Thiết kế và thi công hệ thống phân loại và 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 CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LƯU KHO TỰ ĐỘNG GVHD: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH: NGUYỄN VĂN HUY CAO THANH TÙNG SKL009209 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN -⸙∆⸙ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LƯU KHO TỰ ĐỘNG SVTH : NGUYỄN VĂN HUY MSSV: 18151183 CAO THANH TÙNG MSSV: 18151257 Khoá : 2018 Ngành : CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ GVHD : ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA 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 05 tháng 08 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Văn Huy MSSV: 18151183 Họ tên sinh viên 2: Cao Thanh Tùng MSSV: 18151257 Chuyên ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Hệ đào tạo: Khóa: 2018 Đại học quy Lớp: 18151 I TÊN ĐỀ TÀI: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LƯU KHO TỰ ĐỘNG” II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Các phương pháp phân loại sản phẩm thực tế - Các mơ hình hệ thống lưu kho thực Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu phương pháp phân loại sản phẩm, hệ thống lưu kho hàng hố, cấu hình hệ thống, loại PLC, cảm biến, có thị trường - Từ u cầu hệ thống, nhóm đề xuất quy trình cơng nghệ; tính tốn, thiết kế lựa chọn cấu hình, thiết bị cho hệ thống - 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: 21/02/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/08/2022 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Tấn Đời CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS Nguyễn Tấn Đời BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TS Vũ Văn Phong i TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH 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 05 tháng 08 năm 2022 PHIẾU NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Văn Huy MSSV: 18151183 Họ tên sinh viên 2: Cao Thanh Tùng MSSV: 18151257 Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Hệ đào tạo: Khóa: 2018 Đại học quy Lớp: 18151 Họ tên giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Đời Tên đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LƯU KHO TỰ ĐỘNG” NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: Ưu điểm Khuyết điểm Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm (Bằng chữ ) Giảng viên hướng dẫn ii PHIẾU NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii iv TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA 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 21 tháng năm 2022 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Văn Huy MSSV: 18151183 Họ tên sinh viên 2: Cao Thanh Tùng MSSV: 18151257 Tên đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ LƯU KHO TỰ ĐỘNG” Ngày 21/02/2022 – 27/02/2022 28/02/2022 – 06/03/2022 07/03/2022 – 13/03/2022 14/03/2022 – 20/03/2022 21/03/2022 – 27/03/2022 28/03/2022 – 10/04/2022 11/04/2022 – 17/04/2022 18/04/2022 – 24/04/2022 25/04/2022 – 01/05/2022 02/05/2022 – 08/05/2022 09/05/2022 – 15/05/2022 16/05/2022 – 22/05/2022 Nội dung Xác nhận GVHD - Thiết kế mơ hình dự án solidworks - Hoàn 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 - Gia cơng khí cấu di chuyển trục X - Z hệ thống - Gia công 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 - Hồn thành kế hoạch mục trước - Lập trình code PLC v Ngày 23/05/2022 – 29/05/2022 30/05/2022 – 05/06/2022 06/06/2022 – 12/06/2022 13/06/2022 – 19/06/2022 20/06/2022 – 26/06/2022 27/06/2022 – 03/07/2022 04/07/2022 – 10/07/2022 11/07/2022 – 17/07/2022 18/07/2022 – 05/08/2022 Nội dung - Hoàn 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 Xác nhận GVHD - Trang trí mơ hình - Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát sinh - Viết báo cáo chương - Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát sinh - Viết báo cáo chương - Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát sinh - Viết báo cáo chương - Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát sinh - Viết báo cáo chương - Chạy kiểm tra, sửa lỗi phát sinh - Viết báo cáo chương - Hoàn thiện báo cáo - Hoàn thiện PowerPoint - Hoàn thiện đề tài GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ThS Nguyễn Tấn Đời vi TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH 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 05 tháng 08 năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Chúng cam đoan tất kết cơng trình trình nghiên cứu thực nghiêm túc dựa số tài liệu trước đó, khơng chép hay giả mạo số liệu có báo cáo Các kết nêu báo cáo trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Nếu có điều khơng thật báo cáo, chúng tơi xin chịu tồn tránh nhiệm Người thực đề tài Nguyễn Văn Huy Cao Thanh Tùng vii TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH 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 05 tháng 08 năm 2022 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đồ án tốt nghiệp trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, nhóm nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ Quý Thầy/Cơ Nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Quý Thầy/Cô khoa Điện – Điện tử 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 Nguyễn Tấn Đời, 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 hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Nguyễn Văn Huy Cao Thanh Tùng viii CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết thi cơng giao diện đọc mã vạch Sau q trình thi cơng giao diện đọc mã vạch hồn thành Hình 5.4 Nhận xét: Giao diện đọc mã phân loại đáp ứng đủ yêu cầu đặt ra, giao diện trực quan dễ sử dụng, cài đặt, quan sát thơng tin liệu mã vạch, Hình 5.4: Giao diện đọc phân loại sản phẩm 5.2 Kết thi công giao diện điều khiển giám sát Sau q trình thi cơng giao diện điều khiển giám sát thu kết quả: - Giao diện hình giới thiệu – login Hình 5.5 - Giao diện hình – vận hành hệ thống Hình 5.6 - Giao diện hình thơng tin hệ thống Hình 5.7 - Giao diện hình alarm Hình 5.8 - Giao diện hình chạy JOG Hình 5.9 55 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.5: Màn hình giới thiệu Hình 5.6: Màn hình hệ thống 56 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.7: Màn hình thơng tin Hình 5.8: Màn hình alarm 57 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.9: Màn hình chạy JOG 5.3 Kết vận hành 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 không 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: 22 giây/pallet - Thời gian xuất kho: phút 34 giây/18 pallet, trung bình: 22 giây/pallet - Năng suất nhập/xuất kho: 3927 pallet/ngày - Khoảng cách pallet tối thiểu 18 cm - Sai số trung bình pallet bên hàng: ± 3mm Kết hình giám sát chế độ Hình 5.10 đến Hình 5.18 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 hồn thành nhập kho, cấu di chuyển đến vị trí cần xuất kho chuyển sang chế độ xuất kho mà khơng cần vị trí bắt đầu - Giao diện đọc mã giao diện điều khiển thân thiện, đầy đủ trang chức theo yêu cầu hệ thống 58 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ - 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 thông 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 5.10 Hình 5.10: 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 5.11, 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 5.12 59 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Hình 5.11: Giao diện đọc mã vạch Hình 5.12: Màn hình vận hành chế độ Auto - Nhập kho 60 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Ở chế độ Nhập kho không quét mã vạch hệ thống dừng, hiển thị alarm Hình 5.13 phát tiếng cảnh báo cần nhập mã hình nhấn đồng ý, nhấn xác nhận hình alarm nhấn start để tiếp tục hoạt động Hình 5.13: Màn hình alarm khơng qt mã vạch Ở chế độ Auto – Xuất kho hệ thống xuất hàng theo thứ tự số tăng dần Hình 5.14 đến hết kho hàng Hình 5.14: Màn hình chế độ Auto - Xuất kho 61 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ Khi chế độ Ato - Xuất kho kho khơng cịn hàng alarm Hình 5.15, nhấn xác nhận hình cảnh báo Hình 5.15: 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 ngồi, việc xuất kho theo mã Hình 5.16 Hình 5.16: Màn hình xuất Manu - Xuất kho theo mã 62 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 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 Hình 5.17: Màn hình cảnh báo sai mã chế độ Manu - Xuất kho Thông tin trạng thái kho hàng cập nhập bảng liệu hình thơng tin Hình 5.18 Hình 5.18: Màn hình thơng tin 63 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 5.19 Hình 5.19: File thơng tin lưu trữ 64 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận 6.1.1 Công việc thực Đề tài giải vấn đề 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 6.1.2 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 6.2 Hướng phát 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 - Kết hợp nhiều hệ thống kho đơn với giao tiếp cấu để mở rộng quy mơ nhà kho Hình 6.1 Hình 6.1: Kho hàng kết hợp nhiều mơ hình đơn 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Công Thương (2022) Báo cáo xuất nhập Việt Nam 2021, Nhà xuất Công Thương, Hà Nội, 11-15 [2] Các loại mã vạch thông dụng ứng dụng chúng, , xem 20/07/2022 [3] Bài 3: Cấu trúc SQL Server ý thiết kế CSDL, , xem 20/07/2022 [4] PGS.TS Ngô Văn Thuyên (2021) slide giảng Tổng Quan Hệ Thu Thập Dữ Liệu Điều Khiển [5] Omron (2012) E3F3 Datasheet E3F3 Datasheet [6] DFRobot (2018) TB6600 Stepper Motor Driver User Guide [7] Siemens (2012) S7-1200 Programmable controller System Manual [8] Travis Cox (2016) Design Like a Pro: Graphic Design Tips for Better HMIs 66 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết nối cảm biến omron [5] 67 PHỤ LỤC Phụ lục 2: Cài đặt driver [6] 68 S K L 0