BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa MÔ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC OMRON Tháng 7.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC OMRON GVHD: ThS.Nguyễn Tấn Đời SVTH: Trần Long Vỹ 18151264 Ngô Đắc Thắng 18151243 Nguyễn Văn Giang 18151169 Tháng năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lậ – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Long Vỹ MSSV: 18151264 Họ tên sinh viên 2: Ngô Đắc Thắng MSSV: 18151243 Họ tên sinh viên 3: Nguyễn Văn Giang MSSV: 18151169 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Đời ĐT: Ngày nhận đề tài: 24 / 02 / 2022 Ngày nộp đề tài: / / 2022 Tên đề tài: “Mơ hình lưu kho tự động sử dụng PLC Omron” Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thự đề tài: Thiết kế phần cứng mơ hình lưu kho Tìm hiểu lập trình PLC CP1H, lập trình điều khiển Servo Tìm hiểu lập trình xử lý ảnh phân loại màu dùng ngơn ngữ c# Viết hương trình điểu khiển giám sát hệ thống lưu kho Sản phẩm: Mơ hình lưu kho tự động dử dụng PLC omron Chương trình điều khiển Quyển báo cáo tốt nghiệp TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lậ – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng năm 2022 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1: Trần Long Vỹ MSSV: 18151264 Họ tên sinh viên 2: Ngô Đắc Thắng MSSV: 18151243 Họ tên sinh viên 3: Nguyễn Văn Giang MSSV: 18151169 Chuyên ngành: CNKT Điều khiển v tự động hóa NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thự hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:…………………….(Bằng chữ:… ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TP.HCM VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lậ – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên 1: Trần Long Vỹ MSSV: 18151264 Họ tên sinh viên 2: Ngô Đắc Thắng MSSV: 18151243 Họ tên sinh viên 3: Nguyễn Văn Giang MSSV: 18151169 Chuyên ngành: CNKT Điều khiển v tự động hóa Tên đề t i: “Mơ hình lưu kho tự động sử dụng PLC Omron” Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT - Về nội dung đề tài & khối lượng thự hiện: - Ưu điểm: - Khuyết điểm: - Đề nghị cho bảo vệ hay không? - Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: .) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tuần/ngày 1-2 Nội dung -Thực chọn đề tài -Nhận đề tài gặp GVHD để trao đổi quy định 4-5 -Nghiên cứu đề t i lưu kho tự động dùng PLC Omron, tìm tài liệu đề tài Xác nhận GVHD -Thiết kế phần cứng -Tiến hành tìm mua plc omron driver servo 7-8 -Tìm hiểu phần mềm CX-One -Tìm hiểu phương pháp lập trình tiến hành lập trình điều khiển cho servo 9-11 -Thi cơng phần khung khí - Lắp ráp kết nối thiết bị với plc - Tiến hành lập trình điều khiển mơ hình chạy thử 12-14 - Đấu nối thi cơng tủ điện dây - Sửa lỗi phần cứng phần mềm - Viết hương v 15-16 hương ho báo áo -Tiến hành xây dựng giao diện điều khiển cho hệ thống - Sửa lỗi phần cứng phần mềm - Viết báo cáo 17 - Hồn thành mơ hình, hồn chỉnh báo cáo Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iv LỜI CAM ĐOAN Chúng xin am đoan đồ án đượ nghiên ứu v thự h minh bạ h, ông khai Tất ả kết v số liệu trung thự ó đượ từ q trình nghiên ứu ả nhóm v giúp đỡ từ giáo viên hướng dẫn, không hép đạo nhái, không hép kết đề t i tương tự Những phần kiến thứ tham khảo đượ sử dụng đượ trí h dẫn đầy đủ v ghi rõ nguồn gố phần t i liệu tham khảo Đối với trường hợp sai phạm xin hịu trá h nhiệm với nh trường v LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn hân th nh đến giáo viên hướng dẫn thầy Nguyễn Tấn Đời hỉ bảo, giúp đỡ, góp ý để chúng tơi hồn thành đượ đề t i “Mơ hình lưu kho tự động sử dụng PLC Omron” Chúng xin chân trọng gửi lời đến trường thầy ô Khoa Điện Điện Tử ũng Trường Đại Họ SPKT HCM tạo điều kiện, trang bị đầy đủ kiến thức, kỹ năng, xây dựng tảng sở vững chắ để chúng tơi áp dụng trình xây dựng đồ án tốt nghiệp Bên cạnh húng tơi xin ảm ơn bạn bè v người ủng hộ l m điểm tựa tinh thần vững chắ , l động lự để cố gắng hoàn thành nội dung đồ án vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHI NH N T CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHI NH N T CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI CAM ĐOAN .v LỜI CẢM ƠN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG xvi CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUY T 2.1 Tổng quan hệ thống lưu kho tự động 2.1.1 Tìm hiểu chung hệ thống lưu trữ hàng hóa 2.1.2 Tìm hiểu hệ thống lấy cất hàng hóa tự động ASRS Automated Storage & Retrieval System) 2.2 Giới thiệu PLC CP1H 2.2.1 Giới thiệu chung PLC 2.2.2 PLC CP1H 2.2.3 Ứng dụng PLC 2.3 Động AC Servo 11 vii 2.3.1 Cấu tạo động AC-Servo .11 2.3.2 Nguyên lý hoạt động AC Servo Motor 12 2.3.3 Driver Servo 13 2.3.4 Ứng dụng AC Servo 14 2.4 Tìm hiểu chung xử lý ảnh 15 2.4.1 Giới thiệu chung xử lý ảnh 15 2.4.2 Phương pháp nhận diện sản phẩm theo màu sắc .17 2.4.2.1 Các không gian màu 17 2.4.2.2 Phương pháp nhận dạng màu sắc .20 2.5 Sơ lược OPC KEPServerEX 21 2.5.1 OPC 21 2.5.2 KEPServerEX-Kepware OPC Server 22 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THI T K .23 3.1 Thiết kế khí hệ thống 23 3.1.1 Yêu cầu thiết kế 23 3.1.2 Thiết kế phần khung khí di huyển trục xyz 23 3.1.3 Thiết kế phần tay gắp 27 3.1.3 Phần kho chứa hàng .28 3.2 Thiết kế phần điện 29 3.2.1 Yêu cầu thiết kế .29 3.2.2 Sơ đồ khối 29 3.2.3 Chọn thiết bị cho khối .30 3.2.3.1 Bộ điều khiển trung tâm PLC 30 3.2.3.2 Khối nguồn .31 3.2.3.3 Khối Driver 32 3.2.3.4 Khối ấu chấp hành .35 3.2.3.5 Khối ấu đầu vào 37 viii 3.2.3.6 Khối phân loại sản phẩm 42 3.2.4 Sơ đồ nối dây 43 3.3 Thiết kế lưu đồ điều khiển 46 3.3.1 Yêu cầu điều khiển 46 3.3.1 Thiết kế lưu đồ điều khiển .47 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 49 4.1 Giới thiệu 49 4.2 Thi cơng phần khí 49 4.2.1 Thi ông ấu nâng hạ 49 4.2.2 Thi công kho hàng 51 4.2.3 Thi công tay gắp 51 4.2.4 Băng tải 52 4.2.5 Gắn cơng tắc hành trình cảm biến góc .53 4.3 Thi công phần điện 56 4.3.1 Cá h đấu nối điều khiển động Servo 56 4.3.2 Thi công Bảng điện 59 4.4 C i đặt driver 60 4.5 Thi công giao diện giám sát điều khiển 65 4.5.1 Kết nối máy tính với plc thông qua enthernet 65 4.5.2 Kết nối Visual Studio với KEPServerEX 66 4.5.2.1 Đăng kí OPC 66 4.5.2.2 Cấu hình tag phần mềm KEPserverEX 71 4.5.2.3 Lập trình thiết kế giao diện Visual Studio C# 72 4.5.3 Thi công giao diện điều khiển hệ thống Visual Studio 72 4.5.4 Webserver 75 CHƯƠNG 5: K T QUẢ - NH N XÉT – ĐÁNH GIÁ 80 5.1 Kết nghiên cứu 80 ix Hình 5.5 Mơ hình tổng thể hệ thống Kết quả: - Hoàn thành chọn lựa thiết bị, thi ông bảng điện, đấu nối dây dẫn Chọn kí h thước dây dẫn thiết bị Các thiết bị điện hoạt động Đi dây dẫn v o máng điện xích luồn dây Nhận xét: - Các thiết bị điện đượ đấu nối thành công hoạt động Dây điện đượ đấu nối gọn g ng khơng vướng q trình ấu khí - hoạt động Đảm bảo an to n điện Cá đầu dây diện hưa đượ đánh số nên ịn gây khó khăn trình sửa chửa 86 5.4 Kết giao diện giám sát điều khiển 5.4.1 Giao diện Visual Studio Xây dựng giao diện điều khiển giám sát cho hệ thống Visual Stusio bao gồm: giao diện đăng nhập, giao diện điều khiển tay, giao diện điều khiển tự động a) Giao diện đăng nhập Hình 5.6 Giao diện đăng nhập hệ thống Có hai cấp bậc tài khoản đăng nhập l : Admin v người sử dụng Khi đăng nhập sai có thơng báo sai tên mật lên Hình 5.7 Lỗi đăng nhập 87 b) Giao diện điều khiển tay Hình 5.8 Giao diện điều khiển tay Chứ nút nhấn: Tên Chức Connect Kết nối OPC với Kepserver Disconnect Ngắt kết nối OPC Start Bật hệ thống Stop Dừng hệ thống Clear Xóa liệu bị lỗi Search ORG Quay vị trí gốc Cá phím mũi tên Tương ứng di chuyển tay gắp theo phương trái phải, tới lui, lên xuống Gắp Tay gắp kẹp lại Thả Tay gắp thả Cá nút 1.1 đến 3.4 (tương Ơ hưa ó sản phẩm: Gắp sản phẩm từ băng ứng với vị trí chứa hàng) tải đến chọn Ơ ó sản phẩm: Gắp sản phẩm từ ô chọn thả băng tải 88 Restart Restart liệu kho cho chế độ Bảng 5: Chứ nút nhấn chế độ điều khiển tay Ở giao diện điều khiển tay gồm có chế độ điều khiển: • Chế độ 1: Cho phép sử dụng phím mũi tên để tự di chuyển ấu theo trụ YZ v ó nút để kẹp thả sản phẩm • Chế độ 2: Có 12 nút (từ 1.1 đến 3.4) tương ứng với 12 ô hàng kho h ng Khi h ng hưa ó h ng (nút hiển thị màu trắng) ta nhấn nút tay gắp gắp sản phẩm từ băng tải bỏ vào vị trí h ng tương ứng với nút Khi có hàng (nút hiển thị màu xanh) ta nhấn nút tay gắp gắp hàng từ vị trí chọn mang băng tải, băng tải đẩy sản phẩm ngồi Hình 5.9 Kho hàng trống hiển thị giao diện Hình 5.10 Kho hàng có sản phẩm hiển thị giao diện 89 Hình 5.11 Kho h ng đầy sản phẩm hiển thị giao diện Ở giao diện điều khiển tay đăng nhập quyền Admin sử dụng chế độ nút Clear, Search ORG, Restart Khi đăng nhập quyền người sử dụng nút bị vô hiệu hóa Thơng tin nhập, xuất, thời gian đượ lưu trữ hiển thị hình Hình 5.12 Thơng tin lưu trữ sản phẩm 90 c) Giao diện Auto Hình 5.13 Giao diện Auto hưa hoạt động Chứ nút nhấn: Tên Chức START CAMERA Bật camera EXIT Thoát Start Bật hệ thống Stop Dừng hệ thống Emergency Nút dừng khẩn cấp RUN Chạy chế độ auto Bảng : Chứ nút nhấn chế độ auto Kho hàng có tầng tầng chứa loại hàng hóa Hàng hóa tầng có màu sắc với Đầu tiên để chạy chế độ auto ta cần chọn màu sắc cho tầng Sau chọn xong màu sắc cho tầng ta nhấn nút RUN hệ thống bắt đầu chạy Các sản phẩm có màu sắc xếp vào tầng 91 Hình 5.14 Giao diện Auto hệ thống hoạt động Khi xuất sản phẩm không m u, sản phẩm gắp ngồi giao diện lên thơng báo Hình 5.15 Thơng báo khơng nhận diện sản phẩm Khi tầng hứa đầy sản phẩm mà có sản phẩm loại xuất hiện, sản phẩm ũng gắp ngồi giao diện lên thơng báo 92 Hình 5.16 Tầng kho h ng đầy Hình 5.17 Thông báo tầng kho đầy 93 5.4.1 Giao diện Webserver Xây dựng giao diện điều khiển giám sát webserver Giao diện web có tương tự giao diện visual Hình 5.18 Giao diện đăng nhập web Hình 5.19 Giao diện điều khiển giám sát web 94 Hình 5.20 Sản phẩm gắp b o kho điều khiển web Hình 21 Giao diện sở liệu web Giao diện web điều khiển hiển thị thông tin kho, lưu trữ liệu sql, nhiên hưa natport 95 5.5 Kết vận hành hệ thống Kết quả: - Cơ ấu khí hoạt động ổn định đáp ứng khả gắp thả vật - Gắp vật với độ xác vị trí cao nhờ sử dụng động AC servo ó hồi tiếp encoder Ít bị rung lắc vận hành - Dữ liệu sản phẩm đượ lưu trữ đầy đủ Chế độ điều khiển tay hoạt động tốt Số lần gắp lấy thành công - đạt 95 % (55/56 lần gắp thả kiểm chứng) Chế độ Auto: Đối với điều kiện ánh sáng tốt tỉ lệ nhận biết sản phẩm trung bình l 80 %, nhận biết sản phẩm tỷ lệ gấp xác vào vị trí để hàng 90% Tuy nhiên không nhận sản phẩm hệ thống ho l sản phẩm lỗi gắp sản phẩm từ băng tải thả bên Hạn chế: - Ở chế độ tự động phụ thuộ v o điều kiện ánh sáng để nhận biết màu sắc, khả nhận biết sản phẩm điều kiện thiếu sáng hạn chế Cấu tạo phần cứng phù hợp với mơ hình nghiên cứu nhỏ Phần kho h ng hưa hắc chắn - Webserver hưa natport - 96 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau trình nghiên cứu v ho n th nh đề t i, nhóm thiết kế thi ơng “Mơ hình lưu kho tự động sử dụng PLC omron”; đạt mục tiêu lú đầu đề ra: Sử dụng phần mềm CX-One để lập trình điều khiển hệ thống ũng giám sát giao diện Sử dụng phần mềm Visual Studio để thiết kế giao diện giám sát điều khiển hệ thống Thiết kế giao diện web để điều khiển hệ thống Hiểu cấu tạo, ngõ vào ra, nguyên lý hoạt động ũng modun, thiết bị phần cứng liên quan đến dòng PLC SYSMAC CP1H Biết nguyên lý hoạt động động bước, cách sử dụng, h đấu dây ũng h điều khiển động bước Biết Driver MR-J2S-10A điều khiển động bướ , đặc biệt cấu tạo, nguyên lý hoạt động, thiết lập thông số, h đấu dây Driver với PLC v động bước Thi công bảng điện với tính thẩm mỹ phù hợp với tiêu chuẩn thực tế Thi ơng hệ thống có kết cấu khí nhỏ Mơ hình hoạt động ổn định v tương đối hính xá Đây ó thể nguồn tài liệu để sinh viên nghiên cứu lập trình điều khiển động servo dùng PLC omron mô hình tham khảo hệ thống lưu kho 6.2 Hướng phát triển Mơ hình tiến theo nhiều hướng như: - Thay đổi ấu khí để phù hợp với thực tế sử dụng ấu dạng ray dẫn động Phát triển từ nhận dạng màu sắ đơn giản lên nhận dạng sản phẩm với nhiều đặ điểm khác nhau, phát sản phẩm lỗi… Phát triển lưu trữ liệu dạng file excel cập nhập liên tục gửi máy - tính Phát triển Web đầy đủ cho hệ thống để điều khiển giám sát từ xa - 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tấn Đời, Giáo trình TT Trang bị điện – Khí nén, N B ĐH Quốc gia TPHCM, 2021 [2] Nguyễn Quang Hoan, Giáo trình Xử lý Ảnh, Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng, 2006 [3] https://unlockplc.com/2014/12/tai-lieu-huong-dan-lap-trinh-plc-omron-tiengviet/ [4] https://otecvn.com.vn/kho-as-rs-la-gi [5] https://tailieu.vn/doc/do-an-tot-nghiep-ung-dung-xu-ly-anh-trong-he-thongphan-loai-san-pham-2187282.html [6] http://vn.hybridservos.com/news/servo-driver-working-principles10055884.html [7] https://inanaz.com.vn/3-he-mau-cmyk-rgb-lab-color.html [8] https://thietbikhoahoccongnghe.com.vn/hsl-va-hsv-phan-1.html [9] Omron, SYSMAC CP Series CP1H CPU Unit OPERATION MANUAL, Revised October 2014 [10] Mitsubishi, MR-J2S-A SERVO AMPLIFIER INSTRUCTION MANUAL [11] https://vitechbacninh.com/van-dien-tu-khi-nen-airtac-4v210-08-342534 [12] https://www.thegioiic.com/e3f-ds30c4-cam-bien-khoang-cach-vat-can-1030cm [13] https://www.thegioiic.com/ee-sx471-cam-bien-quang-chu-u-khoang-do-5mmnpn [14] https://datasheetspdf.com/pdf-file/1469892/OMRON/EE-SX471/1 [15] https://hshop.vn/products/cam-bien-vat-can-hong-ngoai-e3f-ds30c4-4 [16] https://vietnambiz.vn/kho-hang-hoa-warehouse-la-gi-vai-tro-cua-kho-hanghoa-20191024112126509.htm [17] https://dichvudanhvanban.com/boc-do-bang-xe-nang-thiet-bi-boc-xep-bang-xenang-day-tp-hcm-465 [18] https://vantailogivan.com/tim-hieu-ve-cac-thiet-bi-xep-do-hang-roi.html [19] https://www.aithiya.lk/english/container-freight-rates-up-by-65/ [20] https://thietbikythuat.com.vn/plc-la-gi-cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-dongplc/cau-truc-plc/ [21] https://ksbvietnam.wordpress.com/2012/08/18/sysmac-cp1h-plc-omron/ 98 [22] https://hungtienviet.com/cung-cap-tu-dien-dieu-khien-noi-hoi-tu-dong-laptrinh-plc-277-7.html [23] https://verall.com.vn/acropore/he-thong-chiet-rot-dong-nap-tu-dong/ [24] http://robotec.vn/san-pham/211/dong-co-servo-drive-servo.html [25] https://diencobacninh.com/2020/12/14/dong-co-servo-ac-la-gi/ [26] https://codienhaiau.com/product/bo-dieu-khien-dong-co-servo-mr-j2s-100a/ [27] https://thietbitudongonline.com/https-wp-me-pa1acq-aw/plc/omron/cp1h/cp1hx40dt-d/ [28] https://www.alliedelec.com/product/phoenix-contact/2868677/70001009/ [29] https://auvietco.com.vn/van-dien-tu-khi-nen-airtac-4v210-08 [30] https://www.phucanh.vn/webcam-logitech-c615.html [31] https://bachkhoadientu.vn/cong-tac-hanh-trinh-kw11-n-3p-co-con-lan.htm [32] https://icdayroi.com/cong-tac-hanh-trinh-kw11-n [33] https://vietnhat.net.vn/xe-nang-hang/ [34] https://prosensor.vn/plc-la-gi/ [35] Digital Image Processing, 2/E www.prenhall.com/gonzalezwoods [36] https://daynhauhoc.com/t/convert-khong-gian-mau-rbg-sang-hsv-cong-thucloi-chia-cho-0/64697 99 PHỤ LỤC Đường link chứa code lập trình PLC phần mềm CX-Programmer code Visual Studio: https://drive.google.com/drive/folders/1Z5JbnfbxOGYHXNCgHMDu5PQrdrbGQ MYD?usp=sharing