Hệ thống lưu kho – xuất kho nhiều tầng kết hợp phân loại sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN HỆ THỐNG LƯU KHO - XUẤT KHO NHIỀU TẦNG KẾT HỢP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2022-133 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: HUỲNH TRUNG HIẾU SKC008035 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN HỆ THỐNG LƯU KHO – XUẤT KHO NHIỀU TẦNG KẾT HỢP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM MÃ SỐ: 133 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật Sinh viên thực hiện: Huỳnh Trung Hiếu 19151125 (Chủ nhiệm đề tài) Lê Anh Huy 19151132 Hồ Khải Minh 19151154 Dương Khắc Luân 19151152 Lớp, khoa: 19151CL1A, Khoa Đào tạo Chất lượng cao Ngành học: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Người hướng dẫn: TS Trần Vi Đơ TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Hệ thống lưu kho – xuất kho nhiều tầng kết hợp phân loại sản phẩm - Chủ nhiệm đề tài: Huỳnh Trung Hiếu Mã số SV: 19151125 - Lớp: 19151CL1A Khoa: Đào tạo chất lượng cao - Thành viên đề tài: STT Họ tên Lê Anh Huy Hồ Khải Minh Dương Khắc Luân MSSV 19151132 19151154 19151152 Lớp 19151CL1A 19151CL1A 19151CL1A Khoa Đào tạo chất lượng cao Đào tạo chất lượng cao Đào tạo chất lượng cao - Người hướng dẫn: TS Trần Vi Đô Mục tiêu đề tài: Trước hội nhập kinh tế giới, cơng nghiệp nước ta nói riêng nước giới nói chung thời kỳ phát triển mạnh mẽ Đi kèm với phát triển ấy, số lượng sản phẩm, hàng hóa cơng nghiệp tăng nhanh Để đáp ứng nhu cầu lưu kho, xuất kho cách khoa học địi hỏi người cơng nhân phải thực cơng việc với tốc độ cao xác, khơng độ an tồn lao động người cơng nhân quan tâm Và đề tài “HỆ THỐNG LƯU KHO - XUẤT KHO NHIỀU TẦNG TỰ ĐỘNG KẾT HỢP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM” nhằm đáp ứng nhu cầu cải thiện suất tăng cao cho cơng ty, nhà máy hay doanh nghiệp Tính sáng tạo: Hiện nay, hệ thống sử dụng để thay vai trò người vận hành số hoạt động nâng đỡ, bê vác lên kho Nhưng cần phải có người quan sát giám sát hẹ thống Vì sơ lượng cơng nhân giảm đáng kể Tại Việt Nam có nhiều nghiện cứu hệ thống lưu kho tự động áp dụng thành công số nhà máy Việc phân loại lưu kho tự động hướng tối ưu cho phát triển kinh tế nước nhà nói riêng giới nói chung Kho thơng minh hệ thống lý tưởng giúp cho việc phân loại, lưu trữ, luân chuyển theo dõi thực cách xác linh hoạt Việc xuất nhập kho cần câu lệnh, liệu lưu trữ, ghi nhớ tự động, quản lí theo thời gian thực cách xác Ứng dụng nhà kho thông minh giải pháp cần thiết giúp nâng cao tính linh hoạt chuỗi cung ứng logistics, tăng suất lưu trữ kho, giảm nhân cơng, an tồn vận hành, xuất nhập hàng nhanh xác, quản lý kho cách khoa học chặt chẽ Kết nghiên cứu: Hoàn thành mơ hình hệ thống lưu-xuất kho tự động Thích hợp áp dụng cho nhà máy sản xất lớn Hoàn thành giao diện đọc mã vạch đáp ứng yêu cầu phân loại để sử dụng, cài đặt, quan sát thơng tin liệu mã vạch Hồn thành giao diện Scada đáp ứng việc giám sát điều khiển hệ thống Hoàn thành giao diện lưu trữ liệu Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Đề tài áp dụng thực tế giúp tăng chủ động việc lưu hàng hóa cách nhanh chóng nhà máy doanh nghiệp Tiết kiếm đáng kể chi phí để thuê nhân lực, giảm thiểu rủi ro trình vận chuyển hàng hóa Giúp cho doanh nghiệp, nhà máy dễ dàng quản lý hàng hóa cách tối ưu thuân lợi Từ nâng cao doanh thu doanh nghiệp Mơ hình áp dụng nhiều nơi khơng riêng Việt nam mà cịn rộng rãi nước ngồi Để từ đó, đề tài vơ phổ biến để làm đồ án sinh viên nghiên cứu trường đại học Ngày 14 tháng 11 năm 2022 SV chịu trách nhiệm thực đề tài 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 Q 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 – TS.Trần Vi Đô, 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 hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu 1.5 Các đề tài liên quan 1.6 Nội dụng nghiên cứu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các phương pháp phân loại sản phẩm lưu kho 2.2 Các mô hình lưu kho có ngày 2.2.1 Mơ hình kho hàng xếp chồng 2.2.2 Mơ hình lưu kho bán tự động 2.2.3 Hệ thống lưu xuất kho tự động ASRS (Automated Storage & Retrieval System) 2.3 Tổng quan PLC 2.3.1 PLC Mítubisi 2.3.2 PLC Siemens 2.4 Động bước 13 2.4.1 Giới thiệu động co bước 13 2.4.2 Phân loại động vơ bước 15 2.4.3 Phương pháp điều khiển động bước 15 2.5 Cảm biến nhận diện sản phẩm 16 2.5.1 Cảm biến quang 16 2.5.2 Cảm biến tiệm cận 18 2.6 Lý thuyết Barcode 19 2.6.1 Khái niệm barcode 19 2.6.2 Phân loại barcode 20 2.8 Lý thuyết sở liệu SQL 25 2.8.1 Khái niệm SQL 25 2.8.2 Các chức SQL 26 2.9 Phầm mềm Visual Studio 27 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 29 3.1 Thiết kế hệ thống khí 29 3.1.1 Yêu cầu thiết kế 29 3.1.2 Tính tốn tỷ lệ mơ hình 29 3.1.3 Thiết kế khung 29 3.1.4 Thiết kế cấu di chuyển 30 3.1.5 Thiết kế cấu đẩy rút 31 3.1.6 Thiết kế băng tải 33 3.1.7 Lắp ghép mơ hình hồn chỉnh 35 3.2 Thiết kế hệ thống điện 35 3.2.1 Yêu cầu thiết kế 35 3.2.1 Sơ đồ khối chức hệ thống 36 3.2.2 Lựa chọn thiết bị 36 3.2.3 Sơ đồ nối dây 49 3.2.4 Thiết kế tủ điện 51 3.3 Thiết kế lưu đồ điều khiển 53 3.4 Thiết kế giao diện 53 3.4.1 Yêu cầu thiết kế 53 3.4.2 Thiết kế giao diện đọc mã vạch 54 3.4.3 Thiết giao diện điều khiển giám sát 54 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 56 4.1 Thi cơng khí 56 4.1.1 Thi công khung giá lưu kho 56 4.1.2 Thi công cấu di chuyển 56 4.1.3 Thi công cấu đẩy rút 57 4.1.4 Thi công băng tải 57 4.2 Thi công phần điện 59 4.3 Thi công giao diện giám sát điều khiển 59 4.4 Thi công giao diện đọc mã vạch 61 4.5 Thi công websever 62 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 63 5.1 Kết thi cơng khí 63 5.2 Kết thi công phần điện 63 5.3 Kết thi công giao diện đọc mã vạch 64 5.4 Kết thi công giao diện giám sát điều khiển 65 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 67 6.1 Kết luận 67 6.1.1 Công việc thực 67 6.1.2 Hạn chế 67 6.1.3 Hướng phát triển 67 Tài liệu tham khảo 68 Danh mục hình ảnh Hình 2.1: Kho hàng xếp chồng …………………………………………………… Hình 2.2: Kho hàng bán tự động………………………………………………………… Hình 2.3: Lưu trữ dạng block .…………………………………………………………8 Hình 2.4: Bay shelf – Kệ hàng …………………………………………………… Hình 2.5: Pallet rack – Lưu trữ dùng kệ Pallet ………………………………………… Hình 2.6: Cantilever Shelves – Kệ dài……….……………………………………………8 Hình 2.7: PLC ………………………………… ………………………………………10 Hình 2.8: PLC S7-1214C DC/DC/DC……… …………………………………………11 Hình 2.9: Động bước …… …………… …………………………………………14 Hình 2.10: Các loại mã vạch ……………………………………………………………20 Hình 2.11: Mã EAN UPC…………….………………………………………………21 Hình 2.12: Mã code 39 …………………………………………………………….……22 Hình 2.13: Mã code 128………………………………………………………….………23 Hình 2.14: Mã ITF………………………………………………………….……………23 Hình 2.15: Mã Codabar………………………………………… ………………………24 Hình 2.16: Mã code 93………………….………………….….…………………………24 Hình 2.17: Mã MSI Plessey…………….………………… ……………………………25 Hình 2.18: Giao diện SQL……………………………….………………………………27 Hình 2.19: Giao diện giới thiệu……………………….…………………………………28 Hình 2.20: Giao diện quét mã vạch…… ………….……………………………………28 Hình 3.1: Bộ khung lưu kho…………….……….………………………………………29 Hình 3.2: Trục X Z………………… ………………………………………………31 Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động cấu Telescopic mơ hình thực tế ………31 Hình 3.4: Trục Y …………………………………………………………… …………32 Hình 3.5: Băng tải cấp sản phẩm …………………………….…………………………33 Hình 3.7: Băng tải xuất sản phẩm ………………………………………………………34 Hình 3.8: Hệ thống lưu kho tự động…… ………………………………………………35 Hình 3.9: Sơ đồ khối hệ thống………… ………………………………………………36 Hình 3.10: PLC S7-1214C DC/DC/DC….………………………………………………37 Hình 3.11: Sơ đồ nối dây……………… ………………………………………………38 Hình 3.12: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS10P1 …… …………………………39 Hình 3.13: Sơ đồ nối dây ……………………….………………………………………39 Hình 3.14: Nút nhấn Start……………… ………………………………………………40 Hình 3.15: Nút nhấn Stop……………… ………………………………………………40 Hình 3.16: Nút dừng khẩn cấp………… ………………………………………………40 Hình 3.17: Chân nối dây…………………………………………………………………40 Hình 3.18: Nút nhấn gạt chế độ………….………………………………………………41 Hình 3.19: Động trục Z……………….………………………………………………42 Hình 3.20: Động trục X………………….……………………………………………42 Hình 3.21: Động băng tải…………… ………………………………………………43 Hình 3.22: Driver điều khiển động bước ……………………………………………44 Hình 3.23: Bật kênh phát xung tốc độ cao PTO ………… ……………………………45 Hình 3.24: Khai báo chân phát xung, chiều ……………………………………………46 Hình 3.25: Khai báo vi bước driver bước vít me….….………………………………46 Hình 3.26: Khai báo tốc độ, thời gian tăng giảm tốc …………… ……………………47 Hình 3.27: Camera quét mã vạch ……………….………………………………………48 Hình 3.28: Nguồn xung cấp 24V ………………….……………………………………49 Hình 3.29: Sơ đồ nối dây……………………… ………………………………………50 Hình 3.30: Tủ điện diện………………… ………………………………………51 Hình 3.31: Tủ điện bên phải ……………………………………………………………52 Hình 3.32: Nắp tủ điện………………… …………………………………….…………52 Hình 3.33: Lưu đồ giải thuật hệ thống… …………………………………….…………53 Hình 3.34: Thiết kế giao diện quét mã vạch VS2017….……………………………54 10 - Màn hình chính: Tổng quan hệ thống: Bảng điều khiển, trạng thái vị trí động cơ, thơng tin hàng hóa, số vị trí cịn trống có hàng Thơng tin: Dữ liệu kho hàng Alarm: Hiển thị cảnh báo Chạy jog: Điều khiển động cơ, băng tải Login: Đăng nhập phân quyền Cảnh báo Bằng cách đưa giả sử số tình gặp phải q trình lưu kho nhóm xây dựng nên Bảng 0.3: Alarm Tên Alarm Không quét mã vạch! Đã có hàng! Khơng có hàng ! Khơng khu vực theo phân loại! Đầy kho loại 1! Đầy kho loại 2! Đầy kho loại 3! Đã xuất kho hết hàng! Khơng tìm thấy mã sản phẩm kho! Loại Alarm Hành động Lỗi Kiểm tra lại mã Cảnh báo Cảnh báo Chọn vị trí khác Chọn vị trí khác Cảnh báo Chọn vị trí thuộc khu vực phân loại Cảnh báo Cảnh báo Cảnh báo Bấm xác nhận Bấm xác nhận Bấm xác nhận Cảnh báo Bấm xác nhận Cảnh báo Nhập lại mã Phân quyền Bảng 0.4: Bảng phân quyền hệ thống Quyền Admin Chức Giám sát X Điều khiển thiết bị X Cài đặt thông số, chạy jog X 55 Operator Monitor X X X CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1 Thi cơng khí 4.1.1 Thi cơng khung giá lưu kho Bộ khung giá lưu kho làm từ nhơm định hình, giá đỡ thiết kệ miếng mica suốt Nhóm thực cắt, khoan lắp ghép lại ốc vít giúp tạo tính chắn thẩm mỹ chung mơ hình Hình 4.1: Bộ khung lưu kho 4.1.2 Thi công cấu di chuyển Hai trục vít me có sẵn thị trường thoả mãn tiêu chí thiết kế đề trên, sau dùng nhơm để cố định với tạo thành khối cấu di chuyển theo trục X – Y 56 Hình 4.2: Trục di chuyển X Z 4.1.3 Thi công cấu đẩy rút Đế đỡ làm nhôm cố định hai nhơm định hình Các cấu đẩy rút thiết kế mica đen gắn với pully dây đai thuận lợi việc đẩy rút vào Hình 4.3: Trục di chuyển Y 4.1.4 Thi công băng tải Các chi tiết băng tải cắt nhôm định hình, sau lắp ghép chi tiết gắn khung nhơm định hình 57 Hình 4.4: Băng tải cấp sản phẩm Hình 4.5: Băng tải xuất hàng 58 4.2 Thi công phần điện Sau thiết kế tủ điện theo linh kiện thực tế, lên vẽ chi tiết đấu nối dây nhóm thực làm tủ điện theo trình tự: Bước 1: Tiến hành gắn ray nhôm, thiết bị, máng nhựa lên đế tủ điện Bước 2: Khoan mặt để gắn đèn, nút nhấn, công tắc Bước 3: Đi dây, gắn ống lồng, bấm cos làm gọn hoàn thành tủ điện 4.3 Thi công giao diện giám sát điều khiển Giao diện hình giám sát sử dụng màu xám để người vận hành sử dụng thời gian dài không bị mỏi mắt, làm bật đối tượng Dựa theo chức thành phần trang hình phân thành ba vùng gồm bảng điều khiển chứa nút vận hành điều khiển, khu vực hiển thị thông tin trạng thái kho hàng bảng thơng tin Hình 4.6: Giao diện điều khiển giám sát 59 Hình 4.7: Giao diện đăng nhập Để kích hoạt phân quyền hệ thống cần thao tác cài đặt User administration Hình 4.8: Tạo tài khoản người dùng 60 4.4 Thi công giao diện đọc mã vạch Giao diện đọc barcode báo gồm giao diện giới thiệu Hình 4.9: Giao diện giới thiệu 61 Hình 4.10: Giao diện qt barcode 4.5 Thi cơng websever Hình 4.11: Giao diện Web 62 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết thi cơng khí Kết sau thi cơng lắp ráp phần khí hồn tất Error! Reference source not found Nhận xét: Kết khí phần khung hệ thống khung đẩy rút sai số thi công lớn đảm bảo cấu hoạt động bình thường theo u cầu khơng bị kẹt Nhìn chung phần khí chắn, puly dây đai lắp đặt ăn khớp, căng đai vừa đủ; bánh răng, trượt ăn khớp Hình 5.1: Kết thi cơng mơ hình 5.2 Kết thi cơng phần điện Sau q trình thi cơng lắp đặt tủ điện điều khiển thu Nhận xét: Nhìn chung tủ điện đáp ứng u cầu tủ điện cơng nghiệp, bố trí bên ngăn nắp, bên ngồi có đầy đủ nút chức vận hành số chế độ hệ thống bản, đèn hiển thị trạng thái hoạt động hệ thống 63 Hình 5.2: Kết thi cơng tủ điện Hình 5.3: Kết thi cơng nắp tủ điện 5.3 Kết thi công giao diện đọc mã vạch Sau q trình thi cơng giao diện đọc mã vạch hoàn thành 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 thông tin liệu mã vạch 64 Hình 5.4: Kết thi cơng giao diện bắt đầu qt mã Hình 5.5: Kết thi cơng giao diện quét mã 5.4 Kết thi công giao diện giám sát điều khiển Sau q trình thi cơng giao diện điều khiển giám sát thu kết 65 Hình 5.6: Kết thi cơng giao diện bắt đầu giám sát điều khiển Hình 5.7: Kết thi công giao diện điều khiển giám sát 66 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 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 6.1.3 Hướng phát triển 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 mô nhà kho 67 Tài liệu tham khảo [1] Các loại mã vạch thông dụng ứng dụng chúng, , xem 20/07/2022 [2] PGS.TS Ngô Văn Thuyên (2021) slide giảng Tổng Quan Hệ Thu Thập Dữ Liệu Điều Khiển [3] DFRobot (2018) TB6600 Stepper Motor Driver User Guide [4] Siemens (2012) S7-1200 Programmable controller System Manual [5] Travis Cox (2016) Design Like a Pro: Graphic Design Tips for Better HMIs 68 S K L 0