân loại các sản phẩm có mã hàng khác nhau vào đúng khu vực của nó

- Cảm biến: Sử dụng nhiều loại cảm biến để phát hiện vật cũng như quét mã phân loai

- HMI: Hiển thị thông tin kho hàng

- Tay nâng: Thực hiện việc Load và Unload

- Xuất nhập hàng: Khu vực nhận hàng và lưu hàng vào kho

2.3.2 Sơ đồ chi tiết và quy trình công nghệ của hệ thống

Sơ đồ công nghệ của hệ thống phân loại và lưu kho được thể hiện trên hình 2.7 Trong đó, giả thiết hệ thống lưu kho chia theo 3 khu vực tương ứng với địa chỉ nhận của các loại hàng hóa Hàng hóa sẽ được phân loại theo địa chỉ thông qua mã QR, sau đó sẽ được lưu vào các ô theo từng thùng hàng chứa tối đa 5 gói hàng Trong phạm vi đề tài, các gói hàng được giả thiết có kích thước và khối lượng tương đương nhau, nên không xem xét tình huống hàng quá khối lượng và kích thước

Hình 2 7 Sơ đồ chi tiết hệ thống

Hệ thống tự động điều khiển lưu kho bao gồm rất nhiều thiết bị như : Cảm biến Piston, Contactor, Relay, Driver, Động cơ, Bộ điều khiển (PLC S71200), HMI

Tất cả được lần lượt phân loại dựa theo:

- Nhóm các thiết bị chấp hành (đèn trạng thái, đèn cảnh báo, relay-contactor-động

cơ, van thủy khí – xi lanh thủy khí,…)

- Nhóm các thiết bị điều khiển và xử lý tín hiệu (PLC, HMI)

- Nhóm các thiết bị ra lệnh và phản hồi (nút nhấn, switch, cảm biến phát hiện vật, cảm biến tiệm cận, cảm biến mã QR,…)

Chi tiết về chức năng của từng nhóm dựa theo cấp độ điều khiển như sau:

- Các nút nhấn: Lần lượt có nút nhấn Start, nút nhấn Stop, nút nhấn Reset để gửi tín hiệu vào PLC giúp khởi động, tạm dừng hoặc khởi động lại hệ thống

- Switch: Có switch 2 trạng thái gửi tín hiệu vào PLC để chuyển trạng thái hoạt động của hệ thống (Auto/Manual, Load/Unload)

- Các cảm biến: Lần lượt có các cảm biến tiệm cận, cảm biến phát hiện vật cản, cảm biến đọc mã QR, cảm biến điện dung được đặt tại các băng tải, cần gạt, thanh nâng hạ,… Các cảm biến này sẽ gửi các giá trị vào PLC để có thể phát hiện sản phẩm, gửi tín hiệu cho phép đưa sản phẩm vào kho, gửi tín hiệu cho phép gắp sản phẩm vào thùng hàng

Quy trình phân loại hàng hóa theo mã QR và xếp hàng hóa vào kho được thực hiện theo trình tự như hình 2.8

Sản phẩm từ khu vực nhận hàng sẽ qua khu vực phân loại do vision sensor thực hiện để phân loại và lưu dữ liệu đóng gói., sau khi thực hiện xong sẽ thực hiện việc lưu kho Việc xuất kho thì khu vực nhập dữ liệu xuất kho hoạt động và thực hiện việc xuất kho đồng thời cập nhật lại tình trạng của hệ thống sau đó thông qua băng tải cho ra đầu

ra

Hệ thống lưu kho tự động gồm các thành phần như:

Phòng điều khiển: tại đây sẽ gồm có Bộ điều khiển PLC s71200 dùng để tích hợp phần mềm đã lập trình dựa trên lưu đồ thuật toán đã được xây dựng cho hệ thống Ngoài

ra còn có màn hình HMI để phục vụ người giám sát điều khiển quá trình xuất nhập kho

Khu vực quét mã QR phân loại sản phẩm: Ở khu vực này sẽ gồm các bang tải và nhiều loại cảm biến như cảm biến quét mã QR, cảm biến quang điện, … khu vực này

có tác dụng kiểm tra sản phẩm vào dựa trên mã vạch được đính kèm trên sản phẩm để phân loại sản phẩm theo yêu cầu nhằm hỗ trợ cho việc lưu kho hợp lý

Khu vực lưu kho: khu vực này sẽ gồm các cần cẩu xếp dở hàng và các kệ đựng hàng để lưu trữ hàng theo các yêu cầu về ngày, tháng hay yêu cầu về việc tồn kho để có

thể xuất sản phẩm ra khỏi kho một cách tối ưu giúp cho việc có thể giao sản phẩm đến tay người dùng hiệu quả

Ngoài ra còn có các khu vực như: khu vực để xe hàng, khu vực xử lý hàng lỗi, khu vực tiếp nhận hàng hóa và khu vực chứa các hàng nặng, cồng kềnh

Hình 2 8 Quy trình công nghệ

 Kết luận chương 2:

Từ các ý tưởng và mục tiêu đã được nêu ra ở chương 1 thì qua chương 2 nhóm

đi vào nghiên cứu thiết kế chi tiết các cấu trúc cơ bản của một mô hình phân loại và lưu kho tự động Từ đó đưa ra quy trình công nghệ của hệ thống, sơ đồ khối hệ thống

Giới thiệu khái quát về quy trình hoạt động của hệ thống Từ đó xây dựng ý tưởng chi tiết về các chức năng về nhập kho và xuất kho

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THÀNH PHẦN CHÍNH

CỦA HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG

Thông qua chương 1 và 2 thì nhóm đã xác định được mục tiêu, quy trình công nghệ, sơ đồ khối của hệ thống Từ đây để qua chương 3 sẽ lựa chọn thiết kế tính chọn phần cứng cho hệ thống

3.1 Lựa chọn bộ điều khiển trung tâm

Đối với các quá trình sản xuất nhỏ thì người ta thường dùng vi điều khiển để điều khiển Nhưng đối với những quá trình sản xuất quy mô lớn thì vi điều khiển không còn đáp ứng được yêu cầu về độ tin cậy, độ bền nữa

Trên thị trường hiện nay có nhiều hãng sản xuất PLC có tên tuổi như: ABB, allen bradley, Siemens, Omron, … Nhưng PLC của hãng Siemens khá phổ biến ở Việt Nam, giá thành phù hợp, hỗ trợ nhiều trong việc lập trình như: Truyền thông, PID, Motion Control, … Giao diện thân thiện dễ sử dụng

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để

mở rộng dung lượng của CPU Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác

Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh

để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động Sự kết họp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7- 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau [1]

Hình 3 1 PLC S7-1212 DC/DC/DC

Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích họp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ

ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo ỉogic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức họp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác [2]

Hơn nữa, họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác

 Các module truyền thông:

Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485

Hình 3 5 Module truyền thông

- CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông

- Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác

Do đó bộ điều khiển PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC có khả năng xử lí dữ liệu mạnh mẽ S7-1200 là series được dùng nhiều trong công nghiệp có giá cả phù hợp, độ

cơ học tốt Số kênh I/O đủ để sử dụng, có hỗ trợ nhiều bộ đếm tốc độ cao cho phép mở rộng thêm nhiều nhiệm vụ Vì vậy, trong đồ án này ta sử dụng PLC S7-1200 1212DC/DC/DC của Siemens vì nó có khả năng xử lí dữ liệu mạnh mẽ Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485 [3]

3.2 Các thiết bị trong hệ thống vận chuyển

3.2.1 Băng tải

Băng tải là thiết bị công nghiệp có tính kinh tế cao với khả năng đảm nhận đồng thời các yêu cầu: vận chuyển, phân loại và đóng gói Sử dụng băng tải để có thể tiết kiệm được nhân lực lao động, diện tích nhà xưởng, đồng thời tăng năng suất, doanh thu cho doanh nghiệp Vì vậy phải chọn băng tải sao cho phù hợp và hiệu quả

- Chiều dài băng tải: 2000mm – 6000 mm

- Chiều rộng băng tải: 350 mm- 800 mm

- Chiều cao:400 mm – 800 mm

- Dây băng tải : Dây PVC&PU chiều dày 1 – 5mm màu xanh, màu xẫm hoặc màu trắng, khả năng chống tĩnh điện của hãng Sampla, Esbelt,…

Hình 3 6 Băng tải sau lựa chọn

3.2.2 Tính chọn động cơ băng tải

 Để xác định được tải trọng của băng tải, thì những thông số cần quan tâm đó là:

- Tổng khối lượng hàng trên băng chuyền: 8kg

- Khối lượng của dây belt là 10 kg => Tải trọng băng tải: 18 kg

 Tính momen xoắn động cơ

- Momen đầu puly:

- Công suất: 2.2kw = 3Hp (3 ngựa)

- Tần số của dòng điện: 50Hz / 60Hz

- Điện áp 3 phase 220v/380v

- Dòng điện/Current:10,7 / 6,2 A

3.2.3 Mâm xoay

Hình 3 8 Mâm xoay

Mâm xoay được lắp đặt các con lăn và 2 cảm biến tiệm cận ( được trình bày ở

3.2.4 ) ở đầu và cuối mâm xoay dùng để nhận tín hiệu có hàng và hàng đã hoàn toàn vào

trong mâm xoay để điều khiển xoay mâm

Mâm xoay được đặt tại các vị trí góc rẻ hướng của các băng tải Giúp hàng được

rẻ sang hướng khác mà không bị xê lệch

Nguyên lí hoạt động:

Khi có hàng đến cảm biến tiệm cận đầu tiên trên mâm xoay phát hiện và gửi tín hiệu về bộ điều khiển phát tín hiệu điều khiển các con lăn trong mâm xoay quay để đưa hàng vào trong mâm xoay đến khi hàng chạm vào cảm biến tiệm cận thứ 2 thì con lăn ngừng quay lúc này hàng đã được nằm trong mâm xoay tiếp tục gửi tín hiệu về bộ điều khiển phát tín hiệu điều khiển động cơ dưới mâm xoay để xoay mâm 1 góc 90 độ Sau khi xoay xong thì sẽ điều khiển con lăn để đưa hàng ra khỏi mâm xoay sau đó quay về

vị trí ban đầu

3.2.4 Cảm biến tiệm cận diện dung

Hình 3 9 Cảm biến tiệm cận điện dung

- Có các chức năng và ưu điểm:

 Có thể cảm nhận vật dẫn điện và không dẫn điện



 Nó có thể cảm nhận được vật thể nhỏ, gọn, nhẹ

 Phản hồi nhanh

 Tuổi thọ cao và độ ổn định cũng cao đối với nhiệt

- Vai trò trong hệ thống : phát hiện vật khi ở vị trí hợp lí trong mâm xoay giúp mâm xoay di chuyển chính xác

- Vị trí: được đặt ở đầu và cuối mâm xoay

3.2.5 Cảm biến quang

Hình 3 10 Cảm biến quang - phản xạ gương

Với các thông số kĩ thuật lựa chọn:

- Loại cảm biến: Cảm biến thu – phát, phản xạ khuyếch tán

- Nguồn cấp: 12-24VDC, 24-240VAC ±10% 50/60Hz, 24-240VDC ±10% (Ripple P-P:Max.10%

- Ngõ ra: Tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở, cấu tạo tiếp điểm 1c

- Khoảng cách phát hiện: 15m đối với loại thu – phát; 0.1~3m, 0.1~5m đối với phản xạ gương và 700mm đối với phản xạ khuếch tán

- Độ trễ: Lớn nhất 20% khoảng cách cài đặt định mức

- Vật phát hiện chuẩn: Vật mờ đục Ø15 mm đối với cảm biến thu-phát), Ø60 mm (phản xạ gương), trong mờ( phản xạ khuếch tán)

- Nguốn sáng: Sử dụng led hồng ngoại 940 nm, 850 nm và led đỏ 660 nm

- Chế độ hoạt động: Có thể lựa chọn Light ON hoặc Dark ON

- Chỉ thị hoạt động: Đèn led xanh lá (chỉ thị nguồn, sự ổn định), đèn led vàng (chỉ thị hoạt động)

- Điều chỉnh độ nhạy: Biến trở điều chỉnh

Vị trí các cảm biến quang trên mâm xoay được thể hiện trên hình 3.10 Tại vị trí giao nhau giữa 3 băng tải của 3 khu vực phân loại hàng, sẽ có 1 mâm xoay làm nhiệm

vụ chuyển hướng cho các thùng hàng đi vào 1 băng tải đến với khu vực nhập kho Nên

sẽ không tránh khỏi trường tắc hàng tức là sẽ có 2-3 thùng hàng đến cùng 1 lúc Giải pháp của nhóm là sẽ đặt cảm biến tại 3 hướng từ 3 khu vực thùng hàng nào đến đụng cảm biến trước thì sẽ được mâm xoay chuyển hướng trước và các thùng hàng phải chờ đến khi mâm xoay thực hiện xong quy trình thì mới tiếp tục Ở đây nhóm thực hiện chọn điều khiển các thanh stop để ngăn hàng vào mâm xoay khi mâm xoay đang thực hiện quy trình

Hình 3 11 Cảm biến quang tại vị trí giao nhau giữa 3 line

Các cảm biến quang được đặt trên băng tải chuẩn bị đưa hàng vào khu vực có cánh tay Robot để thực hiện “Load” hàng, kèm theo các thanh stop để điều khiển việc tránh tắc hàng, như hình 3.11

Hình 3 12 Cảm biến quang tại line chính

Khi cảm biến quang trên băng tải có tín hiệu tức là có thùng hàng đang di chuyển đến trong vùng cảm biến nhận thì sẽ cho thanh stop ở phía sau thùng hàng vừa đi qua nâng lên chặn thùng hàng tiếp theo đến, sẽ giữ được khoảng cách giữa các thùng hàng Khi nào cảm biến hết tín hiệu tức là thùng hàng đã đi qua hoặc đã được Load thì thanh stop hạ xuống cứ như vậy cho 5 cảm biến quang ứng với 5 thùng hàng Có nghĩa là đến lúc tay nâng nâng không kịp mà thùng hàng đã đến thì sẽ cho chờ và bị ngăn lại với khoảng cách là 2m Khi đủ 5 kiện hàng thì hệ thống phân loại sẽ dừng hoạt động Khi nào số thùng hàng đang chờ Load giảm thì tiếp tục

3.3 Các thiết bị trong hệ thống xuất nhập

3.3.1 Lựa chọn động cơ cho tay nâng robot

Động cơ là một phần không thể thiếu với bất cứ loại máy cơ khí nào, nếu không nói nó là một trong những bộ phận quan trọng nhất của máy cơ khí Cánh tay robot cũng không phải là ngoại lệ Vai trò của động cơ đối với canh tay nâng là tạo ra sự chuyển động hài hòa cho toàn bộ hệ thống di chuyển sản phẩm

Trên thị trường các loại tay robot hiện nay có 2 loại động cơ mà các nhà cung cấp sử dụng nhiều nhất, đó là động cơ bước và động cơ Servo Động cơ bước và động

cơ servo là hai loại động cơ thông dụng để điều khiển chính xác góc quay Với những yêu cầu đặt ra cho một hệ thống lưu kho tự động thì động cơ Servo luôn được ưu tiên hàng đầu để vận hành cánh tay robot

Trong tay nâng robot có 3 động cơ di chuyển theo 3 trục Ox, Oy, Oz Do 3 động

cơ cùng chung 1 tải trọng là kiện hàng có khối lượng 8 kg nên cùng dùng 1 loại động

cơ

Căn cứ vào dữ liệu , ta chọn tính động cơ di chuyển theo trục Oy của tay nâng với các thông số ước tính cho trước là r=0.2m; M=8kg, ω=20rad/s.Trong đó, t=8s là thời gian động cơ trục Oy di chuyển trong 1 chu kì đưa hàng lên xuống và nhập xuất khỏi giàn kho

Hình 3 13 Đồ thị tốc độ động cơ đặt trước theo t

Quy đổi về momen của phụ tải:

Lực cản fL nhỏ, trong tính toán ta cho fL = 0 (N)

Quy đổi sang công suất của động cơ:

Từ các thống số đã tính, ta chọn động cơ Servo Motor Yaskawa NIB SGMAH

– A5AAA21

Hình 3 15 Động cơ AC servo Yaskawa NIB SGMAH – A5AAA21

Các thông số của động cơ:

Tên tham số Giá trị Đơn vị đo Công suất định mức 220 W

Điện áp định mức 220/380 V

Số pha 1 3

Tốc độ định mức 3000 Vòng/phút Tốc độ tối đa 5000 Vòng/phút

Điện trở stator 1.912 Ohm

Điện trở rotor 1.112 Ohm

Điện cảm stator 0.00597 Mh

Điện cảm rotor 0.00725 Mh