Nghiên cứu và chế tạo mô hình lưu kho tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG GVHD: THS VÕ LÂM CHƯƠNG SVTH: TRẦN NHỰT HÀO TRẦN LÊ MINH TRẦN HUỲNH THANH HẢI SKL009176 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 1/2023 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG SVTH : TRẦN NHỰT HÀO MSSV: 18146107 TRẦN LÊ MINH MSSV: 18146175 TRẦN HUỲNH THANH HẢI MSSV: 18146110 Khố: 2018 Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: ThS VÕ LÂM CHƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2023 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 10 tháng năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Nhựt Hào MSSV: 18146107 Họ tên sinh viên 2: Trần Lê Minh MSSV: 18146175 Họ tên sinh viên 3: Trần Huỳnh Thanh Hải MSSV: 18146110 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2018 Lớp: 18146CL I TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG ” II NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Ý tưởng đầu tiên: - Dựa vào thực tế tìm phương án phân loại sản phẩm - Tìm hiểu mơ hình hệ thống lưu kho tự động ứng dụng thực tế - Ứng dụng thơng tin tìm vào hệ thống Nội dung tiến hành: - Phân tích phương án phân loại hàng hóa, mơ hình lưu kho sản phẩm, loại cảm biến, cấu hình hệ thống, chọn PLC phù hợp, … - Dựa vào yêu cầu hệ thống, nhóm đưa ý tưởng thiết kế; phương pháp tính tốn, nghiên cứu thiết kế lựa chọn cấu hình, thiết bị - Thi cơng hệ thống: Đưa yêu phần mềm, sơ đồ hoạt động chương trình PLC, thiết kế HMI; thi cơng khí, điện, giao diện đọc mã vạch, giao diện điều khiển giám sát hệ thống - Vận hành thực tế hệ thống đưa kết luận III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18/09/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/01/2023 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Võ Lâm Chương CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS Võ Lâm Chương KHOA CHẤT LƯỢNG CAO ThS Vũ Quang Huy i TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Tp HCM, ngày 10 tháng 01 năm 2023 PHIẾU NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1: Trần Nhựt Hào MSSV: 18146107 Họ tên sinh viên 2: Trần Lê Minh MSSV: 18146175 Họ tên sinh viên 3: Trần Huỳnh Thanh Hải MSSV: 18146110 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2018 Lớp: 18146CL Họ tên giảng viên hướng dẫn: ThS Võ Lâm Chương Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG” NHẬN XÉT CHUNG Nội dung đề tài công việc thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm (Bằng chữ ) Giảng viên hướng dẫn ii TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Tp HCM, ngày 10 tháng năm 2023 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Nhựt Hào MSSV: 18146107 Họ tên sinh viên 2: Trần Lê Minh MSSV: 18146175 Họ tên sinh viên 3: Trần Huỳnh Thanh Hải MSSV: 18146110 Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG” Nội dung Ngày 21/09/2022 – 30/09/2022 - 21/09/2022 – 30/10/2022 - 07/10/2022 – 13/10/2022 14/10/2022 – 20/10/2022 21/10/2022 – 29/12/2022 1/10/2022 – 14/10/2022 1/10/2022 – 14/10/2022 15/10/2022 – 1/11/2022 02/11/2022 – 08/11/2022 09/11/2022 – 15/11/2022 Thiết kế mơ hình dự án solidworks Hồn thành kế hoạch mục trước Nghiên cứu PLC Siemens Lựa chọn thiết bị: Động step, cảm biến, driver điều khiển động cơ, … - Hoàn thành kế hoạch mục trước - Kế hoạch thực tiếp theo: + Gia cơng khung khí hệ thống - 28/10/2022 – 10/11/2022 Xác nhận GVHD - Gia cơng khí cấu di chuyển trục X - Z hệ thống Gia cơng khí cấu đẩy rút hệ thống Tiếp tục tinh chỉnh phần khí hệ thống Kế hoạch thực tiếp theo: + Nghiên cứu giải thuật điều khiển vị trí + Nghiên cứu giải thuật phân loại sản phẩm - Vẽ sơ đồ điện - Thiết kế layout bảng điện - Thi công tủ điện - Thiết kế giao diện đọc mã vạch - Kết nối truyền liệu từ máy quét tới PLC iii Ngày 16/11/2022 – 20/12/2022 20/12/2022 – 25/12/2022 25/11/2022 – 30/12/2022 30/12/2022 – 7/1/2023 10/12/2022 – 15/12/2022 15/12/2022 – 20/12/2022 20/12/2022 – 25/12/2022 25/12/2022 – 7/1/2023 30/12/2022 – 7/1/2023 7/1/2023 – 29/1/2023 - Nội dung Hoàn thành kế hoạch mục trước Lập trình code PLC Hồn thành kế hoạch mục trước Thiết kế giao diện SCADA Hồn thiện chương trình điều khiển hệ thống Hồn thiện hình điều khiển - giám sát - Trang trí mơ hình - Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát Viết báo cáo chương Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát Viết báo cáo chương Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát Viết báo cáo chương Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát Viết báo cáo chương Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát Viết báo cáo chương Hoàn thiện báo cáo Hoàn thiện PowerPoint Hoàn thiện đề tài Xác nhận GVHD sinh sinh sinh sinh sinh GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ThS Võ Lâm Chương iv TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Tp HCM, ngày 10 tháng 01 năm 2023 LỜI CAM ĐOAN Chúng cam đoan tất kết công trình trình tìm hiểu nghiên cứu nghiêm túc dựa số tài liệu có sẵn trước đó, số liệu báo cáo thực tế, không giả mạo chép Các kết nêu báo cáo trung thực chưa công bố cơng trình khác Nếu có điều khơng thật báo cáo, chúng tơi xin chịu tồn tránh nhiệm Người thực đề tài: Trần Nhựt Hào Trần Lê Minh Trần Huỳnh Thanh Hải v TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o -BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Tp HCM, ngày 10 tháng 01 năm 2023 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đồ án tốt nghiệp trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, nhóm nhận nhiều trợ giúp, quan tâm Q Thầy/Cơ Nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Quý Thầy/Cô khoa Cơ khí Chế tạo máy tạo điều kiện thuận lợi để nhóm thực đề tài Với lịng biết ơn sâu sắc, nhóm thực xin gửi lời cảm ơn đến thầy hướng dẫn – ThS Võ Lâm Chương, tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm thực đề tài Cảm ơn gia đình, bạn bè người bên cạnh động viên giúp đỡ suốt trình học tập thực đồ án Tuy cố gắng nghiên cứu thực đề tài cách nghiêm túc nhất, chắn nhóm khơng thể tránh thiếu sót Vì nhóm thực mong nhận ý kiến đóng góp từ phía Q Thầy/Cơ, bạn đọc để đề tài hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài: Trần Nhựt Hào Trần Lê Minh Trần Huỳnh Thanh Hải vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG x PHỤ LỤC .xiv DANH MỤC VIẾT TẮT .xv CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu hoàn thành 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các phương pháp phân loại hàng hóa 2.2 Các mơ hình hệ thống lưu kho hàng hố 2.2.1 Mơ hình lưu kho dạng chữ U 2.2.2 Mơ hình lưu kho dạng chữ I 2.2.3 Mơ hình kho lưu trữ hàng hóa dạng chữ I 2.2.4 Mơ hình kho lưu trữ hàng hóa tự động 2.2.5 Những tiêu chí đánh giá chất lượng hệ thống lưu kho hàng tự động thực tế: 2.3 Cấu hình hệ thống điều khiển 2.3.1 Vào tập trung 2.3.2 Vào phân tán 2.4 Thiết bị quét mã vạch 2.4.1 Máy quét CCD 2.4.2 Máy quét mã vạch dạng Laser 10 2.5 Giới thiệu PLC 10 2.5.1 PLC hãng Siemens 11 2.5.2 Những ưu nhược điểm PLC Siemens S7-1200 Những ưu điểm: 11 2.6 Động bước gì? 12 2.6.1 Những ưu nhược điểm động bước Ưu điểm động cơ: 12 2.6.2 Phương pháp điều khiển động bước 13 2.7 Cảm biến dùng để phát sản phẩm 14 2.7.1 Cảm biến tiệm cận 14 vii 2.7.2 Cảm biến quang 15 2.7.3 Cảm biến NPN 16 2.8 Giới thiệu mã vạch 17 2.8.1 Mã vạch 17 2.8.2 Các dạng mã vạch sử dụng phổ biến Mã EAN 18 2.8.3 Những ứng dụng mã vạch việc kiểm tra phân loại sản phẩm, hàng hóa 22 2.9 Phần mềm sở liệu SQL 22 2.10 Phần mềm Microsoft Visual Studio Winform forms App 24 2.11 Mạng liên kết Web server 25 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 28 3.1 Thiết kế mơ hình khí hệ thống 28 3.1.1 Yêu cầu thiết kế 28 3.1.2 Đề xuất sơ quy trình cơng nghệ 28 3.1.3 Tính tốn tỉ lệ mơ hình so với thực tế 28 3.1.4 Thiết kế khung 29 3.1.5 Thảo luận tính tốn thiết kế cấu di chuyển 30 3.1.6 Thiết kế cấu đẩy rút 31 3.1.7 Thiết kế băng tải 33 3.1.8 Lắp ghép mơ hình hồn thiện 34 3.2 Thiết kế phần điện 35 3.2.1 Yêu cầu thiết kế 35 3.2.2 Lựa chọn cấu hình hệ thống 35 3.2.3 Sơ đồ khối chức 36 3.2.4 Lựa chọn thiết bị 36 3.2.5 Sơ đồ nối dây 46 3.2.6 Thiết kế tủ điện 47 3.3 Thiết kế lưu đồ điều khiển 49 3.3.1 Yêu cầu điều khiển 49 3.3.2 Vẽ lưu đồ 49 3.4 Thiết kế giao diện 49 3.4.1 Yêu cầu thiết kế 49 3.4.2 Thiết kế giao diện đọc mã vạch 50 3.4.3 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát 51 viii CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.12: Màn hình Web server chạy Manual nhập kho Hình 5.13: Màn hình Web server chạy Manual xuất kho 66 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.14: Màn hình Web server chạy Auto 5.6 Kết vận hành toàn hệ thống Phần khí vận hành ổn định sau chu kỳ vận hành chế độ nhập, xuất kho tự động Sai số trục vít me khơng đáng kể Cơ cấu đẩy rút pallet rung lắc nhẹ, bánh vận hành trơn tru Thông số vận hành hệ thống: - Vận tốc băng tải: 11.8 cm/s - Thời gian nhập kho: phút 35 giây/18 pallet, trung bình: 20 giây/pallet - Thời gian xuất kho: phút 34 giây/18 pallet, trung bình: 20 giây/pallet - Năng suất nhập/xuất kho: 3500 pallet/ngày - Khoảng cách pallet tối thiểu 19 cm - Sai số trung bình pallet bên hàng: ± 2mm Kết hình giám sát chế độ Hình 5.16 đến Hình 5.24 Nhận xét: - Quá trình vận hành hệ thống cấu chạy trình tự hệ thống thực tế - Hệ thống tối ưu suất việc tăng tốc độ vít me lúc khơng có pallet hoàn thành nhập kho, cấu di chuyển đến vị trí cần xuất kho chuyển sang chế độ xuất kho mà không cần vị trí bắt đầu 67 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ - Giao diện đọc mã giao diện điều khiển thân thiện, đầy đủ trang chức theo yêu cầu hệ thống - Đưa giải lỗi phát sinh - Lưu trữ, hiển thị thông tin, liệu hệ thống, xuất file lưu trữ hết ca - Khi đột ngột điện hệ thống lưu trữ thơng tin, liệu Kết luận: Hệ thống đạt yêu cầu đặt ban đầu Để điều khiển giám sát cần đăng nhập vận hành, với quyền Admin cần đăng nhập Hình 5.16 Hình 5.15: Màn hình giới thiệu – Login ADMIN Ở chế độ Auto – Nhập kho hệ thống quét mã hàng hoá phân loại, kết hiển thị giao diện Hình 5.17, sau gửi kết quét sang PLC thực lệnh điều khiển đưa pallet vào ô hàng kho theo số thứ tự tăng dần loại hàng Hình 5.18 68 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.16: Giao diện đọc mã vạch Hình 5.17: Màn hình vận hành chế độ Auto - Nhập kho 69 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Ở chế độ Nhập kho không quét mã vạch hệ thống dừng, hiển thị alarm Hình 5.19 phát tiếng cảnh báo cần nhập mã hình nhấn đồng ý, nhấn xác nhận hình alarm nhấn start để tiếp tục hoạt động Hình 5.18: Màn hình alarm khơng quét mã vạch Ở chế độ Auto – Xuất kho hệ thống xuất hàng theo thứ tự số tăng dần Hình 5.20 đến hết kho hàng Hình 5.19: Màn hình chế độ Auto - Xuất kho Khi chế độ Auto - Xuất kho kho khơng cịn hàng alarm Hình 5.2, nhấn xác nhận hình cảnh báo 70 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.20: Màn hình Alarm cảnh báo xuất kho hết hàng Ở chế độ Manu – Xuất kho yêu cầu người dùng phải nhập số thứ tự ô hàng (hiển thị mã) mã sản phẩm (hiển thị vị trí tương ứng) có kho để xuất hàng ngoài, việc xuất kho theo mã Hình 5.16 Hình 5.21: Màn hình xuất Manual - Xuất kho theo mã Trong trường hợp người dùng phải nhập mã sản phẩm sai hiển thị dịng thơng báo hình Hình 5.17 đến nhập nhấn đồng ý hết hệ thống hoạt động tiếp tục 71 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.22: Màn hình cảnh báo sai mã chế độ Manual - Xuất kho Thông tin trạng thái kho hàng cập nhập bảng liệu hình thơng tin Hình 5.18 Hình 5.23: Màn hình thơng tin 72 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Sau hết ca làm việc người vận hành xuất sở liệu để lưu trữ, báo cáo Hình 5.23 Hình 24: File thông tin lưu trữ Bản báo cáo hệ thống hiển thị file Excel Hình 5.24 Hình 5.25: File Excel bảng báo cáo hệ thống 73 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Số lượng hàng hóa biểu thị file Excel thơng qua đồ thị Hình 5.25: Hình 5.26: Đồ thị biểu số lượng hàng hóa 74 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận 6.2 Cơng việc thực Đề tài hồn thành yêu cầu đặt như: - Hồn thành thiết kế thi cơng hệ thống phân loại lưu kho tự động - Điều khiển hệ thống với nhiều chế độ vận hành - Giám sát thời gian nhập-xuất hàng, thơng tin hàng hóa, số lượng hàng hoá kho - Xuất liệu lưu trữ - Có chức cảnh báo hướng xử lý - Kết vận hành hệ thống với yêu cầu đề 6.3 Hạn chế đề tài Đề tài số hạn chế như: - Việc sử dụng động bước nên khơng có tín hiệu phản hồi - Sai số thi cơng khí dẫn đến tiếng kêu, rung lắc hoạt động 6.4 Hướng phát triển Trong thời gian tới nhóm tiếp tục hồn thiện tính hệ thống kết hợp thêm tiêu chí, thêm tính như: - Sử dụng động có tín hiệu phản hồi để điều khiển giám sát vị trí động xác tin cậy - Sử dụng cấu hình vào phân tán để phát triển hệ thống lớn 75 TÀI LIỆU KHAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]Alexander S.Gillis, “Definition Web server”, Technical Writer and Editor, Internet Technology 2023 [2]Duy Vinh, “Driver điều khiển động bước TB6600”, CNC Vietpro, Contact 0337952868, 2018 [3]Thành Phạm, “Servlet gì, bạn nên biết Servlet”, Viettuts, 2016 Link tham khảo: https://www.techtarget.com/whatis/definition/Web-server https://topdev.vn/blog/web-server/ https://viettuts.vn/servlet https://cncvietpro.com/san-pham/driver-dieu-khien-dong-co-buoc-tb6600/ https://machviet.com/mach-dieu-khien-dong-co-buoc-tb6600-m6600.html https://machviet.com/dong-co-buoc-sumtor-57hs7630a4-3a-1-8nm-76mm.html https://cnc24h.com/dong-co-buoc-size-42 76 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Cài đặt driver [1] 77 PHỤ LỤC Phụ lục 2: Chương trình Tia portal v16 [2] 78 PHỤ LỤC 79 S K L 0