TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG XẾP HÀNG VÀ LƯU KHO GVHD Ths Nguyễn Tấn Đời Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò sử dụng năng lượng bằng khí nén bị giảm dần. Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng khí nén vẫn đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng năng lương điện sẽ nguy hiểm, sử dụng năng lượng bằng khí nén ở những dụng cụ nhỏ, nhưng truyền động với vận tốc lớn, sử dụng năng lượng khí nén ở những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh…. và nhiều dụng cụ khác như đò gá kẹp chi tiết. Bên cạnh đó, kỹ thuật điều khiển logic lập trình viết tắt là PLC đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm một vị trí rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân. Không những thay thế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu bằng cam hay kỹ thuật rơ le trước kia mà còn có chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác. Do đó hiểu được tầm quan trọng, sự cần thiết của ứng dụng khí nén, sử dụng kỹ thuật điều khiển lập trình lên hệ thống cùng với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Tấn Đời, nhóm em đã chọn đề tài tiểu luận cuối kỳ “Hệ thống đóng gói và dán thùng tự động”. Quá trình thực hiện là điều kiện tốt nhất để nhóm có thể học hỏi kinh nghiệm xây dựng một mô hình sản xuất và phương pháp lập trình điều khiển bằng PLC. Cuối cùng, với khối lượng kiến thức nhiều và rộng, trong khi đó khả năng và hiểu biết của bản thân em lại có giới hạn. Vì vậy, trong quá trình thực hiện tiểu luận, không thể tránh khỏi những khiểm khuyết. Mong thầy thông cảm cho chúng em. Chúng em xin chân thành cảm ơn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG XẾP HÀNG VÀ LƯU KHO GVHD: Ths Nguyễn Tấn Đời SVTH: 1.Trần Thiện Hiếu 19151226 Võ Dương Trọng Hiếu 19151227 Lê Nguyễn Trung Hiếu 19151224 4.Trần Xuân Hiển 19151221 LỜI MỞ ĐẦU Với phát triển mạnh mẽ lượng điện, vai trò sử dụng lượng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng lượng khí nén đóng vai trị cốt yếu lĩnh vực mà sử dụng lương điện nguy hiểm, sử dụng lượng khí nén dụng cụ nhỏ, truyền động với vận tốc lớn, sử dụng lượng khí nén thiết bị búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh… nhiều dụng cụ khác đò gá kẹp chi tiết Bên cạnh đó, kỹ thuật điều khiển logic lập trình viết tắt PLC phát triển mạnh mẽ ngày chiếm vị trí quan trọng ngành kinh tế quốc dân Không thay cho kỹ thuật điều khiển cấu cam hay kỹ thuật rơ le trước mà cịn có chiếm lĩnh nhiều chức phụ khác Do hiểu tầm quan trọng, cần thiết ứng dụng khí nén, sử dụng kỹ thuật điều khiển lập trình lên hệ thống với hướng dẫn thầy Nguyễn Tấn Đời, nhóm em chọn đề tài tiểu luận cuối kỳ “Hệ thống đóng gói dán thùng tự động” Quá trình thực điều kiện tốt để nhóm học hỏi kinh nghiệm xây dựng mơ hình sản xuất phương pháp lập trình điều khiển PLC Cuối cùng, với khối lượng kiến thức nhiều rộng, khả hiểu biết thân em lại có giới hạn Vì vậy, trình thực tiểu luận, tránh khỏi khiểm khuyết Mong thầy thông cảm cho chúng em Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu tổng quan 1.2 Mô tả thành phần hệ thống 1.3 Hình vẽ 3D mô tả hệ thống .8 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG 2.1 Quy trình vận hành hệ thống 2.2 Thiết kế sơ đồ khối chức 2.3 Chọn thiết bị cho khối … 10 2.4 Sơ đồ nối dây thiết bị 16 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ẢO 18 3.1 Giới thiệu Factory I/O 18 3.2 Thiết kế hệ thống ảo Factory I/O 18 3.2.1 Các thành phần cần điều khiển thiết bị điện lý luận chọn .18 3.2.2 Sơ đồ mạch động lực 18 3.3 Giao tiếp Factory I/O PLCSIM 23 3.3.1 Chọn thiết bị mạch khí nén 23 3.3.2 Sơ đồ mạch khí nén 24 3.4 Vận hành hệ thống 25 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 25 4.1 Kết đạt 27 4.2 Kết luận 28 CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu tổng quan: 1.1.1 Vai trị tự động hóa sản xt đại: Trong thời kỳ cơng nghiệp hóa, đại hóa nay, với tốc độ phát triển công nghệ thiết bị đại, đồng thời yêu cầu thị trường, doanh nghiệp buộc phải có biện pháp tăng suất giảm chi phí, việc tối ưu quy trình sản xuất, phân loại, lưu kho điều cần thiết, giúp doanh nghiệp có chỗ đứng thị trường Một biện pháp tự động hóa q trình, sử dụng máy móc, robot, để thực công đoạn, việc thực cách tự động, hạn chế việc sử dụng sức người Từ tận dụng khơng gian, thời gian làm việc khơng ngừng nghỉ hạ thấp chi phí để th nhân cơng Bên cạnh đó, việc tự động hóa q trình cịn giúp doanh nghiệp giảm thiểu rủi ro tăng tính ổn định cho hệ thống Hiện nay, Việt Nam có nhiều hệ thống lưu kho, phong phú, đa dạng Nhưng chủ yếu sử dụng thiết bị xe nâng, sức công nhân để bốc vác xếp kho, tồn nhược điểm tổng quát sau: -Sử dụng sức người, tốn chi phí nhân cơng -Khi có yếu tố người q trình, có lúc gián đoạn q trình, hoạt động khơng mong muốn -Việc xếp hàng hóa khơng trật tự tối ưu, ảnh hưởng tới việc xuất kho đồng thời gây tốn diện tích cho kho chứa -Khơng kiểm sốt số lượng tổng thể loại hàng hóa -Tỷ lệ tai nạn lao động cao Vì vậy, việc đời dây chuyền vận chuyển hàng hóa hệ thống lưu kho cần thiết, chi phí ban đầu cao phương thức truyền thống, lâu dài ổn định Giảm rủi ro tai nạn lao động, giảm chi phí nhân cơng Kiểm sốt số lượng hàng hóa lưu kho xuất kho 1.1.2 Phạm vi ứng dụng đề tài: Hệ thống phân loại xếp hàng hóa ứng dụng nhiều ngành nhiều lĩnh vực.Có để ứng dụng cho doanh nghiệp sản xuất, cơng ty vận chuyển, hàng hóa cần phân loại xếp, sử dụng cảng, nơi cần độ xác hệ thống hoạt động lâu dài 1.1.3.Các xí nghiệp, nhà máy thực tế có hệ thống liên quan đến đề tài *Nhà máy Vinamilk: nhà kho tự động lớn Việt Nam *Nhà máy Ajnomoto: 1.2 Mô tả thành phần hệ thống: Hệ thống gồm: -Khối điều khiển -Khối phân loại: -Khối xếp hàng: -Khối lưu kho: -Khối xuất kho: 1.3 Hình vẽ 3D mơ tả hệ thống: CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG 2.1.Qui trình vận hành hệ thống: -Ấn nút khời động, sản phẩm gửi lên băng chuyền dây đai, qua cảm biến màu Nếu vật liệu thơ (màu xanh) xi lanh đẩy sang băng chuyền khác -Khi đến trạm xếp hàng, băng chuyền vật dừng cánh tay robot gắp vật liệu bỏ vào hộp dựng trước băng tải chuyển đến, sau hoàn thành, cánh tay robot thu lại băng chuyền tiếp tục chạy Đồng thời băng tải lăn chuyển hộp đựng chứa vật liệu đến cảm biến trước bàn xoay -Hộp lớn: thẳng tới trạm Pick & Place, P&P hoạt động băng chuyền dừng gắp hộp lớn xếp pallet trước băng tải chuyển đến, lặp lại thêm lần, pallet xếp hộp P&P trở vị trí đầu, chuyền tiếp tục chạy Đồng thời băng tải chuyển pallet gồm hộp lớn đến cảm biến trước bàn xoay -Tại bàn xoay, hệ thống vận chuyển sản phẩm tới trước xếp lên kệ từ trái sang phải: +3 hàng đựng pallet chưa hộp hớn +3 hàng đựng hộp chứa vật liệu thô 2.2 Thiết kế sơ đồ khối chức năng: Khi sản phẩm vào, cảm biến nhận dạng loại sản phẩm phân loại Sau phân loại, sản phẩm chia làm loại sản phẩm chuyển đến nơi để xếp hàng lên pallet Tiếp theo pallet xếp vào kho Sau sản phẩm xuất kho Từ ta có sơ đồ khối sau: 2.3.Chọn thiết bị cho khối: -Khối điều khiển-phân loại: Đóng ngắt điện hệ thống, nhận biết hàng vào phát tín hiệu để phân loại thông qua cảm biến Các thiết bị chọn: +Nút nhấn NO/NC: Thơng số: Kích thước Φ22mm Gắn tủ điện để bắt đầu hay dừng trình Sơ đồ chân: +Contactor: Nhà sản xuất: LS Industrial Systems Mã sản phẩm: MC-50a Mô tả: Contactor LS - Khởi động từ LS pha, dòng định mức 50A MC-50a công suất 22kW, tiếp điểm phụ 2a2b +CB: Nhà sản xuất: LS Industrial Systems Mã sản phẩm: BKN 3P 50A Mơ tả: Aptomat LS MCB pha, dịng định mức 50A, dòng cắt ngắn mạch 6kA BKN 3P 50A dùng để kiểm soát, bảo vệ tải ngắn mạch +Biến tần: Mitsubishi FR-D740-11K – Biến tần pha 11kW 380~480VAC Điện áp cung cấp : pha 380~480VAC 50/60 Hz Hệ số công suất : 0.98 Công suất Motor : 11 kW Van tiết lưu: Van tiết lưu JSC8-2 Phần ren 1/4-13mm, dây phi 8x5mm Chịu áp suất tối đa lên đến 13bar Sơ đồ chân: Van điện từ 3/2: -Áp suất tối đa: 1MPa -Nhiệt độ môi trường: －5 ~ ＋ 50 ℃ -Điện áp: AC110V, 220V (50/60) Hz, DC24V Sơ đồ chân: Van điện từ 5/2: Van điện từ SMC 5/2 SY31205LZD-M5 coil Solenoid valve 5/2 tác động điện từ đầu 14, đầu 12 tác động lò xo, cửa vị trí làm việc Áp suất tối đa 0.7Mpa Điện áp 24VDC Sơ đồ chân: +Băng tải: Băng tải dây đai Băng tải lăn Tốc độ ổn định Sản phẩm không bị trượt, va đập Vận chuyển sản phẩm nặng (>50kg) Dễ sửa chữa, thay Động kéo băng tải: Nhà xuất (Nhật Bản) Mã thiết bị: Motor IK Công suất: 1.5 kW Điện áp sử dụng: 380V/220V ∆/Y Tần số: 50Hz -Khối lưu kho xuất kho: Stacker crane: Mã thiết bị: YD20170120-01 Vật liệu: Thép không gỉ Trọng lượng công suất: 500-4000kg/level Độ sâu: 1.5-2.5mm Chiều rộng: 1000-4000mm Cao: 2000-15000mm 2.4 Sơ đồ nối dây thiết bị: -Mạch động lực: -Mạch khí nén: -Sơ đồ nối dây PLC: CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ẢO 3.1 Giới thiệu factory I/O Factory I / O ứng dụng mô nhà máy 3D để nghiên cứu cơng nghệ tự động hóa Factory I/O thiết cho phép dễ dàng xây dựng nhà máy ảo cách sử dụng số phận công nghiệp phổ biến Factory I / O bao gồm nhiều mơ hình nhà máy lấy cảm hứng từ ứng dụng cơng nghiệp điển hình, từ cấp độ sơ cấp đến nâng cao Chúng ta thường sử dụng Factory I / O làm tảng đào tạo PLC PLC điều khiển phổ biến tìm thấy ứng dụng cơng nghiệp Tuy nhiên, sử dụng với vi điều khiển, SoftPLC, Modbus, nhiều công nghệ khác 3.2 Thiết kế hệ thống ảo factory I/O 3.2.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống - Các thiết bị hay đối tượng lựa chọn phải phù hợp với mục đích hệ thống - Sắp xếp vị trí thiết bị hợp lí, tiết kiệm diện tích mà đảm bảo hệ thống hoạt động trơn tru - Điểu chỉnh vật chạy băng chuyền cách ngắn thuận tiện cho xử lý hay xếp 3.2.2 Các chức cần sử dụng để thiết kế mơ hình nhà máy Creating a Scene – Tạo mơ hình mới: Tạo mơ hình cho nhà máy ảo cách chọn xếp đối tượng + Chọn New File Menu + Các đối tượng chọn thư viện Palette Navigating – Dẫn đường: Chức gồm camera điều hướng không gian 3D, từ dễ dàng tương tác với đối tượng, thực thao tác thiết kế, xếp quan sát Có loại camera với mục đích sử dụng khác nhau: Orbit camera: - Camera mặc định camera sử dụng linh hoạt thường xun xây dựng mơ hình nhà máy - Camera cho phép di chuyển xuyên qua đối tượng mà không gây va chạm với chúng Fly camera: - Camera dùng để di chuyển tự không gian không gây ảnh hưởng đến phận cảm biến First Person camera: - Camera biểu diễn tầm nhìn người cao 1.8m - Dùng để mơ xác cho người di chuyển nhà máy - Khi va chạm với đối tượng mơ hình, cảm biến không phát Edit and run – Thiết kế vận hành Chế độ thiết kế Tương tác lên đối tượng: + Nhấn chuột trái chọn vật kéo thả vật từ thư viện Palette + Chuột phải tùy chọn Yaw, Roll, Pitch để xoay quanh vật theo chiều khác + Click chọn (hoặc kéo thả chuột trường hợp muốn xóa nhiều vật) đối tượng cần xóa nhấn Delete để xóa vật ... phần hệ thống: Hệ thống gồm: -Khối điều khiển -Khối phân loại: -Khối xếp hàng: -Khối lưu kho: -Khối xuất kho: 1.3 Hình vẽ 3D mô tả hệ thống: CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG 2.1.Qui... chuyển hàng hóa hệ thống lưu kho cần thiết, chi phí ban đầu cao phương thức truyền thống, lâu dài ổn định Giảm rủi ro tai nạn lao động, giảm chi phí nhân cơng Kiểm sốt số lượng hàng hóa lưu kho. .. để xếp hàng lên pallet Tiếp theo pallet xếp vào kho Sau sản phẩm xuất kho Từ ta có sơ đồ khối sau: 2.3.Chọn thiết bị cho khối: -Khối điều khiển-phân loại: Đóng ngắt điện hệ thống, nhận biết hàng