LỜI CẢM ƠN Báo cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp là tiền đề nhằm trang bị cho sinh viên những kĩ năng nghiên cứu, những kiến thức cơ bản và quan trọng về chuyên ngành Điện Công Nghiệp nói chung và về lĩnh vực.
BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 LỜI CẢM ƠN Báo cáo Khóa Luận Tốt Nghiệp tiền đề nhằm trang bị cho sinh viên kĩ nghiên cứu, kiến thức quan trọng chun ngành Điện Cơng Nghiệp nói chung lĩnh vực Tự Động Hóa - PLC nói riêng trước trường làm sau Đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện tử – Viễn thơng trường Đại Học Sài Gịn, đặc biệt thầy cô chuyên ngành Điện Công Nghiệp tận tình dạy trang bị cho chúng em kiến thức cần thiết suốt thời gian ngồi giảng đường làm tảng cho việc thực dự án chúng em Xin trân trọng cảm ơn thầy Trương Tấn, giảng viên hướng dẫn tận tình giúp đỡ giúp em giải khúc mắc để hồn thành dự án Chúng em xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 05 năm 2022 Sinh viên thực BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 NHẬN XÉT CỦA THẦY CÔ Ngày tháng năm GIẢNG VIÊN NHẬN XÉT (Ký ghi rõ họ tên) BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ,cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật có bước đột phá mới,đời sống nhân dân ngày nâng cao Cùng với xu cơng nghiệp hóa,hiện đại hóa nước ta nước giới, hệ thống tự động đưa vào trình lao động sản xuất.Tuy nhiên hệ thống lưu kho nước ta chưađược áp dụng tự động hóa,vẫn cịn sử dụng lao động tay chân Đồ án tốt nghiệp kết vận dụng kiến thức học thực tế để thiết kế lập trình cho hệ thống.Cũng nhờ mà người thực hiểu rõ họcởlý thuyết,mà chưa có dịp để ứng dụng vào thực tiễn Đề tài“Mơ hình lưu kho tự động ứng dụng PLC S7-1200”là sở để người thực thiết kế hệ thống tự động thực tế sau Trong trình thực đề tài này,do 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 tốt đề tài nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn đến Trương Tấn giáo viên hướng dẫn bảo hướng dẫn tận tình đề tài đồ án tốt nghiệp để chúng tơi hồn thành tốt đề tài“Mơ hình lưu kho tự động ứng dụng PLC S71200” BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Chương 1: Tổng quan đề tài 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 hay khay chứa kiện hàng,linh kiện.Mục đích giảm thiểu hư hại sản phẩm,sử dụng tiết kiệm diện tích sàn kho chứa,kiểm tra theo dõi hàng hóa khơng bị đánh cắp hay thay đổi không phép,nhất giảm công sức 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 thiết bị phận kiểm soát dùng cho bốc xếp, lưu trữ xuất kho với độ xác vận hành,tốc độ xử lý cao giới hạn cấp độ tự động hóa áp dụng” Từ sau 1980 đến nay,thời kỳ phát triển mạnh 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, sau theo điều kiện lệnh tương ứng cho điểm tập kết để chuyển đến vị trí u cầu.Tất cơng đoạn thực với mức độ tự động hóa cao,loại bỏ việc có 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 độngởmột số cơng đoạn quy trình nhập/lưu/xuất kho, ngày hệ thống kho hàng tự động sản phẩm điện tử (mechatronics)ởmức 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”là hệ thống sản xuất luồng ngun vật liệu,hàng hố sản phẩm truyền vận trình sản xuất phân phối lập kế hoạch chi tiết bước cho quy trình thực quy trình thời chấm dứt) Để đáp ứng nhu cấu rộng rãi nhiều dạng hệ thống tự động hóa lưu kho xuất kho,trên giới có cơng ty nghiên cứu chế tạo hệ thống tự động hóa lưu BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 kho xuất kho cho kho hàng,kho chứa bưu phẩm Daifuku(Nhật),Dematic Corp, FKI Logistex, Diomand Phoenix Westfalia Technologies, Bastian-BMH(Mỹ), Union Rack, Manufacturing Co Najing Zhongyang Racking(Trung Quốc) Trong báo cáo tổng quan Roodbergen,K.J Vis.I.F.A,hiện 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 nhauởnhiều lĩnh vực khác nhau: Ở nhà máy công nghiệp cần thay đổi kho hàng cho theo kịp đồng với đổi có nhiều tiến kỹ thuật đại,nhất lĩnh vực lưu kho xuất hàng tự động 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,các bãi đỗ xe ôtô v.v 1.2 Nôi dung nghiên cứu Nôi dung nghiên cứu đồ án tốt nghiệp nhóm gồm có chương: Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU SCADA Chương 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM WINCC V16 Chương 4: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG KHO HÀNG THƠNG MINH Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Nội dung nghiên cứu đề tài giúp có nhìn tổng quan mơ hình lưu kho tự động thực tế có cấu tạo hoạt động nào, vai trò ứng dụng ngành cơng nghiệp Trên sở tính tốn thiết kế mơ hình hệ thống tự động lưu xuất kho cho đề tài, ứng dụng vào thực tế phục vụ cho đối tượng kho thành phẩm công nghiệp 1.3 Phương pháp thực 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 - Tìm hiểu qua sách vở,tài liệu diễn đàn - Tìm hiểu tốn,mơ hình hóa giúp cho việc tính tốn chọn trang thiết bị điện khí - Tìm hiểu sở lý thuyết loại động cơ,hệ thống cảm biến,bộ điều khiển điển hình điều khiển hệ thống lưu kho tự động - Tìm hiểu sở lý thuyết,ứng dụng,viết chương trình điều khiển lưu kho cho điều khiển PLC 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Nghiên cứu hệ thống lưu kho tự động thực tế mơ hình đề tài trước - Sử dụng phần mềm TIA Portal(SIMATIC STEP7&WinCC) làm công cụ để mô hệ thống - Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế mô hệ thống khí 1.4 Giới hạn đề tài Đối tượng nghiên cứu: Bộ điều khiển trung tâm:PLC Siemens S7-1200 Phần mềm TIA Portal(SIMATIC STEP7&WinCC) Các cấu chấp hành:DC Step17PM-K142,bộ truyền động vitme đai ốc, cảm biến tiệm cận, cơng tắc hành trình KW7-0CG Các module:Driver TB-6600 điều khiển động bước Nguồn cấp điện cho hệ thống 24V Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế khí hệ thống điều khiển Xây dựng giải thuật chương trình điều khiển Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Wincc cho hệ thống Lập trình PLC điều khiển mơ hình lưu kho tự động Ứng dụng phần mềm WinCC để mô hệ thống 1.5 Dự kiến kết đạt Qua trình thực nghiên cứu đề tài này,nhóm dự kiến kết đạt sau: Phân tích,lựa chọn phương án giải pháp phù hợp cho hệ thống lưu kho BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Thiết kế hệ thống tự động hóa nhập,lưu xuất kho phù hợp với điều kiện thực tế Mô 3D hoạt động hệ thống lưu kho CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU SCADA 2.1 Giới thiệu hệ thống Scada 2.1.1 Khái niệm Scada SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) tên gọi nó, SCADA phần mềm hệ thống sử dụng để giám sát, điều khiển thu thập thông tin liệu hệ thống phần cứng Nó sử dụng rộng rãi nhà máy để giám sát điều khiển dây chuyền máy móc sản xuất Một cách tốt để hiểu hệ thống SCADA sử dụng đâu? hiểu điều đơn giản tìm hiểu kim tự tháp tự động hóa Hình 2.1: Kim tử tháp tự động hóa Hệ thống SCADA đặt cấp độ theo dõi giám sát kim tự tháp tự động hóa Kim tự tháp tự động hóa khái niệm xuất ISA-95 IEC 62264-3, nhằm cố gắng mô tả cách hệ thống khác hoạt động tương hỗ Ở đỉnh kim tự tháp, bạn có tất thơng tin liệu hệ thống để xử lý mặt kinh doanh, lập kế hoạch hậu cần Và cùng, bạn có tất hệ thống, BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 thiết bị trường hoạt động Hệ thống SCADA đặt kim tự tháp tự động hóa Là nơi IT (information technology – công nghệ thông tin) gặp OT (operational technology – công nghệ vận hành) Bên hệ thống SCADA tất thiết bị hoạt động PLC, cảm biến, v.v Công việc SCADA thực điều khiển giám sát tất thiết bị Nhưng đồng thời gửi nhận thông tin từ hệ thống MES ERP phía 2.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống Scada Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống Scada Một lần nữa, hệ thống SCADA điểm gặp gỡ kết nối IT OT Khái niệm thực SCADA trao đổi thông tin khả kiểm soát (giám sát điều khiển) Đặc biệt cách bạn thường thấy hệ thống SCADA sử dụng Hệ thống SCADA mặt vật lý giống hình Thường có nhiều hình người vận hành vừa điều khiển vừa giám sát tất thành phần liên quan hệ thống, máy móc chí tồn nhà máy Điều dễ hình dung với ví dụ: P&ID (sơ đồ đường ống thiết bị đo đạc) Điều quan trọng người vận hành hiểu phần khác hệ thống SCADA họ cần làm điều khiển hay giám sát Tất hình giao diện HMI (human-machine interfaces “giao 10 diện người máy”) Chúng giao diện người vận hành máy móc Quay lại ngày sơ khai, HMI thực loạt nút nhấn tín hiệu đèn điều BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình Nút nhấn nhã cặp tiếp điểm NO - Số tiếp điểm: 1NC (11-12 ) 1NO (23-24 ) - Điện áp tín hiệu 24VDC hay 220V - Điện áp đèn : 220VAC - Điện áp hoạt động: AC/DC 230, 380 - Dịng chịu tải: 5A 4.27 Bàn trượt ví me KK40 HIWIN THÔNG TIN SẢN PHẨM Mã sản phẩm: KK40 Model: KK4001C-100A1-F0, KK4001C-150A1-F0, KK4001C-200A1-F0 Chất liệu: Thép cao tần Hãng sản xuất: HIWIN Xuất xứ: Đài Loan 33 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình Bàn trượt vit me 4.3 Xây dựng chương trinh điều khiển PLC Dựa vào nguyên lý hoạt động trên, ta tiến hành lập trình hệ thống với khối lệnh riêng đễ dễ dàng quản lý 34 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Khối lệnh 1: Khối lệnh điều khiển động 35 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Khối 2: Khối lệnh điều khiển chạy thuận-nghịch băng tay 36 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Khối 3: Khối lệnh điều khiển vị trí Khối 4: Khối lệnh chọn chế độ chương trinh 37 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Khối 5: Khối lệnh chạy chương trinh Khối 6: Khối lệnh cho đèn báo 38 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Khối 7: Khối lệnh vị trí 39 Khối 8: Khối so sanh vị trí BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Bảng tagname I/O 4.4 Thiết kế giao diện HMI 4.4.1 Thao tác thiết kế giao diện Hình Bảng tagname HMI 40 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình Thiết lập vị trí trục hệ thống 41 Hình Khối chế độ nút nhấn BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình Tạo khối mơ hệ thống 4.4.2 Tiến hanh thiết kế WinCC Hình Giao diện mô chương trinh Wincc 42 4.5 Nguyên lý hoạt động Khi chọn chế độ auto manual xong, nhấn nút start khởi động, hệ thống sẻ chế độ chờ Khi có hàng vị trí cảm biến 1, hệ thống di chuyển đưa hàng vào vị trí BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 1, hệ thống ưu tiên vị trí từ thấp đến cao Lấy hàng tự vị trí Sau đưa hàng vào kho xong quay lại vị trí chờ hàng Tiến hanh lượt lấy Chu trinh lặp lại liên tục Khi sử dụng hệ thống manual, người dùng sử dụng kiểm tra hệ thống bị cố Hình Hệ thống hoạt động chế độ auto 43 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Hình Hệ thống hoạt động chế độ manual người dùng thẻ từ 44 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Tổng kết đề tài Qua trình tìm hiểu nghiên cứu, gặp nhiều khó khăn việc nghiên cứu, làm quen tìm hiểu đề tài Nhưng nhóm thấy tính khả thi có thực đề tài với thời gian điều kiện cho phép Từ nhóm tiến hành thiết kế thống kho hàng tự động yêu cầu ban đầu đề ra, bên cạnh cịn số nhược điểm cần phải hoàn thiện để tối ưu hệ thống đưa vào phục vụ đời sống thường ngày sớm Với hệ thống kho hàng tự động, áp dụng thuật tốn ưu tiên vị trí có chế độ giám sát giúp người điều khiển biết kho hàng có vị trí trống, đầy phù hợp với thực tế Bên cạnh yêu cầu trình vận hành hệ thống hoạt động hiệu ổn định, hệ thống cần có vẽ tinh gọn thẩm mỹ nhằm đáp ứng nhu cầu Nhóm nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công hệ thống điều khiển kho hàng tự động Đây hệ thống điện tử hoàn chỉnh, kết hợp khí- điện tửtin học, đề tài tài liệu tham khảo, phục vụ tốt cho công tác đào tạo, nghiên cứu, ứng dụng phát triển sử dụng lượng xanh, lượng tái tạo Việt Nam Ưu điểm: hệ thống làm việc ổn định, linh hoạt với hai chế độ điều khiển tay điều khiển tự động, dễ dàng thay đổi thông số đầu vào nhờ lập trình điều khiển đễ dàng thay đổi, độ xác cao Một số điểm chưa hồn thiện: Mơ hình mức tối nghiên cứu phịng thí nghiệm nên chưa đáp ứng mặt khách quan thực tế,… Mơ hình khí chưa hồn thiện tối đa cách hiệu quả, đẹp mắt, phù hợp với thực tế Mơ hình chưa đưa hệ thống thơng minh vào giam sát từ xa qua internet, app,… 5.2 Hướng phát triển 45 Với nghiên cứu tảng tiền đề để xây dựng phát triển thành công đề tài mức độ cao hơn, hoàn thiện hệ thống cách tổng quát hoạt động ổn định nhiều môi trường khác BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 Xây dựng kết cấu khí, mạch điều khiển, động hoàn thiện gắn liền với thực tế Có thể xây dựng hệ thống thực tế để đáp ứng nhiều yếu tố an toan, tiết kiệm,… Kết hợp với hệ thống SCADA, điện toán đám để kiểm sốt từ xa, tích hợp hệ thống camera vào mơ hình nhằm tăng tinh an toan 46 BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Step motor [Online] Available: https://www.stepmotor.com/adcldg/ [2] PLC SIEMEN[Online] https://www.siemens.com/global/en.html [3] TIA Portal V16, [Online] Available: https://mimirbook.com/vi/9ea0d9 [4] WinCC [Online] Available: https://www.labcenter.com/whatsnew/ [5] Duong Quang Thien and Nguyen Cong Vinh“ Mo phong va thuc nghiem bo dieu khiên PID FUZZY ADAPTIVE cho dong co servo DC” March 2018 [6] A I M F A K Manaf A Mahammed, "Object Distance Measurement by Stereo VISION," p 1, March 2013 [7] Step, "Wikipedia," [Online] Available: https://vi.wikipedia.org/wiki/Pin_M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB %9Di [8] Bang tai , "Wikipedia," [Online] Available: https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%E1%BB%87n_tr%E1%BB 47 ... điều đơn giản tìm hiểu kim tự tháp tự động hóa Hình 2.1: Kim tử tháp tự động hóa Hệ thống SCADA đặt cấp độ theo dõi giám sát kim tự tháp tự động hóa Kim tự tháp tự động hóa khái niệm xuất ISA-95... PLC s7- 1200 Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7- 1200 dùng để thay dần cho S72 00 So với S7- 200 S7- 1200 có tính trội: S7- 1200 dòng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa. .. độ xử lý cao giới hạn cấp độ tự động hóa áp dụng” Từ sau 1980 đến nay,thời kỳ phát triển mạnh tự động hóa: “Hệ thống tự động hóa lưu kho trang thiết bị(device )tự động nhận dịng chuyển đến với