Xây dựng mô hình phân loại sản phẩm lưu kho tự động bằng mã qr

63 Trang 21 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt PLC Programmable Logic Controller Bộ điều khiển lập trình SCADA Supervisory Control And Data AcquisitionHệ t

TỔNG QUAN

Đặt vấn đề

Trước đây, hầu hết các xưởng sản xuất phụ thuộc vào lao động thủ công trên dây chuyền sản xuất sơ khai, dẫn đến việc vận chuyển hàng hóa đến nơi lưu trữ rất tốn kém và kém hiệu quả.

Hiện nay, trên toàn cầu có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa đa dạng về thiết bị và phương pháp thực hiện Chủ yếu, các hệ thống này sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, với các máy nâng do người lái điều khiển để sắp xếp hàng hóa vào kho.

Nhìn chung, các nhà kho hiện nay có các nhược điểm sau:

- Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa

- Không phân loại được các hàng hóa khác nhau (các hàng hóa thường để chung với nhau trong 1 kho)

- Không bảo quản tốt hàng hóa khi số lượng nhiều (Chất hàng chồng lên nhau)

- Rất khó kiểm soát số lượng hàng hóa ra vào trong kho

- Mất nhiều thời gian cho việc xuất nhập kho

Sự ra đời của hệ thống xếp hàng hóa tự động đã cải thiện đáng kể việc quản lý và lưu trữ hàng hóa trong kho Các hệ thống này sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, giúp tiết kiệm thời gian và nhân công Mặc dù đầu tư vào trang thiết bị hiện đại tốn chi phí, nhưng lợi ích mang lại bao gồm bảo quản hàng hóa tốt hơn và thuận tiện hơn trong việc kiểm soát và quản lý kho.

Chính nhu cầu và lý do đó mà nhóm chúng em tiến hành thiết kế, thi công “ HỆ

THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM – LƯU KHO TỰ ĐỘNG BẰNG MÃ QR”

Mục tiêu

Đề tài giải quyết vấn đề thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển việc nhập và xuất kho một cách chính xác, nhanh gọn và tự động

Ngoài ra, đề tài còn hướng đến việc phân loại hàng hóa để phân chia khu vực lưu trữ trong kho

Toàn bộ hệ thống lưu kho sẽ được điều khiển và giám sát thông qua hệ thống SCADA Bao gồm: giao diện điều khiển từ máy tính (WinCC)

Dự đoán, cảnh báo các lỗi trong xảy ra trong quá trình hoạt động

Giải quyết vấn đề kiểm tra số lượng hàng hóa giúp rút ngắn thời gian và giảm thiểu can thiệp vào quá trình sản xuất, từ đó nâng cao hiệu quả của dây chuyền lưu trữ hàng hóa.

Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu cách vận hành xuất - nhập kho trong thực tế, xây dựng mô hình và tái hiện lại cơ cấu, chức năng của các đối tượng trong kho

Khảo sát một số mô hình thực tế và một số đề tài trước

Tham khảo tài liệu trên các trang tự động hóa.

Giới hạn

Đề tài này tập trung vào việc thiết kế hệ thống lưu trữ kho hàng tự động theo mô hình AS/RS, tích hợp các công nghệ hiện đại như băng chuyền và tay nâng hàng, nhằm tối ưu hóa quy trình lưu trữ và quản lý hàng hóa.

Trong nghiên cứu này, hệ thống chỉ sử dụng một tay nâng cho kho hàng, dẫn đến nhiều hạn chế về thời gian và lưu lượng hàng hóa.

Hệ thống SCADA chỉ dừng lại ở việc giám sát trong mạng LAN Không thể điều khiển thông qua mạng Internet

Nội dung nghiên cứu

Các nội dung đề tài bao gồm:

Chương 1: Tổng quan: Giới thiệu, nêu ra mục tiêu, giới hạn đề tài và chọn phương pháp nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Trình bày các cấu trúc cơ bản trong một hệ thống lưu kho tự động và các cơ sở lý thuyết liên quan đến hệ thống lưu kho

Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống: Từ các yêu cầu của hệ thống, nhóm đề xuất quy trình công nghệ, tính toán và thiết kế đưa ra bản vẽ các chi tiết cơ khí hệ thống; đưa ra sơ đồ khối và chức năng, lựa chọn cấu hình, thiết bị, sơ đồ nối dây, lưu đồ điều khiển

Chương 4: Thi công hệ thống: Trình bày các bước thi công cơ khí, thi công tủ điện Thao tác cấu hình và cài đặt thiết bị

Chương 5: Kết quả thực hiện: Trình bày kết quả của việc xây dựng mô hình và giao diện điều khiển

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển: Đưa ra kết luận các vấn đề đã làm được, chưa làm được và hướng phát triển thêm cho đề tài trong tương lai.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Nguyên lý làm việc và cấu trúc hệ thống lưu kho

2.1.1 Nguyên lý làm việc hệ thống

2.1.1.1 Khái niệm về hệ thống lưu kho

Hệ thống lưu trữ và lấy hàng tự động AS/RS (Automated Storage and Retrieval System) là giải pháp quản lý hàng hóa hiện đại, tích hợp công nghệ cơ khí, tự động hóa và thông tin để tối ưu hóa quy trình xuất nhập hàng.

Hệ thống bao gồm hai thành phần chính: phần mềm và phần cứng Phần mềm bao gồm ứng dụng quản lý robot gắp hàng và phần mềm quản lý hàng hóa Trong khi đó, phần cứng gồm hệ thống giá kệ cố định, các robot gắp hàng, và hệ thống băng tải để vận chuyển hàng hóa.

2.1.1.2 Nguyên lý làm việc và cấu trúc hệ thống

Hệ thống AS/RS không cần sự can thiệp của con người trong kho khi được trang bị băng tải tự động Phần mềm điều khiển tự động hóa toàn bộ quy trình xuất nhập hàng, giúp tối ưu hóa hiệu suất Với khả năng lưu trữ cao nhờ vào chiều cao và quãng di chuyển của robot, kho tự động tiết kiệm đến 85% diện tích sàn so với kho truyền thống, đồng thời tăng tốc độ vận chuyển hàng hóa một cách đáng kể.

Các hệ thống nhà kho hiện đại ngày nay chủ yếu hoạt động theo phương thức tự động hoặc bán tự động Khi hàng hóa được nhập vào, chúng sẽ được chuyển đến khu vực chờ của hệ thống vận chuyển Khi hàng hóa đến vị trí xác định, robot tay gắp sẽ lấy hàng và di chuyển đến vị trí trống trong kho lưu trữ Quá trình xuất hàng cũng diễn ra tương tự theo hướng ngược lại.

Lợi ích của hệ thống lưu kho AS/RS:

- Đơn giản hóa việc vận hành và bảo trì

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.2 Cấu trúc hệ thống lưu kho

Tùy theo yêu cầu công nghệ của mỗi nhà kho nên sẽ có cấu trúc khác nhau dẫn đến hiện nay có nhiều kiểu nhà kho khác nhau

2.1.2.1 Hệ thống lưu kho tự động có người vận hành (Man – on – board AS/RS)

Hệ thống kho bán tự động cho phép sự tham gia trực tiếp của người vận hành trong một số công đoạn, như việc đứng trên thang máy để xếp và đặt hàng.

Hệ thống này lý tưởng cho các chi tiết máy nhỏ và rời, với sức chứa, kích thước và tải trọng tối ưu Nó phù hợp với nhu cầu của các doanh nghiệp vừa và nhỏ, mang lại hiệu quả cao trong quá trình sản xuất.

Hình 2 1: Hệ thống lưu kho có người vận hành

2.1.2.2 Hệ thống lưu trữ tàu con thoi 3 chiều “D3”

Shuttle Rack D3 là hệ thống kho tự động với mật độ lưu trữ pallet cực cao, bao gồm băng tải nhận/dỡ hàng, máy nâng thẳng đứng, và xe lưu trữ trên mỗi lớp Hệ thống này cho phép lưu trữ một lô hàng trên mỗi làn và sử dụng mạng LAN không dây chuyên dụng để giao tiếp với PC điều khiển.

Các biến thể bố trí trạm kho và dỡ hàng có thể linh hoạt tùy thuộc vào hình dạng của nhà kho và dây chuyền sản xuất Bên cạnh đó, việc bố trí cũng cần cân nhắc đến khối lượng lưu trữ để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động.

Hình 2 2: Làn đường lưu trữ

Mô hình First In Last Out (FILO):

FILO một bên: Bố cục cơ bản trong đó làn lưu trữ được đặt ở một bên của làn di chuyển bằng tàu con thoi

FILO hai bên: Một cấu hình trong đó tàu con thoi có thể đi vào cả làn đường chứa bên trái và bên phải

2.1.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống lưu kho

Cấu trúc cơ bản của nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, với robot vận chuyển tự động hoạt động dọc theo mỗi hành lang Hai bên hành lang được bố trí các khoang chứa hàng, trong khi đầu mỗi hành lang có trạm xuất/nhập hàng hóa Các trạm này được kết nối với nhau thông qua hệ thống băng chuyền.

Hình 2 5: Thành phần cơ bản trong hệ thống lưu kho

Hệ thống vận chuyển hiện đại ngày nay rất đa dạng, cho phép lựa chọn phương thức vận chuyển phù hợp tùy theo yêu cầu công nghệ và hình thức lưu kho Một số phương thức vận chuyển hàng phổ biến bao gồm băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng và máy xếp đỡ, giúp tối ưu hóa quá trình vận chuyển và nâng cao hiệu suất làm việc.

Hệ thống băng tải là giải pháp tối ưu cho tự động hóa, đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển hàng hóa từ kho đến địa điểm giao nhận.

Hình 2 6: Băng tải trong công nghiệp

Hệ thống điều khiển bao gồm:

- Bộ điều khiển trung tâm (PLC)

- Các loại cảm biến (Cảm biến tiệm cận, cảm biến nhiệt…)

- Relay trung gian, công tắc hành trình…

- Cơ cấu chấp hành bao gồm các động cơ và các cơ cấu cơ khí có vai trò biến đổi, truyền động, vận chuyển các loại hàng hóa

Hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc nhận tín hiệu và điều chỉnh hoạt động của cơ cấu chấp hành, từ đó tự động hóa và nâng cao độ chính xác trong quá trình vận hành kho hàng.

2.1.3.3 Hệ thống kệ, giá đỡ (Pallet)

Kệ kho chứa hàng di động Mobile rack: Là hệ thống kệ có gắn bánh xe ở dưới

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT đó, toàn bộ dãy kệ sẽ di chuyển sang hai bên, chừa lại một không gian đủ rộng để xe nâng có thể đi vào và lấy hàng

Hình 2 7: Nguyên lí hoạt động kệ Mobile Rack Ưu điểm:

- Tăng công suất chứa hàng lên gấp đôi so với kệ truyền thống

- Có khả năng tích hợp với các hệ thống phần mềm quản lý kho

- Suất đầu tư không quá cao như các hình thức kho tự động khác

- Công suất xuất nhập hàng ở mức thấp, trung bình

- Kết cấu kho phải cứng, vững hơn so với kệ truyền thống

- Suất đầu tư cao hơn nhiều so với kệ truyền thống

- Tốn điện, khả năng xảy ra sự cố khi vận hành cao hơn

- Tốn chi phí sửa chữa nhiều khi xảy ra va chạm giữa xe nâng và kệ

Kệ Narrow Aisle (Very Narrow Aisle Racking hay kệ VNA) là hệ thống kệ kho được thiết kế với nguyên lý tương tự như kệ Selective, nhưng với các dãy kệ được bố trí sát nhau, tạo ra lối đi hẹp từ 1750 đến 2000 mm Thiết kế này giúp tối ưu hóa không gian lưu trữ hàng hóa một cách hiệu quả hơn.

Hình 2 8: Kệ VNA trong kho hàng

Các pallet có thể được lưu trữ ở độ cao lớn trong kho hàng, phù hợp với các khoang chứa hàng cao Kệ VNA có cấu trúc tương tự như kệ Selective thông thường, nhưng có thể bổ sung thêm phụ kiện để tối ưu hóa việc lưu trữ Ưu điểm của kệ VNA là khả năng tận dụng không gian cao và cải thiện hiệu quả lưu trữ.

- Tối ưu hóa không gian kho

- Tăng hiệu quả và năng suất bốc dỡ hàng hóa

- Độ an toàn hàng hóa cao

- Chi phí đầu tư xe nâng cao

- Dành cho những kho hàng lợi thế về chiều cao

- Bị hạn chế bởi nguyên lý nhập hàng trước thì xuất trước

Hình thức quản lý kho trong doanh nghiệp

Hình 2 10: Súng bắn mã vạch

Mã vạch, hay còn gọi là barcode, là phương thức biểu thị dữ liệu dưới dạng hình ảnh, giúp các nhà sản xuất truyền đạt thông tin về sản phẩm như tên thương hiệu, nguồn gốc xuất xứ và thông tin kiểm định chất lượng một cách đầy đủ mà không cần sử dụng quá nhiều chữ hoặc không gian mô tả.

QR code là phiên bản cải tiến của mã vạch truyền thống, với khả năng lưu trữ vượt trội Trong khi mã vạch chỉ có thể chứa tối đa 20 ký tự, QR code có thể lưu trữ lên đến 7.089 ký tự số và 4.296 ký tự chữ Điều này giúp QR code truyền tải lượng thông tin lớn hơn và mang lại nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với mã vạch thông thường.

Cơ sở lí thuyết

Ethernet là công nghệ mạng cục bộ cho phép truyền thông tin giữa các máy tính Trong bài viết này, cáp Profinet được sử dụng để kết nối máy tính với PLC.

Siemens nhằm truyền nhận thông tin giữa hai thiết bị [7]

Trong phạm vi đề tài, Tia Portal V16 được sử dụng để lập trình điều khiển PLC

Siemens S7-1200 dòng 1214 DC/DC/DC và thiết kế màn hình giao diện trên WinCC

Professional cho mô hình lưu kho

2.3.2.2 Ngôn ngữ lập trình Ladder Logic

Ngôn ngữ lập trình Ladder Logic, hay còn gọi là sơ đồ bậc thang (LD/LAD), là một ngôn ngữ chuyên dụng cho việc lập trình các bộ điều khiển logic khả trình (PLC).

Ladder Logic là một ngôn ngữ lập trình PLC đồ họa, sử dụng ký hiệu tượng trưng để thể hiện các hoạt động logic Nó được xây dựng từ các nấc thang logic, tạo thành hình dạng giống như một cái thang, từ đó có tên gọi “Ladder Logic” hay “Ladder Diagram”.

PyCharm là một môi trường phát triển tích hợp được sử dụng để lập trình bằng

Python cung cấp nhiều tính năng hữu ích như phân tích mã, trình gỡ lỗi đồ họa, và kiểm tra đơn vị tích hợp Nó cũng tích hợp dễ dàng với các hệ thống kiểm soát phiên bản và hỗ trợ phát triển web thông qua Django.

PyCharm được phát triển bởi công ty JetBrains của Sec

2.3.2.4 Ngôn ngữ lập trình Python

Ngôn ngữ lập trình Python là một ngôn ngữ máy tính bậc cao phổ biến, thường được sử dụng để phát triển trang web, phần mềm, tự động hóa công việc và phân tích dữ liệu Với tính linh hoạt và khả năng ứng dụng đa dạng, Python là một ngôn ngữ lập trình đa mục đích, phù hợp cho nhiều lĩnh vực khác nhau.

Snap7 là thư viện mã nguồn mở được thiết kế để kết nối, truyền tải và điều khiển các thiết bị tự động hóa Được phát triển bởi Thomas Fach-Pedersen, Snap7 hiện là một trong những thư viện mã nguồn mở phổ biến nhất trong lĩnh vực tự động hóa.

Snap7 hỗ trợ giao thức truyền thông Siemens S7 (S7comm) cho phép kết nối và truyền dữ liệu với thiết bị tự động hóa Siemens Nó cung cấp các tính năng quan trọng như đọc và ghi biến trong PLC, truy cập các khối DB và OB, cùng với thông tin về trạng thái thiết bị.

Snap7 hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như C++, C#, Python, Java và Delphi, đồng thời tương thích với các hệ điều hành Windows, Linux và macOS.

PLC (Bộ điều khiển logic lập trình) là thiết bị lập trình chuyên dụng trong công nghiệp, dùng để điều khiển các quy trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp Nó có khả năng thực hiện nhiều chương trình hoặc sự kiện, được kích hoạt bởi các ngõ vào hoặc qua bộ định thời và bộ đếm Khi sự kiện được kích thích, PLC có thể bật, tắt hoặc phát chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài Việc thay đổi chương trình trong PLC cho phép thực hiện các chức năng khác nhau trong các môi trường điều khiển khác nhau Ngoài ra, PLC còn có thể được mở rộng với các thiết bị như Module AI (Ngõ vào tương tự), DI (Ngõ vào số) và các module ghép nối truyền thông, cùng với các bộ nhớ Cartridge.

Trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển tự động hóa, có hai loại hình thức điều khiển chính: điều khiển dựa trên thiết bị điện như nút nhấn, công tắc, rơ le trung gian và rơ le thời gian, và điều khiển bằng bộ lập trình PLC Theo thời gian, chức năng của PLC đã được cải thiện đáng kể, tuy nhiên, các tiêu chí thiết kế và chi tiết kỹ thuật vẫn dựa trên những nguyên tắc cơ bản.

Hình 2 12: PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/DC

Cảm biến hồng ngoại là thiết bị điện tử đo và bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh, hoạt động bằng cách sử dụng cảm biến ánh sáng để phát hiện bước sóng trong phổ hồng ngoại Thiết bị này giúp phát hiện các vật thể từ xa, như kiểm tra hàng hóa trong kho hoặc xác định hàng đã đi qua băng chuyền hay chưa Cảm biến hồng ngoại được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực tự động hóa.

2.3.5 Động cơ bước Động cơ bước hay còn gọi là Step Motor là một loại động cơ chạy bằng điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của roto có khả năng cố định roto vào các vị trí cần thiết nên chúng ta có thể quy định được tần số góc quay của nó Nếu góc bước của nó càng nhỏ thì số bước trên mỗi vòng quay của động cơ càng lớn và độ chính xác của vị trí chúng ta thu được càng lớn

Hình 2 14: Một số loại động cơ bước

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG

Yêu cầu chung hệ thống

Hệ thống có một số yêu cầu:

- Có mô hình của hệ thống điều khiển giám sát xuất/nhập kho

- Xây dựng các tiện ích để người vận hành có thể điều khiển và giám sát hệ thống đơn giản và dễ dàng

- Xây dựng giải thuật hệ thống bằng PLC

- Áp dụng công nghệ mã QR và viết chương trình quét mã QR bằng Python

- Thiết kế giám sát hệ thống trên WinCC Professional

Vật liệu phôi hàng lưu kho:

- Loại hàng: kiểu phôi hình hộp chữ nhật

- 18 vị trí trên kệ xếp hàng

- Thời gian xuất nhập kho trung bình 15 giây.

Hoạt động của hệ thống

Khi hệ thống hoạt động, trước tiên cần đưa cơ cấu nâng hạ về vị trí HOME (vị trí 0) để bắt đầu quá trình xuất nhập kho Hệ thống hoạt động theo hai phương thức khác nhau.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG

Chế độ AUTO (Tự động) cho phép băng tải dừng lại khi cảm biến phát hiện hàng hóa ở vị trí nhập, ngăn chặn việc cấp hàng tiếp tục Sau khi dừng, hệ thống sẽ tiến hành quét mã hàng hóa.

Tại vị trí nhập hàng, sau khi quét mã QR để phân loại hàng, tay robot sẽ nâng và di chuyển hàng đến vị trí trống gần nhất đã được quy định Khi hàng được đưa đến đúng vị trí, tay nâng sẽ trở về vị trí ban đầu, cho phép băng tải tiếp tục nhập và xử lý các mặt hàng tiếp theo.

Chế độ MANUAL cho phép người điều khiển quản lý quy trình nhập hàng hiệu quả Khi băng tải đưa hàng vào, cảm biến sẽ phát hiện sự có mặt của hàng hóa và dừng băng tải Tiếp theo, người điều khiển quét mã QR để xác định loại hàng trên màn hình SCADA Sau khi xác định, người điều khiển nhập vị trí ô hàng cần đưa đến, và cơ cấu nâng hạ sẽ chuyển hàng đến đúng vị trí đã chỉ định.

Phương thức xuất hàng cũng có hai chế độ điều khiển là AUTO (Tự động) và MANUAL (Điều khiển bằng tay)

Chế độ AUTO (Tự động) cho phép cơ cấu nâng hạ tự động di chuyển đến vị trí các ô hàng, lấy hàng và đưa toàn bộ mặt hàng còn trong kho ra băng tải xuất hàng theo thứ tự từ thấp đến cao.

Chế độ MANUAL cho phép người điều khiển chọn mặt hàng cần xuất kho, với các loại hàng đã được phân loại theo tầng lưu trữ Sau khi nhập vị trí ô hàng hoặc mã sản phẩm, tay nâng sẽ tự động di chuyển đến vị trí mong muốn để lấy hàng và đưa hàng ra băng tải xuất kho.

Thiết kế hệ thống

3.3.1 Giải pháp lưu kho tự động

Hệ thống lưu kho tự động, bao gồm băng tải và robot nâng hàng, đáp ứng tối ưu các tiêu chí về số lượng, kích cỡ hàng lưu kho trong không gian nhất định, cũng như đảm bảo thời gian và chất lượng xuất nhập kho nhanh chóng và chính xác Giải pháp này gần như hoạt động tự động, phù hợp với yêu cầu diện tích đặt ra.

Cấu trúc hệ thống kho bao gồm hai kệ hàng đối xứng và một robot nâng đặt ở giữa, với cơ cấu truyền động cho hệ thống được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất lưu trữ và vận chuyển hàng hóa.

- Một chuyển động theo phương ngang X

- Một chuyển động theo phương ngang vuông góc với X là Y

- Một chuyển động lên xuống theo chiều cao kho Z

Robot nâng hàng đều là chuyển động tịnh tiến và có rất nhiều cơ cấu truyền động tạo ra chuyển động tịnh tiến như:

Cơ cấu truyền động bằng dây đai hoạt động dựa trên lực ma sát giữa bánh dẫn và bánh bị dẫn, bao gồm ba bộ phận chính: bánh dẫn, bánh bị dẫn và dây đai Khi bánh dẫn quay, lực ma sát giữa dây đai và bánh dẫn khiến bánh bị dẫn quay theo Dây đai có thể có răng hoặc không, nhưng đều được làm từ vật liệu có khả năng tạo ma sát tốt Đây là một trong những bộ truyền cơ khí được sử dụng sớm nhất và hiện vẫn phổ biến trong các ứng dụng như máy in 3D, máy khâu, và hộp số vô cấp trong xe máy, ô tô.

- Thiết kế nhỏ gọn, gia công đơn giản

Nhược điểm: Bánh răng bị mòn bởi ma sát theo thời gian làm giảm hiệu suất hoạt động

Hình 3 2: Vitme – đai ốc trượt Ray trượt vuông (Linear Guideways):

Sự luân chuyển tuần hoàn của các viên bi thép giữa thanh ray hình chữ nhật và hộp trượt tạo ra chuyển động tuyến tính hiệu quả Thanh trượt được cố định chắc chắn trên bề mặt máy, trong khi con trượt gắn liền với chi tiết cần di chuyển.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG Ưu điểm:

- Chuyển động thẳng mượt, ma sát thấp

Nhược điểm: Chi phí mua sản phẩm đắt

Ray trượt tròn bao gồm ba thành phần chính: ray trượt, con trượt và gối đỡ Ray trượt được cố định tại một vị trí, cho phép thiết bị di chuyển một cách hiệu quả Con trượt giúp các bộ phận của thiết bị có khả năng di chuyển linh hoạt.

Hình 3 4: Ray trượt tròn Ưu điểm:

- Cấu trúc đơn giản, dễ lắp đặt

- Hiệu quả truyền động cao

Nhược điểm: Chi phí tương đối cao

Dựa trên các ưu và nhược điểm của các cơ cấu truyền động, nhóm chúng tôi quyết định chọn phương án truyền động đai qua pulley và dây curoa kết hợp với ray trượt tròn Phương án này mang lại sự đơn giản, dễ lắp đặt, tiết kiệm chi phí và phù hợp với khả năng sử dụng của hệ thống.

3.3.3 Lựa chọn giải pháp về động cơ

Trong các hệ thống điều khiển vị trí yêu cầu độ chính xác cao, động cơ bước và động cơ servo thường được ưu tiên lựa chọn Để xác định loại động cơ phù hợp, nhóm nghiên cứu đã tiến hành so sánh các thông số kỹ thuật của cả hai loại động cơ này.

Bảng 3 1: Bảng so sánh 2 động cơ Động cơ bước AC Servo

Bộ điều khiển (Driver) Đơn giản Phức tạp

Chế độ điều khiển Vị trí Tốc độ, vị trí, momen

Hiện tượng trượt bước có thể xảy ra khi tải tăng, nhưng thường ít gặp, và động cơ vẫn duy trì hoạt động êm ái trong điều kiện tải cao Để quản lý hiện tượng này, có thể áp dụng hai phương pháp điều khiển: điều khiển vòng hở và điều khiển vòng kín.

Nhiễu và rung Dễ rung và nhiễu Ít rung và nhiễu

Giá thành Rẻ Cao Độ bền Đơn giản, nhỏ gọn, ít bảo dưỡng

Thiết bị phức tạp, phải bảo dưỡng định kỳ Độ phân giải Thấp (từ 0.36-15°)

Rất cao, lên đến 13bit (phụ thuộc vào encoder)

Hệ thống truyền động qua dây đai được thiết kế cố định, hoạt động hiệu quả tại từng vị trí Để đáp ứng yêu cầu của hệ thống lưu kho tự động, động cơ Servo thường được ưu tiên cho cơ cấu nâng hạ Tuy nhiên, trong mô hình đồ án có quy mô nhỏ, việc sử dụng động cơ Servo sẽ gây tốn kém.

Vì vậy nhóm chọn động cơ bước đơn giản cho việc điều khiển và giảm chi phí cho quá trình thiết kế và thi công hệ thống

3.3.4 Phương pháp điều khiển động cơ

Nhóm đã chọn động cơ bước để thực hiện các cấu chuyển động cho hệ thống Các phương pháp điều khiển động cơ bước phổ biến hiện nay:

Điều khiển dạng sóng (Wave) là phương pháp cơ bản để điều khiển động cơ bước Phương pháp này kích hoạt từng pha hoặc stato một cách lần lượt thông qua một mạch đặc biệt, giúp từ hóa và khử từ hóa stato, từ đó tạo ra chuyển động nhanh chóng cho rôto.

Điều khiển bước đủ (Full step) là phương pháp cung cấp xung đồng thời cho hai cuộn dây pha kế tiếp nhau, giúp tạo ra mô men xoắn cao Phương pháp này cho phép điều khiển động cơ với tải trọng lớn một cách hiệu quả.

Điều khiển nửa bước (Half step) là phương pháp điều khiển kết hợp giữa điều khiển dạng sóng và điều khiển bước đủ Phương pháp này cho phép giá trị góc bước nhỏ hơn hai lần, đồng thời số bước của động cơ bước tăng gấp đôi so với phương pháp điều khiển bước đủ Tuy nhiên, điều khiển nửa bước yêu cầu bộ phát xung điều khiển phức tạp hơn.

Điều khiển vi bước (Microstep) là phương pháp điều khiển động cơ bước phổ biến nhất nhờ vào độ chính xác cao Mạch điều khiển cung cấp dòng bước biến đổi cho cuộn dây stato dưới dạng sóng hình sin, giúp tạo ra những bước đi nhỏ xíu Phương pháp này hiện nay được sử dụng để tăng cường độ chính xác tuyệt đối của từng bước trong quá trình hoạt động của động cơ.

3.3.5 Thiết kế phần cơ khí

Sử dụng phần mềm Solidwork 2021 để thiết kế phần cứng cho toàn bộ hệ thống

Hệ thống kệ hàng được thiết kế gồm 2 kệ đối xứng, làm từ gỗ chất lượng với độ dày 20mm, mang đến sự chắc chắn và bền bỉ Mỗi kệ có kích thước 400mm*117mm*510mm, trong khi mỗi ô hàng được thiết kế với kích thước 115mm*117mm*130mm, đảm bảo không gian lưu trữ hợp lý Bộ khung kệ hàng được thiết kế tinh tế, giúp tối ưu hóa không gian và tăng cường khả năng chứa hàng hóa.

Hình 3 6: Bộ khung kệ hàng

3.3.5.2 Thiết kế cơ cấu nâng hạ

Hệ thống kho sử dụng hai kệ hàng đối xứng, yêu cầu phần cơ khí nâng phải di chuyển linh hoạt trong không gian hẹp và ở những vị trí cao Nhóm nghiên cứu áp dụng cơ cấu nâng hạ vào thiết kế với ba bậc, gồm ba trục X, Y, Z liên kết chặt chẽ để đưa đầu nâng đến vị trí mong muốn Bộ khung cơ cấu nâng hạ được thiết kế với hành trình trục X là 850 mm và hành trình trục Y là 190 mm.

Hình 3 7: Bộ khung cơ cấu nâng hạ

Lựa chọn thiết bị

3.4.1.1 Động cơ bước Động cơ bước 57 NEMA23 Để tối ưu hóa cho cơ cấu nâng hạ thì trục X và Z do tải nặng hơn nên sẽ sử dụng động cơ bước 57 NEMA23

Bảng 3 2: Thông số kỹ thuật của động cơ bước 57 NEMA23 Đặc điểm Hình ảnh

Hình 3 11: Động cơ bước 57 NEMA23

Số đầu dây: 6 Động cơ bước 42 NEMA17

Do cơ cấu truyền động theo phương Y của robot tải nhẹ hơn nên sử dụng động cơ bước 42 NEMA17

Bảng 3 3: Thông số kỹ thuật của động cơ bước 42 NEMA17 Đặc điểm Hình ảnh

Hình 3 12: Động cơ bước 42 NEMA17

Do cơ cấu nâng hạ sử dụng 2 loại động cơ khác nhau nên để tối ưu hóa nhất,

Bảng 3 4: Thông số kỹ thuật của Driver DM542 Đặc điểm Hình ảnh Điện áp sử dụng (VDC): 20 - 50

Dòng điện ngõ ra (A): 1.0 - 4.2 Điện áp xung (VDC): 5-24

Các tùy chỉnh vi bước: 1/1, 1/2, 1/4, 1/8,

Các tùy chỉnh dòng điện (A): 1.0, 1.46,

Tần số xung tối đa (kHz): 200

Hình 3 14: Sơ đồ kết nối dây động cơ và PLC S7 1200 với Driver DM542

Driver TB6600 sẽ được sử dụng để điều khiển cho động cơ 42 NEMA23 của cơ

Bảng 3 5: Thông số kỹ thuật của Driver TB6600 Đặc điểm Hình ảnh Điện áp sử dụng (VDC): 9 - 42

Các tùy chỉnh vi bước: 1/1, 1/2, 1/4, 1/8,

Các tùy chỉnh dòng điện (A): 0.5A, 1.2A,

Tần số xung tối đa (kHz): 200

Hình 3 16: Sơ đồ kết nối dây động cơ và PLC S7 1200 với Driver TB6600

3.4.1.3 Lựa chọn pulley và dây curoa đi kèm động cơ

Các thiết bị kết nối với động cơ bước để tạo nên cơ cấu truyền động dây đai sẽ

Dây đai GT2 là lựa chọn lý tưởng cho hệ thống truyền động nhờ vào chất liệu nhựa cao su, giúp truyền chuyển động hiệu quả từ bánh dẫn đến bánh bị dẫn Với thiết kế pulley GT2, việc sử dụng dây đai GT2 đảm bảo sự tương thích và tạo ra chuyển động tuyến tính mượt mà cho hệ thống.

3.4.2 Lựa chọn bộ điều khiển trung tâm Đối với các quá trình sản xuất nhỏ thì người ta thường dùng vi điều khiển để điều khiển Nhưng đối với những quá trình sản xuất quy mô lớn thì vi điều khiển không còn đáp ứng được yêu cầu về độ tin cậy, độ bền nữa

Trên thị trường PLC hiện nay, các thương hiệu nổi tiếng như ABB, Siemens và Omron được ưa chuộng, trong đó PLC của Siemens rất phổ biến tại Việt Nam Sản phẩm này có giá thành hợp lý và hỗ trợ đa dạng trong lập trình, bao gồm truyền thông, PID và điều khiển chuyển động Bên cạnh đó, giao diện thân thiện và dễ sử dụng của Siemens cũng là một điểm cộng lớn cho người dùng.

Nhóm nghiên cứu đã quyết định sử dụng PLC S7-1200 1214DC/DC/DC của Siemens cho việc ước lượng điều khiển phần cứng, nhờ vào khả năng cung cấp giá thành hợp lý Thiết bị này được trang bị một cổng PROFINET, cho phép giao tiếp hiệu quả qua mạng PROFINET.

Hình 3 19: S7-1200 CPU 1214 DC/DC/DC

Bảng 3 6: Thông số kỹ thuật S7-1200 CPU 1214 DC/DC/DC

2 kB I/O tích hợp cục bộ

2 ngõ ra Kích thước ảnh tiến trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Bộ nhớ bit (M) 8192 byte Độ mở rộng các module tín hiệu 8

Các module truyền thông 3 (mở rộng về bên trái)

3.4.3 Lựa chọn thiết bị điều khiển và giám sát Để người vận hành thao tác với máy dễ dàng hơn, có thêm nhiều thông tin về quá trình hoạt động và yêu cầu về hiển thị linh hoạt hơn

Việc sử dụng PLC giúp ta có thêm một lựa chọn về việc điều khiển, giám sát đó là WinCC

WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của Siemens được sử dụng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất Phần mềm này cho phép thiết kế giao diện Người và Máy (HMI) trong hệ thống Scada (Supervisory Control and Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập số liệu, giám sát và điều khiển quy trình sản xuất WinCC hỗ trợ trao đổi dữ liệu với PLC của nhiều hãng khác nhau như Siemens, Mitsubishi, Allen-Bradley, và Omron thông qua cổng COM với chuẩn RS232 của PC và chuẩn RS485 của PLC.

Hình 3 20: Giao diện WinCC của Siemens

Nhóm lựa chọn SIMATIC TIA Portal V16 Professional V16 hệ thống kỹ thuật tích hợp bộ điều khiển SIMATIC hiện tại S7-1200

Nhóm chọn nguồn tổ ong 24V 15A

Bảng 3 7: Thông số kỹ thuật nguồn tổ ông 24V 15A Đặc điểm Hình ảnh Điện áp đầu vào: 110 – 220VAC chỉnh bằng công tắc gạt

Dòng đầu ra tối đa: 15A

CB của hãng CHINT được sinh viên sử dụng thông dụng trong các hệ thống hiện nay

Bảng 3 8: Thông số kỹ thuật CB CHINT Đặc điểm Hình ảnh

Hình 3 22: CB CHINT Điện áp định mức: 240/415V

Dòng cắt ngắn mạch: 6KA

Bảng 3 9: Thông số kỹ thuật relay trung gian HH62P Đặc điểm Hình ảnh

Dòng đóng cắt trên 1 tiếp điểm:

Hình 3 23: relay trung gian HH62P

Bộ sản phẩm gồm: relay 8 chân dẹp và đế

Số cặp tiếp điểm: 1 cặp NC (thường đóng),

Số lần đóng cắt: 100.000 lần

Có đèn báo đóng ngắt trên mỗi Relay

Chọn cảm biến hồng ngoại phát hiện vật cản E3F-DS30C4

Bảng 3 10: Thông số kỹ thuật cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4 Đặc điểm Hình ảnh Điện áp: 6-36VDC

Hình 3 24: Cảm biến hồng ngoại E3F-

Dòng: 300mA Đầu ra NPN

• Dây màu nâu: nối nguồn 24VDC

• Dây màu xanh: nối GND

• Dây màu đen là dây tín hiệu thường mở NPN, nối vào ngõ vào của PLC

Khoảng cách: 3-30cm, có thể điều chỉnh được qua biến trở gắn trên cảm biến

3.4.8 Lựa chọn đèn báo hiệu

Vì loại đèn này khá thông dụng nên dễ dàng lựa chọn

Bảng 3 11: Thông số kỹ thuật đèn tủ điện 22mm ND16-22DS CHINT Đặc điểm Hình ảnh

Hình 3 25: Đèn tủ điện 22mm ND16-22DS CHINT Điện áp: 24VDC Đường kính: 22mm

Tiêu chuẩn: CE, KEMA, EAC…

Nút nhấn nhả: Vì loại nhấn nhả này khá thông dụng nên dễ dàng lựa chọn

Bảng 3 12: Thông số kỹ thuật nút nhấn LA38-11BN Đặc điểm Hình ảnh

Số tiếp điểm: 1 NO + 1 NC (một tiếp điểm thường mở và 1 tiếp điểm thường đóng)

Hình 3 26: Nút nhấn LA38-11BN

Dòng định mức: 10A Điện áp định mức: 380VAC 50Hz,

Chất liệu vỏ: nhựa chống cháy ở nhiệt độ cao

Bảng 3 13: Nút nhấn Emergency LA38-11ZS Đặc điểm Hình ảnh

Số tiếp điểm: 1 NO + 1 NC

Hình 3 27: Nút nhấn LA38-11ZS

Dòng định mức: 10A Điện áp định mức: 400VAC 50Hz Đường kính: 22mm

Bảng 3 14: Thông số kỹ thuật công tắc xoay LA28-11X21 Đặc điểm Hình ảnh

Số tiếp điểm: 1 NO + 1 NC

Hình 3 28: Công tắc xoay LA28-11X21

Dòng định mức: 10A Điện áp định mức: 400VAC 50Hz Đường kính: 22mm

Bảng 3 15: Thông số kỹ thuật công tắc hành trình T125 Đặc điểm Hình ảnh Điện áp định mức: 250V

3.4.11 Lựa chọn camera quét mã QR

Chọn Webcam A870 với độ phân giải 1080p

Bảng 3 16: Thông số kỹ thuật Webcam A870 Đặc điểm Hình ảnh

Chip DSP: Không có driverless

Cảm biến hình ảnh: CMOS Độ phân giải :1080p Độ phân giải cao: 12.0M pixels

Tốc độ khung hình: 30fps

Hình 3 36: Mặt trong tủ điện

Hình 3 37: Mặt ngoài tủ điện

Lưu đồ điều khiển

Thiết kế giao diện giám sát

Giao diện giám sát hệ thống được thiết kế trên WinCC Professional

Dựa trên yêu cầu thiết kế giao điện hệ thống gồm các trang sau:

- Màn hình Login: Giới thiệu, đăng nhập phân quyền.

- Màn hình vận hành: Hiển thị bảng điều khiển, vị trí động cơ, số lượng hàng hóa, số vị trí còn trống và có hàng.

- Màn hình hiển thị thông tin: Dữ liệu nhập – xuất kho hàng.

- Màn hình Alarm: Hiển thị các cảnh báo.

- Màn hình Settings: Điều khiển động cơ, băng tải khi cần kiểm tra.

- Warning: quá trình có thể dừng hoặc có thông báo nếu không có hành động khắc phục được thực hiện sớm

Bộ điều khiển sẽ thực hiện lệnh dừng hoạt động của hệ thống trong mọi tình huống rủi ro để bảo vệ quy trình Hoạt động tiếp theo sẽ bị ngăn chặn cho đến khi nguyên nhân được xác định.

Dựa trên hoạt động của hệ thống, nhóm đã đưa ra giả thuyết về một số trường hợp có thể xảy ra trong quá trình vận hành Các trạng thái báo động được liệt kê trong bảng 3.17.

Bảng 3 17: Bảng Alarm của hệ thống

Không quét được mã QR! Lỗi

Không tìm thấy mã sản phẩm trong kho! Cảnh báo Đã có hàng! Cảnh báo

Không có hàng! Cảnh báo

Không đúng theo khu vực phân loại! Cảnh báo Đầy kho loại 1! Cảnh báo

Dựa trên chức năng, nhiệm vụ của mỗi thành viên trong công ty nên nhóm thiết kế phân quyền truy cập & giám sát như bảng 3.18:

Bảng 3 18: Bảng phân quyền của hệ thống

Kỹ sư Công nhân Đăng nhập vận hành  

THI CÔNG HỆ THỐNG

Thi công phần cứng

Quy trình lắp ráp mô hình bắt đầu bằng việc chuẩn bị các chi tiết theo bản thiết kế 3D, bao gồm trục X, trục Y, trục Z, băng tải, kho hàng và đấu nối tủ điện Các chi tiết này sẽ được lắp ráp theo thứ tự cụ thể để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của hệ thống Cuối cùng, bước hoàn thiện toàn bộ hệ thống sẽ được thực hiện để đảm bảo rằng mọi thứ hoạt động trơn tru và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

Theo những dữ liệu thiết kế và tính toán ban đầu thì hệ thống sử dụng các thiết bị sau:

Bảng 4 1: Danh sách các thiết bị phần cứng

STT Thiết bị Số lượng

1 PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/DC 1

9 Cảm biến hồng ngoại phát hiện vật cản E3F-DS30C4 2

10 Đèn tủ điện 22mm ND16-22DS CHINT 3

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG

Kệ hàng được chế tạo từ gỗ ép, với quy trình cắt, khoan và lắp ghép các bộ phận bằng ốc vít Sản phẩm hoàn thiện bao gồm 3 tầng, mỗi tầng có 3 ô chắc chắn, không chỉ đảm bảo tính bền vững mà còn mang lại tính thẩm mỹ cao cho thiết kế.

4.1.1.2 Thi công cơ cấu nâng hạ

Thi công lắp ráp cơ cấu nâng hạ bao gồm việc cắt các chi tiết cơ khí như nhôm định hình, dây curoa, mica và thanh trượt Sau đó, các chi tiết này được gắn lại với nhau bằng ốc vít Toàn bộ cơ cấu nâng hạ chủ yếu được chế tạo từ nhôm định hình 2mm, giúp đảm bảo độ bền và tính ổn định cho sản phẩm.

Hình 4 2: Cơ cấu nâng hạ

Nhóm đã thực hiện cắt nhôm định hình 2mm và in 3D các chi tiết bằng nhựa, sau đó lắp ghép các bộ phận bằng ốc vít, đảm bảo sự chắc chắn cho sản phẩm như thể hiện trong hình 4.3 và hình 4.4.

Hình 4 4: Băng tải xuất hàng

Sau khi hoàn thành thiết kế tủ điện bằng phần mềm SolidWorks và vẽ sơ đồ nối dây trên Eplan dựa trên các thiết bị thực tế, nhóm đã chọn tủ điện có kích thước 40x60x20 cm để lắp đặt toàn bộ thiết bị điện Quy trình thực hiện tủ điện sẽ được tiến hành theo các bước đã định sẵn.

- Bước 1: Khoan mặt ngoài tủ để gắn đèn, nút nhấn, công tắt

- Bước 2: Tiến hành gắn ray nhôm, thiết bị, máng nhựa lên đế tủ điện

- Bước 3: Đi dây, gắn ống lồng, bấm đầu cos và làm gọn hoàn thành tủ điện

Thi công phần mềm

Viết chương trình xử lí QR code trên Pycharm để giao tiếp PLC thông qua thư viện Snap7 như hình 4.6 và hình 4.7

Hình 4 6: Giao tiếp Pycharm với PLC

Thi công giao diện điều khiển và giám sát trên WinCC Professional được thiết kế theo tiêu chuẩn công nghiệp, với bố cục hợp lý và màu sắc ưu tiên tone tối Phông nền màu xám được lựa chọn nhằm giảm mỏi mắt cho người vận hành khi sử dụng trong thời gian dài, đồng thời làm nổi bật các đối tượng trong hệ thống Giao diện điều khiển bao gồm 5 màn hình.

- Màn hình Login như hình 4.8

- Màn hình vận hành như hình 4.9

- Màn hình hiển thị thông tin như hình 4.10

- Màn hình Alarm như hình 4.11

- Màn hình cài đặt như hình 4.12

Hình 4 9: Màn hình vận hành

Hình 4 10: Màn hình hiển thị thông tin

Hình 4 12: Màn hình cài đặt

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Để kích hoạt phân quyền cho hệ thống cần thao tác cài đặt trong User administration như hình 4.13

Hình 4 13: Cài đặt phân quyền cho hệ thống Để hiển thị cảnh báo lên màn hình Alarm cần thao tác cài đặt trong HMI Alarm như hình 4.14

Để lưu trữ và hiển thị dữ liệu hệ thống trên bảng điều khiển, bạn cần thực hiện cài đặt trong phần Dữ liệu Lịch sử, như được minh họa trong hình 4.15.

Hình 4 15: Cài đặt Table View hệ thống

KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Kết quả phần cứng

5.1.1 Kết quả phần cơ khí

Sau khi hoàn thành thi công cơ cấu nâng hạ, kệ hàng và băng tải, nhóm đã lắp ráp các bộ phận để tạo thành một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh Mặc dù trong quá trình thi công còn tồn tại một số sai số, hệ thống vẫn hoạt động bình thường theo yêu cầu Nhìn chung, phần cơ khí rất chắc chắn, các puly dây đai được lắp đặt ăn khớp, dây đai căng vừa đủ và thanh trượt tròn hoạt động tốt Kết quả thi công phần cơ khí được thể hiện trong hình 5.1.

Hình 5 1: Kết quả thi công phần cơ khí

Sau khi hoàn tất quá trình thi công phần điện, nhóm đã hoàn thành tủ điện đạt tiêu chuẩn công nghiệp Các thiết bị bên trong được sắp xếp gọn gàng, kèm theo đầy đủ nút chức năng để vận hành hệ thống Ngoài ra, tủ điện còn được trang bị đèn hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống, như thể hiện trong hình 5.2.

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Hình 5 2: Kết quả thi công tủ điện

Kết quả phần mềm

Sau quá trình thi công phần mềm, chúng tôi đã đạt được mục tiêu xử lý mã QR với một giao diện đơn giản và ổn định Giao diện này giúp người dùng dễ dàng nhập thông số và điều khiển hệ thống, đồng thời giám sát hoạt động, hiển thị các thông số và thông báo lỗi trong quá trình vận hành Kết quả của quá trình thi công phần mềm được thể hiện trong hình 5.3 và 5.4.

Hình 5 4: Kết quả thi công của màn hình vận hành

Kết quả vận hành

Kết quả vận hành hệ thống như hình 5.5 đến hình 5.13 Để điều khiển và giám sát hệ thống đầu tiên ta cần đăng nhập phân quyền như hình 5.5

Hình 5 5: Màn hình Login hệ thống

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN Để dễ dàng giám sát và điều khiển ta chọn màn hình vận hành Ở màn hình này hiển thị tất cả các chế độ giúp người sử dụng có cái nhìn tổng quan về số lượng, loại hàng và trạng thái của từng ô hàng Nói chung màn hình vận hành tiện giám sát bao quát toàn bộ hoạt động của hệ thống như hình 5.6 đến hình 5.9

Hình 5 6: Màn hình vận hành ở chế độ nhập kho - Auto

Hình 5 8: Màn hình vận hành ở chế độ nhập kho - Manual

Hình 5 9: Màn hình vận hành ở chế độ xuất kho - Manual

Trong quá trình hoạt động hệ thống gặp những sự cố và cảnh báo Thông tin đó sẽ được hiển thị ở màn hình Alarm như hình 5.10

Hình 5 10: Màn hình Alarm hệ thống

Ta có thể xem lại lịch sử xuất nhập kho ở trang thông tin dữ liệu kho hàng như hình 5.11

Sau khi hết một ca làm việc người vận hành sẽ xuất cơ sở dữ liệu ra để lưu trữ, báo cáo như 5.12

Hình 5 12: Dữ liệu thông tin được lưu trữ

Trong quá trình hoạt động hệ thống ta có thể cài đặt các thông số, kiểm tra trình

Hình 5 13: Màn hình cài đặt

Kết quả đo thời gian nhập và xuất kho trong 5 chu kì liên tục của 18 ô hàng trong hệ thống được thể hiện như bảng 5.1 và bảng 5.2

Bảng 5 1: Thời gian nhập kho của 18 ô hàng trong hệ thống

VỊ TRÍ Ô LẦN 1 LẦN 2 LẦN 3 LẦN 4 LẦN 5 TRUNG

Bảng 5 2: Thời gian xuất kho của 18 ô hàng trong hệ thống

VỊ TRÍ Ô LẦN 1 LẦN 2 LẦN 3 LẦN 4 LẦN 5 TRUNG

Hệ thống vận hành ổn định qua 5 chu kỳ liên tục trong chế độ nhập – xuất kho tự động, với cơ cấu nâng hạ hoạt động nhẹ nhàng và các puly cùng dây đai hoạt động trơn tru.

Khoảng thời gian nhập và xuất kho trong hệ thống của nhóm ổn định và không có sự chênh lệch lớn Qua 5 chu kỳ vận hành liên tục, nhóm đã ghi nhận được những kết quả đáng chú ý.

- Nhập kho ở vị trí đầu tiên trung bình chỉ mất khoảng 11s và ở vị trí ô xa nhất thì mất 15s

- Xuất kho ở vị trí đầu tiên trung bình chỉ mất khoảng 10.4s và ở vị trí ô xa nhất thì mất 15.1s

- Thời gian nhập kho: 4m04s/18 sản phẩm, trung bình: 13.6s/sản phẩm

- Thời gian xuất kho: 4m01s/18 sản phẩm, trung bình: 13.4s/sản phẩm

- Quá trình vận hành hệ thống nhập - xuất kho đúng vị trí theo yêu cầu

- Hệ thống có thể điều khiển bằng nhiều chế độ khác nhau

- Xây dựng được thuật toán giúp nhập – xuất kho hoạt động với thời gian nhanh, ổn định và tối ưu nhất

Hệ thống tối ưu năng suất bằng cách chuyển sang chế độ xuất kho, cho phép cơ cấu nâng hạ ngay lập tức đến vị trí cần xuất kho mà không cần quay về vị trí bắt đầu.

- Khi hệ thống gặp sự cố thì hệ thống sẽ không bị mất dữ liệu

Tổng kết: Hệ thống đạt yêu cầu đặt ra ban đầu.

Tiêu đề	Xây Dựng Mô Hình Phân Loại Sản Phẩm - Lưu Kho Tự Động Bằng Mã QR
Tác giả	Ngô Đăng Thoại, Đàm Trung Toàn
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Tử Đức
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	13,99 MB