Thiết kế hệ thống lưu kho tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ MAI THẾ NAM THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG THEO MÃ QR SỬ DỤNG PLC S7-1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG Đà Nẵng, 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG THEO MÃ QR SỬ DỤNG PLC S7-1200 CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD: Th.S NGUYỄN PHẠM CÔNG ĐỨC SVTH : MAI THẾ NAM LỚP : K25 EDT2 MSSV : 25211703131 Đà Nẵng, 2023 i PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN A LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN: Ngày … tháng … năm 2023 Giảng viên hướng dẫn Th.S Nguyễn Phạm Công Đức B LỜI NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN: Ngày … tháng … năm 2023 Giảng viên phản biện ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Thiết kế hệ thống lưu kho tự động theo mã QR sử dụng PLC S7 -1200” do sinh viên Mai Thế Nam thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Phạm Công Đức Đề tài, nội dung đề tài là sản phẩm mà tôi đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường cũng như tham khảo tài liệu Các số liệu, kết quả nêu trong đề tài là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và được trích dẫn đầy đủ theo đúng quy định Tác giả Mai Thế Nam iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Th.s Nguyễn Phạm Công Đức – Giảng viên hướng dẫn đề tài đồ án tốt nghiệp này, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đề tài Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Duy tân nói chung, các thầy cô trong Bộ môn trong khoa Điện – Điện tử nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một học viên, luận văn này không thể tránh được những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để tôi có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình, phục vụ tốt hơn công tác thực tế sau này Đà Nẵng, ngày 11 tháng 12 năm 2023 Sinh viên thực hiện Giảng viên hướng dẫn Mai Thế Nam Th.s Nguyễn Phạm Công Đức iv NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN - Sử dụng băng tải để đưa hàng hóa cần được nhập hoặc xuất trước hệ thống nâng hạ vận chuyển hàng hoá vào kho lưu trữ - Hệ thống nâng hạ vận chuyển sẽ đưa hàng hóa đến từng vị trí trong ô hàng và ghi nhớ vị trị đó - Khi có hàng nằm ở vị trí nào trên màn hình HMI của PLC S7 1200 sẽ hiện thị lên vị trí ở đó để người quản lý dễ kiểm soát - Sử dụng phầm mềm Win CC trong TIA Portal để mô phỏng hệ thống - Số lượng hàng chứa tùy thuộc diện tích của nhà kho - Sử dụng WinCC và màn hình HMI để điều khiển và giám sát - Đề tài hướng đến việc sử dụng quản lý kho hàng trong thực tiễn thông qua các thực nghiệm được thực hiện trên phần mềm ảo của TIA Portal Đà Nẵng, ngày 11 tháng 12 năm 2023 Cán bộ hướng dẫn Th.s Nguyễn Phạm Công Đức v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN .iv MỤC LỤC CÁC BẢNG viii MỤC LỤC HÌNH ẢNH ix TÓM TẮT xi LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .2 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 2 1.1.1 Tìm hiểu về hệ thống lấy cất hàng hóa tự động (Automated Strorage & Retrieval System) 3 1.1.2 Phân tích ưu nhược điểm của các hệ thống lưu kho hiện có: 4 1.2 MỤC TIÊU VÀ Ý TƯỞNG .6 1.2.1 Mục tiêu 6 1.2.2 Ý tưởng 7 1.3 BÀI TOÁN CẦN ĐẶT RA 7 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .8 1.5 DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9 2.1 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MỘT HỆ THỐNG KHO TỰ ĐỘNG 9 2.1.1 Hệ thống vận chuyển .9 2.1.2 Hệ thống xuất nhập .10 2.1.3 Hệ thống lưu trữ 11 2.2 GIỚI THIỆU VỀ MÃ QR .12 2.2.1 Tổng quan về mã QR 12 2.2.2 Lợi ích của mã QR trong phân loại hàng hóa 13 2.2.3 Cách hoạt động của mã QR 14 2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 14 2.4 CÁC HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỘNG CHÍNH CỦA KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 15 2.4.1 Hệ thống băng tải hàng .15 2.4.2 Hệ thống nâng hạ di chuyển hàng hóa 15 2.5 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 16 2.5.1 Sơ đồ khối kết nối của hệ thống 16 2.5.2 Quy trình công nghệ 17 vi CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG 20 3.1 LỰA CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM .20 3.1.1 PLC S7 – 1200 20 3.2 LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG 22 3.2.1 Băng tải hàng 22 3.2.1.1 Thông số kỹ thuật băng tải .22 3.2.2 Hệ thống nâng hạ vận chuyển hàng hóa 23 3.2.2.1 Lựa chọn cơ cấu truyền động 23 3.2.2.2 Tính toán lựa chọn động cơ: .24 3.2.2.3 Lựa chọn thiết bị cơ cấu truyền động tĩnh 27 3.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG 29 3.3.1 Webcam Logitech C310 29 3.3.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN .30 3.3.3 Cảm biến quang OMRON EE -SX671 31 3.3.4 Công tắc hành trình V-153-1C25 32 3.3.5 Nút nhấn nhả 24V mã LA38 .33 3.3.6 Nguồn tổ ong 24V – 10A 34 3.3.7 Màn hình HMI 35 3.3.8 Động cơ bước 36 3.3.8.1 Chọn driver cho động cơ bước 36 3.3.8.2 Phương pháp điều khiển động cơ bước 38 3.3.8.3 Các khối điều khiển động cơ trong TIA Portal 39 3.4 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY 40 3.5 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ STEP .42 3.5.1 Phần mềm labview 42 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT VÀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG 44 4.1 THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỦA HỆ THỐNG 44 4.2 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN .45 4.3 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG .48 4.3.1 Các Input và Output của hệ thống .48 4.4 CÀI ĐẶT THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHO ĐỘNG CƠ STEP 52 4.5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT TRÊN HMI, WINCC VÀ LABVIEW 54 4.5.1 Thiết kế giao diện giám sát trên HMI 54 4.5.2 Thiết kế giao diện giám sát trên WinCC .57 vii 4.5.3 Thiết kế và lập trình giao diện quét mã QR trên phần mềm Labview kết nối với PLC thông qua phần mềm KEPSever .58 4.6 MÔ TẢ CHI TIẾT HỆ THỐNG THỰC TẾ 61 CHƯƠNG V: KIỂM THỬ, KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 63 5.1 Kiểm thử 63 5.2 Kết luận 65 5.3 Đánh giá 66 5.4 Hướng phát triển đề tài: 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 viii MỤC LỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng hệ thống hiện nay 4 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật PLC S7 – 1200 21 Bảng 3.2: Thông số băng tải 22 Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật cảm biến vật cản E18-D80NK 31 Bảng 3.4: Thông số kĩ thuật Cảm biến quang OMRON EE -SX671 .32 Bảng 3.5: Thông số kĩ thuật công tắc hành trình V-153-1C25 .33 Bảng 3.6: Thông số kĩ thuật nguồn tổ ong 24V-10A .35 Bảng 3.7: Chức năng các khối điều khiển động cơ trong TIA Portal .39 Bảng 3.8: Các khối chính trong chương trình xử lý mã QR của đề tài trong LabVIEW 43 Bảng 4.1: Chân kết nối đầu vào của hệ thống 48 Bảng 4.2: Chân kết nối đầu ra của hệ thống 49 Bảng 5.1: Bảng kiểm thử thiết bị hệ thống 63 Bảng 5.2: Tỉ lệ phần trăm hàng hóa phân loại được theo cường độ ánh sáng và chiều cao.……………… ……………………………………………………………… 64