BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH KHO HÀNG THÔNG MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ[.]
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 KHO HÀNG THƠNG MINH GVHD: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH: HỒ CHÍ CƯỜNG PHẠM HẢI NAM S K L0 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH KHO HÀNG THƠNG MINH SVTH: HỒ CHÍ CƯỜNG MSSV: 13151013 SVTH: PHẠM HẢI NAM MSSV: 13151144 Khóa: 2013 Ngành: CN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH KHO HÀNG THƠNG MINH SVTH: HỒ CHÍ CƯỜNG MSSV: 13151013 SVTH: PHẠM HẢI NAM MSSV: 13151144 Khóa: 2013 Ngành: CN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Hồ Chí Cường Họ tên sinh viên 2: Phạm Hải Nam Ngành: CN Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Đời Ngày nhận đề tài: MSSV: 13151013 MSSV: 13151144 Lớp: 13151CLC ĐT: 098 322 2159 Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình nhà kho thơng minh Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên 1:…………………………………….MSSV:……………………… Họ tên sinh viên 2:…………………………………….MSSV:……………………… Ngành:…………………………………………………………………………………… Tên đề tài:…………………………………….…………………………………….…… …………………………………………………………………………………………… Họ tên Giáo viên huớng dẫn:………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 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:………………………………………………………) …………………………………………………………………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên 1:…………………………………….MSSV:……………………… Họ tên sinh viên 2:…………………………………….MSSV:……………………… Ngành:…………………………………………………………………………………… Tên đề tài:…………………………………….…………………………………….…… …………………………………………………………………………………………… Họ tên Giáo viên phản biện:………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 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:………………………………………………………) …………………………………………………………………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iii LỜI CÁM ƠN Đồ án tốt nghiệp tổng kết trình hoc tập trường chuẩn bị bước vào thực tế sống sản xuất Trong suốt q trình thực hồn thành đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng em cố gắng nổ lực nhiều bên cạnh nhóm may mắn nhận quan tâm, giúp đỡ vơ to lớn từ phía nhà trường, thầy cố vấn với động viên giúp đỡ gia đình bạn bè Chính tình cảm tạo cho nhóm chúng em có tự tin hăng hái công việc, học hỏi nhiều hồn thành tốt đồ án Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Ban chủ nhiệm Khoa Chất Lượng Cao, Bộ môn Điều khiển tự động – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi để nhóm thực đề tài Thầy Nguyễn Tấn Đời – giáo viên hướng dẫn thực đồ án tốt nghiệp tận tình giảng dạy, tạo điều kiện động viên nhóm suốt thời gian thực đồ án Các thầy cô Khoa cung cấp tài liệu, hướng dẫn giúp đỡ nhóm hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp Gia đình người thân ln nơi động viên ln giúp đỡ nhóm để hoàn thành tốt đề tài Cuối xin cảm ơn bạn bè giúp đỡ chúng em nhiều Sinh viên thực Hồ Chí Cường Phạm Hải Nam iv TÓM TẮT Nhằm tạo sản phẩm để phục vụ cho trình giảng dạy khoa Chất lượng cao nói riêng trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung, đồng thời nhóm sinh viên khóa sau tham khảo, củng cố kiến thức thực tế nên nhóm chúng em tiến hành thiết kế, chế tạo mơ hình nhà kho thơng minh Nội dung gồm có chương: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Cơ sơ lý thuyết + Giới thiệu hệ thống kho hàng thông minh + Cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống kho hàng thông minh + Động bước cách điều khiển + Giới thiệu PLC S7-200 + Giới thiệu Arduino Mega 2560 + Công nghệ RFID - Chương 3: Thiết kế thi công mô hình - Chương 4: Điều khiển giám sát hệ thống - Chương 5: Kết nhận xét - Chương 6: Kết luận hướng phát triển Đề tài tập trung nghiên cứu điều khiển giám sát vị trí khối hàng nhà kho để điều khiển cấu bốc dỡ hàng Mơ hình nhóm thi công với xử lý chính PLC S7 200 điều khiển động bước cấu truyền động dây curoa v ABSTRACT We created a product with the purpose to service for teaching of high quality faculty in particular and HCM University of Technology and Education in general Besides, we want to improve our practical experience so we designed and manufacture this sample about the smart warehouse model The project consist of chapter: - Chapter 1: Overview - Chapter 2: The basic of knowledge + Introduction about smart warehouse + Structure and working principle of smart warehouse + Step motor and how to control step motor + Introduction about PLC S7-200 + Introduction about Arduino Mega 2560 + RFID technology - Chapter 3: Design and build model - Chapter 4: Control and monitor system - Chapter 5: Result and comment - Chapter 6: Conclusion and development The thesis focused on controlling and monitoring the position of the cargo in the warehouse to control the loading and unloading structure The model is designed with the main processor, the PLC S7 200, which controls the stepper motors in the belt drive mechanism vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CÁM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT xi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH BIỂU ĐỒ xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Yêu cầu đề tài 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài 1.7 Kết dự kiến đạt CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu hệ thống kho hàng thông minh 2.1.1 Lịch sử hình thành vii Thiết lập giao tiếp PC PLC Hình 4.7 Thiết lập giao tiếp PC PLC Khai báo biến Step7 MicroWin Hình 4.8 Khai báo biến Step7 MicroWin 47 Khai báo biến liên kết PC Access Hình 4.9 Khai báo biến liên kết PC Access Các bước thực chuyển tiếp biến từ PC Access qua Wincc Hình 4.10 Khởi tạo OPC Server WinCC 48 Hình 4.11 Tìm kiếm S7-200 thơng qua PC Access Hình 4.12 Cấu hình cho PLC S7-200 Hình 4.13 Chuyển giao biến từ PC Access qua WinCC 49 Hình 4.14 Hồn tất cấu hình cho trạm Khai báo biến kết nối WinCC Hình 4.15 Khai báo biến kết nối WinCC 50 Thiết lập quyền sử dụng giám sát hệ thống Hình 4.16 Thiết lập quyền sử dụng giám sát hệ thống WinCC 51 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 5.1 Thi cơng mơ hình thực tế: Hình 5.1 Mơ hình khung thực tế Hình 5.2 Cơ cấu truyền động ngang thực tế 52 Hình 5.3 Cơ cấu truyền động dọc thực tế Hình 5.4 Cơ cấu truyền động đưa hàng vào thực tế 53 Hình 5.5 Mạch điều khiển động thực tế Hình 5.6 Mơ hình nhà kho hồn chỉnh 54 5.2 Chạy mơ hình Lần 1: Đưa hàng vào vị trí thứ (Với chu kì xung 4ms) Hình 5.7 Giao diện giám sát lần chạy thứ Nhận xét: - Động chuyển động nhanh - Cơ cấu truyền động đưa vị trí - Do khối lượng hàng nhỏ nên khơng giữ hàng với tốc độ động Lần 2: Đưa hàng vào vị trí thứ (Với chu kì xung 10ms) Hình 5.8 Giao diện giám sát lần chạy thứ 55 Nhận xét: - Động chuyển động chậm - Cơ cấu truyền động đưa vị trí - Hàng đưa vào kho vị trí Lần 3: Đưa hàng vào vị trí thứ (Chu kì xung 4ms với động chu kì xung 10ms với động 2,3) Hình 5.9 Giao diện giám sát lần chạy thứ Nhận xét - Thời gian chạy động vừa phải - Cơ cấu truyền động đến vị trí - Hàng đưa vào kho vị trí 5.3 Nhận xét chung Về phần cứng: - Khung khí thiết kế chắn - Khoảng cách ô kho hàng tương đối 56 - Hệ thống truyền động dây curoa hoạt động tốt - Đưa hàng chính xác đến vị trí yêu cầu - Mạch điều khiển đặt hộp gọn gàng Về phần mềm: - Đã sử dụng chức phát xung tốc độ cao PTO S7-200 - Có thể điều khiển động timer Về giao diện giám sát hệ thống: - Dễ nhìn, trực quan - Có thể quan sát hàng chứa hàng khơng - Có thể cài đặt quyền sử dụng người dùng 57 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận 6.1.1 Kết đạt - Hồn thành thi cơng mơ hình nhà kho thơng minh - Hiểu ngun lý, cấu hoạt động hệ thống - Lập trình Arduino xử lý phân loại thẻ RFID - Lập trình PLC điều khiển cấu đưa hàng hóa - Hệ thống hoạt động theo yêu cầu đề từ đầu - Nhập xuất hàng hóa vị trí kho hàng - Hiểu rõ giao thức PPI SPI - Có thể phát xung tốc độ cao S7-200 6.1.2 Kết chưa đạt - Hệ thống đơn giản - Giải thuật áp dụng chưa tối ưu - Phần khí hệ thống chưa tốt, sử dụng nhiều module - Thời gian đáp ứng hệ thống cịn chậm 6.2 Khó khăn hướng phát triển 6.2.1 Khó khăn - Chi phí thực thấp - Trong q trình thi cơng khí cịn gặp nhiều sai sót - Thiết kế thi cơng mạch in cịn gặp nhiễu, sai sót kỹ thuật - Bộ nhớ liệu PLC thấp 6.2.2 Hướng phát triển - Nghiên cứu phát triển giải thuật điều khiển - Thay thể sử dụng phân loại sản phẩm theo mã vạch, mã QR 58 - Nâng cấp phần khí, mở rộng số lượng hàng hóa - Ứng dụng IoT vào quản lý giám sát kho hàng 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Ngọc Bích, Phạm Quang Huy, “Lập trình PLC – SCADA mạng truyền thông công nghiệp”, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội [2] Phạm Quang Huy, Lê Cảnh Trung, “Lập trình điều khiển với Arduino”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Nguyễn Văn Hiệp, Phạm Quan Huy, “Công nghệ nhận dạng sóng vơ tuyến RFID”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tiếng Anh [1] S7-200 Programmable Controller System Manual 60