Thiết kế và thi công mô hình lưu xuất kho thông minh bằng mã qr sử dụng plc s7 1200 và wincc

Đối với hệ thống lưu trữ là kho gồm các ô hàng xếp chồng lên nhau để lưutrữ hàng hoá được hệ thống vận chuyển đưa vào.. Để nhận diện hàng hoá và phân loạihàng hoá bằng mã QR thì hệ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Chân Anh

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Phi Vũ

Đà Nẵng, 12/2023

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

Lớp : 19TDH2

Nội dung tóm tắt của đồ án:

Đề tài tốt nghiệp ”Thiết kế và thi công mô hình lưu xuất kho thông minh bằng mã

QR sử dụng PLC S7-1200 và WINCC” Khái quát hệ thống lưu xuất kho thông minhgồm: Hệ thống vận chuyển, hệ thống lưu trữ, hệ thống xuất nhập

Trong hệ thống vận chuyển sử dụng băng tải và cánh tay robot để vận chuyển hànghoá từ băng tải vào đến kho, cũng như là đưa hàng lên băng tải để vận chuyển hàngxuất kho Đối với hệ thống lưu trữ là kho gồm các ô hàng xếp chồng lên nhau để lưutrữ hàng hoá được hệ thống vận chuyển đưa vào Để nhận diện hàng hoá và phân loạihàng hoá bằng mã QR thì hệ thống xuất nhập bao gồm hệ thống điều khiển và camera

sử dụng cho quá trình quét mã QR để nhận biết và phân loại các loại hàng hoá trướckhi được đưa vào hệ thống lưu trữ

Link video hoạt động của mô hình:

https://www.youtube.com/watch?v=rEpK8bNlqi4&t=90s

Xây dựng mô hình mô phỏng gồm: băng tải, kho hàng lưu trữ, camera nhận diệnhàng hoá được điều khiển bởi PLC S7-1200 và Microsoft Visual Studio Cả hệ thốngđược xây dựng trên Tia Portal V16.1 và Microsoft Visual Studio Được điểu khiểnthông qua giao diện WinCC Advanced

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: ThS Đỗ Hoàng Ngân Mi

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Chân Anh Mã SV: 1911505510202

Nguyên Phi Vũ Mã SV: 1911505510248

1 Tên đề tài:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH LƯU XUẤT KHO THÔNG MINH BẰNG

MÃ QR SỬ DỤNG PLC S7-1200 VÀ WINCC

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Tham khảo sách và các tài liệu liên quan đến đề tài

- Tham khảo và tìm hiều các đề tài liên quan đến đề tài của nhóm

3 Nội dung chính của đồ án:

Chương I: Tổng quan về hệ thống lưu xuất kho

Chương II: Giới thiệu về PLC, WinCC và Microsoft Visual Studio

Chương III: Thiết kế mô hình lưu xuất kho thông minh bằng mã QR sử dụng PLCS7-1200 và WINCC

Chương IV: Thi công mô hình lưu xuất kho thông minh bằng mã QR sử dụng PLCS7-1200 và WINCC

Kết luận và hướng phát triển

4 Các sản phẩm dự kiến:

- Mô hình hệ thống lưu xuất kho thông minh bằng mã QR sử dụng PLC S7-1200kết hợp Microsoft Visual Studio

- Chương trình PLC và chương trình Microsoft Visual Studio

- Báo cáo thuyết minh đề tài

lượng sản phẩm làm ra Vì vậy vai trò của công nghệ tự động hoá trong nền chế tạo,sản xuất trên thế giới là cực kỳ to lớn.

Ngày nay, các hệ thống giúp con người điều khiển và giám sát tự động đã rấtphổ biến Việc áp dụng các công nghệ của lĩnh vực tự động hoá vào đời sống, côngnghiệp,… để hỗ trợ nhu cầu thiết yếu của con người trong các hoạt động khác nhau Vìvậy, điều khiển tự động đã trở thành một ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu

và ứng dụng điện - điện tử và thực tiễn lao động và sản xuất của con người, góp phầnquan trọng vào đời sống, công nghiệp hiện đại hoá đất nước

Đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất, việc ứng dụng PLC vào hệ thống lưu xuất khohàng tự động trong các kho là một trong những biện pháp tích cực để cải thiệt việcphân loại và quản lí hàng hoá lưu trữ, cũng như giảm thiểu sức lao động của con ngườitrong các kho hàng Vì thế, nhằm tạo điều kiện tốt nhất để có thể tiếp xúc, làm quenvới các thiết bị tự động và vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế Xuất phát từ cácvấn đề trên cùng với việc thực hiện nhiệm vụ học tập tại nhà trường, nhóm em đã tìmhiểu công nghệ tự động hóa cho hệ thống xử lý nước thải Từ đó nhóm em đã chọn đềtài: “Thiết kế và thi công mô hình lưu xuất kho thông minh bằng mã QR sử dụng PLCS7-1200 và WINCC”

Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm chúng em ngoài sự cố gắng tìm hiểu vàhọc hỏi còn nhận được sự hướng dẫn tận tình từ ThS Đỗ Hoàng Ngân Mi và một sốthầy cô giáo giảng dạy trong Khoa Điện - Điện tử của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹthuật - Đại học Đà Nẵng để hoàn thành đề tài này Trong quá trình thực hiện đề tài nàycũng còn nhiều sai sót hi vọng quý thầy cô thông cảm

Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô!

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan rằng đề tài:” Thiết kế và thi công mô hình lưu xuất kho thông

minh bằng mã QR sử dụng PLC S7-1200 và WINCC” được xây dựng dựa trên sự

cố gắng của nhóm Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo có trong đồ án đã đượcliệt kê và nêu rõ ra tại phần tài liệu tham khảo.[1]

Chúng em xin cam kết đề tài này là do chúng em thực hiện dựa vào tài liệu trước đórồi phát triển lên và không sao chép từ các tài liệu, công trình nào trước đó

Sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN iii

TÓM TẮT iv

LỜI NÓI ĐẦU vi

LỜI CAM ĐOAN vii

MỤC LỤC viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ xii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xv

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU XUẤT KHO 1

1.1 Tổng quan hệ thống lưu kho cơ bản 1

1.1.1 Hệ thống vận chuyển 1

1.1.2 Hệ thống xuất nhập 4

1.1.2.1 Quy trình nhập kho 5

1.1.2.2 Quy trình xuất kho 5

1.1.2.3 Quy trình kiểm kho 5

1.1.3 Hệ thống lưu trữ 5

1.1.3.1 Hệ thống kho lưu trữ 6

1.1.3.2 Hệ thống quản lý hàng hoá 7

1.1.3.3 Lợi ích của hệ thống quản lí kho 7

1.2 Ưu và nhược điểm của hệ thống lưu kho 8

1.2.1 Ưu điểm 8

1.2.2 Nhược điểm 8

1.3 Một số khảo sát thực tế hệ thống lưu xuất kho ở nước ta 8

1.3.1 Hệ thống lưu kho thông minh của nhà máy Vinamilk 8

1.3.2 Hệ thống lưu kho thông minh của GHN (Giao hàng nhanh) 10

1.4 Phân tích và lựa chọn phương án 11

1.4.1 Khái niệm 11

1.4.2 So sánh phương án 13

1.5 Kết luận chương 1 14

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ PLC, WINCC VÀ MICROSOFT VISUAL STUDIO 15

2.1 Giới thiệu về PLC S7-1200 15

2.1.1 Cấu tạo PLC S7-1200 17

2.1.2 Vùng nhớ địa chỉ S7-1200 17

2.2 Giới thiệu về phần mềm TIA Portal V16 19

2.2.1 Tổng quan về phần mêm TIA Portal V16 19

2.2.2 Làm việc với phần mềm TIA Portal V16 20

2.3 Giới thiệu tổng quan về Microsoft Visual Studio 23

2.3.1 Khái niệm của Microsoft Visual Studio 23

2.3.2 Các tính năng của phần mềm Microsoft Visual Studio 23

2.3.2.1 Biên tập mã 23

2.3.2.2 Trình gỡ lỗi 23

2.3.2.3 Thiết kế 24

2.3.3 Ứng dụng của Microsoft Visual Studio 24

2.4 Giới thiệu tổng quan về WinCC 25

2.4.1 Các khối cơ bản trong WinCC 26

2.4.2 Ứng dụng của giao diện WinCC 27

2.5 Kết luận chương 2 27

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH LƯU XUẤT KHO THÔNG MINH BẰNG MÃ QR SỬ DỤNG PLC S7-1200 VÀ WINCC 29

3.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống 29

3.2 Khối cơ cấu chấp hành 29

3.2.1 Tính chọn băng tải và động cơ băng tải 29

3.2.2 Tính chọn động cơ step 32

3.2.2.1 Driver điều khiển động cơ bước 42

3.3 Khối quét mã QR 51

3.4 Khối PLC 53

3.5 Khối nguồn 53

3.6 Tổng kết chương 3 55

CHƯƠNG 4 THI CÔNG MÔ HÌNH LƯU XUẤT KHO THÔNG MINH BẰNG MÃ QR SỬ DỤNG PLC S7-1200 VÀ WINCC 56

4.1 Quy trình công nghệ 56

4.1.1 Nhập kho 56

4.1.2 Xuất kho 57

4.1.3 Khi gặp sự cố 57

4.2 Lưu đồ thuật toán của hệ thống 57

4.2.1 Lưu đồ thuật toán của hệ thống 57

4.2.2 Lưu đồ thuật toán của chế độ nhập kho 58

4.2.3 Lưu đồ thuật toán của chế độ xuất kho 61

4.2.4 Lưu đồ thuật toán của chương trình xử lý ảnh 63

4.3 Giản đồ thời gian 64

4.3.1 Giản đồ thời gian của chế độ nhập kho 64

4.3.2 Giản đồ thời gian của chế độ xuất kho 65

4.4 Bảng phân công đầu vào, ngõ ra của PLC 65

4.4.1 Bảng phân công đầu vào 66

4.4.2 Bảng phân công ngõ ra 66

4.5 Sơ đồ đấu nối 67

4.5.1 Sơ đồ mạch điều khiển 67

4.5.2 Sơ đồ mạch động lực 68

4.6 Thi công mô hình 69

4.6.1 Thiết kế phần cứng 69

4.6.2 Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên WINCC 70

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

PHỤ LỤC

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của họ PLC S7- 1200 16

Bảng 2.2 Kiểu dữ liệu của PLC S7 - 1200 18

Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ 24 VDC 31

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của động cơ bước size 42 17HS8401 [15] 42

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của Driver TB6600 44

Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật của công tắc hành trình 45

Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật của rơ le trung gian Omron MY4NJ 47

Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật của nút dừng khẩn cấp 48

Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật của CB 50

Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật cơ bản của cảm biến hồng ngoại E3F-DS10C4 51

Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật của webcam 720P 53

Bảng 3.10 Thông số kỹ thuật của nguồn tổ ong 24V-10A 55

Bảng 4.1 Bảng phân công đầu vào của PLC 66

Bảng 4.2 Bảng phân công ngõ ra của PLC 67

HÌNH Trang Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống lưu kho cơ bản 1

Hình 1.2 Băng tải pvc [4] 2

Hình 1.3 Băng tải xích nhựa [4] 2

Hình 1.4 Băng tải con lăn inox [4] 3

Hình 1.5 Robot lấy hàng [5] 4

Hình 1.6 Hệ thống cấu tạo của nhà kho điển hình [6] 6

Hình 1.7 Hệ thống kho tự động của nhà máy Vinamilk [7] 9

Hình 1.8 Robot tự động vận chuyển hàng hoá [8] 10

Hình 1.9 Hệ thống phân loại hàng hoá thông qua quét mã Barcode [9] 11

Hình 1.10 Mã QR [10] 12

Hình 1.11 Mã vạch [10] 13

Hình 2.1 Hình ảnh PLC S7-1200 [11] 15

Hình 2.2 Phần mềm TIA Portal V16 [12] 19

Hình 2.3 Biểu tượng TIA Portal V16 [12] 20

Hình 2.4 Create new project 20

Hình 2.5 Configure a device 21

Hình 2.6 Add New Device 21

Hình 2.7 Cấu hình PLC S7-1200 21

Hình 2.8 Giao diện làm việc 22

Hình 2.9 Thanh công cụ 22

Hình 2.10 Tìm và kết nối địa chỉ IP PLC 22

Hình 2.11 Biểu tượng của Microsoft Visual Studio [13] 23

Hình 2.12 Thao tác lập trình với Windows Forrm App 24

Hình 2.13 Giao diện thiết lập WinCC 25

Hình 2.14 Các khối thiết kế Objects 26

Hình 2.15 Các khối thiết kế Elements 26

Hình 2.16 Các khối thiết kế Controls 26

Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống 29

Hình 3.2 Hệ toạ độ của cơ cấu chấp hành 32

Hình 3.3 Lực làm trục Y di chuyển 35

Hình 3.4 Đồ thị dịch chuyển của cơ cấu 35

Hình 3.5 Momen quán tính trục vít me trục Y 36

Hình 3.6 Momen quán tính trục vít me trục Z 39

Hình 3.7 Động cơ bước size 42 17HS8401 [14] 41

Hình 3.13 Cảm biến hồng ngoại E3F - DS10C4 [14] 50

Hình 3.14 Webcam có độ phân giải 720P [14] 52

Hình 3.15 Bộ nguồn tổ ong 24V-10A [14] 54

Hình 4.1 Sơ đồ phác thảo của hệ thống 56

Hình 4.2 Lưu đồ thuật toán của hệ thống 58

Hình 4.3 Lưu đồ thuật toán của chế độ nhập kho 59

Hình 4.4 Lưu đồ thuật toán của cơ cấu chấp hành khi đưa vật vào 60

Hình 4.5 Lưu đồ thuật toán của chế độ xuất kho 61

Hình 4.6 Lưu đồ thuật toán của cơ cấu chấp hành khi đưa vật ra 62

Hình 4.7 Lưu đồ thuật toán của chương trình xử lý ảnh 63

Hình 4.8 Giản đồ thời gian của chế độ nhập kho 64

Hình 4.9 Giản đồ thời gian chế độ xuất kho 65

Hình 4.10 Sơ đồ đi dây của mạch điều khiển 68

Hình 4.11 Sơ đồ đi dây của mạch động lực 68

Hình 4.12 Hình ảnh phần cứng của mô hình 69

Hình 4.13 Hình ảnh phần điện của mô hình 69

Hình 4.14 Giao diện giám sát và điều khiển WinCC 70

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

2 SCADA Supervisory Control and Data Acquisition

cập nhật về hệ thống công nghệ để cải quản lý hàng hoá là hết sức cần thiết Hệ thốnglưu kho cơ bản gồm 3 thành phần:

Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống lưu kho cơ bản

1.1.1 Hệ thống vận chuyển

a) Khái niệm:

Vận chuyển trong kho hàng là một hoạt động nhằm chuyển tải hàng hóa từ khu vựcsản xuất đến các kệ trong kho hàng bằng các thiết bị hỗ trợ như nâng đỡ, di chuyển,sắp xếp,… Hoạt động vận chuyển này được ví như một cầu nối liên kết giữa các hoạtđộng sản xuất - kinh doanh của các doanh nghiệp

b) Phân loại:

Hệ thống vận chuyển trong kho rất đa dạng, tùy theo yêu cầu về công nghệ, về hànghóa, hình thức xuất - nhập… mà có những phương thức vận chuyển tương ứng Hiệnnay hệ thống vận chuyển đã có áp dụng như: băng tải, robot, xe tự hành…

Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho hệ thống kho tự động

ở các công ty vận chuyển, siêu thị… băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụvận chuyển hàng hóa từ kho tới nơi tập kết để vận chuyển đi hoặc từ nơi sản xuất vềkho Băng tải có rất nhiều loại như: băng tải pvc, băng tải xích nhựa, băng tải con lăninox… mỗi loại dùng để vận chuyển những vật liệu khác nhau

Băng tải pvc được thể hiện ở Hình 1.2

Hệ Thống Lưu Trữ

Hệ Thống

Vận Chuyển

Hệ Thống Xuất Nhập

Hệ Thống LưuKho Cơ Bản

Hình 1.2 Băng tải pvc [4]

Băng tải xích nhựa được thể hiện ở Hình 1.3

Hình 1.3 Băng tải xích nhựa [4]

Băng tải con lăn ionx được thể hiện ở Hình 1.4

Hình 1.4 Băng tải con lăn inox [4]

Đối với nhà máy chỉ sản xuất một sản phẩm thì hệ thống băng tải chỉ đơn thuầnphân phối sản phẩm cho robot vận chuyển một cách tối ưu Nhưng với những nhà máysản xuất nhiều loại sản phẩm thì hệ thống băng tải còn thực hiện phân loại sản phẩmvào các khu vực thích hợp

Các Robot, xe tự hành là những phần tất yếu của một hệ thống lưu xuất kho tựđộng Chúng di chuyển trong phạm vi của kho hàng theo 3 trục, làm nhiệm vụ đưahàng từ cổng nhập đến những ô trống trong kho và lấy hàng từ trong kho đưa ngược vềcổng xuất

b) Phân loại:

Khi quản lý kho hàng có hai trường hợp thường xảy ra: hàng hoá đã có mã vạch vàhàng hoá chưa có mã vạch Khi sắp xếp kho hàng, với sản phẩm chưa có mã vạch,người ta có thể tự tạo mã vạch phù hợp và sử dụng máy in mã vạch để in mã vạch chosản phẩm Có thể sử dụng các loại máy in chuyên dụng để in mã vạch, tùy vào nhu cầu

sử dụng, ta có thể lựa chọn loại máy in phù hợp để tiết kiệm nhất

Mã vạch sẽ được in lên giấy in, sau đó được dán lên sản phẩm Mã vạch sẽ đượcdán lên sản phẩm sau khi đóng hàng ở công đoạn xuất xưởng, để nhập kho thành phẩmhoặc được dán trong giai đoạn sản phẩm đã hoàn thành và đang chờ xuất xưởng hoặc

1.1.2.2 Quy trình xuất kho

Tương tự cho quá trình xuất kho, nhân viên có thể tạo phiếu xuất kho dựa trên phiếunhập kho, dùng thiết bị đọc mã vạch để xuất kho Nhân viên lần lượt đọc mã vạch trên

lô hàng xuất kho đồng thời để có thể truy tìm được nguồn gốc sản phẩm sau này, khixuất kho các thông tin của hàng hoá như ngày xuất, xuất cho ai, mã đơn đặt hàng,…sẽđược ghi nhận vào hệ thống

Việc ứng dụng quản lý mã vạch, dùng máy quét mã trong bán hàng sẽ thay đổi hoàntoàn thói quen bán hàng theo cách truyền thống Giải pháp này mang đến sự đột phá vàtính mới trong việc mua và bán Việc quét mã hỗ trợ nhân viên cải thiện thời gian bánhàng, chủ doanh nghiệp có thể quản lý doanh số tốt hơn, các quyết địnhxuất - nhập, giải phóng hàng tồn kho được ra quyết định chỉ trong một thao tác

1.1.2.3 Quy trình kiểm kho

Trước nay, quy trình kiểm kê kho chủ yếu sử dụng phương pháp đếm, điền chỉ sốvào bảng excel hoặc sổ sách Vậy là mỗi lần kiểm kê kho mất cả mấy ngày trời mớixong nhưng con số cũng không chính xác

Khi sử dụng phần mềm và áp dụng kiểm kê kho bằng mã vạch, công tác kiểm kho

sẽ trở nên nhanh chóng, thuận tiện, chính xác cao Nhân viên quét tất cả mã vạch củacác sản phẩm trong kho sau đó kết nối thiết bị đọc mã vạch này với máy tính để tải dữliệu về phục vụ cho việc xử lý

Sau khi có được dữ liệu chương trình sẽ kết xuất ra báo cáo về số lượng thực tếtrong kho và so sánh với số liệu đang được quản lý trên máy tính đồng thời cho phépcập nhật lại số liệu thực này

Với sự tích hợp và hỗ trợ chặt chẽ trong hệ thống quản lý nghiệp vụ, mã vạch chophép giảm các thao tác nhập số liệu, hạn chế tối đa nhầm lẫn trong các hoạt độngnghiệp vụ

1.1.3 Hệ thống lưu trữ

a) Khái niệm:

Lưu kho (Storage) có thể hiểu là việc lưu trữ hàng hóa trong các kho hàng củadoanh nghiệp với một khoảng thời gian xác định trước khi được vận chuyển đến taykhách hàng.

- Kho tài liệu

- Kho ngoại quan

- Kho hàng hoá không kéo dài

1.1.3.1 Hệ thống kho lưu trữ

Hệ thống kho lưu trữ hàng hoá có kết cấu vững chắc Kho hàng được thiết kế theodạng đứng với các ô kệ xếp chồng lên nhau, dễ dàng thêm các module giá kệ để nângcao năng suất lưu trữ của nhà kho

Thiết kế nhà kho thông minh giúp đơn vị sử dụng dễ dàng thay đổi chức năng lưutrữ của nhà kho Thiết kế kho theo chiều cao, giúp ta có thể lựa chọn lưu trữ các hànghoá theo chất lượng của hàng hoá Cũng như dễ dàng cho việc tối ưu hàng hoá trên kệhàng

lý khác nhau, để phù hợp theo yêu cầu sử dụng của doanh nghiệp đó Doanh nghiệp sửdụng có thể thay đổi yêu cầu của mình đối với kho tùy theo mong muốn thông quaphần mềm (loại sản phẩm, vị trí lưu trữ, ) Trợ giúp các doanh nghiệp kiểm soát hiệuquả tình trạng kho, đồng thời việc lập kế hoạch sản xuất cho tháng cao điểm và thấpđiểm đối với một số mặt hàng nhất định trở nên thuận tiện và hiệu quả.

Đối với hệ thống quản lý lưu trữ ở mô hình này có chức năng quản lý kho, bằng cácphần mềm để phân chia các loại trong kho hàng, điều chỉnh vị trí lưu trữ hàng trongkho để phù hợp với loại hàng hoá

Quản lý việc nhập, xuất hàng hóa thông qua phần mềm ứng dụng và cơ sở dữ liệu(SQL Server) được tích hợp trong Microsoft Visual Studio Hỗ trợ hiển thị thông tinhàng hóa trong kho, hàng hóa đã nhập, đã xuất…

1.1.3.3 Lợi ích của hệ thống quản lí kho

Ứng dụng quản lí kho hàng, dù được cung cấp dù được cung cấp dịch vụ độc lậpnhưng có thể cải tiến thêm bằng cách thêm một số thuật toán vào đó, sau đây là một sốlợi ích của WMS:

- Tối ưu hóa nhiệm vụ của nhiều nhà đầu tư và đầu mối cung cấp hàng hóa về cảmnhận cần nhân công nhiều sẽ không có lợi nhuận nhiều, không linh hoạt và tốc độbằng máy móc Vì máy móc có tốc độ xử lí linh hoạt và cao lên từng ngày, theo bàitoán kinh tế thì các nhà đầu tư sẽ rót vốn vào để thu lợi nhuận, nhân công chấtlượng cao tạo một áp lực không hề nhỏ lên quỹ lương đó chính là chi phí chủ động

mà mong muốn của họ là sẽ cắt giảm càng nhiều mà hiệu quả càng cao thì sẽ càngsinh ra lợi nhuận, vì vậy WMS ra đời Nó dựa theo một thuật toán nhằm giảm thiểulỗi của con người và tối ưu thời gian hoạt động của kho thông thường

- Phục vụ nhu cầu khách hàng hiệu quả, đó chình là lợi ích lớn nhất của WMS manglại là sự kết nối giữa các nhà cung ứng và khách hàng Có thể sẽ tiện lợi trong việccung ứng hàng hóa cho nhu cầu hàng hóa của người mua

- Hệ thống lưu kho giúp cho rất nhiều vấn đề như tăng trưởng doanh nghiệp, tăngnăng suất, minh bạch của các công cụ báo cáo hàng hóa, tránh sai lệch, quản lí hoạtđộng nhanh chóng tối ưu hóa việc cung - cầu

- Hệ thống lưu kho giúp quản lý hàng hóa một cách hiệu quả hơn.

1.2 Ưu và nhược điểm của hệ thống lưu kho

Hệ thống lưu xuất kho thông minh ngoài lợi ích của hệ thống mang lại thì trong quátrình hoạt động của hệ thống vẫn sẽ có các hạn chế mà chúng ta cần phải cải tiến vềsau

1.2.1 Ưu điểm

- Tự động hóa công việc xuất/ nhập sản phẩm

- Giúp loại bỏ các loại xe nâng hạ vận hành bằng tay và phục hồi tai nạn do côngnhân vận hành lỗi

- Nó theo dõi và cập nhật quản lý hàng tồn tại theo thời gian thực

- Nó có thể hoạt động bền bỉ

- Làm tăng đáng kể năng lực cho khách hàng dịch vụ

- Giảm hạn mức công việc cho nhân viên

- Tối ưu nhà kho trở nên khoa học hơn

- Giúp việc lên kế hoạch về lượng hàng tồn kho phần nào được dễ dàng

- Áp dụng được vào nhiều lĩnh vực khác nhau, tuỳ thuộc vào yêu cầu

- Tốn kém chi phí ban đầu là một điều kiện bình thường: Khi ta muốn sử dụng một

hệ thống hiện đại, thiết bị bạn cần phải đáp ứng được những điều kiện này để có thểhoạt động hiệu quả. Đã là sản phẩm tự động, được sản xuất bằng công nghệ tiêntiến, thì tiết kiệm đó cũng là điều dễ hiểu

- Việc phụ thuộc vào công nghệ đòi hỏi về công tác vận hành và bảo trì phỉa đượcchú trọng Vì hệ thống có thể hoạt động lỗi cả quy trình, dù chỉ mắc phải một lỗinhỏ ở một trong các khâu

1.3 Một số khảo sát thực tế hệ thống lưu xuất kho ở nước ta

1.3.1 Hệ thống lưu kho thông minh của nhà máy Vinamilk

Hệ thống được thuộc loại các kệ hàng cao, pallet hàng hoá được vận chuyển ra vàobằng các crane tự động

giúp lưu trữ, truy xuất, xử lý, những yêu cầu trong quy trình sản xuất Toàn bộ hệthống được kiểm soát và quản lí bằng 1 hệ thống phần mềm thống nhất, có khả năngtích hợp với các phần mềm ERP của doanh nghiệp.

Hình 1.7 Hệ thống kho tự động của nhà máy Vinamilk [7]

Các robot tự động vận chuyển hàng hóa vào kho Kho chứa hàng có 27.168 đơn vịchứa hàng pallet, có khả năng chống chịu động đất Gồm 8 dãy kệ chứa và đi kèm làcác crane Exyz với công nghệ mới và hiện đại nhất hiện nay Hệ thống vận chuyển nàycho phép vận chuyển hàng hoá nhanh hơn, nhẹ hơn, tiết kiệm năng lượng hơn

Hình 1.8 Robot tự động vận chuyển hàng hoá [8]

Toàn bộ hệ thống được kiểm soát và quản lý bằng 1 hệ thống phần mềm thống nhất,có khả năng tích hợp với các phần mềm ERP của doanh nghiệp

1.3.2 Hệ thống lưu kho thông minh của GHN (Giao hàng nhanh)

Hàng hoá được công nhân đưa vào các băng tải di chuyển, các băng tải đưa hàngqua các vị trí được lắp đặt các máy quét Barcode, giúp nhận diện và phân loại hànghoá đến các kho hàng thích hợp

Sử dụng hệ thống băng tải mật độ cao, giúp nâng cao năng suất phân loại và dichuyển hàng hoá đến các vị trí thích hợp

Việc sắp xếp và lắp đặt các hệ thống vận chuyển, cũng như hệ thống phát hiện vàphân loại hàng hoá dày dặt, giúp hệ thống nhà kho thông minh đạt năng suất cao, giảmthiểu sức lao động của con người trong hệ thống

Hệ thống giúp tiết kiệm thời gian phân loại, di chuyển lưu trữ và lưu trữ hàng hoá.Tăng hiệu quả làm việc với phân loại hàng hoá hiệu quả giúp tí lệ giao hàng đúng địachỉ và nhanh chóng Việc truy xuất hàng hoá đối với kho hàng của một đơn vị vậnchuyển thì đòi hỏi việc quản lí hàng hoá, các cơ cấu di chuyển phải hoạt động với độchính xác cao

Hệ thống kệ kho lưu trữ hàng hoá được sắp xếp theo các tầng, giải quyết vấn đềkhông gian lưu trữ, phân loại ô chứa hàng thích hợp với từng loại hàng

Hình 1.9 Hệ thống phân loại hàng hoá thông qua quét mã Barcode [9]

1.4 Phân tích và lựa chọn phương án

Việc so sánh mã QR và mã vạch rất khó khăn vì mỗi loại mang lại những lợi íchkhác nhau cũng như có những ưu và nhược điểm Tuy nhiên, có một điểm chung giữacác mã này: Chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất

Chúng được phân công phụ trách các hạng mục sản phẩm trên dây chuyền sản xuất

để theo dõi và giám sát tiến độ từ sản xuất đến phân phối

1.4.1 Khái niệm

a) Mã QR (QR code)

Mã QR đã nổi lên như một công cụ năng động cách mạng hóa ngành sản xuất.Những mẫu hình vuông phức tạp này xuất hiện ở khắp mọi nơi, từ bao bì sản phẩmđến tài liệu quảng cáo. 

Người ta có thể sử dụng một Trình tạo mã QR miễn phí để tạo mã QR và điện thoạithông minh để quét mã đó Điều tuyệt vời về mã QR là bạn có thể quét mã theo chiềudọc và chiều ngang, mang lại sự linh hoạt cao hơn

Chúng được phát minh lần đầu tiên vào năm 1994 bởi một nhóm kỹ sư do MasahiroHara dẫn đầu Sóng Denso, một công ty con ô tô Nhật Bản của Toyota Motors Họnhằm mục đích thay thế những sai sót mà mã vạch tạo ra.

Không giống như mã vạch 2D truyền thống chỉ có thể chứa một lượng dữ liệu sốhạn chế, mã QR có thể lưu trữ rất nhiều dữ liệu dưới nhiều dạng khác nhau: chữ và số,nhị phân và thậm chí cả ký tự Kanji. 

Tính linh hoạt này khiến chúng trở nên vô giá đối với các nhà sản xuất muốn mãhóa lượng thông tin khổng lồ thành một biểu tượng nhỏ gọn

Trong ngành sản xuất, nơi độ chính xác và hiệu quả được đặt lên hàng đầu, mã QR

sẽ mở đường cho một kỷ nguyên tối ưu hóa mới. 

Khả năng mã hóa lượng thông tin khổng lồ, tính dễ sử dụng và khả năng tươngthích với điện thoại thông minh khiến chúng trở thành công cụ không thể thiếu đối vớicác nhà sản xuất đang phấn đấu đạt đến sự xuất sắc

Mã vạch có nhiều loại, mỗi loại được thiết kế riêng cho các ứng dụng cụ thể Loạiphổ biến nhất làMã sản phẩm chung (UPC) cho các sản phẩm bán lẻ

Các biến thể phổ biến khác bao gồm Mã 39, Mã 128 và mã QR, mỗi loại có đặcđiểm và cách sử dụng riêng

Hình 1.11 Mã vạch [10]

1.4.2 So sánh phương án

Khi cách mạng hóa ngành sản xuất, mã QR nổi lên như một yếu tố thay đổi cuộcchơi Khả năng nâng cao và tính linh hoạt chưa từng có của chúng vượt trội hơn mãvạch truyền thống ở mọi khía cạnh

Dưới đây là bảng so sánh quan trọng mà các ngành sản xuất quan tâm:

Chỉ có thể lưu trữ tối đa

30 ký tự

Khả năng xử lý

Vì còn được gọi là mãphản hồi nhanh, QR codecó thể phản hồi gần nhưtức thì khi quét Điều đặcbiệt, QR code còn có thểquét được ở nhiều góc độ

khác nhau, có thể phản hồingay cả khi không ở trạngthái tốt nhất như mờ, gấp,nhăn hay biến dạng…

Sử dụng máy quétquang học để quét nhậpliệu mã số mã vạch lên hệthống Nhưng bị hạn chế

là góc quét phải đúng,hình ảnh phải rõ và nằmtrên mặt phẳng và tốc độđọc của máy quét quanghọc vẫn còn chậm

Tiện dụng Với các loại QR code,

chỉ cần một thao tác đơngiản bằng chiếc điện thoạithông minh của bạn Có

thể dễ dàng đọc được ýnghĩa của nó mà khôngcần phải hiểu biết thêm

Barcode thông thườngchúng có thể hiểu bằngcách nhìn vào dãy số bêndưới Nhưng nếu khôngnhớ quy luật của nó thìchúng ta cũng khó có thểhiểu được Chưa kể có

những quy luật rắc rối nhưbarcode cũng (mã vạchEAN)

những barcode nâng caodường như chỉ dùng đượcthiết bị hoặc phần mềmchuyên dụng mới có thểđọc được như những loạibarcode 2D

Bảo mật

QR code đã phát triển

và có thể sử dụng hệ thốngphần mềm quản lý Mỗi

mã QR là duy nhất vàđược ghi nhớ khi đã qua

sử dụng và những lần quétsau này điều được cảnhbáo đã qua sử dụng

Thông tin mã hóa đượcthay đổi liên tục tùy theothời điểm

Mã vạch đơn thuần chỉ

là sử dụng một ngôn ngữhình ảnh và số để biểu thịcho nội dung cần thiết.Chúng rất dễ dàng bị saochép và thể hiện cho nhiềusản phẩm cùng lúc màchúng ta không thể pháthiện ra

Thẫm mỹ

QR code với dạng hìnhvuông, có thể thu nhỏ

phóng to mà vẫn khôngảnh hưởng đến việc quét

Cũng có thể trang trí QRcode bằng logo, hình ảnhhoặc avatar một cách tùythích…

Thế hệ trước QR codecủa barcode có hình ảnhdài, ngắn khác nhau Côngthêm dãy mã số bên dướikhiến cho barcode rấtcồng kềnh, chiếm diệntích và khó trang trí

Với khả năng nâng cao và tính linh hoạt vô song, mã QR vượt trội hơn mã vạchtruyền thống ở mọi khía cạnh Chúng mang lại nhiều lợi thế có thể thúc đẩy quá trìnhsản xuất Vì vậy, nhóm đã quyết định ứng dụng công nghệ đọc mã QR trong hệ thốngnhà kho tự động

1.5 Kết luận chương 1

Việc khảo sát thực tế một số hệ thống lưu xuất kho ở nước ta đã giúp nhóm quyếtđịnh xây dựng mô hình hệ thống lưu xuất kho tự động có các tính năng như nhập hàng,

xuất hàng và quản lí hàng Dựa vào mục 1.4 nhóm đã quyết định sử dụng mã QR bởi

những ưu điểm vượt trội của mã QR so với mã vạch

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ PLC, WINCC VÀ MICROSOFT VISUAL

STUDIO

2.1 Giới thiệu về PLC S7-1200

PLC S7 - 1200 là một dòng PLC mới của SIEMENS có độ chính xác cao Thiết bịPLC Siemens S7-1200 có thiết kế dạng module nhỏ gọn, linh hoạt, phù hợp với mộtloạt các ứng dụng khác nhau PLC S7 - 1200 của Siemens có một giao thức truyềnthông, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn cao nhất của truyền thông công nghiệp và cáctính năng công nghệ mạnh mẽ được tích hợp sẵn làm cho nó trở thành một giải pháp tựđộng hóa hoàn chỉnh và toàn diện nhất

Hình 2.1 Hình ảnh PLC S7-1200 [11]

PLC S7 1200 của Siemens hiện được ứng dụng rộng rãi trong:

- Hệ thống băng tải

- Dây chuyền sản xuất thực phẩm

- Dây chuyền xử lý nước thải

- Máy móc ngành dược phẩm

- Dây chuyền nhà máy bia, rượu, nước giải khát

- Máy móc ngành in ấn, bao bì, ngành nhựa

Độ mở rộng các module

Các module truyền thông 3 (gắn bên trái PLC)

Các bộ đếm tốc độ cao

2.1.1 Cấu tạo PLC S7-1200

Thành phần của PLC S7-1200 gồm:

- Nguồn cấp PS

- Thẻ nhớ MMC

- Cổng kết nối với các module mở rộng

- Đèn Led hiển thị tín hiệu I/O trên board

- Kết nối Profinet

- Cấu tạo của PLC S7-1200 gồm như sau:

+ 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với các phiên bản khác nhau giống như điều khiển

AC, RELAY hoặc DC phạm vi rộng

+ 2 mạch tương tự và mở rộng số tín hiệu ngõ vào/ ra trực tiếp trên CPU.+ 13 module tín hiệu số và tín hiệu tương tự khác nhau bao gồm (module SM

+ CPU PLC 1214C DC/DC/DC, đầu vào I/O: 14 DI 24V DC; đầu ra 10 DO24V DC; 2 AI 0 – 10VDC, Nguồn cấp: DC 20.4 – 28.8 V DC, Chương trình/bộ nhớ

- Work memory: Khi CPU mất điện thì vùng nhớ sẽ mất dữ liệu Trong quá trìnhhoạt động, CPU có thể copy một số phần, chức năng của project từ vùng nhớ Loadmemory sang vùng nhớ Work memory để thực hiện

Bit và chuỗi bit  Byte gồm 8 bit

 Word gồm 16 bit

 Dword gồm 32 bit

Interger

 USInt (số interger không dấu 8 bit)

 SInt (số interger có dấu 8 bit)

 UInt (số interger không dấu 16 bit)

 Int (số interger có dấu 16 bit)

 UDInt (số interger không dấu 32 bit)

 Dint (số interger có dấu 32 bit)

Số thực  Real – số thực dấu chấm động 32 bit

 LReal – số thực dấu chấm động 64 bit

Data and time

 Data là kiểu dữ liệu 16 bit chỉ số ngày có tầm

từ D#1990-1-1 đến D#2168-12-31

 DTL (data and time long) bao gồm dữ liệu với

12 byte lưu giữ thông tin về ngày, tháng, năm

Pointer gián tiếp. Pointer hay con trỏ sử dụng để định địa chỉ

2.2 Giới thiệu về phần mềm TIA Portal V16

2.2.1 Tổng quan về phần mêm TIA Portal V16

Phần mềm Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) được phát triển lầnđầu vào năm 1996 bởi các kỹ sư của hãng Siemens Đây là một đột phá lớn khi tíchhợp tất cả công cụ vào trong 1 bộ phần mềm duy nhất Từ thiết kế, thử nghiệm, vậnhành và duy trì nâng cấp hệ thống tự động hóa, phần mềm TIA sẽ giúp tiết kiệm thờigian, chi phí và công sức cho các kỹ sư SIMATIC STEP 7 (TIA Portal) là phần mềmnổi tiếng và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp Giao diệncủa TIA

Portal được thiết kế thân thiện người sử dụng, thích hợp cho cả những người mớilẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa Với phần mềm này,các bạn có thể cấu hình, lập trình, thử nghiệm và chẩn đoán tất cả các bộ điều khiểnPLC cũng như các module, HMI sẵn có của Siemens một cách dễ dàng

Phiên bản TIA Portal V16 là phiên bản được Siemens tung ra thị trường vào cuốinăm 2018 Các ngôn ngữ lập trình LAD, FBD, SCL, STL, GRAPH được hỗ trợ đầy đủgiúp kỹ sư lập trình có thể linh hoạt lựa chọn ngôn ngữ lập trình cho bộ điều khiển của

hệ thống

Hình 2.2 Phần mềm TIA Portal V16 [12]

Siemens giới thiệu TIA Portal – phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lậptrình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện

Phần mềm lập trình mới này giúp người sử dụng phát triển, tích hợp các hệ thống

tự động hóa một cách nhanh chóng, do giảm thiểu thời gian trong việc tích hợp, xâydựng ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ

 Tạo một Project

Bước 1: Ở màn hình máy tính ta kích đúp chuột vào biểu tượng TIA Portal V16

Hình 2.3 Biểu tượng TIA Portal V16 [12]

Bước 2: Chọn vào Create new project để tạo dự án.

Hình 2.4 Create new project

Bước 3: Chọn Configure a device.

Hình 2.5 Configure a device

Bước 4: Chọn Add New Device.

Hình 2.6 Add New Device

Bước 5: Cấu hình cho PLC

Hình 2.7 Cấu hình PLC S7-1200

Hình 2.8 Giao diện làm việc

Bước 7: Tải xuống chương trình cho PLC.

Nhấn vào biểu tượng trên thanh công cụ để Download chương trình (thanhcông cụ)

Hình 2.9 Thanh công cụChọn card mạng phù hợp sau đó nhấn “Start search” để tìm PLC đang kết nối Saukhi quét xong nếu tìm được PLC thì chỗ PLC phía dưới sẽ chuyển qua màu cam Tiếpđó chúng ta sẽ nhấn “Load” để kết nối với PLC Cuối cùng ta nhấn “Start All” và chọn

“Finish” để kết thúc

Hình 2.10 Tìm và kết nối địa chỉ IP PLC