Điều khiển và giám sát mô hình lưu kho tự động phân loại sản phẩm bằng mã barcode

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 & TỰ ĐỘNG HÓA ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÃ BARCODE GVHD: THS PHÙNG SƠN THANH SVTH: PHAN NGUYỄN MINH THÙY PHẠM VIẾT PHƯỚC SKL009261 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO    ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÃ BARCODE GVHD: ThS PHÙNG SƠN THANH SVTH1: PHAN NGUYỄN MINH THÙY MSSV: 17151137 SVTH2: PHẠM VIẾT PHƯỚC MSSV: 17151117 Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp HCM, ngày tháng năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Nguyễn Minh Thùy Phạm Viết Phước MSSV: 17151137 MSSV: 17151117 Ngành: CNKT Điều khiển Tự động hóa Lớp: Giảng viên hướng dẫn: ThS Phùng Sơn Thanh ĐT: 0983960600 17151CL3 Ngày nhận đề tài: 15/8/2021 Ngày nộp đề tài: 6/8/2022 Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÃ BARCODE Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Kích thước mơ hình: dạng hình trụ bán nguyệt, có giá đỡ, chiều cao 120cm - Động Servo HF-KP13 Driver MR-J3 10B - Động 24VDC băng tải - Relay 24VDC chức đóng, mở động - Cơ cấu truyền động dây đai Nội dung thực đề tài: - Xây dựng chương trình điều khiển, truyền thơng máy tính PLC Mitsubishi - Thiết kế hình điều khiển GT Designer giám sát HMI - Chạy thử nghiệm, cân chỉnh sửa lỗi mơ hình - Nhận xét, đánh giá chung toàn hệ thống - Viết báo cáo luận văn - Báo cáo đề tài tốt nghiệp Sản phẩm: Mơ hình lưu kho tự động phân loại hàng TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc o0o -Tp HCM, ngày tháng năm 2022 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Phan Nguyễn Minh Thùy MSSV:17151137 Họ tên sinh viên 2: Phạm Viết Phước MSSV:17151117 Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÃ BARCODE Tuần Nội dung Đăng ký nhận đề tài 2-5 Tìm hiểu lý thuyết, nghiên cứu tham khảo đồ án có liên quan 6-9 Tìm hiểu điều khiển vị trí phương pháp cho hệ trục Servo 10 - 12 Xác nhận GVHD Liệt kê thiết bị tìm hiểu mã vạch 13 - 15 Tìm hiểu camera quét mã (nhận biết phân loại mã vạch) 16 - 29 Ảnh hưởng Covid nên tiếp cận mặt phần cứng Xin điểm I 30 - 32 Thiết kế tủ điện toàn hệ thống ii 33 - 35 Viết chương trình chạy Jog cho cấu vận chuyển hàng hoá 36 - 38 Viết chương trình điều khiển xác vị trí hàng hố cần lưu kho 39 - 40 Viết chương trình kết hợp nhận diện mã vạch điều khiển vị trí lưu kho 41 - 42 Thiết kế giao diện HMI 43 - 44 Hoàn thiện phần cứng 45 Viết báo cáo 46 Hoàn thành báo cáo GV HƯỚNG DẪN Phùng Sơn Thanh iii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc o0o PHIẾU NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1: Phan Nguyễn Minh Thùy MSSV: 17151137 Họ tên sinh viên 2: Phạm Viết Phước MSSV: 17151117 Ngành: CNKT Điều khiển Tự động hóa Lớp : 17151CL3 Giáo viên hướng dẫn: ThS Phùng Sơn Thanh Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÃ BARCODE NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Ý kiến khác: Tp HCM, ngày tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Phùng Sơn Than iv BIÊN BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA KHOA ĐTCLC Họ tên Sinh viên: Phan Nguyễn Minh Thùy Phạm Viết Phước MSSV:17151137 MSSV:17151117 Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÃ BARCODE Nội dung chỉnh sửa STT Yêu cầu chỉnh sửa (GVPB Nội dung chỉnh sửa ( trình bày HĐ) nhóm chỉnh sửa gì, mục nào, trang bao nhiêu) Cần bổ sung phần kết phân tích kết Nhóm bổ sung kết chạy thực nghiệm, đo thực tế thời gian lưu kho 40 hàng phân tích kết ở Chương 5, Mục 5.2, Trang 62-63 Sửa lại phần Tài liệu tham khảo Nhóm bổ sung tên Tài liệu tham khảo ở Mục TÀI LIỆU THAM KHẢO, Trang 66 TP.HCM, ngày 25 tháng năm 2022 Xác nhận GVHD Nhóm sinh viên (Kí ghi rõ họ tên) (Kí ghi rõ họ tên) v LỜI CẢM ƠN Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Khoa Đào tạo chất lượng cao tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình nghiên cứu thực đề tài Chúng em củng xin chân thành biết ơn Thầy Phùng Sơn Thanh, người hướng dẫn tận tình cho chúng em suốt thời gian nghiên cứu đề tài đồ án Thầy dẫn, giúp đỡ, định hướng cho chúng em thầy tạo điều kiện tốt nhất để chúng em hồn thành đề tài nghiên cứu Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Chúc thầy sức khỏe gặt hái được nhiều thành công nghiệp giảng dạy Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa Đào tạo chất lượng cao nói chung ngành Điều khiển – Tự động hóa nói riêng! Cảm ơn thầy truyền đạt kiến thức vô quý báu, tảng để chúng em đến được ngày hơm áp dụng vào công việc sau Chân thành cảm ơn quý Thầy Cô bên cạnh chúng em thời gian qua TPHCM, ngày tháng năm 2022 Nhóm sinh viên thực Phan Nguyễn Minh Thùy – Phạm Viết Phước vi LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển ngày mạnh mẽ thời đại công nghiệp ứng dụng 4.0, hoạt động công nghiệp dần được thay từ thủ công sang bán tự động hoàn toàn tự động Số lượng hàng hóa xuất nhập ngày nhiều đa dạng, với nhu cầu xếp nhanh gọn phân biệt nguồn gốc loại hàng hóa mà nhiều cơng ty, nhà máy giới trang bị hệ thống kho hàng tự động cho văn phịng, cơng xưởng mình…Việc ứng dụng cơng nghệ cao lưu trữ hàng hóa, giúp cho q trình quản lý cách khoa học, có hệ thống có tính linh động cao, từ nâng cao hiệu giảm giá thành hoạt động Để góp phần giải vấn đề trên, áp dụng kiến thức được học vào thực tiễn, nhóm định thực đề tài “Điều khiển giám sát mô hình lưu kho tự động phân loại sản phẩm mã Barcode” Đồ án gồm mơ hình hệ thống lưu kho được điều khiển qua PLC hoạt động xác ổn định vii MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỚT NGHIỆP ii PHIẾU NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iv BIÊN BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA ĐỒ ÁN .v LỜI CẢM ƠN vi LỜI MỞ ĐẦU vii MỤC LỤC viii DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG xiv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xv TÓM TẮT xvi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .1 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Nội dung nghiên cứu .2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nguyên lý làm việc cấu trúc hệ thống 2.1.1 Nguyên lý làm việc 2.1.2 Cấu trúc hệ thống .4 2.1.3 Các thành phần hệ thống lưu kho 2.2 Hình thức quản lý kho doanh nghiệp 11 2.2.1 Mã barcode (mã 1D) .11 2.2.2 Mã QR (mã 2D) 11 2.3 Cơ sở lí thuyết 12 viii Tiếp theo thiết lập Port cho camera theo bước : Hình 4.12 Thiết lập kết nối mạng • Bước 3: Chọn loại mã vạch được quét Vào Reading => Auto focus => Details => => chọn loại mã 1D (EAN) Sau nhấn OK Hình 4.13 Chọn loại mã vạch Nhấn nút góc phải phần mềm AutoID Network Navigator để gửi lệnh cài đặt đến SR-1000 53 4.2.3 Giao diện giám sát GT Designer3 Sau hình HMI mà nhóm thiết kế, với yêu cầu thể đầy đủ thông tin cần giám sát, giao diện trực quan, dễ giám sát, cảnh báo trường hợp vận hành lỗi hệ thống HMI nhóm thiết kế bao gồm trang sau: Màn hình giới thiệu: bao gồm thơng tin tên trường, logo trường, logo khoa, tên đề tài, tên giảng viên hướng dẫn, sinh viên thực nút đăng nhập để vào hình điều khiển Hình 4.14 Màn hình giới thiệu Giao diện hình chính: Giao diện cho phép người dùng lựa chọn chế độ để vận hành Ngoài ra, giao diện mặc định ban đầu cần người sử dụng thiết lập chế độ vận hành Auto Manual trước hệ thống vào hoạt động Màn hình có hiển thị đèn báo trạng thái nút điều khiển đưa trục vị trí bắt đầu (Zero Point) Hình 4.15 Màn hình hệ thống 54 Giao diện Jogging: Giao diện cho phép người vận hành kiểm tra trạng thái hoạt động vị trí động Servo chế độ chạy Jog có sẵn Hình 4.16 Màn hình chạy Jog hệ thống Màn hình giám sát tồn hệ thống : ở giao diện người dùng giám sát tổng quát hệ thống nhà kho, bao gồm mode, trạng thái tất ô hàng Hình 4.17 Màn hình giám sát vận hành toàn hệ thống 55 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC, PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH 5.1 Kết đạt Hình ảnh hồn thành mơ hình tủ điện: Hình 5.1 Mơ hình hệ thống 56 Hình 5.2 Tủ điện hệ thống Hình ảnh hệ thống thu được từ thực nghiệm: Việc điều khiển giám sát trực tiếp hệ thống hình HMI giúp khâu vận hành trở nên trực quan thực thi nhanh chóng Giao diện được thiết kế theo tiêu chuẩn bố cục phù hợp công nghiệp Màu sắc được ưu tiên lựa chọn hài hồ, khơng bị rối mang tính thẩm mỹ đồng hình Vị trí nút nhấn được thiết kế để người vận hành dễ dàng thao tác kiểm soát hệ thống Tuy nhiên nhìn chung chưa thật thân thiện với người dùng có nhiều thơng tin giá trị cần được thiết lập trước phải hiểu rõ quy trình vận hành hệ thống tiếp cận được 57 Hình 5.3 Màn hình HMI chạy chế độ Jogging Các thao tác lệnh trao đổi liệu PLC với HMI được thực thi gần tức thời Hình 5.4 Màn hình HMI chế độ Auto 58 Hình 5.5 Màn hình HMI chế độ Manual Mặt khác ở hình 5.6 giúp người sử dụng có nhìn tổng quan, tiện giám sát bao quát hoạt động hệ thống Ở chế độ Import Manual ban đầu kho chưa có hàng, sau chọn số hình nhấn Start hệ thống thực cấu gấp hàng bỏ vào chọn Hình 5.6 Màn hình HMI Import Manual lúc chưa có hàng 59 Hình 5.7 Màn hình HMI Import Manual chọn ô để nhập hàng Sau hồn tất chu trình có hàng sáng lên hiển thị có hàng Hình 5.8 Màn hình HMI Import Manual hiển thị ô hàng nhập Tương tự Import ở chế độ Export Manual ta thao tác chọn ô số 17 cần xuất hàng bấm Start 60 Hình 5.9 Màn hình HMI tiến hành chọn để xuất hàng Sau hồn tất chu trình trạng thái ô chọn tắt đồng nghĩa với việc ô x́t hàng Hình 5.10 Màn hình HMI hàng xuất Ta xem lại lịch sử xuất nhập kho ở trang History Trouble hình 5.11 61 Hình 5.11 Lịch sử hoạt động xuất nhập kho Trong trình hoạt động hệ thống gặp cố cảnh báo Thơng tin được hiển thị ở hình Alarm hình : Hình 5.12 Màn hình HMI cảnh báo hệ thống 5.2 Phân tích so sánh Bảng đo thời gian xuất nhập kho ô hàng ( số đến 40 vị trí chứa hàng kệ ): 62 15s 18s 17 20s 25 22s 33 23s 18s 10 18s 18 20s 26 22s 34 25s 24s 11 24s 19 24s 27 25s 35 25s 30s 12 30s 20 30s 28 30s 36 30s 15s 13 18s 21 20s 29 22s 37 23s 18s 14 18s 22 20s 30 22s 38 25s 24s 15 24s 23 24s 31 25s 39 25s 30s 16 30s 24 30s 32 30s 40 30s Về khoảng thời gian nhập xuất kho hệ thống lưu kho tự động nhóm ổn định không chênh lệch nhiều Theo ghi nhận từ thực nghiệm nhóm thấy nhập kho ở vị trí mất khoảng 15 giây ở vị trí xa nhất thời gian lưu kho 30 giây Thời gian trung bình khoảng 20 giây Về giải pháp điều khiển, hệ thống nhóm xây dựng được tiện ích chạy ở nhiều chế độ khác Về tỷ lệ sai sót, q trình nhập x́t hàng, nhóm thử qt với 100 lần lấy mẫu kết có lần camera không quét được mã mã bị mờ kích thước mã q nhỏ camera khơng thể lấy nét được 5.3 Tổng kết Ưu điểm: • Hệ thống xuất nhập kho vị trí theo u cầu • Qt sản phẩm đa hướng • Quét được mã vạch động liên tục • Khơng bị mất liệu hệ thống gặp cố • Xây dựng được thuật toán giúp xuất nhập kho hoạt động với thời gian nhanh ổn định nhất • Điều khiển giám sát hệ thống được hình HMI Nhược điểm: 63 • Cịn phải cấp phơi tay • Chỉ áp dụng cho dãy nhà kho • Chưa giám sát điều khiển từ xa được Web Server 64 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Với hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn nổ lực nhóm cuối nhóm hồn thành đề tài cách hoàn chỉnh với hầu hết mục tiêu ban đầu đề Đề tài hoàn thành được mục tiêu đề từ đầu, cụ thể: • Điều khiển giám sát mơ hình lưu kho tự động với dạng hình trụ bán nguyệt, tối ưu thời gian diện tích nhỏ hẹp • Giám sát được giao diện hình HMI • Xây dựng dược giải pháp tối ưu để xuất nhập hàng cách nhanh nhẩt, tiết kiệm thời gian vận hành 6.2 Hướng phát triển • Mở rộng hệ thống dãy nhà kho để đạt suất cao • Xây dựng hệ thống giám sát điều khiển từ xa Web Server 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu từ Website, Bài báo, Giáo trình [1] Kho AS/RS ? https://otecvn.com.vn/kho-as-rs-la-gi/ [2] Multi-deep Shuttle Storage System “D3” https://www.daifuku.com/vn/solution/intralogistics/products/automatedwarehouse/multideep-asrs/ [3] Barcode gì? Tìm hiểu barcode https://meta.vn/hotro/barcode-la-gi-5823 [4] Ethernet gì? Các tính Ethernet https://netsystem.vn/ethernet-la-gi-cac-tinh-nang-hang-dau-cua-ethernet/ [5] Tổng quan PLC Mitsubishi iQ-R, iQ-F, Q, L, F, QS, WS, A Series https://mesidas.com/plc-mitsubishi/ [6] So sánh động Step động Servo http://cokhithanhduy.com/so-sanh-dong-co-step-va-dong-co-servo/ [7] Hộp số Apex AE070-005 http://songlong-automation.com/hop-so-apex-ae070-005-966983.html [8] Camera Keyence Sr-1000 Manual https://www.keyence.com.vn/products/barcode/barcode-readers/sr1000/models/sr-1000/ [9] Phần mềm SR-H6W AutoID Network Navigator https://www.keyence.com.vn/products/barcode/barcode-readers/sr2000/models/sr-h6w/ 66 S K L 0