ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG BẰNG CAMERA QUÉT MÃ VẠCH THÔNG QUA C# (kèm file code c# đính kèm LIÊN HỆ MAIL ducknight612@gmail.com )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÁO CÁO ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG CAMERA QUÉT MÃ VẠCH C# Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung kho hàng tự động 1.1.1 Tìm hiểu chung hệ thống lưu trữ hàng hóa 1.1.2 Tìm hiểu hệ thống lấy cất hàng hóa tự động ASRS Automated Storage & Retrieval System) 1.2 Cấu trúc hệ thống kho tự động 1.2.1 Hệ thống vận chuyển 1.2.2 Hệ thống xuất nhập 1.2.3 Hệ thống lưu trữ CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VISUAL STUDIO VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHẦN MỀM QUẢN LÍ KHO 2.1 Giới thiệu phần mềm Visual studio 12 2.1.1 Giới thiệu 12 2.1.2 Một số tính 12 2.2 Định hướng giải pháp 13 2.2.1 Giới thiệu phần mềm Kepware OPC 13 2.2.2 Nguyên lí hoạt động Kepware OPC 13 2.2.3 Giải pháp Scada Visual Studio C# 14 2.2.4 Ưu điểm giải pháp 14 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA 15 3.1 Thiết kế hệ thống tự động hóa 15 3.1.1 Xuất nhập 15 3.1.2 Vận chuyển 15 3.1.3 Lưu giữ 15 3.2 Các hệ thống chuyển động kho hàng tự động 16 3.2.1 Hệ thống di chuyển xe nâng 16 3.2.2 Hệ thống tay máy 166 3.3 Trang thiết bị cho hệ thống 16 3.3.1 Động bước 16 3.3.2 Cảm biến khoảng cách Error! Bookmark not defined 3.3.3 Webcam 20 3.3.4 Xi-lanh khí nén van điện từ Error! Bookmark not defined 3.4 Thuyết minh nguyên lý làm việc 23 CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU VÀ HỒN THIỆN MƠ HÌNH 24 4.1 Mơ hình kho chứa hàng 24 4.2 Phần khí 24 4.2.1 Khung giá đỡ hàng 25 4.2.2 Robot 26 4.2.3 Băng tải 28 4.3 Mơ hình hồn thiện 28 4.4 Phần mềm 28 CHƯƠNG : ỨNG DỤNG PLC S7-200 VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 32 4.1 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình FX5U 32 4.1.1 Các phương pháp lập trình 33 4.1.2 Kỹ thuật ghi dịch 34 4.3 Phân cổng vào cho PLC 35 4.3.1 Liệt kê cổng vào PLC 35 4.3.2 Phân cổng vào theo trình tự tác động 35 4.4 Lưu đồ thuật toán 36 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, thay cách lưu trữ hàng hóa thủ cơng tốn nhiều diện tích nhân cơng lao động, nhiều cơng ty giới trang bị hệ thống kho hàng tự động cho văn phịng, nhà xưởng mình…Với việc ứng dụng cơng nghệ cao việc cất giữ hàng hóa, quản lý hàng hóa cách khoa học, có hệ thống có tính linh hoạt cao, từ nâng cao hiệu hoạt động giảm giá thành hoạt động Sự đời mã vạch giúp đỡ nhiều người trực tiếp làm việc với mặt hàng có dán mã vạch, suất lao động hiệu cơng việc tăng lên Nó thực đem lại lợi ích lớn cho doanh nghiệp kinh tế thị trường ngày Hiện loại hàng hóa muốn đem bán siêu thị nước xuất nước ngồi phải có mã số mã vạch Hơn nữa, mã số mã vạch hàng hóa cần thể xác đắn theo tiêu chuẩn quốc tế quy định Sau thời gian học tìm hiểu, bảo hướng dẫn nhiệt tình thầy Nguyễn Chánh Nghiệm, chúng em định thực đề tài : “HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG MÁY QUÉT MÃ VẠCH ” Đồ án gồm bốn chương: Chương 1: Tổng quan Kho hàng tự động Chương 2: Giới thiệu phần mềm visual studio định hướng giải pháp phần mềm quản lí kho Chương 2: Thiết kế trang bị điện tự động hóa Chương 3: Tìm hiểu hồn thiện mơ hình Chương 4: Ứng dụng PLC FX5U lập trình điều khiển kho hàng tự động Bằng cố gắng nỗ lực nhóm đặc biệt giúp đỡ tận tình, chu đáo thầy, chúng em hoàn thành đồ án thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn trình độ cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để đồ án hoàn thiện Cần Thơ, ngày 30 tháng năm 2022 Sinh viên thực hiện: Chương 1: Tổng quan kho hàng tự động Chương TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung kho hàng tự động 1.1.1 Tìm hiểu chung hệ thống lưu trữ hàng hóa Nền cơng nghiệp nước ta nói riêng nước giới nói chung phát triển mạnh mẽ Ngày trước, sản phẩm tạo cách thủ công nên việc mang sản phẩm vào kho chủ yếu thực sức người, khơng tận dụng hết khoảng không gian, sức chứa kho hàng, việc quản lý hàng hoá hiệu tốn nhiều diện tích đất làm nhà kho chứa hàng Trong thời kỳ cơng nghiệp hố, đại hố ngày sản xuất ngày phát triển, hàng hóa làm nhiều `` đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho xã hội Từ nảy sinh cần có kho hàng đại đáp ứng yêu cầu sản xuất khắc phục hạn chế kho hàng cũ Hiện tại, giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, hệ thống đa dạng, phong phú thiết bị cách thức thực Nhưng chủ yếu sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, thiết bị bốc dỡ hàng máy nâng sử dụng người lái để xếp hàng hóa vào kho Nhìn chung, nhà kho có nhược điểm sau: - Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa - Khơng phân loại hàng hóa khác (các hàng hóa thường để chung với kho) - Không bảo quản tốt hàng hóa số lượng nhiều (Chất hàng chồng lên nhau) - Rất khó kiểm sốt số lượng hàng hóa vào kho Với đời hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta quản lý tốt hàng hóa nhanh chóng việc lưu trữ xuất hàng hóa khỏi kho, hệ thống kho tự động sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị đại cho hệ thống kho tốn nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa bù lại hàng hóa bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý kiểm sốt, tiết kiệm nhân cơng … Dưới vài hình ảnh thiết bị bốc dỡ : Chương 1: Tổng quan kho hàng tự động Hình 1.1 Các thiết bị bốc dỡ 1.1.2 Tìm hiểu hệ thống lấy cất hàng hóa tự động ASRS (Automated Storage & Retrieval System) Đây hệ thống lấy cất hàng hóa tự động với cơng nghệ đại, sử dụng nhà kho hoàn tồn tự động Hệ thống gồm có phần chính: phần mềm phần cứng - Phần mềm gồm có phần mềm quản lý robot lấy cất hàng (Crane Control Software) phần mềm quản lý hàng hóa (Warehouse Management Software) - Phần cứng bao gồm hệ thống giá kệ cố định (Static Racking), robot lấy cất hàng (Crane Control Software), hệ thống băng tải vận chuyển hàng (Conveyors) hệ thống cửa tự động xuất nhập hàng (Automated Doors) Giải pháp đánh giá tối ưu cho kho hàng đông lạnh ưu điểm mức đầu tư hợp lý mà giải pháp mang lại như: - Mật độ lưu trữ cao: giải pháp tận dụng chiều cao đường chạy robot nhỏ nên diện tích sử dụng giải pháp khác, so sánh khả lưu trữ giúp tiết kiệm chi phí đầu tư cho diện tích sử dụng, xây dựng hệ thống lạnh Chương 1: Tổng quan kho hàng tự động - Tốc độ xuất nhập cao: trung bình hàng/ phút/ robot - Công nghệ chuyển đường cho phép cần robot cho nhà kho giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư - Khơng cần hệ thống chiếu sáng, tiết kiệm chi phí đầu tư hệ thống chiếu sáng, chi phí bảo trì, chi phí vận hành - Thất thoát nhiệt thấp: thất thoát nhiệt xuống đất, qua cửa vào, bù nhiệt cho hệ thống chiếu sáng nguồn thất nhiệt kho lạnh Sử dụng diện tích nhỏ giải pháp khác nên thất thoát nhiệt xuống đất thấp Ngoài với hệ thống cửa vào tự động có phịng cách ly nên thất nhiệt thấp, giảm thời gian xả đá hệ thống lạnh - Không sử dụng lao động kho: tiết kiệm chi phí nhân cơng, quản lý, bảo hiểm thiết bị hỗ trợ - Quản lý chuyên nghiệp hiệu nhờ phần mềm quản lý kho kết hợp với công nghệ mã vạch (Barcode) hay thẻ từ (Transponder) hay mã QR giúp giảm chi phí quản lý nhân công, đồng thời dễ dàng đạt tiêu chuẩn ISO để tạo lợi cạnh tranh Các sản phẩm từ khâu đóng gói (được hệ thống xếp thành linh kiện hàng lớn sản phẩm có kích thước nhỏ, sản phẩm có kích thước lớn nhập kho trực tiếp) băng chuyền mang đến vị trí chờ để nhập kho Tại vị trí nhập kho hệ thống khí mang kiện hàng sản phẩm xếp vào vị trí thích hợp kho lưu liệu hàng vừa nhập kho vào máy tính Đối với việc xuất kho hoàn toàn tương tự ngược lại Hệ thống khí nhà kho tự động robot hoạt động theo ba trục di chuyển theo đường ray để mang hàng xếp vào kho, hệ thống băng chuyền để phân phối sản phẩm xuất nhập Số lượng robot sử dụng nhà kho hay nhiều hồn tồn phụ thuộc vào đặc tính nhà kho Nếu nhà kho tự động cần khả lưu trữ cao tốc độ thấp số lượng robot khơng nhiều hệ thống băng chuyền không phức tạp Nhưng nhà kho cần khả lưu trữ cao với tốc độ cao số lượng robot lớn di chuyển ray độc lập, theo đường cong chuyển ray dẫn đến hệ thống băng chuyền để phân phối cho robot phức tạp Chương 1: Tổng quan kho hàng tự động Hình 1.2 Các ngăn chứa hàng hệ thống ASRS Mơ hình nhà kho có khả lưu trữ cao tốc độ thấp thích hợp cho nhà máy mà sản phẩm họ sản xuất với suất cao, số lượng lớn như: thực phẩm, điện tử… Hình 1.3 Các cấu lấy hàng hệ thống ASRS Chương 1: Tổng quan kho hàng tự động Đối với nhà máy sản xuất sản phẩm hệ thống băng chuyền đơn phân phối sản phẩm cho robot cách tối ưu Nhưng với nhà máy sản xuất nhiều loại sản phẩm lúc hệ thống băng chuyền cịn thực phân loại sản phẩm vào khu vực thích hợp 1.2 Cấu trúc hệ thống kho tự động Cấu trúc nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo hành lang có hay nhiều máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang khoang chứa hàng Đầu hàng lang trạm xếp dỡ Các trạm xếp dỡ liên hệ với theo hệ thống băng chuyền Nhìn chung kho tự động cấu thành từ phần: - Hệ thống vận chuyển - Hệ thống xuất nhập - Hệ thống lưu giữ Hình 1.4 Hệ thống kho hàng tự động 1.2.1 Hệ thống vận chuyển Hệ thống vận chuyển kho đa dạng, tùy theo yêu cầu cơng nghệ, hàng hóa, hình thức xuất nhập… mà có phương thức vận chuyển hàng kho tương ứng Hiện hệ thống vận chuyển kho tự động nước có áp dụng như: băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng, máy xếp dỡ… Chương 4: Tìm hiểu hồn thiện mơ hình 4.5 phần mềm Màn hình (khi chưa đăng nhập): Các tính scada giám sát : - Giám sát điều khiển hệ thống quét barcode mã QR 29 Chương 4: Tìm hiểu hồn thiện mơ hình - Cài đặt thời gian ca sản xuất sở liệu SQL - Xem lịch sử hệ thống hoạt động theo thời gian theo ca lưu vào SQL xuất báo cáo để việc quản lí hàng hóa tốt 30 Chương 4: Tìm hiểu hồn thiện mơ hình - Form báo cáo 31 Chương 5: Ứng dụng PLC FX5U lập trình điều khiển kho hàng tự động Chương 5: ỨNG DỤNG PLC FX5U VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 5.1 Giới thiệu PLC Fx5U 32 Chương 4: Ứng dụng PLC FX5U lập trình điều khiển kho hàng tự động Riêng loại FX5U cịn có sẵn kênh vào A/D 12 bit kênh D/A 12 bit Đặc điểm chi tiết vùng nhớ để sử dụng đề cập chi tiết mục vùng nhớ CPU FX5U chế tạo để dùng điện xoay chiều (85-260VAC) chiều 24VDC 4.2 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình Fx5U 4.1.1 Các phương pháp lập trình Fx5U biểu diễn mạch logic cứng dãy lập trình Chương trình bao gồm dãy tập lệnh Fx5U thực chương trình lệnh lập trình kết thúc lập trình cuối vịng qt (scan) Một vòng quét (scan cycle) bắt đầu việc đọc trạng thái đầu vào, sau thực chương trình Vịng qt kết thúc việc thay đổi trạng thái đầu Trước thực vòng quét Fx5u thực thi nhiệm vụ truyền thơng Chu trình thực chương trình chu trình lặp Cách lập trình cho Fx5U nói riêng cho PLC nói chung dựa phương pháp bản: phương pháp hình thang (Ladder, viết tắt LAD) phương pháp liệt kê lệnh (Statement list, viết tắt STL) Nếu có chương trình viết dạng LAD, thiết bị lập trình tự động tạo chương trình STL tương ứng Ngược lại, khơng phải chương trình theo dạng STL chuyển sang dạng LAD Phương pháp hình thang: LAD ngơn ngữ lập trình đồ họa, thành phần dùng LAD tương ứng với thành phần bảng điều khiển rơ le Trong chương trình LAD, thành phần dùng để biểu diễn lệnh logic sau: Tiếp điểm: Là biểu tượng (Symbol) mô tả tiếp điểm Rơ-le Tiếp điểm thường mở: Tiếp điểm thường đóng: Cuộn dây (Coil): Là biểu tượng ( ) miêu tả Rơ-le mắc theo chiều dòng điện cấp cho Rơ-le Hộp (Box): biểu tượng mơ tả hàm khác nhau, làm việc có dịng điện chạy đến hộp Những hàm dạng thường biểu diễn hộp thời gian (Timer), đếm (Counter) hàm toán học Cuộn dây hộp phải mắc chiều dòng điện Mạng LAD: đường nối phần tử thành mạch điện hoàn thiện, từ đường ngồn bên trái sang đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái dây pha, 33 Chương 5: Ứng dụng PLC FX5U lập trình điều khiển kho hàng tự động đường nguồn bên phải dây trung hòa đường trở dây cung cấp (thường dùng chương trình STEP MICRO/DOS STEP – MICRO/WIN) Dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đóng vào cuộn dây hộp trở bên phải nguồn Phương pháp liệt kê (STL): phương pháp thể chương trình dạng câu lệnh Mỗi câu lệnh chương trình kể lệnh hình thức biểu diễn chức PLC 4.1.2 Kỹ thuật ghi dịch - Định nghĩa ghi dịch PLC: Bộ ghi dịch PLC có chức ghi số liệu từ đầu Data dịch số liệu từ ô nhớ đến ô nhớ kế cận (hoặc từ kênh sang kênh khác) có xung từ đầu vào Clock Khi đầu reset ON lên xóa tất nhớ Khi đầu vào Data =1 có xung Clock số liệu đẩy vào nhớ đâu tiên ghi V100.0 Tiếp tục phát xung clock số liệu nhớ V100.0 lại đẩy sang ô nhớ kế cận bên trái theo chiều mũi tên số liệu từ đầu data lại đẩy vào ô nhớ V100.0 Mỗi ô nhớ điều khiển theo tiếp điểm tương ứng với giá trị ô nhớ = tiếp điểm ON, ngược lại giá trị ô nhớ = tiếp điểm OFF - Kỹ thuật ghi dịch: Từ tốn ta phân thành toán đơn vị, toán đơn vị gồm công việc nối tiếp Việc chuyển từ công việc sang cơng việc khác có điều kiện Việc lập trình cách gọi kỹ thuật ghi dịch, ta áp dụng kỹ thuật để viết chương trình điều khiển cho mơ hình kho hàng 34 Chương 4: Ứng dụng PLC FX5U lập trình điều khiển kho hàng tự động 4.3 Phân cổng vào cho PLC 4.3.1 Liệt kê cổng vào PLC - Đầu vào: Có 12 đầu vào Bảng 4.1 Liệt kê đầu vào PLC Start Cảm biến vị trí home động 2 Stop Nút nhấn chế độ auto Reset Nút nhấn chế độ manual Nút nhấn chế độ load Cảm biến hàng nâng 10 Nút nhấn chế độ unload Cảm biến để quét barcode 11 Cảm biến vị trí home động - Đầu ra: có đầu Bảng 4.2 Liệt kê đầu PLC Chân phát xung động Đèn chế độ manual Chân đổi chiều động Đèn chế độ auto Chân phát xung động Chân điều khiển xilanh Đèn hệ thống Chân điều khiển băng tải 4.3.2 Phân cổng vào theo trình tự tác động Bảng 4.3 Đầu vào Đầu vào X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 Chức Nút nhấn start Nút nhấn stop Nút nhấn reset Nút nhấn chế độ atuo Nút nhấn chế độ manual Nút nhấn chế độ load Nút nhấn chế độ unload Cảm biến vị trí home động 35 Chương 5: Ứng dụng PLC FX5U lập trình điều khiển kho hàng tự động Cảm biến hàng nâng Cảm biến để quét barcode Cảm biến vị trí home động X10 X11 X14 Bảng 4.4 Đầu STT Đầu Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Chức Chân phát xung động Chân đổi chiều động Chân phát xung động Chân đổi chiều động Đèn chế độ auto Đèn chế độ manual Chân điều khiển xilanh Chân điều khiển băng tải Đèn hệ thống 4.4 Lưu đồ thuật toán 36 Chương 4: Ứng dụng PLC FX5U lập trình điều khiển kho hàng tự động +Nhập hàng auto +Xuất hàng hàng auto 37 Chương 5: Ứng dụng PLC FX5U lập trình điều khiển kho hàng tự động +Nhập hàng hàng manual +Xuất hàng hàng manual 38 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu thiết kế, chúng em đưa phương pháp ứng dụng cơng nghệ Tự động hóa việc cất giữ quản lý hàng hóa cách khoa học Tuy nhiên, thiết kế mà chúng em đưa mơ hình nhỏ Với việc trau dồi thêm kiến thức, chúng em hoàn toàn phát triển đề tài thành sản phẩm hồn chỉnh Mặc dù cố gắng tìm hiểu thực song kiến thức em cịn hạn chế thời gian có hạn nên đề tài cịn nhiều thiếu sót Em kính mong thầy góp ý để đề tài hoàn thiện Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giúp đỡ tận tình từ thầy giúp em nắm rõ yêu cầu để hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn Cần Thơ, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bai giang dao tao PLC FX5U [2] Positioning_fod_vie.pdf (https://www.mitsubishielectric.com/fa/assist/e- learning/vie.html#vt_bg) [3].https://csharp.hotexamples.com/examples/Esys.IO.OPC.Kepware/OPCTag//php-opctag-class-examples.html [4] ClientAce: Creating a Simple Windows Form Application (https://www.kepware.com/getattachment/66dac2e9-1496-4b22-9301454e506a5ca6/clientace-simple-windows-form-application.pdf) 40 Phụ lục PHỤ LỤC 1/13 ... tục kết nối với dịng PLC Có thể kết nối giám sát sở liệu SQL 14 Chương 3: Thiết kế trang bị điện tự động hóa Chương THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA 3.1 Thiết kế hệ thống Hệ thống kho tự động. .. Nhập hàng tự động barcode, xuất hàng tự động nhập xuất hàng bán tự động Hệ thống thiết kế với ưu điểm sau: - Hàng hóa xếp cách có tổ chức với mật độ lưu trữ cao Tận dụng diện tích kho, thiết kế. .. viên thực hiện: Chương 1: Tổng quan kho hàng tự động Chương TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung kho hàng tự động 1.1.1 Tìm hiểu chung hệ thống lưu trữ hàng hóa Nền cơng nghiệp nước