Thiết kế và thi công mô hình hệ thống 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 ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG GVHD: ThS PHÙNG THANH SƠN SVTH: TRẦN KHÁNH LINH NGUYỄN THÀNH LUÂN SKL009731 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 12/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG -⸙∆⸙ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG GVHD: ThS Phùng Sơn Thanh SVTH: MSSV: Trần Khánh Linh 18151196 Nguyễn Thành Luân 18151198 Ngành Công nghệ kỹ thuật Điều khiển tự động hóa Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN o0o -TP HCM, ngày 30 tháng 12 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Sinh viên thực 1: Trần Khánh Linh MSSV: 18151196 Sinh viên thực 2: Nguyễn Thành Luân MSSV: 18151198 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển tự động hóa Hệ: Đại học quy Khóa: 2018 Chương trình đào tạo: 18151 Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG Cơ sở ban đầu: Hệ thống lưu kho tự động thực tế Nội dung thực hiện: • Tìm hiểu kho hàng thực tế, cấu hình hệ thống, thơng tin thiết bị PLC, cảm biến, driver, động cơ… thị trường • Xây dựng quy trình cơng nghệ, thiết kế mơ hình, lựa chọn cấu hình hệ thống, tính tốn lựa chọn thiết bị, xây dựng giải thuật điều khiển • Thiết kế giao diện điều khiển giám sát, thi công mơ hình hệ thống (phần khí, phần điện điều khiển), viết chương trình điều khiển hệ thống • Vận hành hệ thống, ghi nhận kết quả, đưa đánh giá kết luận Ngày bắt đầu thực đồ án: 17/09/2022 Ngày hoàn thành đồ án: 29/12/2022 Giáo viên hướng dẫn: ThS Phùng Sơn Thanh GV HƯỚNG DẪN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN ThS Phùng Sơn Thanh i Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN o0o -TP HCM, ngày 30 tháng 12 năm 2022 PHIẾU NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực 1: Trần Khánh Linh MSSV: 18151196 Sinh viên thực 2: Nguyễn Thành Luân MSSV: 18151198 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển tự động hóa Hệ: Đại học quy Khóa: 2018 Chương trình đào tạo: 18151 Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG Nội dung đề tài: Ưu điểm: Khuyết điểm: ii Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá: GV HƯỚNG DẪN ThS Phùng Sơn Thanh iii Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN o0o -TP HCM, ngày 30 tháng 12 năm 2022 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên thực 1: Trần Khánh Linh MSSV: 18151196 Sinh viên thực 2: Nguyễn Thành Luân MSSV: 18151198 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển tự động hóa Hệ: Đại học quy Khóa: 2018 Chương trình đào tạo: 18151 Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG Bảng Lịch trình thực đồ án tốt nghiệp Thời gian Công việc thực Kết - Xây dựng đề cương đề tài - Đề cương chi tiết 17/09/2022 đến - Tìm hiểu sở lý thuyết, lên danh sách - Danh mục thiết bị sử dụng 30/09/2022 thiết bị cần dùng mơ hình - Hồn thành báo cáo chương - Viết báo cáo chương và - Thiết kế vẽ 3D hệ thống 01/10/2022 đến Solidworks 15/10/2022 - Lựa chọn thiết bị cụ thể theo yêu cầu - Thiết kế giao diện điều khiển giám sát 16/10/2022 đến - Bản vẽ 3D mơ hình hệ thống - Hồn thành báo cáo chương - Giao diện SCADA - Mua vật liệu để thi cơng kho hàng - Kho hàng hồn chỉnh 20/10/2022 đến - Mua vật liệu, gia công gá mica, rulo - Băng tải IN OUT mơ 30/10/2022 thi cơng hai băng tải hình 19/10/2022 - Mua vật liệu, gia công gá nhôm thi công 31/10/2022 đến 20/11/2022 trục vít me X, Z - Hai trục vít me X, Z - Gia cơng chi tiết, thi công cấu đẩy rút - Cơ cấu đẩy rút (trục Y) iv Thiết kế thi công mô hình hệ thống lưu kho tự động - Lắp hồn thiện cấu ba trục - Cơ cấu ba trục hoạt động - Lên vẽ thi công tủ điện điều yêu cầu khiển - Tủ điện điều khiển hệ thống 28/11/2022 đến - Kết nối hoàn thiện hệ thống - Hệ thống hoàn chỉnh 30/11/2022 - Viết lưu đồ điều khiển hệ thống - Lưu đồ điều khiển 01/11/2022 đến - Viết chương trình điều khiển hệ thống - Chương trình điều khiển 18/12/2022 - Viết báo cáo chương - Hoàn thành báo cáo chương - Chạy thử nghiệm toàn phần cứng - Hệ thống hoàn chỉnh, hoạt giao diện giám sát động ổn định yêu cầu - Quay video, viết báo cáo chương - Hoàn thành báo cáo chương - Hoàn thiện báo cáo, làm slide thuyết - Hoàn thành báo cáo tổng kết trình - Slide thuyết trình - Thiết kế poster - Poster đề tài 21/11/2022 đến 27/11/2022 19/12/2022 đến 22/12/2022 23/12/2022 đến 28/12/2022 GV HƯỚNG DẪN (Ký & ghi rõ họ tên) ThS Phùng Sơn Thanh v Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Nhóm xin cam đoan tồn đề tài nhóm thực Nhóm lên ý tưởng vẽ thiết kế, lựa chọn thiết bị thi công mơ hình Các chi tiết lắp đặt theo ý tưởng thiết kế đảm bảo với yêu cầu hệ thống lưu kho thực tế Nhóm xin cam đoan báo cáo hồn tồn nhóm viết Những nội dung báo cáo từ phân tích tiến hành làm đề tài mà tích lũy Các kết nhóm tiến hành thực nghiệm mà thu thập hồn tồn trung thực Các thơng tin tham khảo từ nguồn khác trích dẫn nguồn đầy đủ Sinh viên thực Sinh viên thực (Ký & ghi rõ họ tên) (Ký & ghi rõ họ tên) vi Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Để hồn thiện đề tài, nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ban lãnh đạo Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh ban lãnh đạo Khoa Điện – Điện tử tạo điều kiện tốt cho trình học tập tích lũy kiến thức kinh nghiệm nhóm Cùng với nhóm xin gửi lời cảm ơn đến giáo viên hướng dẫn, Ths Phùng Sơn Thanh tận tình giúp đỡ, giải đáp thắc mắc góp ý cho q trình hồn thành đề tài nhóm Bên cạnh đó, q trình làm đề tài, lượng kiến thức chun mơn cịn nên cịn nhiều sai sót Song song đó, khả lập luận nhóm khơng tốt nên phần báo cáo có nhiều mặt hạn chế Vì vậy, mong thầy, hội đồng đóng góp ý kiến cho sai sót để nhóm rút kinh nghiệm vii Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Mục lục MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN i PHIẾU NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI CAM ĐOAN vi LỜI CẢM ƠN vii DANH MỤC HÌNH xii DANH MỤC BẢNG xv CHƯƠNG 01 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Giới hạn đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG 02 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các mô hình lưu kho hàng hóa 2.1.1 Kho hàng truyền thống 2.1.2 Kho hàng thông minh 2.1.3 Kho hàng CrossDocking 2.2 Hệ thống lưu kho tự động 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Cấu trúc hệ thống 2.2.3 Nguyên lý làm việc viii Thiết kế thi công mơ hình hệ thống lưu kho tự động 5.2 Chương 05 Hướng phát triển Trước tiên, hệ thống nhóm thi công tận dụng kho chứa hàng với kích thước 4x4 hàng Trên thực tế kho hàng vận dụng vít me băng tải tốn chi phí Vì vậy, tương lai nhóm phát triển thêm phần cấu đẩy rút vít me đảm bảo hoạt động tốt lấy nhập hàng hai chiều, ta phát triển thêm kho hàng phía đối diện tận dụng tối đa khả vít me hai băng tải Việc phát triển thêm kho hàng giúp tiết kiệm chi phí tăng suất hệ thống lên nhiều Kế đến, để tăng thêm chặt chẽ tối ưu quản lý hàng hóa, ứng dụng thêm chức phân loại sản phẩm nhập hàng Ngoài ra, để đáp ứng yêu cầu quản lý hệ thống lúc, nơi, phần mềm điều khiển giám sát từ xa đề xuất khả thi giúp tăng tính tự động hóa hệ thống 71 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Hiếu, “Tự động hóa PLC S7-1200 với TIA Portal”, NXB Khoa học kỹ thuật, 2019 [2] Trần Văn Hiếu, “Thiết kế hệ thống HMI/SCADA với TIA Portal”, NXB Khoa học kỹ thuật, 2020 [3] PGS.TS Ngơ Văn Thun, KS Phạm Quang Huy, “Lập trình với PLC S71200 S7-1500”, NXB Thanh Niên, 2019 [4] Inductive Automation, “Design Tips for Better HMI”, https://www.youtube.com/results?search_query=design+tips+for+better+hmis, 2016 72 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục PHỤ LỤC Bảng 17 Bảng địa thiết bị ngõ vào PLC STT Địa ngõ vào Tên thiết bị Cảm biến IN I0.0 Cảm biến IN I0.1 Cảm biến OUT I0.3 Nút nhấn START I0.4 Nút nhấn STOP I0.5 Nút nhấn RESET I0.6 Switch chế độ hoạt động I0.7 Switch trạng thái hoạt động I1.0 Bảng 18 Bảng địa thiết bị ngõ PLC STT Địa ngõ Tên thiết bị PUL + Q0.0 DIR + Q0.1 PUL + Q0.2 DIR + Q0.3 PUL + Q0.4 DIR + Q0.5 Driver điều khiển động trục X Driver điều khiển động trục Y Driver điều khiển động trục Z Relay K1 Q0.6 Relay K2 Q0.7 Relay K3 Q1.0 Đèn báo lỗi (đèn FAULT) Q1.1 73 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục Bảng 19 Bảng danh sách thiết bị dùng hệ thống Tên thiết bị Cảm biến quang phát sản phẩm E3F-DS10C4 Camera đọc mã vạch C310 HD WEBCAM Puly 40 trục 8mm UCHI Puly 20 trục 5mm R0FC Dây đai GT2 158mm 158-2GT Gối đỡ trục 8mm KFL08 Động DC băng tải JGB37-555, DC12V 167rpm Tủ điện tôn sơn tĩnh điện dày 1mm W500xH700xD210 MCB CHINT NXB-63 16A 10 Cầu chì sứ kèm đế RT18-32X 16A 11 Nguồn tổ ong 24VDC Power Supply 24V 10A 12 Nguồn tổ ong 12VDC Power Supply 12V 20A 6ES7214-1AG40-0XB0 13 PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC Mã thiết bị Số lượng STT 14 Driver Microstep Microstep 3.5A 40VDC 15 Relay kiếng coil 24VDC MY-2SN 5A 16 Contactor Schneider LC1-D09 16A 17 Nút nhấn gắn ray SV-120 16A 18 Terminal tép gắn ray Terminal UK2.5B 46 19 Đầu chặn gắn ray ED/UK 13 20 Đèn báo pha hiển thị điện áp 220V Đèn đỏ phi 22 21 Đèn báo pha 24VDC AD136-22CS phi 22 22 Nút nhấn nhả Schneider thường hở XB7NA31 phi 22 23 Nút nhấn nhả Schneider thường đóng XB7NA42 phi 22 24 Cơng tắc vị trí LA38 phi 22 74 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục 25 Nút nhấn dừng khẩn cấp MORELE Phi 22 26 Động bước điều khiển trục X 57HS112-3004A08-D21 27 Động bước điều khiển trục Y 17PM-K049EP10CN 28 Động bước điều khiển trục Z K4248-5.18 29 Vòng bi 5mm F685zz x 11 x 5mm 30 Vòng bi 8mm F688zz x 16 x 5mm 31 Gối đỡ trục 10mm KFL000 32 Gối đỡ trục 12mm KFL001 33 Khóa trục 16mm SHF16 34 Khóa trục 12mm SHF12 35 Khớp nối trục 8mm – 10mm PKK432 36 Khớp nối trục 8mm – 12mm F117.T 37 Bánh 50 bước 3.14 1M50T-8 38 Bánh 15 bước 3.14 1M15T-5 39 Con trượt vuông 16mm SCS16UU 40 Con trượt vuông 12mm SCS12UU 41 Trục trơn 16mm 42 Trục trơn 12mm 43 Trục vít me 12mm 44 Trục vít me 10mm 45 Gối đỡ trục vít me 12mm 46 Đai ốc vít me 12mm 47 Gối đỡ trục vít me 10mm 48 Đai ốc vít me 10mm 49 Thanh bước 3.14 dài 20cm 50 Bánh xe Vslot 20 75 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục • Chương trình điều khiển hệ thống ✓ Chương trình Startup 76 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục ✓ Chương trình (Main) 77 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục ✓ Chương trình khối Stop 78 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục 79 Thiết kế thi công mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục ✓ Chương trình khối Run 80 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục ✓ Chương trình khối Auto 81 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục ✓ Chương trình khối Manual 82 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục • Chương trình C Sharp ✓ Chương trình xử lý mã vạch 83 Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu kho tự động Phụ lục ✓ Chương trình kết nối với PLC 84 S K L 0