Đồ án tốt nghiệp lưu kho tự động sử dụng mã QR

1 HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN: ĐOÀN QUANG HINH BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐA, KLTN ĐẠI HỌC/ CAO ĐẲNG CNKT CƠ ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI ĐA, KHÓA LUẬN TN Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống lưu kho tự động sử dụng mã QR CBHD: TS.Nguyễn Anh Tú Sinh viên: Đoàn Quang Hinh Mã số sinh viên: 2018606181 NGÀNH: CNKT CƠ ĐIỆN TỬ Hà Nội – Năm 2022 BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNGĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆPHÀNỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên:………………………………… Mã SV:…………………… Lớp:……………… Ngành:……………………………… Khóa:………… Tên đề tài:…………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Mục tiêu đề tài (Mục tiêu đề tài vấn đề mà ĐA/KLTN giải Mục tiêu phải cụ thể bám sát mục tiêu, chuẩn đầu học phần ĐA/KLTN quy định chương trình đào tạo) ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… .……………………………………………………………………………… Kết dự kiến (Phần liệt kê nội dung, kết cần đạt ĐA/KLTN phải bám sát mục tiêu đề tài) ………………………………………………………………………………… .……………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Thời gian thực hiện: từ …/…./20… đến …/…/20… NGƯỜI HƯỚNG DẪN TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNGĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆPHÀNỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐA/KLTN Tên đề tài:…………………………………………………………………… Họ tên sinh viên:………………………… …… Mã SV:…………………… Lớp:……………… Ngành:……………………………… Khóa:………… Tuần Ngày kiểm tra Kết đạt Nhận xét CBHD Xác định đề tài nghiên cứu: - Lý chọn đề tài - Mục đích - Phạm vi ứng dụng 21/03/2022 01/04/2022 Tìm hiểu hệ thống lưu kho có sẵn đưa 07/04/2022 nhược điểm tồn 16/04/2022 Kiểm tra Bộ môn Xác định chương, đề mục đề tài Nghiên cứu sở lý thuyết liên quan đến đề tài □ Được tiếp tục □ Không tiếp tục Ngày:……… Đánh giá kết đạt được:…….% TBM:………………… 21/04/2022 - Phác thảo tổng thể hệ thống lưu kho - Tính tốn, thiết kế hệ thống khí 25/04/2022 Tìm hiểu lập trình quét QR code 04/05/2022 Tìm hiểu lập trình PLC … Đánh giá chung:……………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Cho phép sinh viên bảo vệ ĐA/KLTN: □ Có □ Khơng Hà Nội, ngày … tháng… năm 20… NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện- điện tử điều khiển tự động đóng vai trò 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, thiết kế, chế tạo mơ hình lưu kho tự động sử dụng mã QR” 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 em hoàn thành tốt đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình lưu kho tự động sử dụng mã QR” Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.2 Các hệ thống lưu kho tự động điển hình 10 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 14 1.4 Phương pháp nghiên cứu 14 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 14 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 14 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG 15 2.1 Cấu tạo quy trình cơng nghệ hệ thống 15 2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 15 2.1.2 Quy trình cơng nghệ 16 2.2 Phương pháp nhận dạng mã QR 16 2.2.1 Tìm hiểu mã QR 16 2.2.2 Phương pháp nhận dạng mã QR 18 2.2.3 Các sở lý thuyết liên quan 19 2.3 Phương pháp điều khiển sử dụng PLC 20 2.3.1 Tổng quan điều khiển PLC 20 2.3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 21 2.3.3 Các sở lý thuyết liên quan 23 CHƯƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG 26 3.1 Thiết kế tổng thể hệ thống lưu kho 26 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống khí 26 3.2.1 Tính tốn thiết kế truyền vitme [3] 26 3.3 Tính tốn thiết kế hệ thống điều khiển 30 3.2.1 Tính chọn động [30] 31 3.2.2 Bộ điều khiển trung tâm 39 3.2.3 Module TB-6560 Driver điều khiển động bước 42 3.2.4 Cảm biến quang điện 45 3.2.5 Công tắc hành trình 46 3.2.6 Nguồn xung DC 24V-10A 47 3.2.7 Thiết bị đóng cắt nguồn điện 47 3.2.8 Webcam quét QR 48 3.4 Lắp ráp chạy thử 49 3.4.1 Lắp ráp 49 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 15 Hình 2.2 Cấu tạo mã QR 17 Hình 2.3 Quy trình tạo quét mã QR 18 Hình 2.4 Cách xếp nội dung mã nhị phân 18 Hình 2.5 Giao diện Microsoft Visual Studio 19 Hình 2.6 Sơ đồ khối vận hành PLC 21 Hình 2.7 Giao diện phần mềm TIA Portal 23 Hình 2.8 Giao diện phần mềm WinCC 24 Hình 3.1 Tổng thể hệ thống lưu kho 26 Hình 3.2 Vitme T8 đai ốc 30 Hình 3.3 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 30 Hình 3.4 Lực làm trục X di chuyển 32 Hình 3.5 Động bước 17PM-K142U 39 Hình 3.6 PLC S7-1200 40 Hình 3.7 Driver TB-6560 42 Hình 3.8 Sơ đồ nối dây 43 Hình 3.9 Cảm biến quang điện E3F-DS30C4 45 Hình 3.10 Cơng tắc hành trình 46 Hình 3.11 Nguồn xung DC 24V-10A 47 Hình 3.12 Aptomat LS BKN 2P-50A 47 Hình 3.13 Webcam FullHD 48 Hình 3.14 Băng chuyền 49 Hình 3.15 Mơ hình hồn thành phần khí 49 Hình 3.16 Mơ hình lắp hệ thống điện 50 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật PLC S7-1200 39 Bảng 3.2 Setup dòng cho động bước 44 Bảng 3.3 Cài đặt vi bước cho Driver 44 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 khơng 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 dịng chuyển đến với kích cỡ thường đồng không 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 cơng 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 45 + Động có góc bước 1.8º + Driver cài đặt chế độ vi bước 1/2 Ta có số xung cần cấp cho động để di chuyển trục X, Y, Z 1mm: α= 𝑃𝐵 360 𝜃𝑆 16 = 360 1.8 = 100 Trong đó: 𝑃𝐵 : Bước ren 𝜃𝑆 : Góc bước động dẫn động 16: Lựa chọn chế độ vi bước driver Ta có cơng thức tính số xung cấp cho động bước theo vị trí: x = α.s Trong đó: x: Số xung cần cấp α: Số xung để vitme dịch chuyển 1mm s: Khoảng cách 3.2.4 Cảm biến quang điện Hình 3.9 Cảm biến quang điện E3F-DS30C4 ❖ Thông số kĩ thuật - Model: E3F-DS30C4 - Cảm biến dạng quang điện loại khuếch tán ( thu phát đầu cảm biến) - Nguồn cấp: 6~36VDC - Ngõ ra: dây NPN NO 46 - Khoảng cách phát hiện: 0~30cm - Phát đối tượng: Trong suốt, mờ đục - Dòng ngõ Mã: 300mA - Có đèn LED thị có ngõ - Kiểu dáng: Phi 18, chất liệu nhựa - Chiều dài dây dẫn: 1m - Kích thước: phi 1.8 (Fi) x 7cm(L) 3.2.5 Cơng tắc hành trình Hình 3.10 Cơng tắc hành trình ❖ Thơng số kĩ thuật - Model: V-156-1A5 BY OMI Omron - Dòng tiếp điểm: 15A 250VAC - Tiếp điểm: SPDT(INO-INC) - Kiểu tác động: Chốt lăn đòn bẩy - Tần số hoạt động: + Cơ: 600 lần/Max + Điện: 60 lần/Max - Chống va đập: + Độ bền: 1000m/s2 + Sự cố: 3000m/s2 - Kiểu đấu nối: Thiết bị đầu cuối hàn - Nhiệt độ môi trường: -25-80°C - Cấp bảo vệ: IEC IP40 47 - Xuất xứ: Indonesia 3.2.6 Nguồn xung DC 24V-10A Hình 3.11 Nguồn xung DC 24V-10A ❖ Thơng số kĩ thuật - Điện áp ngõ vào: 110/220VAC - Điện áp ngõ ra: DC24V - Dòng ngõ ra: 10A - Nhiệt độ làm việc: - 80°C - Kích thước: 198 x 98 x 42 mm 3.2.7 Thiết bị đóng cắt nguồn điện Hình 3.12 Aptomat LS BKN 2P-50A ❖ Thông số kỹ thuật - Điện áp: 230~400V 48 - Số pha: 2P - Dòng điện định mức: 50A - Dòng cắt (KA): Icu = 6kA 3.2.8 Webcam quét QR Hình 3.13 Webcam FullHD ❖ Thơng số kỹ thuật - Độ phân giải: 1920*1080p Tốc độ khung hình: 30fps Micro: Tích hợp micro Phạm vi lấy nét: 20mm Kích thước: 70 x 50,7 x 44 (mm) Trọng lượng: 62,8g 49 3.4 Lắp ráp chạy thử 3.4.1 Lắp ráp Hình 3.14 Băng chuyền Hình 3.15 Mơ hình hồn thành phần khí 50 Hình 3.16 Mơ hình lắp hệ thống điện 51 KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu hồn thành đề tài, nhóm thiết kế mơ “Mơ hình lưu kho tự động”, đạt mục tiêu lúc đầu đề ra: ➢ Ứng dụng phần mềm AutoCAD, Solidwork thiết kế cấu khí mơ hình, xuất vẽ theo tiêu chuẩn để sẵn sàng gia công chế tạo ➢ Sử dụng phần mềm AutoCAD Electrical vẽ thiết kế dây cho mạch điện điều khiển cách hợp lý ➢ Sử dụng phần mềm TIA Portal để lập trình điều khiển hệ thống mô điều khiển giám sát giao diện hình ➢ Hiểu cấu tạo, ngõ vào, nguyên lý hoạt động động bước, cách sử dụng động bước, cách đấu dây cách điều khiển động bước ➢ Biết sử dụng Driver TB6600 điều khiển động bước, đặc biệt cấu tạo, nguyên lý hoạt động, thiết lập thông số, cách đấu dây Driver với PLC động bước ➢ Mô hệ thống sát với thực tế thông qua phần mềm Factory IO Mô hình mơ 3D hoạt động ổn định xác, yêu cầu công nghệ đề Đây nguồn tài liệu cho sinh viên nghiên cứu, cho cá kỹ sư tham khảo để thiết kế hệ thống lưu kho tiết kiệm chi phí Trong suốt q trình thực đề tài, thành viên nhóm tích lũy thêm cho kiến thức mới: + Biết sử dụng thành thạo phần mềm thiết kế AutoCAD, Solidwork, phần mềm lập trình thiết kế giao diện TIA Portal, phần mềm mô Factory IO… + Hiểu kỹ thành phần hệ thống Cơ điện tử + Rèn luyện thêm kỹ thiết kế, xuất vẽ,… Đặc biệt kỹ làm việc nhóm – Một kỹ quan trọng công việc 52 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tuấn Linh (2014) Giáo trình Chi tiết máy Hà Nội: GDVN [2] Khoa Cơ Khí, Bộ mơn CĐT (n.d.) Lý thuyết điều khiển tự động Trường Đại học công nghiệp Hà Nội [3] Nguyễn Hữu Lộc (n.d.) Cơ sở thiết kế máy Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh [4] TS Nguyễn Như Hiền - TS Nguyễn Mạnh Tùng (2007) Điều khiển logic PLC Hà Nội: NXB Khoa học tự nhiên công nghệ [5] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển (2006) Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập Hà Nội: NXB Giáo dục [6] https://phanmembanhang.asia/nhung-van-de-con-ton-tai-trong-kinh- doanh-chuoi-cua-hang-ban-le/ [7]https://www.daifukulogisticssolutions.com/en/product/asrs/unitload.html [8] https://www.interlakemecalux.com/automated-storage-retrieval-systemsasrs/arsr-boxes-miniload [9] https://people.engr.ncsu.edu/kay/mhetax/StorEq/index.htm [27] https://itudong.com/factory-io-v2-4-3-phan-mem-mo-phong-he-thong-tudong-hoa-3d-full-crack-active/ [28] https://www.vietnic.vn/gioi-thieu-ve-arduino-va-ung-dung-arduino [29] Catalog động bước https://www.eminebea.com/en/product/rotary/steppingmotor/hybrid/standard/ 17pm-k.shtml [30] Tính chọn động https://www.orientalmotor.com/technology/motor-sizing-calculations.html [ 31] Sơ đồ đấu nối dây https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200 tieng - viet / [ 32] Cài đặt ghép nối 53 https://kimdungautomation.blogspot.com/2018/09/tb6600-modul-ieu-khienong-cobuoc.html?fbclid=IwAR20SeQRYpASiZthBMBxAQI7xlrgpfuONMkfkNek1 OX9m4QnGayWbedvs 54 PHỤ LỤC LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN Lưu đồ khởi động hệ thống 55 Lưu đồ Reset hệ thống 56 Lưu đồ nhập hàng 57 Lưu đồ xuất hàng 58 BẢN VẼ LẮP HỆ THỐNG CƠ KHÍ 59 SƠ ĐỒ NỐI DÂY ... em hồn thành tốt đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình lưu kho tự động sử dụng mã QR? ?? Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu... đích nghiên cứu có tính ứng dụng ý nghĩa thực tiễn nên nhóm chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình lưu kho tự động sử dụng mã QR? ?? để giải vấn đề lưu kho tự động nước ta Trong trình thực... biệt mã QR với môi trường xung quanh 2.2.2 Phương pháp nhận dạng mã QR Tạo mã QR Nội dung cần tạo Mã nhị phân Quét mã QR Hình 2.3 Quy trình tạo quét mã QR - Nội dung muốn tạo mã hóa thành mã nhị