nghiên cứu thiết kế xây dựng và phát triển hệ thống lưu kho tự động

Để thay thế cho những kho truyền thống như vậy thì hệ thống kho tự động được ra đời giúp giải quyết các hoạt động xuất nhập hàng một cách nhanh chóng và chính xác, quản lí hàng hóa dễ dà

TỔNG QUAN VỀ KHO HÀNG TỰ ĐỘNG

Vai trò của tự động hóa trong công nghiệp [2]

Tự động hóa trong công nghiệp giúp tăng năng suất lao động, chất lượng sản phẩm Việc tự động hóa trong sản xuất sẽ có rất nhiều sự thay đổi tích cực khi các công ty áp dụng tự động hóa vào trong hoạt động sản xuất của mình, lợi ích của tự động hóa bao gồm:

 Tăng năng suất lao động: các dây chuyền tự động hóa có thể hoạt động liên tục 24/24 mà không cần đến sự can thiệp của con người chính vì vậy lượng sản phẩm được sản xuất ra sẽ nhiều hơn so với việc không áp dụng tự động hóa công nghiệp

 Tăng chất lượng sản phẩm: việc các ứng dụng tự động hóa được lập trình chính xác, sẽ giảm đáng kể về sai số của sản phẩm so với thao tác thủ công của công nhân

Hình 1 1 Dây chuyền sản xuất trong nhà máy [1]

 Ưu điểm của tự động hóa công nghiệp [3]

 Chi phí vận hành thấp hơn

Tự động hóa trong công nghiệp giúp loại bỏ chi phí khi sử dụng nhân công từ con người cho nhà đầu tư Trên tất cả, mặc dù phải thừa nhận chi phí đầu tư cho tự động hóa ban đầu cao nhưng tính trong suốt quá trình sản xuất, nó lại giúp tiết kiệm tiền

Copies for internal use only in Phenikaa University

Với dây chuyền nhà máy, chi phí bảo trì liên quan đến máy móc được sử dụng cho tự động hóa công nghiệp là ít hơn vì nó không thường xuyên hỏng hóc Nếu nó không hoạt động tốt hoặc gặp sự cố, chỉ có các kỹ sư tự động, bảo trì được yêu cầu sửa chữa nó Đầu tư kế hoạch cẩn thận vào tự động hóa cũng có thể có ý nghĩa tài chính tốt

Hoàn vốn 2 hoặc 3 năm cho chi phí lao động giảm tương đương với lợi tức đầu tư 30%

Mặc dù nhiều công ty thuê hàng trăm công nhân tham gia sản xuất với 3 ca làm việc để vận hành nhà máy trong số giờ tối đa, nhà máy vẫn cần phải đóng cửa để bảo trì và nghỉ lễ Tự động hóa công nghiệp hoàn thành mục tiêu của công ty bằng cách cho phép vận hành một nhà máy sản xuất trong 24 giờ một ngày, 7 ngày trong một tuần và 365 ngày một năm Điều này dẫn đến một sự cải thiện đáng kể trong năng suất của công ty Nhưng chúng ta không cần nhìn quá xa tới vậy, với máy móc tự động, năng suất và sản lượng sản phẩm trong 1 giờ, thậm chí 1 phút có thể gấp 3, 4, 5 lần kiểu truyền thống

Trong quá trình sản xuất, dù tập chung ở cường độ cao nhưng con người sẽ có những lúc mệt mỏi và những cảm xúc ngoài tác động dẫn đến quá trình làm việc bị ảnh hưởng và có thể dẫn đến chất lượng hàng hóa kém đi Nhưng robot làm việc sẽ không bị ảnh hưởng bởi vấn đề trên và còn có thể làm việc 24/24

Thêm một nhiệm vụ mới trong dây chuyền lắp ráp tức là đòi hỏi quy trình đó phải được đào tạo với người vận hành trực tiếp Tuy nhiên, robot có thể được lập trình để thực hiện bất kỳ nhiệm vụ nào Điều này làm cho quá trình sản xuất linh hoạt hơn

 Độ chính xác thông tin cao

Thêm khả năng thu thập dữ liệu tự động, có thể cho phép thu thập các thông tin sản xuất chính, cải thiện độ chính xác của dữ liệu và giảm chi phí thu thập dữ liệu của Hệ thống quản lý sản xuất cung cấp các thông tin trung thực để đưa ra quyết định đúng đắn khi tính đến việc giảm lãng phí và cải thiện quy trình của mình

Việc sử dụng dây chuyền sản xuất tự động giải phóng con người khỏi sự vất vả của các nhiệm vụ lặp đi lặp lại – thay thế lao động của con người trong các nhiệm vụ được thực hiện trong môi trường nguy hiểm và vượt quá khả năng, trọng lượng, tốc độ và sức chịu đựng của con người

Nhìn vào những lợi ích được đề cập ở trên, không ít người cảm thấy có một động lực đáng để đầu tư vào tự động hóa Với sự phát triển của IoT và Cách Mạng Công

Nghiệp 4.0, ngành tự động hóa công nghiệp đang đứng trước một bước ngoặt lịch sử Đi cùng với những cơ hội kinh doanh mới cũng là những thách thức mới, trong đó, đề tài an ninh mạng và dữ liệu đang và sẽ còn là vấn đề lớn cần được đáp ứng một cách triệt để trong thời gian tới.

Vấn đề thực tiễn

Hiện nay nền công nghiệp của nước ta đang trên đà phát triển, việc áp dụng quá trình tự động hóa vào quá trình sản xuất là điều cần thiết Việc hiện đại hoá ngày nay sản xuất ngày càng phát triển, hàng hóa làm ra càng nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho xã hội Từ đó đã nảy sinh cần có những kho hàng hiện đại đáp ứng yêu cầu của sản xuất và khắc phục được những hạn chế của các kho hàng cũ

Hiện tại, trên thế giới có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thống này rất đa dạng, phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện Nhưng trong đó chủ yếu là sử dụng nhân công để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là các máy nâng sử dụng người lái 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

Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, người ta có thể quản lý tốt hàng hóa cũng như nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏi kho, các hệ thống kho tự động được sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều này đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khá nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa nhưng bù lại là hàng hóa được bảo quản tốt, thuận tiện cho việc quản lý và kiểm soát, tiết kiệm được nhân công …

Nhằm đáp ứng nhu cầu sắp xếp sản phẩm, hàng hóa một cách tự động giúp tiết kiệm thời gian và chi phí chúng em quyết định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, phát triển hệ thống lưu kho tự động”

Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho tự động

Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗi hành lang có một hay nhiều máy xếp, dỡ tự động Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng Đầu mỗi hàng lang là trạm xếp dỡ Các trạm xếp dỡ liên hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền

Nhìn chung kho tự động được cấu thành từ 3 phần:

Hệ thống vận chuyển hàng vào kho rất đa dạng tùy theo hình thức, thiết kế và yêu cầu xuất nhập của kho mà ta có thể sử dụng những phương thức khác nhau Hiên nay, các kho tự động chủ yếu sử dụng các hình thức vận chuyển như: Băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng …

+ Hệ thống băng tải: hệ thống băng tải gâng như có thể mang theo mọi thứ xếp trên chúng và được sử dụng để giúp đỡ nhiều chức năng của kho hàng Băng tải có rất nhiều loại và mỗi loại được sử dụng để vận chuyển các loại hàng hóa khác nhau Băng tải dây đai và dây chuyền linh hoạt giúp xử lí các vật phẩm có hình dạng nhỏ hoặc không đều hoặc khi cần thay đổi độ cao Băng tải con lăn rất hữu ích khi các mặt hàng lớn hơn

Hình 1 2 Băng tải trong lưu kho tự động

1.3.2 Hệ thống nhập và xuất hàng

Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khác nhau có thể kể đến như dung nhân công, thẻ từ, tích kê, mã vạch, máy tính, camera

Một ví dụ về phương pháp quản lí hệ thống sử dụng mã vạch để minh họa chi tiết cho việc xuất nhập của hệ thống kho

Mã vạch (Barcode) là hình gồm nhiều sọc đứng,rộng và hẹp được in để đại diện cho các mã số dưới dạng máy có thể đọc được

Mã vạch là sự thể hiện thông tin trong các dạng nhìn thấy trên các bề mặt của sản phẩm, hàng hóa mà máy móc có thể đọc được Nguyên thủy thì mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng như của khoảng trống giữa chúng, nhưng ngày nay chúng còn được in theo các mẫu của các điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay chúng ẩn trong các hình ảnh Mã vạch có thể được đọc bởi các thiết bị quét quang học gọi là máy đọc mã vạch hay được quét từ hình ảnh bằng các phần mềm chuyên biệt Nội dung của mã vạch là thông tin về sản phẩm như: Nước đăng ký mã vạch, tên doanh nghiệp, lô, tiêu chuẩn chất lượng đăng ký, thông tin về kích thước sản phẩm, nơi kiểm tra [4]

Các nghiên cứu cho thấy con người thường gây ra ít nhất một lỗi trong khoảng 200 lần nhập số liệu vào máy Khi sử dụng mã vạch và máy đọc mã vạch, khả năng sai sót chỉ còn 1 phần 6 triệu Độ chính xác của việc dùng mã vạch còn cao hơn nữa khi số liệu của mã vạch được tạo ra và kiểm soát tự động bởi chương trình không có sự can thiệp của con người [5]

Ví dụ mã vạch của 1 hàng hóa:

Hình 1 3 Mã vạch của 1 hàng hóa

Mã vạch là một phát minh của thế kỷ 20 và nó càng ngày trở nên quan trọng trong cuộc sống bởi tính hiệu quả mà nó mang lại, mà quản lý xuất nhập trong kho tự động là một trong những tính năng của nó

Nguyên tắc đọc mã vạch máy quét: máy quét sẽ phảt ra 1 chùm laser công suất thấp, chùm sáng gặp mã vạch sẽ phản xạ lại một giàn cảm biến quang

Công nghệ mã vạch ứng dụng trong nhà kho tự động: Mỗi đơn vị hàng khi nhập vào kho sẽ được dán nhãn mã vạch,tương ứng với 1 ô trong kho.Mã vạch đó sẽ lưu và được máy tính xử lí,truyền qua PLC để đưa hàng đến đúng vị trí của nó Quá trình xuất hoàn toàn ngược lại Ưu điểm hệ thống quản lý kho hàng bằng mã vạch: [6]

- Kiểm tra nguồn gốc sản phẩm - Tiết kiệm thời gian quản lí cho doanh nghiệp - Cho phép quản lí nhiều vị trí kho

- Theo dõi tồn kho, kiểm kê hàng hóa, dự báo hàng hết hạn

- Quản lý hàng hóa bảo hành, bảo trì

Hệ thống lưu trữ trong kho hàng tự động không chỉ giúp ta cất giữ hàng hóa mà còn kiểm soát chũng một cách dễ dàng

 Thông tin chi tiết về tình hình xuất-nhập-tồn hàng hóa:

- Quản lý danh sách hàng hóa, loại hàng hóa, quy cách hàng, quy cách đóng gói

- Quản lý danh mục, danh mục pallet

- Quản lý nhập kho theo phiếu nhập kho và theo dõi nhập từng vị trí, chọn nhập hàng hóa trên sơ đồ kho theo đúng thực tế Hỗ trợ in phiếu, in danh sách vị trí nhập kho…

 Quản lý xuất kho và xuất kho theo điều kiện:

- Xuất kho theo khách hàng

- Xuất kho theo phiếu nhập

- Xuất kho theo từng pallet…

 Thiết lập sơ đồ kho theo đúng thực tế

 Hỗ trợ chọn nhập, xuất trên sơ đồ

 Hỗ trợ theo dõi hàng hóa trực quan trên sơ đồ kho

 Hỗ trợ theo dõi dồn hàng, dời hàng trực tiếp trên sơ đồ kho:

Kệ chứa hàng Pallet Flow [7]

Kệ chứa hàng Pallet Flow bao gồm 1 hệ thống khung giàn (racking) đặt sát nhau (không có lối vào cho xe nâng) Thông thường, kệ chứa hàng Pallet flow có từ 4-5

Copies for internal use only in Phenikaa University tầng Mỗi tầng, người ta sẽ đặt thêm 1 hệ thống băng tải con lăn tự do với 1 góc nghiêng phù hợp

Hình 1 4 Hình kệ chứa hàng Pallet Flow

 Nguyên tắc hoạt động của Pallet Flow

Nguyên tắc hoạt động của Pallet Plow là pallet hàng sẽ trôi từ đầu cao xuống đầu thấp

Xe nâng khi chất hàng lên hoặc lấy hàng ra chỉ cần đứng bên ngoài hệ thống chứ không cần chạy vào khu vực khung kệ

Cùng 1 hệ thống, ta có thể vận hành theo 02 phương án: LIFO hoặc FIFO

 Last In – First Out (LIFO)

Hình 1 5 Hình Nguyên lí LIFO

Nguyên lý LIFO: Theo phương án này, khi chất hàng lên kệ và khi dỡ hàng từ kệ ra, người vận hành đều thao tác ở đầu thấp Khi chất hàng lên, người lái xe nâng sẽ thao thác ở đầu thấp, đẩy các pallet ngược lên dốc để đặt pallet mới vào Khi lấy hàng ra, người lái xe lấy pallet ở đầu thấp, rút ra Các pallet còn lại sẽ trôi xuống đầu thấp

 First In – First Out (FIFO)

Hình 1 6 Hình Nguyên lí FIFO Nguyên lý của cách vận hành này là hàng hóa bỏ vào trước, sẽ được lấy ra trước

Nguyên lý FIFO: Theo phương án này, khi chất hàng lên kệ, người vận hành thao tác ở đầu cao hơn Pallet hàng hóa sẽ tự trôi về phía thấp Khi lấy hàng ra, người lái xe lấy pallet ở đầu thấp, rút ra Các pallet còn lại sẽ trôi xuống đầu thấp Đầu vào và đầu ra của kho có thể tùy từng trường hợp cụ thể mà người ta kết hợp sử dụng các hệ thống băng tải tự động hoặc các cần crane nhằm giảm bớt hoạt động của xe nâng

 Ưu nhược điểm của kệ chứa hàng Pallet Flow

Kệ chứa hàng Pallet Flow là một phương án rất hiện đại, cao cấp, được nhiều nhà máy lớn trên thế giới áp dụng Khác với các hình thức kho tự động khác như AS-

RS hay Shuttle Rack, kho Pallet Flow hoạt động bằng cơ, nên bảo hành, bảo trì rất nhẹ nhàng

Hình thức kệ này thường được áp dụng trong các kho chứa hàng của các nhà sản xuất thực phẩm, thủy hải sản, bia, nước giải khát, kho lạnh, kho đông, xe máy, xe đạp…

- Phương án này tiết kiệm được 60% diện tích sử dụng so với kệ thông thường

- Ít bảo trì, bảo hành

- Thu hồi vốn trong 02 năm - Giảm lượng lao động

- Giảm hoạt động của xe nâng trong nhà kho

- An toàn hơn cho người vận hành

- Đặc biệt phù hợp cho những loại kho lạnh, kho đông

- Giá thành cao, đầu tư lớn

- Không áp dụng được cho dạng hàng hóa cồng kềnh (phải chất được trên pallet)

- Không áp dụng được cho kho hàng chứa nhiều loại hàng hóa khác nhau

- Đòi hỏi tay nghề người lái xe nâng phải tốt hơn các loại kệ thông thường

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

Quy trình thiết kế

1 Xác định yêu cầu kỹ thuật

2 Xác định quy trình công nghệ và chế độ làm việc

3 Lập sơ đồ khối hoạt động chung của toàn máy, chọn ra các loại, các cụm chi tiết phù hợp với sơ đồ hoạt động, thiết kế mô phỏng sơ bộ các cụm chi tiết

4 Dựa theo các tiêu chuẩn về lắp ráp, lần cuối xác định kích thước các chi tiết, bộ phận máy

5 Mô phỏng hệ thống, khả năng đáp ứng của hệ thống

6 Chỉnh sửa, hiệu chỉnh lại thiết kế

7 Lắp ráp, thi công mô hình sản phẩm.

Yêu cầu kỹ thuật

- Đối tượng nghiên cứu thiết kế: Hệ thống lưu kho tự động - Loại hàng hóa mô hình đưa vào có kích thước (dài x rộng x cao): 5cm x 5cm x

4cm, khối lượng 100g và được gán mã vạch Barcode tương ứng thể thuận lợi cho việc phân loại và quản lý hàng hóa

- Có thể đưa cất hàng di chuyển dọc theo 3 trục: X (chạy dọc kho hàng), trục Y (đưa hàng ra vào kệ hàng), trục Z (nâng lên hạ xuống)

- Sản phẩm khi hoàn thiện phải đảm bảo chắc chắn, linh hoạt, vận hành êm ái, dễ vận hành bảo dưỡng

Quy trình công nghệ

Khi có hàng ở vị trí input

Thực hiện quét mã vạch

Tay robot từ ngoài đến dưới vị trí input lấy hàng

Tay robot di chuyển ra ngoài

(theo trục Y) Tay robot nâng hàng lên

Tay robot di chuyển dọc theo kệ hàng (trục X)

Tay robot di chuyển chọn tầng

(trục Z) Tay robot đưa hàng đến trên ô chứa hàng đã chọn Tay robot đặt hàng xuống ô chứa hàng

Tay robot di chuyển ra ngoài

2.3.2 Quy trình công nghệ khi xuất hàng

Khi có tín hiệu lấy hàng

Tay robot di chuyển đến hàng dọc của hàng cần lấy (Trục X)

Tay robot đến ngoài vị cần lấy hàng (Trục Z)

Tay robot di chuyển đến dưới hàng (Trục

Tay robot nâng hàng lên (Trục Z)

Tay robot đặt hàng xuống vị trí output

Tay robot lấy hàng ra ngoài (Trục Y)

Tay robot di chuyển hàng đến ngoài vị trí output Tay robot đưa hàng vào vị trí output (Trục

Y) Tay robot ra ngoài đợi hiệu lệnh tiếp theo (Trục Y)

Sơ đồ khối hệ thống

Hình Sơ đồ khối hệ thống

- Khối nguồn – cung cấp các dải điện áp để làm cho toàn bộ hệ thống hoạt động cụ thể như sau:

+ 220V AC: cấp nguồn cho bộ xử lý trung tâm PC, PLC

+ 24V DC: cấp nguồn cho cảm biến, động cơ, đèn báo hoạt động

+ 5V DC: bộ Driver điều khiển động cơ bước

- Khối điều khiển - là “bộ não” của hệ thống sẽ tiếp nhận tín hiệu từ đầu vào để xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển cho hệ thống

- Khối tín hiệu đầu vào – bao gồm các tín hiệu đầu vào của cảm biến, công tắc giới hạn hành trình, nút bấm, sau đó truyền tín hiệu cho khối điều khiển

- Khối cơ cấu chấp hành – tại đây sẽ bao gồm đèn báo và động cơ để thực hiện các tác vụ của hệ thống

- Hệ thống giám sát – giám sát quá trình hoạt động trên HMI của máy tính.

Thiết kế cơ khí kho hàng

Kho hàng tự động chính là đỉnh cao của tự động hóa kho và nhà kho thông minh được kích hoạt cùng với một số công nghệ tự động và kết nối với nhau Để việc kết hợp với công nghệ cao diễn ra một cách dễ dàng và ổn định ta cần xây dựng một hệ thống kho hàng tối ưu nhất về công nghệ cũng như giá thành và không gian sử dụng

2.5.1 Lựa chọn vật liệu làm khung [8]

Tùy thuộc vào trọng lượng của hàng hóa cũng như mục đích sử dụng mà ta có thể sử dụng các vật liệu khác nhau để làm thành khung của khó như: gỗ, sắt, nhôm, thép, …

 Nhôm định hình là lựa chọn của em để làm khung cho mô hình kho hàng và cánh tay robot cho đồ án:

 Chịu lực tốt: Là sản phẩm được cấu thành từ nguyên liệu nhôm hợp kìm nên nhôm có khả năng chịu lực tốt Thông thường thanh nhôm định hình có thiết kế các khoang rỗng để tăng độ cứng như chiều dày của nhôm, các ranh nhôm và các vách kỹ thuật đều được đo và thiết kế cẩn thận nhất Sản phẩm Nhôm định hình có các cầu nối cách nhiệt, các gân tăng cứng và các rãnh khoảng trống nhiều nên làm tăng được khả năng chịu lực của sản phẩm

 Độ thẩm mỹ cao: Các cửa kính làm từ nhôm định hình có tính thẩm mỹ cao, vách nhôm tuy có độ dày mỏng hơn các thương hiệu khác nhưng lại có kết cấu lớn nên vừa tăng được tính thẩm mỹ lại đảm bảo được khả năng chịu lực từ bên trong Quý khách có thể yêu cầu phối hợp với các màu kình khác nhau để phù hợp với không gian sống cũng như màu sắc chủa đạo của ngôi nhà

 Cách nhiệt và cách âm tốt: Nhôm định hình có khả năng chịu nhiệt độ cao, các phẩn tử nhôm liên kết chặt chẽ tạo nên một hệ khung nhôm cửa kính có khả năng cách âm tốt

 Trọng lượng nhẹ: Trọng lượng của nhôm định hình là nhẹ nhất vởi nguyên liệu sản phẩm có độ dày mỏng nhất Thế nên sẽ làm giảm được tải trong và sức ép cho các công trình, đồng thời cũng giúp dễ di chuyển và lắp đặt hơn

 Chưa có nhiều mẫu mã cho khách hàng lựa chọn

 Tuổi thọ: Sau nhiều năm sử dụng sản phẩm Nhôm định hình cần được bảo dưỡng và thay thế để đảm bảo

 Trong khuôn khổ đồ án lần này, em chọn sử dụng nhôm định hình để làm khung cho kho hàng tự động vì những ưu điểm của nhôm định hình đáp ứng được các nhu cầu đề ra và các hàng hóa sử dụng trong đồ án này cũng có tải trọng nhỏ

2.5.2 Thiết kế khung kho hàng

Khung kho hàng được hình thành bằng việc ghép các mối nối lại với nhau bằng các mối nối Kích thước của kho hàng được xác định dựa trên số lượng các ô chứa hàng với các giá trị mà ta mong muốn

Trong mô hình kho hàng của đồ án với lựa chọn làm kho hàng có sáu ô chứa hàng chia thành hai tầng

Bên cạnh khung hàng là khu vực để cánh tay robot Khu vực này đặt cánh tay cao 500 (mm) rộng 200 (mm) và dài 355 (mm) phần cánh tay cơ khí được thiết kế nhỏ gọn đảm bảo không gian hoạt động nằm trong phần khung kho hàng

Khoảng cách từ mặt đất đến vi trí có ô chứa hàng là 315 (mm)

Từ các thông tin trên ta tính toán chiều dài, chiều rộng và chiều cao của khung kho hàng như sau:

- Chiều dài khung kho hàng: 640 (mm) - Chiều cao khung kho hàng: 600 (mm)

- Chiều rộng khung kho hàng: 460 (mm)

Ta sử dụng các thanh nhôm định hình với hình dạng có sẵn để ghép nối thành khung kho hàng hoàn chỉnh với các kích thước đã tính toán sẵn ở trên

Phần đế của các ô chứa dùng để đặt vật liệu hoặc các chi tiết có khối lượng không đáng kể Nên ta sử dụng đế làm bằng những tấm nhựa mica kích thước 110x100x2 (mm) và 100x70x2 (mm)

Thanh nhôm được sản xuất có các kích cỡ xác định là 20x20(mm), 40x40(mm)… nên không thể tùy tiện thay đổi kích thước kích thước có thể giảm xuống 20x20(mm) và vẫn đảm bảo độ bền Nhưng do thiết kế của nhôm định hình kích thước 20x20(mm) không có tính thẩm mĩ cao Giá thành chênh lệch giữa 2 kích cỡ là không đáng kể Nên vẫn chọn kích thước 20x20 cho đồ án này

 Kiểm tra độ bền cho thanh đứng dài 600(mm)

Các bước thực hiện tương tự như khi kiểm tra độ bền cho thanh nhôm định hình nằm ngang và chỉ khác kích thước và vị chí đặt lực Đối với hai thanh đứng có 2 lực tác dụng Một là lực nén của các thanh nhôm định hình nằm ngang đè lên Hai là lực khi cơ cấu chuyển động làm rung động làm rung lắc khung kho hàng gây nên

Hệ số an toàn rất lớn Thanh nhôm siêu bền Để phục vụ cho việc tìm mua một cách tiện lợi và lắp ghép khung có tính thẩm mĩ cao Nhôm định hình có kích thước 40x40(mm) được lựa chọn để xây dựng lên cả khung nhôm của kho hàng

2.5.3 Phương án thiết kế cánh tay cơ khí

Vai trò của cánh tay robot: cánh tay robot là một phần không thể thiếu trong hệ thống kho hàng tự động Nó đóng vai trò vận chuyển hàng hóa ra vào kho Kích cỡ của cánh tay robot phụ thuộc nhiều vào kích cỡ của kho hàng Tùy thuộc vào hình dáng kho hàng cũng có những yêu cầu cụ thể mà cánh tay robot có thể có số lượng bậc tự do khác nhau Đối với các mô hình kho chứa nhỏ cánh tay robot thường có ít nhất từ 3 đến 4 trục chuyển động Trong trường hợp đồ án này bao gồm ba chuyển động tịnh tiến theo hệ trục tọa độ Oxyz

Hầu hết các robot đều sử dụng một trong ba loại truyền động: Khí nén, thủy lực, điện

Thiết kế phôi (hàng)

Để mô phỏng hàng em sử dụng một tấm nhựa nica và trên là miếng xốp và dán lên tờ giấy có chứa mã barcode để tượng trưng kích thước hàng: 12x10x2 (cm)

Có nhiều cách tạo mã barcode nhưng có một cách đơn giản và thông dụng để tạo mã barcode là dùng excel

Bước 1: Tạo 1 mã bất kì trên excel

Hình 2 8 Tạo mã trên excel Bước 2:

Hình 2 9 Nhập lệnh cho mã

Hình 2 10 Sau khi nhập lệnh Bước 3: Chuyển từ dạng text sang dạng barcode

Lựa chọn thiết bị phần cứng cho hệ thống

- 3 phiên bản thiết bị với điện áp cung cấp và điều khiển khác nhau

- Nguồn điện tích hợp dưới dạng nguồn điện AC hoặc DC dải rộng (85 … 264 V AC hoặc 24 V DC)

- Tích hợp bộ mã hóa 24 V / cung cấp dòng tải: Để kết nối trực tiếp các cảm biến và bộ mã hóa Với 300 mA đầu ra hiện tại cũng để sử dụng như nguồn cung cấp tải

- 8 đầu vào kỹ thuật số tích hợp 24 V DC (đầu vào chìm / tìm nguồn (chìm dòng 1 IEC))

- 6 đầu ra kỹ thuật số tích hợp, 24 V DC hoặc rơ le

- 2 đầu vào tương tự tích hợp 0 … 10 V

- 2 đầu ra xung (PTO) với tần số lên đến 100 kHz

- Đầu ra được điều chế độ rộng xung (PWM) với tần số lên đến 100 kHz

- Giao diện Ethernet tích hợp (TCP / IP gốc, ISO-on-TCP)

- 4 bộ đếm nhanh (3 bộ đếm tối đa 100 kHz; 1 bộ đếm tối đa 30 kHz), với đầu vào bật và đặt lại có thể tham số hóa, có thể được sử dụng đồng thời làm bộ đếm lên và xuống với 2 đầu vào riêng biệt hoặc để kết nối bộ mã hóa gia tăng

- Mở rộng bằng các giao diện truyền thông bổ sung, ví dụ: RS485 hoặc RS232

- Mở rộng bằng tín hiệu tương tự hoặc kỹ thuật số trực tiếp trên CPU thông qua bảng tín hiệu (với việc giữ nguyên kích thước lắp CPU)

- Mở rộng bởi một loạt các tín hiệu đầu vào và đầu ra tương tự và kỹ thuật số thông qua các mô-đun tín hiệu

- Mở rộng bộ nhớ tùy chọn (Thẻ nhớ SIMATIC)

- Bộ điều khiển PID với chức năng tự động điều chỉnh

- Đồng hồ thời gian thực tích hợp

- Đầu vào ngắt: Cho phản ứng cực nhanh đối với các cạnh tăng hoặc giảm của tín hiệu quá trình

- Thiết bị đầu cuối có thể tháo rời trên tất cả các mô-đun

- Trình mô phỏng (tùy chọn): Để mô phỏng các đầu vào tích hợp và để kiểm tra chương trình người dùng

 Tập hợp hướng dẫn toàn diện: Một loạt các hoạt động tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập trình:

- các hoạt động cơ bản như hoạt động logic nhị phân, phân bổ kết quả, lưu, đếm, tạo thời gian, tải, chuyển, so sánh, dịch chuyển, xoay, tạo phần bổ sung, gọi chương trình con (với các biến cục bộ)

- các lệnh giao tiếp tích hợp (ví dụ: giao thức USS, Modbus RTU, giao tiếp S7 “T-Send / T-Nhận” hoặc Freeport)

- Các chức năng thân thiện với người dùng như điều chế độ rộng xung, chức năng chuỗi xung, chức năng số học, số học dấu phẩy động, điều khiển vòng kín PID, chức năng nhảy, chức năng vòng lặp và chuyển đổi mã

- các hàm toán học, ví dụ: SIN, COS, TAN, LN, EXP

Các chức năng đếm thân thiện với người dùng kết hợp với các bộ đếm tích hợp và các lệnh đặc biệt cho bộ đếm tốc độ cao mở ra các lĩnh vực ứng dụng mới cho người dùng

- các ngắt được kích hoạt theo cạnh (được kích hoạt bằng cách tăng hoặc giảm các cạnh của tín hiệu quy trình trên đầu vào ngắt) hỗ trợ phản ứng nhanh chóng với các sự kiện của quy trình

- gián đoạn do thời gian kích hoạt

- ngắt bộ đếm có thể được kích hoạt khi đạt đến điểm đặt hoặc khi hướng đếm thay đổi

- ngắt giao tiếp cho phép trao đổi thông tin nhanh chóng và dễ dàng với các thiết bị ngoại vi như máy in hoặc máy đọc mã vạch

 Chức năng kiểm tra và chẩn đoán: Các chức năng dễ sử dụng hỗ trợ kiểm tra và chẩn đoán, ví dụ: chẩn đoán trực tuyến / ngoại tuyến

 “Buộc” các đầu vào và đầu ra trong quá trình kiểm tra và chẩn đoán: Đầu vào và đầu ra có thể được đặt độc lập với chu kỳ và do đó vĩnh viễn, chẳng hạn, để kiểm tra chương trình người dùng

 Điều khiển chuyển động phù hợp với PLCopen cho các chuyển động đơn giản

Hình 2 12 PLC 1212C DC/DC/DC 1 Kết nối nguồn

2 Khe cắm thẻ nhớ dưới nắp đậy

3 Kết nối dây dẫn người dùng có thể tháo rời 4 Đèn LED trạng thái cho các ngõ I/O

2.7.2 Tính toán lựa chọn động cơ [12] Động cơ là một phần vô cùng quan trọng trong cơ cấu truyền động của tay máy cơ khí trong việc nhập xuất hàng hóa Vậy nên việc lựa chọn động cơ phù hợp là vô cùng cần thiết Một số động cơ thường được sử dụng như: động cơ một chiều , động cơ step và động cơ servo Cả ba loại động cơ này đều được ứng dụng rất phổ biến trong các dự án, các đồ dùng hàng ngày Mỗi loại động cơ đều có những ưu và nhược điểm khác nhau nên cần cân nhắc khi lựa chọn loại động cơ phù hợp

Qua những phân tích, lựa chọn động cơ được em dùng ở đồ án lần này là động cơ bước vì bài toán đạt ra cần yêu cầu điều khiển vị trí chính xác cũng như dễ dàng thiết lập và điều khiển Ngoài ra động cơ bước còn có kích thước cũng như thẩm mĩ phù hợp đa dạng nên dễ lựa chọn Động cơ Step hay còn gọi là động cơ bước, đây là một loại động cơ chạy bằng điện khác biệt với đa số các loại động cơ thông thường Loại động cơ này có bản chất là dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hay chuyển động của rotor có khả năng cố định rotor vào các vị trí phù hợp

Cấu tạo của động cơ bước (step) bao gồm các bộ phận như: stato, rotor (nam châm vĩnh cửu) Trong đó;

- Bộ phận rotor: là một dãy các nam châm vĩnh cửu được xếp chồng lên nhau một cách tỉ mỉ Tại các lá nam châm là các cặp cực xếp đối xứng nhau một cách đều đặn

- Bộ phận stato: Được tạo bằng sức từ và chia thành các rãnh để đặt cuộn dây

Hình 2 13 Cấu tạo động cơ bước - Phân loại:

Hiện nay có rất nhiều loại động cơ bước, tuy nhiên dựa vào các cách phân loại mà ta chia động cơ bước thành nhiều loại như: Động cơ Step theo số pha động cơ:

 Động cơ Step 2 pha tương ứng với góc bước 1.8 độ

 Động cơ bước 3 pha tương ứng với góc bước 1.2 độ

 Động cơ bước 5 pha tương ứng với góc bước 0.72 độ Động cơ Step theo rotor:

 Động cơ rotor được tác dụng bằng dây quấn nam châm vĩnh cửu

 Động cơ thay đổi từ trở (loại động cơ này có sự đặc biệt là bộ phận rotor động cơ không được tác động nhưng có phần tử cảm ứng) Động cơ Step theo cực

Khác với các loại động cơ khác trên thị trường là quay theo cơ chế truyền thống, động cơ bước (step) quay theo từng bước một nên đảm bảo được độ chính xác về mặt điều khiển học

Nguyên lý hoạt động của động cơ bước Step chủ yếu là nhờ các bộ chuyển mạch điện tử Khi đó các mạch điện tử sẽ đưa các tín hiệu của lệnh điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định

Tổng số lần chuyển mạch sẽ tương ứng với tổng số góc quay của rotor Đồng thời chiều quay và tốc độ quay của rotor thì phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đồ của mạch

- Ưu điểm và nhược điểm của động cơ bước: Ưu điểm:

 Khả năng cung cấp moment xoắn cực lớn ở dải vận tốc thấp và trung bình

 Động cơ bước cho hoạt động bền bỉ với thời gian

 Giá thành loại động cơ này thấp, phải chăng

 Thay thế hay bảo trì động cơ dễ dàng

Mô hình cơ khí và Bản vẽ điện

AutoCAD (viết tắt của Automatic Computer Aided Design) là một ứng cho phép thiết kế và soạn thảo với sự hỗ trợ máy tính (CAD) Phần mềm này được sử dụng để tạo bản vẽ 2D và 3D AutoCAD có thể thực hiện tính toán và mô phỏng thiết kế nhanh chóng trên một loạt các ngành công nghiệp.[15]

Hình 2 22 Bản vẽ cơ khí

2.8.2 Bản vẽ điện Để thiết kế bản vẽ điện em đã sử dụng phần mềm EPLAN Electric P8

Eplan là phần mềm hữu dụng được tin dùng trong thiết kế mạch điện, giúp tăng tối đã hiệu quả thiết kế, kiểm soát tài liệu và lưu trữ dự án

EPLAN Electric P8 là một phần mềm CAE (Computer-Aid Engineering) giúp giải quyết các vấn đề thiết kế tủ bảng điện, tủ PLC, tủ động lực Được trang bị các tính năng thông minh như tạo Macros tự động, Cross-Reference (liên kết chéo), tự động đánh số

EPLAN Electric P8 giao tiếp với nhiều phần mềm thông dụng khác như

AutoCad, pdf, MS Offices Phần mềm cũng hỗ trợ bóc tách vật tư dự án (cáp, tải, động cơ, thiết bị bảo vệ…) [16]

Hình 2 23 Phần mềm Eplan electric P8

Hình 2 24 Đấu nối điện của input

Hình 2 25 Đấu nối điện của output

Hình 2 26 Đấu nối điện của output

Mô hình Hoàn chỉnh

Mô hình hoàn chỉnh của phần cứng mô hình lắp đặt cố định với nhau, gồm 3 phần đã được tính toán và thiết kế: tủ điện, cánh tay robot và kệ chứa hàng Khung kho hàng dùng thép định hình để đặt kệ chứa, cánh tay Robot được cắt, lắp đặt, khoan, bắt vít chắc chắn gia công thành một mô hình hoàn chỉnh Tủ điện hoàn thành ghép nối điện: 3 dirver được kết nối với 3 động cơ bước của cánh tay robot, PLC được nối với 3 công tắc hành trình, một bộ phận quan trọng là máy quét mã vạch được lắp đặt trên khu vực hàng gửi/lấy hoàn thành phần cứng của kho hàng tự động

Hình 2 27 Lắp ráp mô hình kho hàng, kệ chứa hàng

Hình 2 28 Cánh tay cơ khí

Hình 2 29 Mô hình kho hàng tự động

STT Tên linh kiện Số lượng Giá tiền 1 PLC S7-1200

(1212C DC-DC- DC) thuê (1 tháng, 2 tuần)

16 Ốc vít đầu lục giác 200 150.000 đ

Bảng 2 1 Danh sách linh kiện và phụ kiện

LẬP TRÌNH PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT

Lưu đồ thuật toán điều khiển

Stop begin tay robot về vị trí ban đầu thực hiện chế độ manual thực hiện chế độ auto

Lưu đồ thuật toán chế độ thủ công (Manual)

Chọn vị trí gửi hàng

Tay robot ra ngoài đợi lệnh tiếp theo

Chọn vị trí lấy hàng

Tay robot đưa hàng ra kho Tay robot đưa hàng vào kho

Lưu đồ thuật toán chế độ tự động (Auto)

Quét mã vạch của hàng Chế độ lấy hàng

Quét mã vạch của hàng

Tay robot chuyển hàng ra kho Tay robot chuyển hàng vào kho

Chương trình điều khiển với phần mềm TIA Portal V16

Siemens giới thiệu TIA Portal – phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình 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, xây dựng ứng dụng từ những phần mềm riêng rẽ Tất cả các bộ điều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này

Hình 3 1 Main [OB1] chương trình điều khiển chính của PLC

Tải xuống chương trình cho PLC

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

Hình 3 2 Thanh công cụ của PLC

Chọn card mạng phù hợp sau đó nhấn “Start search” để tìm PLC đang kết nối Sau khi quét xong nếu tìm được PLC thì chỗ PLC phía dưới sẽ chuyển qua màu cam

Tiếp đó chúng ta sẽ nhấn “Load” để kết nối với PLC Cuối cùng ta nhấn “Start All” và chọn “Finish” để kết thúc

Hình 3 3 Tìm và kết nối địa chỉ IP PLC

3.2.1 Technology Object, các bước tạo và thiết lập

Tổng quan về Technology Object:

Hình 3 4 Cấu trúc điều khiển sử dụng technology object

Hình 3 5 Điều khiển cơ cấu sử dụng Technology Object

① Đọc và ghi dữ liệu cấu hình của Technology Object

② Điều khiển ổ đĩa thông qua Technology Object Đọc trạng thái trục để hiển thị trên bảng điều khiển

③ Đọc thông tin về trạng thái hiện tại và thông tin lỗi của Technology Object

Hình 3 6 Add new Technology object

Hình 3 7 Thiết lập bộ phát xung cho Technology object

Hình 3 8 Thiết lập động lực bằng phần mềm

Trong đó Ramp-up (down) time là thời gian thực hiện tăng tốc hoặc giảm tốc ta có thể tùy chỉnh

Trong PLC S7-1200, trục Homing tích hợp thực hiện với lệnh điều khiển chuyển động, “MC_Home”.Gói lệnh homing gồm các chế độ sau:

- Actice homing: Khi phát hiện chuyển động homing, trục được về home đã cấu hình Chuyển động di chuyển đang thực hiện bị loại bỏ

- Pasive homing: Lệnh “MC_Home” không thực hiện bất kì chuyển động nào nữa Chuyển động tiếp theo được thực hiện bới người dùng

- Direction homing absolute: Vị trí được đặt không cần công tắc homing Giá trị tham số đầu vào “Position” của khối “MC_Home” được đặt ngay lập tức làm điểm tham chiếu (gốc 0) của trục

- Direct homing relative: Vị trí trục được đặt không cần công tắc homing

Chuyển động di chuyển hoạt động không bị hủy bỏ Vị trí trục sau khi homing:

Vị trí trục mới = vị trí trục hiện tại + giá trị của tham số "Position" của lệnh

Tạo Data_block để nhập mã barcode

Hình 3 9 Data_block mã barcode

3.2.2 Các khối lập trình Motion control

Chức năng: Lệnh "MC_Power" cho phép và tắt một trục chuyển động

Tham số Khai báo Loại dữ liệu Giá trị mặc định Miêu tả

Axis INPUT TO_Axis_1 - Axis technology object Enable INPUT BOOL FALSE TRUE MC kích hoạt trục

FALSE Tất cả các công việc hiện tại bị gián đoạn theo cấu hình

"StopMode" Trục dừng và tắt

StopMode INPUT INT 0 0: Emergency stop

2: Emergency stop with jerk control

Bảng 3 1 Các chân của khối MC_Power

Chức năng: Lệnh "MC_Reset" có thể được sử dụng để xác nhận "Lỗi vận hành với dừng trục" và "Lỗi cấu hình" Các lỗi có thể được tìm thấy trong danh sách

Tham số Khai báo Loại dữ liệu Giá trị mặc định miêu tả Axis INPUT TO_Axis_1 - Axis technology object Execute INPUT BOOL FALSE Bắt đầu lệnh với một positive edge Done OUTPUT BOOL FALSE TRUE Lỗi đã được xác nhận

Error OUTPUT BOOL FALSE TRUE Đã xảy ra lỗi khi thực hiện lệnh Nguyên nhân của lỗi có thể được tìm thấy trong các tham số "ErrorID" và

Bảng 3 2 Các chân của khối MC_Reset

Chức năng: Lệnh điều khiển chuyển động "MC_Home" được sử dụng để khớp tọa độ trục với vị trí thực, driver vật lý Homing là cần thiết cho vị trí tuyệt đối của trục Các loại homing sau đây có thể được thực thi:

- Active homing (Mode = 3): Thủ tục homing được thực hiện tự động

- Passive homing (Mode = 2): Trong khi Passive homing, lệnh "MC_Home"

Motion Control không thực hiện bất kỳ chuyển động homing nào Chuyển động di chuyển cần thiết cho điều này phải được người dùng triển khai thông qua các điều khiển chuyển động khác Khi phát hiện chuyển mạch homing, trục được homed

- Direct homing absolute (Mode = 0): Vị trí trục hiện tại được đặt thành giá trị của tham số "Vị trí"

- Direct homing relative (Mode = 1): Vị trí trục hiện tại được bù đắp bằng giá trị của tham số "Vị trí"

Tham số Khai báo Loại dữ liệu Giá trị mặc định miêu tả Axis INPUT TO_Axis_1 - Axis technology object

Execute INPUT BOOL FALSE Bắt đầu lệnh với một positive edge

Position INPUT REAL 0.0 Chế độ = 0, 2 và 3

Vị trí tuyệt đối của trục sau khi hoàn thành hoạt động homing Chế độ = 1

Giá trị hiệu chỉnh cho vị trí trục hiện tại

Done OUTPUT BOOL FALSE TRUE Hoàn thành lệnh

Error OUTPUT BOOL FALSE TRUE Đã xảy ra lỗi khi thực hiện lệnh Nguyên nhân của lỗi có thể được tìm thấy trong các tham số

Chức năng: Lệnh "MC_MoveAbsolute" bắt đầu chuyển động định vị trục để di chuyển nó đến vị trí tuyệt đối được xác định trong “Position”

Execute INPUT BOOL FALSE Bắt đầu lệnh với một positive edge Position INPUT REAL 0.0 Vị trí mục tiêu tuyệt đối Velocity INPUT REAL 10.0 Vận tốc trục

Done OUTPUT BOOL FALSE TRUE Đã tới vị trí đích

Error OUTPUT BOOL FALSE TRUE Đã xảy ra lỗi khi thực hiện lệnh

Bảng 3 4 Các chân của khối lệnh MC_MoveAbsolute

Chức năng: Lệnh " MC_MoveRelative " bắt đầu một chuyển động định vị tươngđốiso vị trí bắt đầu

Tham số Khai báo Loại dữ liệu

Giá trị mặc định miêu tả

Axis INPUT TO_Axis_1 - Axis technology object Execute INPUT BOOL FALSE Bắt đầu lệnh với một positive edge Distance INPUT REAL 0.0 Khoảng cách dịch chuyển

Velocity INPUT REAL 10.0 Vận tốc trục

Done OUTPUT BOOL FALSE TRUE Đã tới vị trí đích

Error OUTPUT BOOL FALSE TRUE Đã xảy ra lỗi khi thực hiện lệnh

Bảng 3 5 Các chân khối MC_MoveRelative MC_MoveJog:

Chức năng: Lệnh "MC_MoveJog" di chuyển trục liên tục ở vận tốc xác định ở ngõ vào “Velocity” Ta thường sử dụng lệnh điều khiển chuyển động này cho mục đích thử nghiệm và vận hành thử

JogForward INPUT BOOL FALSE Khi tham số = TRUE, trục di chuyển theo hướng dương tại vận tốc được xác định trong tham số "Tốc độ"

JogBackward INPUT BOOL FALSE Khi tham số = TRUE, trục di chuyển theo hướng âm tại vận tốc được xác định trong tham số "Tốc độ"

Velocity INPUT REAL 10.0 Tốc độ cài sẵn cho chế độ Jog

Bảng 3 6 Các chân của khối MC_MoveJog

Thiết kế giao diện giám sát trên WinCC

WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hãng Siemens WinCC là chương trình dùng để thiết kế các giao diện Người và Máy – HMI (Human Machine Interface) trong hệ thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập số liệu, giám sát và điều khiển quá trình sản xuất

Hình 3 16 WinCC Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày càng phát triển, WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thông báo, ghi báo cáo, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức…

Thiết kế giao diện WinCC

Thiết kế giao diện Wincc tại cửa sổ Screen_1 Tại cửa sổ Toolbox sử dụng các công cụ để thiết kế giao diện

Hình 3 17 Chọn thiết bị từ toolbox

Sau khi lấy được các thiết bị cần thiết ta sẽ gắn các chức năng (tag) cần thiết cho các thiết bị ở phần properies

Hình 3 18 Gắn tag cho thiết bị Tạo animations cho các thiết bị cần sáng tắt như đèn, hàng ẩn hiện

Hình 3 19 Tạo Animatons cho thiết bị

Hình 3 20 Giao diện làm việc

3.3.2 Chương trình điều khiển giám sát trên WINCC

Hình 3 21 Chạy mô hình điều khiển giám sát trên giao diện HMI

Mô hình điều khiển giám sát giao diện HMI có gồm có 4 phần: vị trí các trục của cánh tay robot , bảng điều khiển, bảng hiển thị các ô chứa hàng và bảng mã vạch ở chế độ auto

- Vị trí các trục của cánh tay robot: cho biết vị trí các trục và có đang trong quá trình hoạt động luân chuyển hang

- Bảng điều khiển: hiển thị chế độ hoạt động của hệ thống gồm star (chạy), stop (dừng), Manual (thủ công), auto (tự động), gửi và lấy Chọn chế độ mong muốn để điều khiển kho hàng

- Bảng hiển thị các ô chứa hàng: hiển thị các ô chứa trong kho hàng đã có hàng hay chưa, gồm một ô lấy/gửi hàng, năm ô chứa hàng Các ô chứa hàng có thể lưu vị trí khi thoát hệ thống Với chế độ Manual có thể gửi hoặc lấy hàng khi người điều khiển giám sát chỉ định

- Bảng mã vạch ở chế độ auto:

 Ở chế độ Loading: mã vạch có thông tin được dán ở kệ hàng được quét bởi máy quét và cánh tay robot sẽ chuyển kệ hàng đến vị trí được chọn

 Ở chế độ Unloading: chủ kệ hàng đưa ra phiếu giữ hàng, mã vạch ở phiếu sẽ được quét hoặc nhập mã vạch để PLC kiểm tra vị trí để hàng, cánh tay robot sẽ đến vị trí mã vạch nhập vào để lấy hàng đặt ở vị trí xuất

Thông qua mô hình điều khiển giám sát HMI, người điều khiển có thể giám sát được hoạt động của cánh tay robot thông qua vị, chọn lựa chế độ làm việc và giám sát được số lượng kệ hàng trong kho hàng thông qua các ô chứa hàng

Bảng tag của PLC

 Phạm vi ứng dụng : giá trị Tag có thể được sử dụng mọi khối chức năng trong

 Ứng dụng : binary I/O, Bits of memory

 Định nghĩa vùng : Bảng tag của PLC

 Miêu tả : Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép

 Phạm vi ứng dụng : giá trị chỉ được ứng dụng trong khối được khai báo, mô tả tương tự có thể được sử dụng trong các khối khác nhau cho các mục đích khác nhau

 Ứng dụng : tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời

 Định nghĩa vùng : khối giao diện

 Miêu tả : Tag được đại diện bằng dấu # Sử dụng Tag trong hoạt động

Hình 3 22 Sử dụng Tag trong hoạt động

 Layout : bảng tag PLC chứa các định nghĩa của các Tag và các hằng số có giá trị trong CPU Một bảng tag của PLC được tự động tạo ra cho mỗi CPU được sử dụng trong project

 Colum : mô tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc có thể kéo nhả như một lệnh chương trình

 Name : chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU

 Data type : kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag

 Address : địa chỉ của tag

 Retain : khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại

 Comment : comment miêu tả của tag Nhóm tag : tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table

Bảng 3 7 Các tag của plc input

Ctht_X: Công tắc trình của trục X Ctht_Y: Công tắc hành trình của trục Y Ctht_Z: Công tắc hành trình của trục Z

Bảng 3 8 Các tag của plc output dc_1 (Pul): điều khiển xung của step motor di chuyển trục X dc_1 (DIR): điều khiển hướng của step motor di chuyển trục X dc_2 (Pul): điều khiển xung của step motor di chuyển trục Y dc_2 (DIR): điều khiển hướng của step motor di chuyển trục Y dc_3 (Pul): điều khiển xung của step motor di chuyển trục Z

Tiêu đề	Nghiên Cứu, Thiết Kế, Xây Dựng Và Phát Triển Hệ Thống Lưu Kho Tự Động
Tác giả	Trương Quốc Việt
Người hướng dẫn	TS. Phạm Văn Thiêm
Trường học	Trường Đại Học Phenikaa
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
Thể loại	Đồ Án/Khóa Luận Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	102
Dung lượng	6,16 MB