Sau quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài, nhóm đã thiết kế và thi công đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ QR”; đã đạt được những mục tiêu lúc đầu đề ra: • Xây dựng được mô hình hệ thống lưu kho tự động thỏa mãn yêu cầu đặt ra. • Đã quét được mã QR Code phân loại đúng với mong muốn, yêu cầu đã đặt ra. • Rút ra được nhiều kiến thức và kinh nghiệm trong quá trình làm đồ án cũng như cách giải quyết vấn đề xảy ra trong quá trình thử nghiệm mô hình. • Sử dụng phần mềm TIA Portal V16 để lập trình điều khiển hệ thống cũng như mô phỏng giám sát trên giao diện màn hình WinCC. • Hiểu được cấu tạo, các ngõ vào ra, nguyên lý hoạt động cũng như các modun, các thiết bị phần cứng liên quan đến PLC S71200. • Làm quen với ngôn ngữ lập trình C, sử dụng phần mềm Visual studio. • Hiểu được các loại động cơ bước, nguyên lý hoạt động của động cơ bước, cách sử dụng động cơ bước, cách đấu dây cũng như cách điều khiển động cơ bước. • Hiểu được nguyên lý hoạt động, thiết lập các thông số, cách đấu dây giữa Driver với PLC và động cơ bước. • Có thể thiết kế được các kết cấu cơ khí nhỏ mang tính chính xác tương đối trong mô hình, làm tiền đề cho các hệ thống lớn sau này. • Thiết kế và thi công tủ điện với tính thẩm mỹ và kỹ thuật cao phù hợp với các tiêu chuẩn tủ điện thực tế. • Mô hình hoạt động ổn định và chính xác, đúng yêu cầu công nghệ đã đề ra.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ QR Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực : Mã sinh viên Lớp : Hà Nội, 2023 BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNGĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆPHÀNỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TT Họ tên SV Mã SV Lớp/Khóa Ngành Tên đề tài: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo mã QR Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu sở lý thuyết hệ thống phân loại mã Qrcode Tổng hợp kiến thức chuyên môn học, nâng cao khả tư sáng tạo cho cá nhân môi trường làm việc nhóm Sinh viên tiếp cận, làm chủ cơng nghệ phát triển ứng dụng thực tế Kết dự kiến: Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm theo mã Qrcode Tính tốn, thiết kế hệ thống phân loại mã Qrcode Xây dựng thuật điều khiển Bảng số liệu tính tốn lựa chọn thiết bị cho đề tài Thiết lập mơ hình mơ /mơ hình thực nghiệm đáp ứng yêu cầu đề tài Phân tích kết đạt đề tài Thời gian thực hiện: từ 06/03/2023 đến 07/05/2023 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo mã QR TT Nội dung công việc Người thực - Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm theo mã Qrcode 06/3 - 12/3 - Tính tốn, thiết kế hệ thống phân loại mã Qrcode 13/3-19/3 - Xây dựng thuật điều khiển 20/3-02/4 - Tính chọn thiết bị cho hệ thống 03/4-16/4 - Xây dựng mơ hình mơ 17/4-23/4 Thời gian hoàn thành - Hoàn thiện đề tài - Hoàn thiện slide báo cáo 24/4-07/5 - Báo cáo kết trước hội đồng GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỞNG NHÓM MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .5 DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI QR 10 1.1 Tự động hóa cơng nghiệp sản xuất 10 1.2 Giới thiệu hệ thống lưu kho tự động phân loại theo Qrcode .14 1.3 Cấu tạo hệ thống lưu kho tự động phân loại theo Qrcode .15 1.3.1 Hệ thống vận chuyển 15 1.3.2 Hệ thống xuất nhập 16 1.3.3 Hệ thống lưu trữ 19 CHƯƠNG II THIẾT KẾ PHẦN CỨNG MƠ HÌNH 20 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 20 2.2 Yêu cầu kĩ thuật 21 2.3 Nguyên lý hoạt động 21 2.4 Lựa chọn thiết bị đấu nối .22 2.4.1 Khối điều khiển 22 2.4.1.1 Giới thiệu PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC .24 2.4.1.2 Cảm biến NPN PNP kết nối PLC .29 2.4.2 Khối tín hiệu vào 31 2.4.2.1 Nút nhấn điều khiển 31 2.4.2.2 Cảm biến .32 2.4.2.3 Máy quét mã QR code 34 2.4.2.4 Cơng tắc hành trình .36 2.4.3 Khối công suất 37 2.4.3.1 Bộ điều khiển động bước 37 2.4.3.2 Relay trung gian 39 2.4.4 Khối cấu chấp hành 41 2.4.4.1 Động Step 41 2.4.4.2 Động giảm tốc chiều 43 2.4.4.3 Van điện từ khí nén .45 2.4.5 Khối Nguồn 47 2.4.5.1 Nguồn tổ ong 47 2.4.5.2 Aptomat 49 2.5 Lựa chọn thiết bị khí .51 2.5.1 Yêu cầu công nghệ .51 2.5.2 Lựa chọn cấu truyền động .52 2.5.2.1 Lựa chọn phương án thiết kế trục XY 52 2.5.2.2 Phân tích đai ốc vitme thông số kỹ thuật 52 2.5.2.3 Phân tích ray trượt vng máy CNC .54 2.5.2.4 Lựa chọn cấu truyền động cho tay đặt hàng ( trục Z ) .55 2.6 Tổng kết thiết bị điện sử dụng mơ hình .56 2.7 Các vẽ sơ đồ sơ mơ hình 59 2.7.1 Sơ đồ đấu nối 60 2.7.2 Bản vẽ tủ điện đấu nối 62 2.7.3 Bản vẽ cấu mô hình tổng thể 63 CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG 64 3.1 Phần mềm lập trình điều khiển 64 3.1.1 Giới thiệu phần mềm TIA PORTAL V16 64 3.1.2 Giới thiệu phần mềm Visual Studio .65 3.1.3 Giao diện xử lý hình ảnh quét mã vạch .69 3.1.4 Mã QR sản phẩm 69 3.2 Mơ tả chương trình điều khiển 70 3.2.1 Mô tả hoạt động đưa hàng vào ô chứa hàng 71 3.2.2 Mô tả hoạt động có yêu cầu lấy hàng khỏi kho 71 3.3 Lập trình điều khiển hệ thống .72 3.3.1 Lưu đồ thuật toán tổng quát hệ thống 72 3.3.2 Lưu đồ thuật toán chế độ nhập hàng 73 3.3.3 Lưu đồ thuật toán chế độ xuất hàng .73 3.3.4 Lưu đồ thuật toán vận hành hệ thống 74 3.3.5 Phân công input, output 75 3.3.6 Xác định thông số điều khiển động trục X, Y 75 3.3.6.1 Tọa độ nhập hàng 77 3.3.6.2 Tọa độ xuất hàng 78 3.4 Thiết kế giao diện giám sát HMI 78 CHƯƠNG IV KẾT QUẢ THI CƠNG MƠ HÌNH 80 4.1 Thi công phần cứng .80 4.1.1 Trục ngang dọc 80 4.1.2 Xy lanh đặt hàng 82 4.1.3 Tủ điện điều khiển 83 4.1.4 Kho chứa hàng 85 4.1.5 Mơ hình sản phẩm dán mã QR .86 4.1.6 Tay quét QR 87 4.1.7 Băng tải chuyển hàng 87 4.2 Thi công phần mềm .88 4.2.1 Giao diện WinCC, HMI .88 4.2.2 Giao diện Windows Forms Scan QR 88 4.3 Vận hành hệ thống .88 4.4 Hiệu suất hoạt động .89 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 91 5.1 Kết luận .91 5.2 Nhận xét, đánh giá .92 5.3 Hướng phát triển 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Dây chuyển tự động hóa nhà máy sản xuất 10 Hình 1.3 Hệ thống băng tải dây chuyền 11 Hình 1.4 Tự động hóa với robot 12 Hình 1.5 Cơ cấu tay máy vận chuyển sản phẩm vào kho .16 Hình 1.6 Hình ảnh QR code 17 Hình 1.7 Mã vạch truyền thống QR code 18 Hình 1.8 QR code hàng hóa 18 Hình 2.1 Sơ đồ khối tồn hệ thống 20 Hình 2.2 Hình ảnh thực tế PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 26 Hình 2.3 PLC 1214C DC/DC/DC - 6ES7 214-1AE30-0XB0 28 Hình 2.4 Sơ đồ đấu ngõ vào ngõ PLC 1214C DC/DC/DC 29 Hình 2.5 Cảm biến dùng tiếp điểm NPN 30 Hình 2.6 Cảm biến dùng tiếp điểm PNP .30 Hình 2.7 Nút nhấn nhả LA38-11D 32 Hình 2.8 Thơng số kích thước nút nhấn nhả 32 Hình 2.9 Cảm biến quang CX-441 34 Hình 2.10 Thơng số kích thước cảm biến quang CX-441 .34 Hình 2.11 Máy quét Honeywell 1470g 36 Hình 2.12 Cơng tắc hành trình 37 Hình 2.13 Driver Step TB 6600 38 Hình 2.14 Thơng số kích thước Driver Step TB 6600 39 Hình 2.15 Relay Omron MY2N – J 24VDC 40 Hình 2.16 Thơng số kích thước Relay Omron MY2N – J 24VDC .41 Hình 2.17 Step Motor KH42KMR2R001C 42 Hình 2.18 Step Motor 42BYGH48 .43 Hình 2.19 Động giảm tốc DC 44 Hình 2.20 Thơng số kích thước động giảm tốc DC JGB37-545 24VDC 45 Hình 2.21 Van điện từ AIRTAC 4V210-08 46 Hình 2.22 Thơng số kích thước van điện từ AIRTAC 4V210-08 47 Hình 2.23 Nguồn tổ ong 24V-5A 48 Hình 2.24 BD-63R C20 Panasonic Aptomat 50 Hình 2.25 Thơng số kích thước BD-63R C20 Panasonic Aptomat 51 Hình 2.26 Đai ốc vít me 53 Hình 2.27 Ray trượt vuông máy CNC 55 Hình 2.28 Ống xi lanh khí nén đầu 56 Hình 2.29 Sơ đồ mạch điện tổng thể hệ thống 61 Hình 2.30 Layout bố trí thiết bị tủ .62 Hình 3.1 Giao diện phần mềm TIA Portal 64 Hình 3.2 Khai báo thư viện 66 Hình 3.3 Thư mục làm việc 67 Hình 3.4 Lưu đồ thuật tốn qt mã QR .68 Hình 3.5 Giao diện app chưa Windows Forms chưa khởi động .69 Hình 3.6 Giao diện Windows Forms Scan QR chạy .69 Hình 3.7 Lưu đồ thuật tốn tổng quát hệ thống 72 Hình 3.8 Lưu đồ thuật tốn chế độ nhập hàng 73 Hình 3.9 Lưu đồ thuật toán chế độ xuất hàng .73 Hình 3.10 Lưu đồ thuật tốn vận hành hệ thống 74 Hình 3.11 Chế độ MANUAL MODE ADVANCE .76 Hình 3.12 Giao diện thiết kế screen1 79 Hình 3.13 Giao diện hình giám sát 88 Hình 4.1 Trục ngang ( AXIS ) 80 Hình 4.2 Trục dọc ( AXIS 2) 81 Hình 4.3 Xy lanh đặt hàng 82 Hình 4.4 Mặt ngồi tủ điện 83 Hình 4.5 Layout bên tủ điện 84 Hình 4.6 Mơ hình kho để sản phẩm 85 Hình 4.7 Mơ hình sản phẩm gắn mã QR 86 Hình 4.8 Tay quét mã QR .87 Hình 4.9 Băng tải chuyển hàng .87 Hình 4.10 Giao diện Windows Forms Scan QR 88