BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ xã hội CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Anh Tú Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Tuấn Anh-2018606146 Đoàn Quang Hinh- 2018606181 Nguyễn Ngọc Đức- 2018606388 Hà Nội – 2021 BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ ĐIỆN TỬ Số: Họ tên sinh viên: Nguyễn Xuân Tuấn Anh Mã sinh viên: 2018606146 Đoàn Quang Hinh Mã sinh viên: 2018606181 Nguyễn Ngọc Đức Mã sinh viên: 2018606388 Lớp: ĐH CĐT Khoá: 13 Khoa: Cơ khí Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Anh Tú NỘI DUNG Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế mô hình hệ thống kho tự động Mơ tả đề tài: Mơ hình kho chứa tự động có kết cấu nhiều tầng, tầng chứa nhiều loại hàng hóa Kho chứa giám sát thời gian thực, có hệ thống cảm biến quản lý trạng thái hàng kho, báo đầy bảng điều khiển với nút chức lưu lấy hàng hóa kho tự động Yêu cầu - Thuyết minh đề tài trình bày 03 chương phần kết luận, đó: Chương 1: Tổng quan hệ thống kho tự động Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Tính tốn, thiết kế mơ hình hệ thống - Bản vẽ: TT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Bản vẽ lắp hệ thống khí A3 Bản vẽ hệ thống điều khiển A3 Lưu đồ thuật toán điều khiển A3 Ngày giao đề: 13/09/2021 Ngày hoàn thành: 26/12/2021 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN DUYỆT TS Nguyễn Anh Tú TS Nguyễn Văn Thiện LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện- điện tử điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin… Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào nghiệp phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, PLC, xử lý ảnh ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình hoạt động nhà xưởng, xí nghiệp nay, việc hạn chế tối đa sức lao động công nhân nhu cầu cần thiết, bên cạnh ngành cơng nghiệp ngày phát triển cơng ty xí nghiệp đưa tự động hóa vào sản xuất để thuận tiện cho việc quản lý dây chuyền sản phẩm cho toàn hệ thống cách hợp lý, tiết kiệm nhiều thời gian quản lý cách dễ dàng đạt hiệu cao sản xuất nhằm đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng ý nghĩa thực tiễn nên nhóm chọn đề tài “Nghiên cứu mơ hình lưu kho tự động” để giải vấn đề lưu kho tự động nước ta Trong trình thực đề tài này, thời gian có hạn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong quan tâm đóng góp ý kiến thầy giáo để nhóm thực bổ sung vào vốn kiến thức Để hồn thành đề tài nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Anh Tú giáo viên hướng dẫn bảo hướng dẫn tận tình để chúng tơi hồn thành tốt đề tài “Nghiên cứu mơ hình lưu kho tự động” Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu .8 1.2 Giới thiệu chung hệ thống lưu kho 1.2.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống lưu kho 1.2.2 Phân loại hệ thống lưu kho 10 1.2.3 Các thành phần hệ thống lưu kho .13 1.3 Nội dung nghiên cứu 15 1.4 Phương pháp thực .15 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết .15 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 16 1.5 Mục tiêu đồ án 16 1.6 Ý nghĩa thực tiễn 16 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG .18 2.1 Tổng quan hệ thống lưu kho .18 2.1.1 Quy trình công nghệ 18 2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống .18 2.2 Hệ thống khí 19 2.2.1 Kết cấu khung, giá đỡ hàng hóa 19 2.2.2 Hệ thống truyền động ngang, nâng hạ 21 2.2.3 Hệ thống pallet .22 2.3 Hệ thống điện điều khiển .24 2.3.1 Động .24 2.3.2 Cảm biến 28 2.3.3 Nguồn điện 33 2.2.5 Hệ thống giám sát điều khiển 36 2.3.4 Bộ điều khiển .38 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG .42 3.1 Tính tốn, thiết kế hệ thống khí .42 3.1.1 Thiết kế kết cấu khung để hàng hóa .42 3.1.2 Thiết kế cấu vận chuyển hàng 43 3.1.3 Tính tốn thiết kế truyền vitme [4] 44 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống điện điều khiển 44 3.2.1 Tính chọn động [30] 49 3.2.2 Bộ điều khiển trung tâm .49 3.2.3 Module TB-6600 Driver điều khiển động bước 63 3.2.4 Cảm biến quang điện 65 3.2.5 Công tắc hành trình 66 3.2.6 Nguồn xung DC 24V-10A 67 3.2.7 Thiết bị đóng cắt nguồn điện .68 3.3 Mô 69 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lưu xuất kho [6] Hình 1.2 Hệ thống AS/RS tải đồng hạng (Unit load AS/RS) [7] 11 Hình 1.3 Hệ thống AS/RS tải nhỏ (Mini load AS/RS) [8] 11 Hình 1.4 Kho bán tự động (xếp/nhặt hàng tay) [9] 12 Hình 1.5 Kho chiều sâu (Deep lane AS/RS) [9] 12 Hình 1.6 Cấu trúc hệ thống lưu kho [10] 13 Hình 1.7 Hệ thống băng chuyền [11] 14 Hình 1.8 Giao diện phần mềm Smartlog [12] .14 Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống .18 Hình 2.2 Khung nhơm định hình [13] 19 Hình 2.3 Khung gỗ [14] 20 Hình 2.4 Truyền động xích 21 Hình 2.5 Vitme đai ốc [15] 22 Hình 2.6 Pallet gỗ [16] 23 Hình 2.7 Pallet sắt [17] 23 Hình 2.8 Động DC [18] 24 Hình 2.9 Động bước [19] 25 Hình 2.10 Động Servo [20] 26 Hình 2.11 Động bước [19] .27 Hình 2.12 Cấu tạo động bước[19] 28 Hình 2.13 Giản đồ xung điều khiển động bước [19] 28 Hình 2.14 Cảm biến tiệm cận điện cảm [21] 29 Hình 2.15 Cảm biến tiệm cận điện dung [21] .30 Hình 2.16 Cảm biến quang điện [21] 30 Hình 2.17 Cơng tắc hành trình [22] 31 Hình 2.18 Cảm biến quang điện [21] 32 Hình 2.19 Nguyên lý hoạt động cảm biến quang [21] 33 Hình 2.20 Nguồn xung [23] 34 Hình 2.21 Nguồn adapter [24] 34 Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý nguồn xung [23] 36 Hình 2.23 Giao diện phần mềm WinCC [25] .36 Hình 3.1 Khung giá để hàng hóa 42 Hình 3.2 Thơng số kích thước giá để hàng 42 Hình 3.3 Cơ cấu vận chuyển hàng hóa 43 Hình 3.4 Thơng số kích thước cấu vận chuyển hàng hóa 43 Hình 3.5 Mơ hình hệ thống 44 Hình 3.6 Vitme T8 đai ốc [15] 48 Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ thống điện điều khiển 49 Hình 3.8 Lực làm trục X di chuyển 50 Hình 3.9 PLC S7-1200 [29] 61 Hình 3.10 Driver TB-6600 [31] 63 Hình 3.11 Sơ đồ nối dây [31] .64 Hình 3.12 Cảm biến quang điện E3F-DS30C4 [21] .65 Hình 3.13 Cơng tắc hành trình [22] 66 Hình 3.14 Nguồn xung DC 24V-10A [23] 67 Hình 3.15 Giao diện giám sát điều khiển 69 Hình 3.16 Mơ Factory IO 69 Hình 3.17 Cảnh báo kho đầy chế độ Auto 70 Hình 3.18 Cảnh báo kho trống chế độ Auto 70 Hình 3.19 Cảnh báo kho đầy chế độ Man 71 Hình 3.20 Cảnh báo kho trống chế độ Man .71 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật PLC S7-1200 [29] 59 Bảng 3.2 Setup dòng cho động bước 64 Bảng 3.3 Cài đặt vi bước cho Driver .65 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu Hệ thống tự động hóa lưu kho xuất kho bắt đầu giới thiệu từ cuối năm 1960 phổ biến rộng vào thập niên 1970 1980 Công hệ thống kiểm tra bốc xếp pallet hai khay chứa kiện hàng linh kiện Mục đích giảm thiểu hư hại sản phẩm, sử dụng tiết kiệm diện tích kho chứa kiểm tra theo dõi hàng hóa khơng bị đánh cắp hay thay đổi không phép giảm công suất lao động bốc xếp hàng hóa Vào thời kỳ sơ Khai (1960-1980) ”Hệ thống tự động hóa lưu kho gắn kết hoạt động trang bị phận kiểm soát dùng cho bốc xếp, lưu trữ xuất kho so với độ xác vận hành, tốc độ xử lý cao giới hạn cấp độ tự động hóa áp dụng ảnh” Từ sau 1980 đến nay, thời kỳ phát triển mạnh mẽ tự động hóa Hệ thống tự động hóa lưu kho trang thiết bị (device) tự động nhận dòng chuyển đến với kích cỡ thường đồng khơng cao, phân loại lại, lưu trữ tạm thời, Theo điều kiện lệnh tương ứng cho điểm tập kết để chuyển đến vị trí yêu cầu Tất công đoạn thực với mức độ tự động hóa cao, loại bỏ việc cần nhân lực điều khiển công đoạn hay không Từ nhận thức ban đầu hệ thống kho hàng tự động kết hợp giới hóa điều khiển tự động với số công đoạn quy trình nhập/lưu/xuất kho Ngày hệ thống kho hàng tự động sản phẩm điện tử (mechatronics) Ở mức độ tự động hóa cao, phân phối hệ thống sản xuất thông minh Sự phát triển kho hàng tự động bước tiến quan trọng đường tiến tới hệ thống sản xuất “Just in time” Đáp ứng kịp thời nhu cầu biến động nhanh thị trường quốc tế “Just in time” hệ thống điều hành sản xuất mà luồng nguyên nhiên vật liệu, hàng hóa sản phẩm lưu hành trình sản xuất phân phối lập kế hoạch chi tiết bước, cho qui trình thực qui trình thời chấm dứt Để đáp ứng nhu cầu rộng rãi nhiều dạng hệ thống tự động hóa lưu kho xuất kho, giới có cơng ty nghiên cứu chế tạo hệ thống tự động hóa lưu kho xuất kho cho kho hàng, kho chứa bưu phẩm Daifuku(Nhật), Dematic Corp, FKI logistex, Phoenix Wesifalia, Technologies, Bastian-BMH (Mỹ), Union Rack,Manufacturing Co…Najing Zhongyang Racking (Trung Quốc),… Trong báo cáo tổng quan Roodbergen, KJ Vis.I.F.A, có khoảng 500 báo cáo khoa học chuyên sâu hệ thống tự động hóa lưu/xuất kho công bố Hệ thống kho hàng tự động ứng dụng qua nhiều năm ứng dụng hệ thống trở thành phận quan trọng tổ chức sản xuất với quy mô lớn nhỏ khác nhiều lĩnh vực khác - Ở khu vực bốc xếp hàng hóa kho cảng, sân bay - Ở siêu thị lớn, bưu điện chuyển phát nhanh, ngân hàng, thư viện lớn, bãi đỗ xe,… Hình 1.1 Lưu xuất kho [6] 1.2 Giới thiệu chung hệ thống lưu kho 1.2.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống lưu kho  Khái niệm hệ thống lưu kho Hệ thống lưu kho tự động hệ thống nhà kho thông minh, nơi lưu trữ hàng hóa tự động hay cịn gọi hệ thống AS/RS (Automated Storage and Retrieval System) ...BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ ĐIỆN... cách dễ dàng đạt hiệu cao sản xuất nhằm đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng ý nghĩa thực tiễn nên nhóm chọn đề tài “Nghiên cứu mơ hình lưu kho tự động”... công đoạn thực với mức độ tự động hóa cao, loại bỏ việc cần nhân lực điều khiển công đoạn hay không Từ nhận thức ban đầu hệ thống kho hàng tự động kết hợp giới hóa điều khiển tự động với số công