LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHO CHỨA HÀNG TỰ ĐỘNG

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KHO CHỨA HÀNG TỰ ĐỘNG GVHD SVTH MSSV LỚP : Ths ĐỒNG SĨ THIÊN CHÂU : BÙI VĂN MẪN : 910459D : 09DD3N TP Hồ Chí Minh, Tháng năm 2010 Kho chứa hàng tự động Trang Lời cảm ơn  Lời em xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô khoa điện - điện tử, môn điều khiển tự động Trường Đại Học Tôn Đức Thắng, tạo điều kiện cho sinh viên chúng em thực đề tài tốt nghiệp  Luận văn điều kiện để chúng em thực hành kiểm tra lại tất kiến thức học, ứng dụng thực tế mạch điện tử sống trước trường Từ hiểu biết sâu ngành điện tử phát triển nó, bổ sung kiến thức bổ ích hổ trợ tốt cho việc học tập ứng dụng đời sống thực tế Tất nhờ bảo thầy, cô  Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Cô Đồng Sĩ Thiên Châu tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp, giúp em hiểu sâu kiến thức cần thiết để thực tốt luận văn trước hoàn thành khóa học  Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình bạn bè tạo điều kiện thuận lợi, động viên giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài  Trong trình thực luận văn tốt nghiệp, với thời gian có hạn, khối lượng cơng việc tương đối nhiều, kiến thức kinh nghiệm thực tiễn cịn non nên khơng tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận thơng cảm thầy sẵn sàng đón nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để em thực tốt Kho chứa hàng tự động Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………….……………………………………… Kho chứa hàng tự động Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN : …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Kho chứa hàng tự động Trang MỤC LỤC Danh mục hình vẽ .7 Lời mở đầu CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 Tìm hiểu chung hệ thống lưu trữ hàng hóa: .9 1.2 Hệ thống ASRS (Automated Storage & Retrieval System) 10 1.3 Nội dung luận văn: 16 CHƯƠNG II GIỚI THIỆU PLC GE FANUC VÀ SCADA iFIX 17 2.1 Giới thiệu chung: 17 2.2 Đặc trưng VersaMax Micro PLC IC200UDR002: 18 2.3 Ưu điểm: 18 2.4 Cấu trúc vùng nhớ .18 2.4.1 Vùng nhớ Word 19 2.4.2 Vùng nhớ bit 19 2.5 Một số biến đặc biệt: 20 2.5.1Biến nhịp thời gian (Time-Tick)(timer tự động, có sẵn) 20 2.6 Một số lệnh dùng đề tài 20 2.6.1 Các lệnh so sánh 20 2.6.2 Các lệnh di chuyển liệu MOVE 21 2.6.3 Timer Counter .21 2.6.3.1 On Delay Stopwatch Timer: 21 2.6.3.2 Off Delay Timer: 22 2.6.3.3 Up Counter: 23 2.6.3.4 Down Counter: .24 2.7 Phần mềm lập trình PROFICY 25 2.8 SCADA IFIX .25 2.8.1 Phần mềm Ifix 4.0: 25 2.8.1.1 Chức Ifix 4.0: 26 2.8.1.2KEPServerEx V4.0: 26 2.8.1.3 Tìm hiểu cửa sổ Ifix: 27 2.8.1.4 Các tính thư mục: 27 CHƯƠNG THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH 31 3.1 Động DC: .31 3.1.1 Cấu tạo động DC: 31 3.1.2 Nguyên tắc hoạt động: 31 3.1.3 Điều khiển tốc độ: 32 3.2 Ứng dụng mơ hình .32 3.3 Xây dựng mơ hình: .33 3.3.1 Tổng quan: 33 3.3.2 Hệ thống kệ chứa hàng: 33 3.3.3 Hệ thống trượt dọc theo kệ chứa hàng: 34 3.3.4 Cơng tắc hành trình .35 3.3.5 Hệ thống nâng hàng lên: .36 3.3.6 Cần lấy hàng: 37 3.3.7 Chân đế cho hàng hóa 38 Kho chứa hàng tự động Trang 3.3.8 Tủ điện 38 3.4 Giao diện SCADA hoạt động 39 3.4.1 Nhập kho: 39 3.4.2 Xuất kho: 40 3.4.3 Quản lý hàng hóa máy tính: 40 3.5 Lưu đồ điều khiển xuất nhập kho: 41 3.5.1 Lưu đồ điều khiển: 42 3.5.2 Lưu đồ nhập kho: 43 3.6 Kết luận hướng phát triển đề tài: 45 3.6.1 Công việc thực hiện: 45 3.6.2 Nhược điểm cần khắc phục: 45 3.6.3 Hướng phát triển đề tài: 45 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .46 PHỤ LỤC 47 Nguồn CP bảo vệ PLC 47 Nút nhấn Start, Stop đèn báo 47 Out Relay .48 Đấu nối điều khiển động 5V 48 Đấu nối điều khiển động 12V 49 Kho chứa hàng tự động Trang Danh mục hình vẽ Hình 1.1: Các thi t b b c d c b n hi n Hình 1.2.1: Robot t i tr ng th p 11 Hình 1.2.2: Robot t i tr ng trung bình 11 Hình 1.2.3: Robot t i tr ng cao 12 Hình 1.2.4: Mơ hình kho ch a s n ph m y t c a BMH 14 Hình 1.2.5: Mơ hình nhà kho l u tr máy móc c a MHIA (Material Handling Industry Of America) 14 Hình 1.2.6: Các ng n ch a hàng c a h th ng AS/RS 15 Hình 1.2.7: Các c c u l y hàng c a h th ng AS/RS 15 Hình 1.2.8: Các robot l y hàng c a MHIA 16 Hình 2.1.1: S c u t o u n i VersaMax Micro PLC IC200UDR002 17 Hình 2.1.2: VersaMax Micro PLC IC200UDR002 18 Hình 2.7: Giao di n ch ng trình 25 Hình 2.8.1: C a s KEPServerEx 26 Hình 2.8.2 C a s làm vi c Ifix 27 Hình 2.8.3: Thi t l p Driver 28 Hình 2.8.4 T o Tag cho Ifix 28 Hình 2.8.5: T o hi u ng cho it ng 29 Hình 3.1.1: C u t o ng c DC 31 Hình 3.1.2: Nguyên t c ho t ng c a ng c DC 31 Hình 3.1.3: i u n ng c DC b ng cách thay i i n áp 32 Hình 3.3.1: T ng quan nhà kho 33 Hình 3.3.2: H th ng k ch a hàng 34 Hình 3.3.3: H th ng tr t d c 34 Hình 3.3.4.1: v trí kho ch a cơng t c hành trình 35 Hình 3.3.4.2: V trí cơng t c hành trình 36 Hình 3.3.5.1: H th ng nâng hàng 36 Hình3.3.5.2: ng c kéo 37 Hình 3.3.6: C n l y hàng 37 Hình 3.3.7: ng hàng 38 Hình 3.3.8: T i n 38 Hình 3.4: i u n h th ng 39 Kho chứa hàng tự động Trang Lời mở đầu Cùng tiến khoa học công nghệ, tiến kỹ thuật sản xuất hàng hóa làm cải thiện chất lượng số lượng Khi hàng hóa sản xuất ngày nhiều lại nảy sinh vấn đề vận chuyển, lưu trữ hàng hóa Khi cơng nghiệp chưa phát triển mạnh, người chủ yếu lưu trữ chủ yếu sử dụng sức người với máy chuyên trở hàng hóa , kiểm tra xuất nhập chủ yếu làm tay giấy tờ Tuy nhiên, với cách làm thủ công đem đến nhiều khuyết điểm, khu lưu trữ yêu cầu lớn chưa tận dụng triệt để khoảng không gian, người làm việc điều kiện khơng an tồn, việc giám sát gặp nhiều trở ngại có nhiều sai sót thường xảy ra, người khó quản lí Xuất phát từ việc khó khăn vấn đề lưu trữ hàng hóa, người nghĩ kho hàng tự động Automated Storage & Retrieval System ( AS-RS) để xếp hàng hóa cách tự động nhanh chóng Tham khảo số hệ thống nhà kho tự động giới, em nhận thấy hệ thống có nhiều ưu điểm nên áp dụng Việt Nam để đẩy mạch sản xuất nước nhà Trong luận văn em trình bày chi tiết hệ thống kho hàng tự động, kiến thức kinh nghiệm không nhiều hi vọng thầy cô bạn quan tâm, góp ý với mơ hình em thực Sinh viên thực Bùi Văn Mẫn Kho chứa hàng tự động Trang CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG  1.1 Tìm hiểu chung hệ thống lưu trữ hàng hóa: Trước công nghiệp chưa phát triển, sản phẩm tạo cách thủ công nên việc mang sản phẩm vào kho chủ yếu thực thủ công tay, khơng tận dụng hết thời gian, công sức người lao động, đồng thời hạn chế quy mơ tiêu tốn nhiều diện tích nhà kho Càng ngày nhu cầu ngày tăng, kèm theo phát triển thần tốt ký thuật sản xuất dẫn đến số lượng hàng hóa làm ngày nhiều Từ nảy sinh nhu cầu cần có thiết bị tốt để khắc phục nhược điểm Hiện tại, giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, hệ thống đa dạng, phong phú thiết bị cách thức thực Nhưng đa phần sử dụng nhân cơng để bốc dỡ hàng hóa Các thiết bị bốc dỡ hàng đa phần máy nâng sử dụng người lái để xếp hàng hóa vào kho Hình 1.1: Các thiết bị bốc dỡ Kho chứa hàng tự động Trang 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, đa số hệ thống sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị đại cho hệ thống tốn nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa bù lại hàng hóa bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý kiểm soát, tiết kiệm nhân công, … 1.2 Hệ thống ASRS (Automated Storage & Retrieval System) Đây hệ thống lấy cất hàng hóa tự động với công nghệ đại, sử dụng nhà kho hoàn toàn 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) Nhà kho tự động xuất từ vài chục năm trước nước phát triển Anh, Pháp, Đức, Mỹ…để đáp ứng nhu cầu cao tốc độ xuất nhập, quản lý chuyên nghiệp môi trường làm việc khắc nghiệt Robot lấy cất hàng tải trọng thấp thiết kế chuyên cho hộp, thùng, khay hàng hóa có tải trọng thấp Robot có tốc lấy hàng cao Robot lấy cất hàng tải trọng trung bình có tốc độ lấy cất nhanh, hiệu xác lưu trữ dùng pallet Robot lấy cất hàng tải trọng cao thiết kế riêng theo yêu cầu lưu trữ môi trường làm việc đặc trưng khách hàng Kho chứa hàng tự động Trang 10 Hình 3.3.4.2: Vị trí cơng tắc hành trình 3.3.5 Hệ thống nâng hàng lên: Sử dụng động DC để nâng tay lấy hàng lên xuống Trên đường tịnh tiến gắn cơng tắc hành trình, ứng với tầng hàng Hình 3.3.5.1: Hệ thống nâng hàng Kho chứa hàng tự động Trang 36 Hình3.3.5.2: Động kéo 3.3.6 Cần lấy hàng: Đây cấu phức tạp robot lấy hàng, yêu cầu đặt cho phận phải gọn, nhẹ để lấy hàng diện tích robot chạy nhỏ, động sử dụng phải có cơng suất đủ để chạy cần lấy hàng có hàng phải nhỏ để dặt vừa cho phận lấy hàng Trải qua thử nghiệm nhiều cách, cuối cấu lấy hàng robot luận văn thiết kế sau: Hình 3.3.6: Cần lấy hàng Kho chứa hàng tự động Trang 37 3.3.7 Chân đế cho hàng hóa Mỗi thùng hàng xếp vào kho có giá đỡ, giá đỡ có nhiệm vụ bảo vệ hàng hóa vận chuyển đồng thời giúp cho việc lấy hàng hóa dễ dàng Hình 3.3.7: Đế đựng hàng Cơ cấu robot vận chuyển: Robot sử dụng động DC cơng tắc hành trình, dịch chuyển tịch tiến dọc theo băng chuyền, nâng lên xuống theo chiều cao để chọn lớp sản phẩm, di chuyển cần lấy hàng vào bên trái hay bên phải để lấy hàng đưa hàng vào bên Như robot chuyển theo khơng gian chiều để chọn vị trí cần làm việc 3.3.8 Tủ điện Gồm nút bấm nút nhấn để điều khiển, relay để đóng ngắt, đảo chiều động cơ, in/out để đấu nối vào PLC Hình 3.3.8: Tủ điện Kho chứa hàng tự động Trang 38 3.4 Giao diện SCADA hoạt động 3.4.1 Nhập kho: Hình 3.4: Điều khiển hệ thống Khi khởi động hệ thống điều khiển tay, nhập hàng vào kho Đầu tiên ta chọn hàng cần nhập cách nhấn nút sổ xuống để chọn loại hàng cần nhập, chọn kho trống thấy hình SCADA sau nhấn nút “nhập” Hệ thống tính tốn để tải địa kho xuống PLC để thực yêu cầu đặt hàng vào vị trí Nếu thời điểm này, kho hết chỗ trống để nhập hàng hệ thống hiển thị thơng tin cho biết kho hết chỗ Hệ thống bắt đầu hoạt động Đầu tiên, cấu trượt dọc theo kho hàng đưa hàng vào vị trí hàng cịn trống phù hợp, robot nâng hàng lên tầng phù hợp, sau cần lấy hàng đưa hàng vào ngăn, robot hạ thấp xuống để đặt hàng vào sau rút cần ra, trở vị trí lúc lấy hàng Sau gửi tín hiệu vi xử lý để quản lý hàng, kết thúc trình nhập hàng Kho chứa hàng tự động Trang 39 3.4.2 Xuất kho: Khởi động hệ thống điều khiển tay, chọn kho hàng, chọn hàng cần lấy, nhấn nút “xuất” Hệ thống tính tốn vị trí đến lấy hàng xuất ngồi, q trình lấy hàng tương tự lúc đưa hàng vào, thay hạ xuống để đặt hàng vào hệ thống nâng cần lên để lấy hàng Sau đưa ngồi đồng thời gửi tín hiệu SCADA báo xuất hàng Nhìn chung, mơ hình luận văn mang tính minh họa cho hệ thống thực thực tế nên thiết kế nhỏ gọn, mang đầy đủ đặc tính mà hệ thống thực tế có Mơ hình thiết kế gia cơng hồn tồn thủ cơng dựa ý tưởng tác giả nên không tránh khởi sai sót ngồi ý muốn Nhưng với mơ hình này, phần hiểu phương thức lưu trữ đại giới 3.4.3 Quản lý hàng hóa máy tính: Chu trình làm việc robot ghi lại máy tính để dễ dàng quản lý, thống kê theo ngày tháng số lượng hàng hóa vào kho Thậm chí cịn in hóa đơn để quản lý,… Hàng hóa nhập vào kho có thơng số riêng nó, thơng số quản lý máy tính phần mềm Microsoft Excel, thông qua Ifix để giao tiếp với hệ thống nhà kho tự động Như vậy, hàng hóa quản lý chặc chẽ theo đặc điểm hàng tên hàng, khối lượng, kích thước, hình dạng, giá tiền, thời gian sử dụng,… Kho chứa hàng tự động Trang 40 PLC Kepserver iFIX Microsoft Excel 3.5 Lưu đồ điều khiển xuất nhập kho: Hệ thống có vịng lặp giống nhau, để đơn giản hóa, ta xét số chúng Khi bắt đầu, hệ thống xử lý sau: Kho chứa hàng tự động Trang 41 3.5.1 Lưu đồ điều khiển: Kho chứa hàng tự động Trang 42 3.5.2 Lưu đồ nhập kho: Kho chứa hàng tự động Trang 43 3.5.3 Lưu đồ xuất kho: Start Điểm N Kiểm tra Hàng Y Tọa độ kho xuất hàng N Chạy đc Đếm & ss Y Tắt đc N Chạy đc Đếm & ss Chạy đc Delay 1s Y N Tắt đc Bật đc Hàng xuất kho Kho chứa hàng tự động Y Điểm 0, trả hàng stop Trang 44 3.6 Kết luận hướng phát triển đề tài: 3.6.1 Công việc thực hiện: Với thời gian 15 tuần tìm hiểu thực hiện, hệ thống kho hàng tự động hoàn thành với nội dung sau:  Tìm hiểu chung hệ thống giao nhận hàng tự động Thông qua hệ thống AS/RS nước tiên tiến giới, với hệ thống Việt Nam nước mẻ  Hoàn thành việc thiết kế thi cơng mơ hình, chế tạo robot lấy hàng, kệ chứa thiết bị khác liên quan  Lập trình điều khiển cho vi xử lý để thực công việc xuất nhập kho tự động quản lý hàng kho  Tìm hiểu SCADA IFIX vẽ giao diện giám sát hệ thống 3.6.2 Nhược điểm cần khắc phục: Quá trình chế tạo, thiết kế gia cơng mơ hình hệ thống kho chứa hàng tự động hồn thành, thơng qua mơ hệ thống kho chứa hàng giới, thời gian có hạn, khối lượng cơng việc thực tương đối lớn nên cịn nhiều điểm cần khắc phục sau:  Mơ hình q nhỏ, gia cơng hồn tồn thủ cơng nên cấu khí khơng chắn  Cần gia cơng chi tiết khí có hệ thống bi để giảm ma sát - Chưa có khắc phục lỗi trình vận hàng robot Hệ thống giám sát hàng có ngăn chưa hồn thiện  Lập trình chương trình điều khiển hồn thiện để xử lý lỗi gặp phải trình vận hành Lắp đặt thêm cảm biến để giám sát ngăn hàng  Chương trình quản lý liệu chưa hoàn thiện  Thiết kế hoàn thiện giao diện, lập trình giao tiếp để quản lý tốt hàng hóa - 3.6.3 Hướng phát triển đề tài: Thiết kế băng chuyền sản phẩm để đưa hàng vào tới robot Quản lý hàng xuất nhập với công nghệ mã vạch Xây dựng hệ thống nhiều kho sử dụng chung robot Kho chứa hàng tự động Trang 45 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] tự động hóa với S7-200; tác giả Nguyễn Doãn Phước [2] Trang web http://www.dientuvietnam.net [3] Trang web http://www.caulacbovb.com [3] Trang web http://www.ant7.com/ Tiếng Anh: [4] http://www.asrs.net/ [5] http://www.mhia.org/ [6] http://www.bastiansolutions.com/ Kho chứa hàng tự động Trang 46 PHỤ LỤC Nguồn CP bảo vệ PLC Nút nhấn Start, Stop đèn báo I1 Start Kho chứa hàng tự động I2 Stop Q19 Lamp Start Q20 Lamp Stop Trang 47 Out Relay Q1 K1 Q5 K5 Kho chứa hàng tự động Q2 K2 Q6 K6 Q3 Q4 K3 K4 Q17 Q18 K7 K8 Trang 48 Đấu nối điều khiển động 12V 12 V R1 R2 7 4 M1 R2 6 R1 0V 12 V R3 R4 M2 R4 12 R3 0V Đấu nối điều khiển động 5V Kho chứa hàng tự động Trang 49 5V R5 R6 9 5 M3 R6 8 12 R5 12 0V 5V R7 R8 7 4 M4 R8 6 R7 0V Kho chứa hàng tự động Trang 50 ... 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... gửi tín hiệu SCADA báo xuất hàng Nhìn chung, mơ hình luận văn mang tính minh họa cho hệ thống thực thực tế nên thiết kế nhỏ gọn, mang đầy đủ đặc tính mà hệ thống thực tế có Mơ hình thiết kế gia... trọng cao 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