HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC 1 Lựa chọn đề tài, tìm hiểu về máy móc, các tài liệu về máy đượ
Hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho xuất hiện vào cuối những năm 1960, sau đó phổ biến rộng rãi trong hai thập kỷ tiếp theo Ban đầu, hệ thống được sử dụng để kiểm tra và bốc xếp các pallet hoặc khay chứa hàng hóa, linh kiện nhằm giảm thiểu hư hỏng, tối ưu diện tích kho, ngăn chặn tình trạng mất mát hàng hóa trái phép và giảm nhu cầu lao động thủ công.
Vào thời kỳ sơ khai (1960 – 1980) “Hệ thống tự động hóa lưu kho là sự gắn kết hoạt động các trang thiết bị và bộ phận kiểm soát dùng cho bốc xếp, lưu trữ và xuất kho với độ chính xác vận hành, tốc độ xử lý cao trong giới hạn của cấp độ tự động hóa được áp dụng”
Từ sau 1980 đến nay, thời kỳ phát triển mạnh của tự động hóa: “Hệ thống tự động hóa lưu kho là một trang thiết bị (device) tự động nhận dòng chuyển đến với kích cỡ thường là đồng nhất không cao, phân loại lại, lưu trữ tạm thời, sau đó theo các điều kiện và lệnh tương ứng cho ra các điểm tập kết để được chuyển đến vị trí yêu cầu Tất cả các công đoạn được thực hiện với mức độ tự động hóa cao, loại bỏ việc có cần nhân lực điều khiển các công đoạn này hay không”
Hệ thống kho hàng tự động ngày nay là sản phẩm cơ điện tử với mức độ tự động hóa cao, phân phối hệ thống sản xuất thông minh, là bước tiến quan trọng hướng tới hệ thống sản xuất "Just in time" đáp ứng nhu cầu biến động của thị trường Để đáp ứng nhu cầu đa dạng, nhiều công ty uy tín như Daifuku (Nhật), Dematic Corp, FKI Logistex, Diomand Phoenix Westfalia đã nghiên cứu và phát triển các hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho cho các kho hàng, kho chứa bưu phẩm.
Nền công nghiệp nước ta đang phát triển mạnh mẻ Việc xuất nhập kho tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ chủ yếu được thực hiện bằng sức người, do đó không mang lại hiệu suất cao, việc quản lý hàng hoá kém hiệu quả khiến cho doanh nghiệp tốn nhiều tiền bạc, diện tích làm nhà kho chứa hàng
Với sự phát triển của ngành công nghiệp 4.0 nói chung và ngành công nghiệp hàng hóa nói riêng Yêu cầu tăng thêm tính tự động hóa, ứng dụng thông minh, thuận tiện và nâng cao hiệu suất khiến cho Hệ thống lưu kho tự động là một trong những giải pháp hàng đầu trong việc điều tiết, phối hàng hóa một cách thuận tiện và là một phần không thể thiếu trong các dây chuyền sản xuất Với việc ứng dụng công nghệ cao trong việc nhập xuất hàng hóa, sử dụng mã QR để kiểm tra thông tin, quản lý dữ liệu một cách khoa học, hiệu quả cao Hệ thống kho hàng tự động sử dụng PLC Mitsubishi FX1S sẽ thay thế cho những kho hàng thủ công cũ kĩ, tốn kém nhiều chi phí vận hành và bảo trì, tốn nhiều thời gian truy xuất hàng
Do đó, Em muốn chọn: “Ứng dụng PLC lưu trữ hàng hóa” là đề tài để nghiên cứu và phát triển
Hệ thống lưu kho tự động là kết quả của nhiều công nghệ kho được kết nối với nhau hoạt động cùng nhau Chúng tạo thành một hệ sinh thái công nghệ nơi hàng hóa được tiếp nhận, xác định, phân loại, sắp xếp và vận chuyển hàng hóa một cách tự động
Mục tiêu của đề tài là thiết kế một mô hình hệ thống lưu kho tự động, sử dụng mã QR để nhận dạng hàng hóa, hệ thống được điều khiển và giám sát trên hệ thống SCADA, tích hợp tính năng quản trị hệ cơ sở dữ liệu hàng hóa Dùng
SQL Server để làm nơi lưu trữ cơ sở dữ liệu cho hệ thống …
Liệt kê các nội dung chính sẽ được thực hiện trong đề tài ví dụ:
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế
Chương 4: Thi Công Hệ Thống
Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá
Chương 6: Kết Luận và hướng phát triển
Phần cứng: Khung mô hình kho chứa hàng và cánh tay nâng được làm từ nhôm, nhựa mica Sử dụng 2 động cơ bước 2 pha, động cơ DC và mạch điều khiển động cơ bước TB6560 cho 2 trục cánh tay lấy hàng Bộ xử lý trung tâm
PLC Mitshubishi FX1S, camera nhận diện mã QR và cảm biến hồng ngoại nhận biết hàng
Phần mềm: Hệ thống điều khiển và giám sát SDACA và bộ xử lý trung tâm
PLC Mitshubishi FX1S Phần mềm lưu trữ và quản lý dữ liệu truy xuất từ hệ cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server được phát triển bằng ngôn ngữ C Sharp
Mục tiêu của đề tài là thiết kế một mô hình hệ thống lưu kho tự động, sử dụng mã QR để nhận dạng hàng hóa, hệ thống được điều khiển và giám sát trên hệ thống SCADA, tích hợp tính năng quản trị hệ cơ sở dữ liệu hàng hóa Dùng
SQL Server để làm nơi lưu trữ cơ sở dữ liệu cho hệ thống …
Nguyên lý làm việc và cấu trúc hệ thống lưu kho
* Khái niệm về hệ thống lưu kho Đầu tiên, chúng ta cần phải biết được hệ thống lưu kho tự động là gì? Đây là hệ thống nhà kho thông minh, nơi lưu trữ hàng hóa tự động hay còn gọi là hệ thống AS/RS (Automated Storage and Retrieval System) là hệ thống quản lý xuất nhập hàng hoá tự động với sự phối hợp các kỹ thuật cao về cơ khí, tự động hoá và công nghệ thông tin Hệ thống này được sử dụng phổ biến trong các kho hàng và trung tâm phân phối có mật độ lưu chuyển lớn với nhiều ràng buộc về quản lý hàng
* Nguyên lý làm việc của hệ thống lưu kho
Các hệ thống nhà kho hiện nay thường hoạt động theo kiểu tự động hoặc bán tự động, nhưng nhìn chung thì đều có nguyên lý làm việc giống nhau Khi nhập hàng, hàng hóa sẽ được đưa vào khu vực nhập hàng nhờ hệ thống vận chuyển Khi hàng hóa đến vị trí lấy hàng, hệ thống Robot sẽ lấy hàng rồi vận chuyển vào vị trí trống trong khu lưu trữ Khi xuất hàng, hàng hóa sẽ được hệ thống Robot đưa ra từ khu lưu trữ đến khu xuất hàng, sau đó hàng hóa sẽ được vận chuyển ra ngoài nhờ hệ thống vận chuyển
2.1.2 Cấu trúc hệ thống lưu kho
Hệ thống lưu kho tự động tùy theo yêu cầu công nghệ của mỗi nhà kho nên sẽ có cấu trúc khác nhau Các kiểu nhà kho hiện nay có thể kể đến như:
Hệ thống lưu kho tự động cho các kiện hàng đồng hạng:
Loại kho này thiết kế cho các kiện hàng cùng hàng tải trọng (unit load), hoặc cùng hạng kích cỡ, ví dụ đựng trong các thùng hàng chuẩn hóa, hoặc cùng kiểu bốc xếp Trong trường hợp thao tác với các kiện hàng đồng hạng bộ phận công gắp của Robot
Hệ thống lưu trữ và truy xuất (S/R) có thể được thiết kế tùy chỉnh với các cơ cấu kẹp khác nhau như cơ cấu kẹp cơ khí, bàn kẹp chân không hoặc bàn kẹp từ tính Kết cấu của hệ thống cũng được tính toán để phù hợp với tải trọng hoặc kích thước cụ thể Những hệ thống này thường được tích hợp với hệ thống băng tải và được ứng dụng rộng rãi trong các kho hàng công nghiệp, kho chứa ô tô và các môi trường tương tự.
Hệ thống lưu kho tự động dành cho tải nhỏ:
Là hệ thống Mini Load AS/RS thiết kế cho trường hợp các kiện hàng trọng tải nhỏ
Hệ thống kho AS/RS phù hợp với cơ sở có diện tích hạn chế, chứa các sản phẩm như chi tiết máy, dụng cụ thường được bảo quản trong thùng chứa, ngăn kéo Các doanh nghiệp và cơ sở dịch vụ thường sử dụng hệ thống này để tối ưu hóa không gian lưu trữ và nâng cao hiệu quả vận hành kho.
Hệ thống lưu/xuất kho tự động có người vận hành (Man-on-boaed AS/RS):
Là hệ thống kho bán tự động, tức là có sự tham gia trực tiếp của người vận hành ở một công đoạn nào đó, ví dụ có người đứng trên thang máy để xếp, nhặt hàng như trên hình Hệ thống này thích hợp với những loại mặt hàng dạng các chi tiết máy để rời Hệ thống có sức chứa, kích thước và tải trọng nhỏ Nhưng có thể thích hợp với các xí nghiệp vừa và nhỏ
Kho chiều sâu (Deep-Lane AS/RS):
Hệ thống tự động AS/RS tuyến sâu (deep-lane) có đặc điểm riêng biệt là chiều sâu của kho chứa lớn hơn so với các hệ thống thông thường Nhờ kích thước chiều sâu này, hệ thống AS/RS tuyến sâu có thể chứa được nhiều khoang hàng hơn, tăng đáng kể hiệu quả lưu trữ.
2.2 Hệ thống được thể hiện ở các đề tài trước
2.2.1 Cảm biến màu sắc TCS3200 Color Sensor
Cảm biến màu sắc TCS3200 Color Sensor được sử dụng để nhận biết màu sắc bằng cách đo phản xạ 3 màu sắc cơ bản từ vật thể là đỏ, xanh lá và xanh dương từ đó xuất ra tần số xung tương ứng với 3 màu này qua các chân tín hiệu, đo 3 tần số xung này và qua 1 vài bước chuyển đổi nhất định là bạn sẽ có đươc thông tin của màu sắc của vật thể cần đo
• Ngõ ra: 3 tần số xung tương ứng 3 màu đỏ xanh dương và xanh lá
Bảng 2.1: Sơ đồ chân cảm biên màu sắc
OE Enable (Mức Thấp) OUT đầu ra tín hiệu tần số S0, S1 Dùng để lựa chọn tỷ lệ tần số S2, S3 Dùng để lựa chọn kiểu photodiod VCC 2.7V đến 5.5V
2.2.2 Sử dụng Aduino làm bộ điều khiển trung tâm Điều khiển bằng mạch điều khiển ardiuno MEGA2560
Arduino Mega 2560 là sản phẩm tiêu biểu cho dòng mạch Mega, là dòng bo mạch có nhiều cải tiến so với Arduino Uno (54 chân digital IO và 16 chân analog IO) Đặc biệt bộ nhớ flash của MEGA được tăng lên một cách đáng kể, gấp 4 lần so với những phiên bản cũ của UNO R3 Điều này cùng với việc trang bị 3 timer và 6 cổng interrupt khiến bo mạch Mega hoàn toàn có thể giải quyết được nhiều bài toán hóc búa, cần điều khiển nhiều loại động cơ và xử lý song song nhiều luồng dữ liệu số cũng như tương tự
• Chip điều khiển chính: ATmega328P-AU
• Chip nạp và giao tiếp UART: CH340
• Nguồn nuôi mạch: 5V DC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn DC (khuyến cáo sử dụng nguồn jack DC từ 6 - 9v)
• Số chân Digital I/O: 14 (trong đó 6 chân có khả năng xuất xung PWM)
• Dòng điện DC Current trên mỗi chân I/O: 20 mA
• Dòng điện DC Current chân 3.3V: 50 mA
• Flash Memory: 32 KB (ATmega328P), 0.5 KB dùng cho bootloader
Digital I/O pins: 70 (of which 15 provide PWM output) Analog input pins: 16
DC current per I/O pin: 40 mA
DC current for 3.3V pin: 50 mA
Flash memory: 256 KB of which 8 KB used by bootloader SRAM: 8 KB
Bảng 2.2: Thông sô kỹ thuật ATmega2560 2.2.3 Mạch Đọc Mã Vạch GM65 1D 2D QR Barcode Reader Module
Mô-đun máy đọc mã vạch GM65 1D 2D QR Barcode Reader Module chuyên dụng giải mã mã vạch 1D, 2D và cả loại mã QR thịnh hành hiện nay, sử dụng cảm biến hình ảnh CMOS Dữ liệu giải mã được truyền thông qua giao tiếp USB hoặc UART đến vi điều khiển hoặc máy tính Thiết bị được gia công đạt chuẩn, đảm bảo độ bền, độ ổn định cao.
• Điện áp sử dụng: 5VDC
• Điện áp giap tiếp: TTL 3.3~5VDC
• Current: 120mA during scanning / 30mA during standby
• Interface: USB, UART (HID or VSP)
• Capture light source: 617nm LED
• Reading angle: rotating 360 ° o Deflection ± 60 ° o Tilt ± 65°
2.3 Cải tiến của đề tài của nhóm
Hình 2.3.1: Phần mềm GX WORK 2
GX Works2 là phiên bản nâng cấp và thay thế cho GX Developer bị hạn chế một số tính năng Những cải tiến trong phiên bản phần mềm này gồm có:
- Giao diện được thiết kế lại một cách trực quan hơn để thuận tiện cho người sử dụng
- Thư viện các modun được cập nhập đầy đủ hơn
- Hỗ trợ thêm những ngôn ngữ lập trình như FBD và SFC
- Thao tác tùy chỉnh các thông số dễ dàng
- Bộ cài đặt được tích hợp thêm các gói phần mềm hỗ trợ
* Cấu hình màn hình trong GX Works2:
Hình 2.3.2: Cấu hình màn hình trong GX Work2
Thanh tiêu đề thể hiện tên của dự án đang sử dụng
Thanh menu được sử dụng khá thường xuyên khi làm việc với GX Works2 Click vào thanh menu để chọn những chức năng khác nhau từ thanh menu
Thanh công cụ gồm những biểu tượng rất trực quan và dễ sử dụng cho những chức năng thông dụng Nó khiến các thao tác nhanh hơn
Khi làm việc với nhiều cửa sổ đang mở, nó thể hiện theo dạng trình duyệt tab Click vào tab sẽ kích hoạt cửa sổ làm việc tương ứng
* Xem nội dung hiển thị:
Xem nội dung hiển thị thể hiện nội dung của trình hiển thị hiện tại
Xem vùng đang chọn vùng thể hiện nội dung của vùng hiện tại
* Khu vực soạn thảo chương trình (cửa sổ làm việc):
Màn hình chỉnh sửa thể hiện nhiều loại màn hình như màn hình tạo chương trình và màn hình tạo Comment để chỉnh sửa biểu đồ ladder, chú thích và tham số
Cửa sổ đầu ra thể hiện sự biên dịch và kiểm tra kết quả (như lỗi và cảnh báo)
Thanh trạng thái thể hiện thông tin trạng thái của GX Works2
2.3.2 Microsoft SQL Server 2018 a Giới thiệu về ngôn ngữ truy xuất SQL:
SQL là ngôn ngữ truy vấn dữ liệu mang tính cấu trúc, không yêu cầu cách thức truy cập cơ sở dữ liệu như thế nào
Các câu lệnh SQL được sử dụng để thực hiện các tác vụ như cập nhật, truy xuất dữ liệu từ cơ sở dữ liệu và nhiều hoạt động giúp tối hưu hóa và bải trì cơ sở dữ liệu Đối tượng của SQL Server là các bảng dữ liệu với các cột và các hàng Cột được gọi là trường dữ liệu và hàng là bản ghi của bảng Cột dữ liệu và kiểu dữ liệu xác định tạo nên cấu trúc của bảng Khi bảng được tổ chức thành một hệ thống cho một mục đích sử dụng cụ thể vào công việc nào đó sẽ trở thành một cơ sở dữ liệu b Microsoft SQL Server:
Microsoft SQL Server là phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu dạng quan hệ đối tượng sử dụng RDBMS để lưu trữ dữ liệu Nó cho phép người dùng dễ dàng lưu trữ và quản lý dữ liệu, sử dụng SQL để trao đổi dữ liệu Cấu trúc của RDBMS bao gồm các thành phần như cơ sở dữ liệu, công cụ quản lý cơ sở dữ liệu và các ứng dụng quản lý dữ liệu.
Hình 2.3.6: Giới thiệu phần mềm SQL Server
Cải tiến của đề tài nhóm
2.3 Cải tiến của đề tài của nhóm
Hình 2.3.1: Phần mềm GX WORK 2
GX Works2 là phiên bản nâng cấp và thay thế cho GX Developer bị hạn chế một số tính năng Những cải tiến trong phiên bản phần mềm này gồm có:
- Giao diện được thiết kế lại một cách trực quan hơn để thuận tiện cho người sử dụng
- Thư viện các modun được cập nhập đầy đủ hơn
- Hỗ trợ thêm những ngôn ngữ lập trình như FBD và SFC
- Thao tác tùy chỉnh các thông số dễ dàng
- Bộ cài đặt được tích hợp thêm các gói phần mềm hỗ trợ
* Cấu hình màn hình trong GX Works2:
Hình 2.3.2: Cấu hình màn hình trong GX Work2
Thanh tiêu đề thể hiện tên của dự án đang sử dụng
Thanh menu được sử dụng khá thường xuyên khi làm việc với GX Works2 Click vào thanh menu để chọn những chức năng khác nhau từ thanh menu
Thanh công cụ gồm những biểu tượng rất trực quan và dễ sử dụng cho những chức năng thông dụng Nó khiến các thao tác nhanh hơn
Khi làm việc với nhiều cửa sổ đang mở, nó thể hiện theo dạng trình duyệt tab Click vào tab sẽ kích hoạt cửa sổ làm việc tương ứng
* Xem nội dung hiển thị:
Xem nội dung hiển thị thể hiện nội dung của trình hiển thị hiện tại
Xem vùng đang chọn vùng thể hiện nội dung của vùng hiện tại
* Khu vực soạn thảo chương trình (cửa sổ làm việc):
Màn hình chỉnh sửa thể hiện nhiều loại màn hình như màn hình tạo chương trình và màn hình tạo Comment để chỉnh sửa biểu đồ ladder, chú thích và tham số
Cửa sổ đầu ra thể hiện sự biên dịch và kiểm tra kết quả (như lỗi và cảnh báo)
Thanh trạng thái thể hiện thông tin trạng thái của GX Works2
2.3.2 Microsoft SQL Server 2018 a Giới thiệu về ngôn ngữ truy xuất SQL:
SQL là ngôn ngữ truy vấn dữ liệu mang tính cấu trúc, không yêu cầu cách thức truy cập cơ sở dữ liệu như thế nào
Các câu lệnh SQL được sử dụng để thực hiện các tác vụ như cập nhật, truy xuất dữ liệu từ cơ sở dữ liệu và nhiều hoạt động giúp tối hưu hóa và bải trì cơ sở dữ liệu Đối tượng của SQL Server là các bảng dữ liệu với các cột và các hàng Cột được gọi là trường dữ liệu và hàng là bản ghi của bảng Cột dữ liệu và kiểu dữ liệu xác định tạo nên cấu trúc của bảng Khi bảng được tổ chức thành một hệ thống cho một mục đích sử dụng cụ thể vào công việc nào đó sẽ trở thành một cơ sở dữ liệu b Microsoft SQL Server:
Là một loại phần mềm đã được phát triển bởi Microsoft và nó được sử dụng để có thể dễ dàng lưu trữ cho những dữ liệu dựa theo tiêu chuẩn RDBMS Nó cũng là một trong những hệ quản trị cơ sở dữ liệu dạng quan hệ đối tượng, sử dụng câu lệnh SQL để trao đổi dữ liệu giữa máy Client và máy cài SQL Server Một RDBMS bao gồm Databases, Database Engine và các ứng dụng dùng để quản lý dữ liệu và các bộ phận khác nhau trong RDBMS
Hình 2.3.6: Giới thiệu phần mềm SQL Server
Visual Studio là một phần mềm hỗ trợ công việc lập trình, phát triển ứng dụng đa nên tảng Cho phép sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau như C#, C/C++, Java, …Nhiều tính năng hữu ích giúp người lập trình dễ dàng sử dụng
Hình 2.3.7: Giới thiệu phần mềm Visual Studio.
Thiết bị phần cứng
Cảm biến hồng ngoại thường cấu tạo có hai phần: Diode phát sáng (LED) và một máy thu Khi một vật thể đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ đèn LED sẽ phản xạ khỏi vật thể và được người nhận phát hiện Cảm biến hồng ngoại hoạt động đóng vai trò là cảm biến tiệm cận và chúng thường được sử dụng trong các hệ thống phát hiện chướng ngại vật
Hình 2.4.1: Cảm biến hồng ngoại
Lưu ý khi lắp đặt cảm biến hồng ngoại: Tránh đặt cảm biến hướng về các vùng có bức xạ hồng ngoại, nguồn điện áp cao, môi trường rung lắc mạnh sẽ gây nhiễu cao cho cảm biến Căn chỉnh chính xác khoảng cách thu phát tín hiệu
2.4.2 Động cơ bước Động cơ bước (Stepper motor) là động cơ DC có nhiều cuộn dây được sắp xếp thành các nhóm gọi là “pha” Mỗi pha sẽ được cấp điện liên tục bằng tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau để chuyển động góc quay từng bước
Hình 2.4.2: Cấu tạo động cơ bước
Động cơ bước được cấu tạo bởi Stato và Roto Stato là phần đứng yên, còn Roto là phần chuyển động Roto có thể được tạo thành từ nam châm vĩnh cửu hoặc từ các khối răng làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính Các khối răng này thay đổi cực từ khi có dòng điện chạy qua, tạo ra lực từ tác động lên nam châm vĩnh cửu.
Hoạt động: Động cơ bước hoạt động dưới tác dụng của các xung rời rạc kế tiếp nhau Khi có điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ Roto của động cơ sẽ quay một góc bước
Góc bước là góc quay của trục động cơ tương ứng với một xung điều khiển Góc bước được xác định dựa vào cấu trúc của động cơ bước và phương pháp điều khiển động cơ bước
Có 4 phương pháp điều khiển động cơ bước: Wave drive, Full step drive, Half stepping drive và Micro stepping drive: Điều khiển dạng sóng (Wave): là phương pháp điều khiển cấp xung điều khiển lần lượt theo thứ tự chọn từng cuộn dây pha
Hình 2.4.3: Giãn đồ xung điều khiển dạng Wave Drive Điều khiển bước đủ (Full step): là phương pháp điều khiển cấp xung đồng thời cho 2 cuộn dây pha kế tiếp nhau
Điều khiển nửa bước kết hợp đặc điểm của cả điều khiển dạng sóng và dạng xung toàn phần Với phương pháp này, góc bước sẽ giảm một nửa và số bước tăng gấp đôi so với điều khiển dạng xung toàn phần Tuy nhiên, bộ phát xung điều khiển của phương pháp nửa bước thường phức tạp hơn.
Hình 2.4.5: Giãn đồ xung điều khiển dạng Half Step Điều khiển vi bước (Microstep): là phương pháp cho phép động cơ bước dừng và định vị tại vị trí nửa bước giữa 2 bước đủ Ưu điểm của phương pháp này là động cơ có thể hoạt động với góc bước nhỏ, độ chính xác cao Do xung cấp có dạng sóng nên động cơ hoạt động êm hơn, hạn chế được vấn đề cộng hưởng khi động cơ hoạt động
Hình 2.4.6: Giãn đồ xung điều khiển dạng MicroStepping
2.4.3 Bộ điều khiển khả trình PLC (Program Logic Controller)
Hình 2.4.7: Sơ đồ khối hệ thống PLC
PLC là thiết bị điều khiển Logic có khả năng lập trình được Thay thế những hệ thống điều khiển cũ sử dụng nhiều relay, tiếp điểm, nút nhấn để thực hiện nhiệm vụ, trong khi đó PLC sử dụng các tiếp điểm ảo giúp người thiết kế có thể dễ dàng thay đổi, lập trình và hiểu chỉnh cho nhiều nhiệm vụ khác nhau trong thực tế Cấu trúc phần cứng của tất cả các PLC đều có bộ xử lý, bộ nhớ, khối tín hiệu ngoại vi (In/Out module, Communication module, Analog module…)
Bộ xử lý trung tâm CPU (Central process unit): Là bộ vi xử lý liên kết các hoạt động của hệ thống PLC, thực hiện chương trình, xử lý tín hiệu nhập xuất và thông tin liên lạc với thiết bị bên ngoài
Bộ nhớ Memory (RAM, ROM): Đây là nơi lưu giữ trạng thái hoạt động của hệ thống và bộ nhớ của người dùng Để đảm bảo PLC hoạt động, phải cần có bộ nhớ lưu trữ chương trình
Bộ nguồn PS (Power Supply): Cung cấp nguồn nuôi cho hệ thống PLC
Khối ngoại vi (Input/Output module): Thực hiện tiếp nhận tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi và lưu vào vùng nhớ để xử lý hoặc xuất các tín hiệu điều khiển
Hình 2.4.8: Chu kỳ làm việc của PLC
Bộ điều khiển logic chương trình (PLC) hoạt động tuần tự theo các chu kỳ quét Trong mỗi chu kỳ, đầu tiên PLC đọc tín hiệu đầu vào từ các cảm biến, công tắc, động cơ, v.v Tiếp theo, CPU xử lý các tín hiệu này, thực thi các chương trình đã được lưu trữ trong bộ nhớ (OB, FB, FC) và tạo tín hiệu điều khiển Cuối cùng, tín hiệu điều khiển được gửi đến thanh ghi lệnh để thực thi thông qua các mô-đun đầu ra, điều khiển các thiết bị được kết nối.
Nhận diện Qrcode trong Visual Studio
2.5.1 Tổng quan về thư viện Zxing
Hiện nay, phần mềm Visual Studio đã ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau, nhờ có sự cho phép liên kết giữa hầu hết các thư viện Data có sẵn và phổ biến trên các nền tảng lập trình Qua đó, chúng em đã chọn cách nhận diện mã QR Code bằng phần mềm Visual Studio thông qua thư viện Zxing có sẵn
Zxing: viết tắt của “Zebra Crossing” Là một thư viện mã nguồn mở, xử lý nhiều định dạng mã vạch 1 chiều và 2 chiều, được cài đặt bằng Java Mục đích của thư viện này là sử dụng máy ảnh trên điện thoại di động, Webcam,… để chụp và giải mã các mã vạch trên thiết bị, không cần phải kết nối với máy chủ Hiện tại thư viện hỗ trợ các định dạng mã vạch sau đây:
Bảng 2.3: Các định dạng hỗ trợ của thư viện Zxing
ITF RSS-14 RSS-Expanded Thư viện Zxing được chia làm nhiều phần, các phần sau vẫn đang được hỗ trợ và phát triển thường xuyên:
Bảng 2.4: Thành phần của thư viện Zxing
Core Phần lõi thư viện giải mã và là phần chính của toàn bộ đồ án
Javase Ứng dụng khách cho J2SE
Android Ứng dụng khách cho Android
Androidtest Chương trình demo trên Android
Thư viện hỗ trợ tích hợp Barcode Scanner thông qua Intent cho Android
Zxingorg Mã nguồn của trang http://zxing.org/
Zxing.appspot.com Mã nguồn của trang tạo mã vạch http://zxing.appspot.com/
Ngoài ra còn có các thành phần khác nhưng không được đóng góp và phát triển thường xuyên:
Bảng 2.3: Các thành phần khác của thư viện Zxing
Javame Ứng dụng khách cho JavaME
Rim Ứng dụng khách cho RIM/Blackberry
Iphone Ứng dụng khách cho iPhone (chỉ hỗ trợ mã QR)
Bug Ứng dụng khách cho BugLabs’s BUG
Symbian Thư viện cho Symbian
2.5.2 Xử lý thông tin hình ảnh
Hình 2.2.1: Khai báo thư viện Zxing
Hình 2.3.2: Nhận diện mã QR Code
Hình 2.3.3: Xử lý tín hiệu phản hồi.
Thành phần cơ bản của hệ thống và yêu cầu thiết kế
3.1.1 Thành phần cơ bản của hệ thống
Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗi hành lang có một Robot vận chuyển tự động Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng Đầu mỗi hàng lang là trạm nhập xuất hàng hóa Các trạm này liên hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền
Hệ thống vận chuyển trong kho rất đa dạng, tùy theo yêu cầu công nghệ, về hàng hóa, hình thức xuất nhập Mà có những phương thức vận chuyển hàng trong kho tương ứng Hiện nay, hệ thống vận chuyển trong kho tự động ở các nước đã có áp dụng như: băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng, máy xếp dỡ Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động của các siêu thị, các công ty dược Băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao hàng cho khách Băng tải có rất nhiều loại, mỗi loại được dùng để tải một loại vật liệu khác nhau
Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khác nhau có thể kể đến như dùng nhân công, thẻ từ, tích kê, mã vạch, máy tính, camera Mã vạch 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
Hệ thống lưu trữ là phần không thể thiếu trong kho hàng tự động Đây là nơi thực hiện nhiệm vụ lữu trữ và quản lý trong kho hàng Có nhiều hình thức xây dựng nên một hệ thống lưu trữ thông qua các phần mềm quản lý khác nhau Các phần mềm quản lý kho được dùng phổ biến hiện nay như phần mềm quản lý kho Dms coldstorage, Smartlog
* Hệ thống điện điều khiển
Hệ thống điện điều khiển bao gồm bộ điều khiển trung tâm các loại cảm biến, các rơle trung gian Hệ thống điện điều khiển có vai trò nhận tín hiệu điều khiển và điều khiển hoạt động của các cơ cấu chấp hành giúp vận hành kho hàng một cách tự động và chính xác
Hệ thống chấp hành bao gồm các động cơ và các cơ cấu cơ khí có vai trò biến đổi, truyền chuyển động, trực tiếp vận chuyển xuất nhập các loại hàng hóa trong kho
3.1.2 Yêu cầu thiết kế hệ thống
Hệ thống có một số yêu cầu:
- Tạo mô hình thu nhỏ để quan sát được cách hoạt động giống như các hệ thống lưu trữ bên ngoài thực tế
- Có độ hoạt động ổn định lấy hàng và xuất hàng khoảng trên 90%
- Vật liệu dễ tìm kiếm thay thế có độ bền tốt
- Có mô hình của hệ thống điều khiển giám sát hoạt động
- 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
Hệ thống hoạt đồng chủ yếu dựa trên điều khiển vị trí.
Tính toán thiết kế
Tính toán thiết kế Đường kính bánh dẫn và bị dẫn :DLm
Khoảng cách giữa 2 trục là L7cm
Bề rộng của dây đai Blm,tùy thuộc vào kích thước sản phẩm ta có bề rộng 𝐵 𝑠𝑝 3𝑐𝑚
Khối lượng trung bình của vật có trên băng tải là m=0,2kg
Chọn vận tốc băng tải v=0,01 m/s Để vật cân bằng trên băng tải khi chuyển động ,ta có tổng hợp lực:
Phản lực N của băng tải đối với sản phẩm là:
Lực ma sát của băng truyền là:
𝐹 𝑚𝑠 = 𝑘 𝑁 = 0.8.1,96 = 1,568(𝑁) Trong đó k là hệ số ma sát giữa vật và băng tải
Công A thực hiện lực kéo là:
Với những tính toán trên nhóm bọn em chọn động cơ DS400
Hình 3.1: Động cơ giảm tốc DS400
(Nguồn: Internet) Động cơ giảm tốc DS400 có hai chức năng máy phát điện mini và là động cơ giảm tốc
-Điện áp định mức 24 DVC
-Kích thước :Động cơ 57x38mm
Tính toán và lựa chọn các thành phần hệ thống
Tính toán độ bền vitme
- Tốc độ quay trục chính: 250 v/ph
- Tải trọng dọc trục: Fa = 60 N
Tính toán trục chuyển động vitme-đai ốc Đường kính trung bình của ren:
𝛹H:Hệ số chiều cao đai ốc(1.2 2.5 đối với đai ốc nguyên)
𝛹h:Hệ số chiều cao ren(0.5 với ren vuông)
Vật liệu vít và đai ốc là thép – đồng thanh nên chọn [q] = 8 (Mpa), 𝛹𝐻= 1,2
Thay vào công thức (3.1) ta có:
Kiểm nghiệm độ bền theo thuyết bền ta có σ tđ = √σ 2 + 3τ 2 = √( 4Fa πd 1 2 ) 2 + 3 ( T
T:momen xoắn trên tiết diện
[σ]:ứng suất cho phép (kéo hoặc nén) d 1 :đường kính trong của ren vít(6 mm)
7π) = 10,3 0 Với hệ số ma sát f=0,1 ta tính được góc ma sát φ = arctg(0,1)=5,71 0 thay vào công thức ta có
2 (3.3) Trong đó: γ:góc vít φ=arctgf:góc ma sát d 2 :đường kính trung bình của ren vít
Thay vào công thức (3.3) ta có:
2= 68,9 (𝑁 𝑚) Chọn mặt tì:𝐷 0 = 22(𝑚𝑚),trị số momen gối tì:
Ta có hệ số ma sát f=0,1
Thay vào công thức (3.2) ta có:
=> Do 𝝈 𝒕đ < [𝛔] nên điều kiện bền được đảm bảo
Tính kiểm nghiệm về ổn định
Mô men quán tính của tiết diện vít J:
Bán kính tiết diện trục vitme: i = √ π.d1 J 2
Thay vào công thức (3.5) ta được: i = √33,9 π 6 2 4
= 1,1 Độ mềm λ của vitme là λ = 𝜇.1
𝜇:hệ số chiều dài tương đương,xác định như sau:
𝜇=1 khi cả hai đầu vít được cố định bằng bản lề 𝜇=0,7 khi đầu vít được cố định bằng bản lề,đầu kia bị ngàm 𝜇=0,5 khi cả hai đầu vít bị ngàm
𝜇=2 khi đầu vít bị ngàm một đầu tự do l:chiều dài của vít
Vì λ > 100 dùng công thức ơ le tính tải trọng giới hạn:
(𝜇.𝑙) 2 (𝟑 𝟕) Thay vào công thức (3.7) ta được:
(với E=2,1 10 5 MPa mô đun đàn hồi)
Kiểm nghiệm độ bền cho vit me:
𝑆 0 :hệ số an toàn về ổn định [𝑆 0 ]=2,5…4:hệ số an toàn ổn định cho phép Thay vào công thức (3.8) ta được:
=>Điều kiện ổn định được đảm bảo
Tính toán chọn động cơ trục Y
Thông số thiết kế ta có:
-Chiều dài trục Y:lb0 mm
-Đường kính vít me:𝐷 𝐵 =9,5 mm
Tính mô men xoắn của động cơ bước:
𝑆 𝑓 :hệ số an toàn Công thức tính 𝑇 𝐿 :
F:lực làm bàn máy di chuyển
𝜇 0 :hệ số ma sát khớp nối ren(0,1-0,3 lấy 0,3) 𝜂:hiệu suất động cơ (0,85-0,95 lấy 0,95)
𝑖:tỷ số truyền của hệ thống
𝑃 𝐵 :bước của vitme(4mm) Lực làm bàn máy dịch chuyển:
𝐹 𝐴 :Ngoại lực 𝜇:hệ số ma sát bề mặt(0,1) 𝜃:góc nghiêng của trục X(0 0 )
Hình 3.2: Lực làm trục Y di chuyển
Coi ngoại lực tác dụng là không đáng kể, khối lượng trục X là 10 (kg) và góc nghiêng trục X bằng 0 độ
Thay số vào công thức (3.11) ta có:
Do động cơ được nối với cơ cấu truyền động vitme bằng khớp nối cứng nên hệ số truyền tải bằng 1:
Thay số vào công thức (3.10) ta có:
1= 0,044(𝑁 𝑚) Công thức tính momen tăng tốc: (áp dụng chung cho các động cơ)
𝑁 𝑀 : tốc độ quay của trục vít me
Hình 3.3: Đồ thị dịch chuyển của cơ cấu
(Nguồn: Internet) Tính momen quán tính tải:
Momen quán tính của trục vitme:
32 𝜌 𝐽 𝐵 𝐷 𝐵 4 (𝟑 𝟏𝟒) Thay số vào công thức (𝟑 𝟏𝟒) ta có :
Hình 3.4: Momen quán tính trục vít me
𝐷 𝐵 :đường kính trục vít me
𝐿 𝐵 :chiều dài vít me 𝜌:khối lượng riêng của thép Momen quán tính của bàn máy:
Thay số vào công thức (3.15) ta được:
2𝜋 = 1, 53.10 −5 (𝐾𝑔, 𝑚 2 ) Trong đó m: khối lượng bàn máy
𝑃 𝐵 : bước của vít me Suy ra momen quán tính tải theo công thức (3.13):
Chọn tốc độ quay của trục vít me 𝑁 𝑀 = 250 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)
Momen tăng tốc theo công thức (3.12)
2 ) = 0,75 10 −3 (𝑁 𝑚) Chọn hệ số an toàn 𝑆 𝑓 = 2 ta có momen xoắn của động cơ theo công thức (3.9)
Kết luận: Từ kết quả tính toán trên, ta chọn động cơ bước Step motor NEMA 17 size
42 x 48mm cường độ định mức 1.5A, mô men giữ 0.55 Nm
Hình 3.5: Step motor NEMA 17 size 42 x 48mm (Động cơ bước)
Động cơ bước NEMA 17 kích thước 42 x 48mm là loại động cơ bước được sử dụng phổ biến trong chế tạo máy in 3D, CNC mini và thường kết hợp với ròng rọc GT2 Một đặc điểm nổi bật của sản phẩm là chiều dài chỉ 48 mm, giúp tiết kiệm không gian và dễ dàng tích hợp vào các thiết bị.
-Đường kính trục 5mm Đầu trục vát phẳng, giúp puli, khớp nối không đỡ bị lỏng khi hoạt động
-Cường độ định mức 1.5A, mô men giữ 0.55 Nm, góc quay mỗi bước 1.8 °
-Dây nối dài 1m, đầu dây chuẩn XH2.54 Tương thích với đầu ra động cơ bước trên mạch RAMPS 1.5 hoặc CNC shield V3
-Công suất phù hợp cho máy in 3D và CNC mini
-Ít tỏa nhiệt, chuyển động êm - Khối lượng: 400g
Hình 3.6: Động cơ Step NEMA 17
(Nguồn: Chụp từ sản phẩm ĐATN của nhóm)
Tính toán chọn động cơ trục z
Thông số thiết kế ta có:
-Chiều dài trục X: le0 mm
-Đường kính vít me: 𝐷 𝐵 mm
Tính mô men xoắn của động cơ bước:
F: lực làm bàn máy di chuyển
𝜇 0 : hệ số ma sát khớp nối ren(0,1-0,3 lấy 0,3) 𝜂: hiệu suất động cơ (0,85-0,95 lấy 0,95) 𝑖: tỷ số truyền của hệ thống
𝑃 𝐵 : bước của vitme(4mm) Lực làm bàn máy dịch chuyển: 𝐹 = 𝐹 𝐴 + 𝑚𝑔(𝑠𝑖𝑛𝜃 + 𝜇 𝑐𝑜𝑠𝜃) (𝟑 𝟏𝟏) Trong đó:
𝐹 𝐴 : Ngoại lực 𝜇: hệ số ma sát bề mặt(0,1) 𝜃: góc nghiêng của trục X(0 0 )
Hình 3.7: Lực làm trục X di chuyển
Coi ngoại lực tác dụng là không đáng kể, khối lượng trục X là 10 (kg) và góc nghiêng trục X bằng 0 độ
Thay số vào công thức (3.11) ta có:
Do động cơ được nối với cơ cấu truyền động vitme bằng khớp nối cứng nên hệ số truyền tải bằng 1:
Thay số vào công thức (3.10) ta có:
1= 7,34 10 −3 (𝑁 𝑚) Công thức tính momen tăng tốc: (áp dụng chung cho các động cơ)
𝑁 𝑀 : tốc độ quay của trục vít me
Hình 3.8: Đồ thị dịch chuyển của cơ cấu
(Nguồn: Internet) Tính momen quán tính tải:
𝐽 𝐿 = 𝐽 𝐵 + 𝐽 𝑇 (𝟑 𝟏𝟑) Momen quán tính của trục vitme:
Thay số vào công thức (𝟏𝟒) ta có :
Hình 3.9: Momen quán tính trục vít me
𝐷 𝐵 : đường kính trục vít me
𝐿 𝐵 : chiều dài vít me 𝜌: khối lượng riêng của thép Momen quán tính của bàn máy:
Thay số vào công thức (15) ta được:
2𝜋 = 2.55 10 −5 (𝐾𝑔, 𝑚 2 ) Trong đó m: khối lượng bàn máy
𝑃 𝐵 : bước của vít me Suy ra momen quán tính tải theo công thức (3.13):
Chọn tốc độ quay của trục vít me 𝑁 𝑀 = 250 (𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡)
Momen tăng tốc theo công thức (3.12)
2 ) = 0,85 10 −3 (𝑁 𝑚) Chọn hệ số an toàn 𝑆 𝑓 = 2 ta có momen xoắn của động cơ theo công thức (3.9)
Kết luận: Từ kết quả tính toán trên, ta chọn động cơ bước Động cơ bước momen xoắn
Hình 3.10: Kích thước Động cơ bước Nema 23 57BYGH311 Động cơ bước Động cơ bước Nema 23 57BYGH311 có Kích thước: Mặt bích 57mmx57mm, chiều dài thân 76mm, đường kính trục 8mm
- Chịu tải: 3A, moment xoắn trên trục 1,8 Nm, 4 dây, trọng lượng 1,1kg
- Là động cơ bước 3 pha, góc bước 1,8 độ/step
- Động cơ chạy êm, ổn định, tiếng ồn thấp
- Động cơ chạy không bị nóng, tuổi thọ cao
- Điều khiển chính xác góc quay
- Động cơ bước Nema 23 57BYGH311 Dùng nhiều cho các máy khắc laser, máy cnc mini, máy tự động hóa nhỏ
- Động cơ bước của nhà máy sản xuất có chất lượng tốt, hoạt động ổn định, chính xác
Vật liệu làm băng tải
Hiện nay đơn vị sản xuất băng tải pvc đang được ứng dụng nhiều trong tất cả các ngành nghề sản xuất hiện nay Từ ngành công nghiệp nặng đến ngành công nghiệp sản xuất hàng hóa nhẹ như dùng để vận chuyển các thực phẩm ( băng tải thực phẩm), các ngành sản xuất linh kiện điện tử ( băng tải chịu nhiệt ).…
Vì những tính chất và cấu tạo của băng tải pvc tạo nên những tính năng đặc biệt cho băng tải khi sử dụng trong sản xuất
Trong các dây chuyền lắp ráp, sản xuất hiện nay thì băng tải pvc là một trong những bộ phận quan trọng gần như không thể thiếu Nó góp phần hình thành nên hệ thống sản xuất khoa học, tân tiến mang lại hiệu quả sản xuất cao, giải phóng sức lao động
Hình 3.12: Dây đai băng tải PVC
Băng Tải Pvc Với Những Ưu Điểm Thông Dụng Như :
- Thiết kế đơn giản , gọn nhẹ , có độ thẩm mỹ cao
- Rất thông dụng trong nhiều ngành nghề
- Giá thành tương đối rẻ so với các loại băng tải khác
- Băng tải pvc được ứng dụng trong nhiều ngành điện tử như: Lắp ráp linh kiện, lắp ráp ô tô, xe máy, xe đạp điện, máy sản xuất,…
3.3.2 Nhôm định hình 20x20 Ưu điểm:
Chịu lực tốt: Là sản phẩm được cấu thành từ nguyên liệu nhôm hợp kim 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 Cách nhiệt và cách âm tốt: Nhôm định hình có khả năng chịu nhiệt độ cao, các phần 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 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
Hình 3.13: Nhôm định hình 3.3.3 Nhựa Pom
Hình 3.14: Nhựa Pom Ưu điểm:
Nhựa POM sở hữu các đặc tính ưu việt giống như những loại nhựa polyme khác, một số ưu điểm nổi bật của loại nhựa này:
-Khả năng chống mài mòn cao
-Kích thước ổn định, ít bị biến đổi
Ngoài những ưu điểm thì nhựa POM cũng có một số hạn chế nhất định như: -Kháng các chất axit và kiềm kém
-Tỉ lệ dãn nở cao khi thời tiết thay đổi
-Phạm vi nhiệt hoạt động hạn chế
-Màu sắc phong phú, bề mặt mịn, phẳng, sáng bóng, óng ánh
-Chống mài mòn, chịu được nhiệt độ khá cao, không dẫn nhiệt
-Dễ dàng tạo hình, lắp ghép, uốn cong
=>Sử dụng nhựa mica làm lan can cho băng tải.
Hình 3.16: Lan can băng tải
Truyền động cơ khí
Từ tính toán động cơ DS400 ở trên, nhóm em chọn buli GT2 20 răng để phù hợp với vận tốc băng tải
– Đường kính bánh răng: 12mm
3.4.2 Dây đai răng Đối với dây đai đồng bộ lực truyền không qua ma sát mà qua dạng các răng của đai (kết nối dạng khớp) Dây đai răng kết hợp những ưu điểm của dây đai dẹt và dây đai hình thang với sự không có độ trượt của dây xích
Các loại: Dây đai đồng bộ (răng) được sản xuất như răng đơn, răng đôi và với nhiều hình dạng răng khác nhau Đặc tính nổi bật: Đặc điểm của dây đai đồng bộ (răng) là sức căng ban đầu thấp và do đó chịu tải ít Nó rất thích hợp cho việc truyền không có độ trượt với công suất vừa và nhỏ
Hình 3.19: Dây đai răng và buri
-Bộ truyền vitme đai ốc có kết cấu đơn giản, có kích thước nhỏ gọn, tiện sử dụng -Bộ truyền có khả năng tải cao, làm việc tin cậy, không gây ồn
-Có tỷ số truyền rất lớn tạo ra được lực dọc trục lớn nên lực tác động nhỏ
-Có thể thực hiện được di chuyển chính xác cao với khả năng tự hãm lớn
-Hiệu suất của bộ truyền thấp
-Ren bị mòn nhanh khi phải làm việc với tốc độ cao
Kết luận: Với các ưu nhược điểm phân tích như trên nhóm đã lựa chọn hệ thống truyền động là cơ cấu vitme đai ốc do nó các ưu điểm là độ chính xác.
GIỚI THIỆU
4.1.1 Chia vùng chức năng của quy trình hệ thống
Bảng 4.1: Chia vùng chức năng
Vùng chúc năng Thiết bị
Cấp và xuất hàng hóa Băng truyền để đưa sản phẩm
Phân loại và nhận biết hàng hóa Cảm biến hồng ngoại
Cơ cấu di chuyển hàng hóa Động cơ bước
4.1.2 Mô tả chức năng các vùng nhiệm vụ a Cấp và xuất hàng hóa
Băng truyền đưa hàng sẽ đưa hàng chuyển trên băng truyền đến vị trí của cơ cấu di truyển để lấy hàng đưa vào lưu kho
Sau khi có lệnh xuất kho, cơ cấu di chuyển hàng hóa đưa hàng vào vị trí băng tải, sau đó băng tải truyền hàng đến vị trí ban đầu b Phân loại và nhận biết hàng
Khi sản phẩm tới vị trí cung cấp trên băng tải, cảm biến hồng ngoại sẽ phát hiện Ngay lập tức, PLC sẽ nhận lệnh và di chuyển sản phẩm đến vị trí của Camera để thực hiện quét mã QR.
Camera thực hiện quét mã QR, nhận biết được thông tin của hàng hóa và lưu vào cơ sở dữ liệu để phục vụ cho việc quản lý hàng hóa, xuất kho khi có yêu cầu
4.2 THI CÔNG VẼ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
4.2.1 Cơ cấu di chuyển hàng
Hình 4.4: Mô phỏng kho lưu hàng
Hình 4.7: Mô phỏng băng tải hàng
Hình 4.8: Mô phỏng tổng thể hệ thống lưu kho tự động
4.3.1 Sơ đồ khối của hệ thống
Hình 4.9: Sơ đồ khối của hệ thống
Khối nguồn dùng để cung cấp nguồn điện cho toàn bộ hệ thống Sử dụng nguồn 24VDC 10A cho cả hệ thống (PLC, Driver, Cảm biến, Động cơ)
- Điện áp vào: 110VAC – 220VAC
Hình 4.11: PLC Mitshubishi FX 1S 30MT
Chức năng của PLC: Tiếp nhận tín hiệu ngoại vi, sử dụng các thuật toán được tích hợp sẵn để tạo ra chương trình xử lý tín hiệu và điều khiển hệ thống một cách tự động
- Điện áp nguồn cấp: 220VAC
- Phần mềm lập trình: GX Developer
- Cáp nạp cho mạch: USB TO COM HL340
- 16 ngõ vào, 14 ngõ ra transistor,
- Bộ nhớ chương trình: 2000 bước lệnh, sử dụng EEPROM
- Relay phụ: 512 points, Timer: 64 points, Counter: 32 points, Thanh ghi: 256 points down để duy trì, có thể được đặt miễn phí
- Chu kỳ xử lý lệnh: 0.55 – 0.7 às
Bảng 4.2: Thông số kĩ thuật PLC FX1s
Ngõ vào/ra 16 vào / 14 ra
Ngõ ra Transistor: 24 VDC/5A (Khuyến cáo sử dụng 1 A)
Phát xung 100 KHz (khuyến cáo 40 KHz)
Bộ đếm tốc độ cao 6 input for max 60 kHz
Phần mềm lập trình GX Developer – GX Work 2
Cổng lập trình chuẩn RS422, dùng card mở rộng cho RS232 và RS485
Số lượng bước lập trình 2000 bước
Khả năng bảo vệ Chống ăn mòn - chống ẩm - chống tĩnh điện
Cấp độ bảo vệ IP10
Tiêu chuẩn chống rung và shock IEC 68-2-6, IEC 68-2-27
4.3.4 Driver điều khiển động cơ bước
Chức năng: Vận chuyển hàng ra vào kho
Linh kiện chính: Động cơ bước, Driver điều khiển động cơ bước TB6600
• Điện áp hoạt động: 10-35VDC
• Dòng tải tối đa: 3A, peak 3.5A
• Tích hợp Opto cách ly 6N137 tốc độ cao giúp cách ly tín hiệu điều khiển với board điều khiển, an toàn và chống nhiễu
• Tích hợp tản nhiệt nhôm lớn giúp tản nhiệt cho TB6560
• Thích hợp với động cơ bước 43, 57, 86 | 2 hoặc 4 pha | 4 dây hoặc 6 dây
• Có công tắc để Setup dòng tải, tối đa 3A
• Có công tắc để Setup vi bước 1:1, 1:2, 1:8, 1:16
• Có công tắc để Setup Decay (lực giữ vị trí cố định)
• Sử dụng đơn giản, chỉ cần thiết lập thông số Motor, cấp nguồn và cấp xung điều khiển
Hình 4.13: Sơ đồ nối dây Driver TB6560 với PLC
- VCC: Nối với nguồn điện từ 10-35V DC
- GND: Điện áp âm của nguồn điện
- A+ và A-: Nối vào cặp cuộn dây của động cơ bước
- B+ và B-: Nối với cặp cuộn dây còn lại của động cơ
- PUL+: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (+24VDC) từ PLC cho TB6560
- DIR+: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (+24VDC) từ PLC cho TB6560
- Các chân còn lại không sử dụng
Bảng 4.3: Bảng cài đặt dòng điện cấp cho động cơ
0.5 0 0 0 Động cơ sử dụng có dòng định mức là 2A, ta chọn cài đặt 1.5A để cấp cho động cơ
Bảng 4.4: Bảng cài đặt vi bước cho động cơ
Micro Pulse/ rev SW1 SW2 SW3
OFF 0 1 1 1 Động cơ quay 1 góc 1.8 0 với mỗi xung tương đương ta chọn cài đặt 200xung/ vòng
Chức năng: Đưa hình ảnh mã QR code lên giao diện điều khiển, giám sát SCADA Thông số kỹ thuật:
- Camera với độ phân giải 16MP
- Ống kính tự động lấy nét
- Chế độ Zoom 8x để quan sát gần hơn, rõ hơn
- Kết nối qua app DroiCam bằng WIFI và địa chỉ IP
- Tương thích với các hệ điều hành: Windows 7, 10 và cao hơn; Mac OS 10.4.6 và cao hơn; Linux 2.6.21 trở lên
- Kích thước sản phẩm: 169,1*76,9*8,3 mm
4.3.6 Mạch cầu H điều khiển động cơ một chiều
Mạch cầu H là một mạch đơn giản dùng để điều khiển động cơ DC quay thuận hoặc quay nghịch Trong thực tế, có nhiều kiểu mạch cầu H khác nhau tùy vào cách chúng ta lựa chọn linh kiện có dòng điện, áp điều khiển lớn hay nhỏ, tần số xung PWM… Và chúng sẽ quyết định đến khả năng điều khiển của cầu H.
Hình 4.15: Mô hình mạch cầu H
Một động cơ DC có thể quay thuận hoặc quay nghịch tùy thuộc vào cách mắc cực âm và dương cho Motor đó Ví dụ, động cơ DC có hai đầu A và B Nếu nối A vào cực dương (+) và B vào cực âm (-) của nguồn thì động cơ quay theo chiều thuận (giả sử cùng chiều kim đồng hồ) Bây giờ nối ngược lại, A vào (-) và B vào (+), động cơ sẽ quay nghịch ( giả sử ngược chiều kim đồng hồ).
Tương tự, khi ta đóng S1 và S4, ta đã cho A nối với cực dương (+) và B nối với cực âm (-) của nguồn, một dòng điện chạy từ nguồn qua S1 qua động cơ qua S4 về Mass làm động cơ quay theo chiều thuận.
Hình 4.16: Sơ đồ mạch điện khi động cơ quay thuận
Ngược lại, khi ta đóng S2 và S3, động cơ quay nghịch.
Hình 4.17: Sơ đồ mạch điện khi động cơ quay nghịch
Như vậy, mạch cầu H dùng để đảo chiều quay động cơ
Khi đóng cùng lúc cả hai công tắc S1 và S2 hoặc S3 và S4 hoặc cả 4 công tắc, bạn sẽ tạo ra một đường dẫn trực tiếp từ Vcc xuống GND, dẫn đến hiện tượng ngắn mạch Sự cố này không chỉ làm hỏng nguồn điện mà còn có thể gây cháy nổ mạch, gây ra hậu quả nghiêm trọng.
Trong đồ án này, mạch cầu H điều khiển động cơ băng tải chỉ cần chức năng đảo chiều, không điều khiển tốc độ, nên chọn Relay để điều khiển
Hình 4.18: Rơ le trung gian
Thông số kỹ thuật: Rơ le trung gian Schneider RXM series RXM4LB1B7
+ Loại: 14 chân dẹp, Không đèn
+ Chỉ thị hoạt động: Tích hợp chỉ thị cơ học báo tiếp điểm đóng ngắt
+ Điện áp cuộn dây (V): 24 VAC
+ Kiểu lắp đặt: Chân cắm
+ Tiêu chuẩn: ROHS, UL, CSA, IEC, VDE
Chức năng: Sử dụng ánh sáng hồng ngoại để đo lường khoảng cách hoặc phát hiện vật cản
Hình 4.19: Cảm biến hồng ngoại
Thông số kỹ thuật: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
- Nguồn điện cung cấp: 24VDC
- Khoảng cách phát hiện: 5~30 cm
- Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở
- Dòng điện đầu ra: 300mA
- Có led đỏ hiển thị tín hiệu ra
Hình 4.20: Sơ đồ đấu dây cảm biến hồng ngoại
Sơ đồ nối dây cảm biến:
- Dây màu nâu: VCC, nguồn dương 5-24VDC
- Dây màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC
- Dây màu đen: Chân tín hiệu ngõ ra, đấu vào Input của PLC.
Chức năng: Sử dụng máy tính để kết nối, trao đổi dữ liệu với khối PLC và cơ sở dữ liệu, tạo giao diện điều khiển, giám sát và hiển thị thông số của hệ thống
Hình 4.21: Kết nối PLC với PC
4.3.9 Khối cơ sở dữ liệu
Chức năng: Tạo ra hệ cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu người dùng, thông tin hàng hóa được nhập vào từ máy tính
Hình 4.22: Kết nối vào SQL Server
4.3.10 Thiết kế cơ sở dữ liệu trên SQL Server Để có thể quản lý, lưu trữ dữ liệu nhập xuất hàng hóa cũng như dữ liệu người dùng thì chúng ta phải tạo dữ liệu của hệ thống tại SQL Server Dữ liệu hệ thống sẽ gồm bảng chứa các thông tin do chúng ta tự tạo
Bảng dbo.NhapHang gồm 9 cột là: Mã nhập hàng, tên sản phẩm, mã sản phẩm, số lô, số lượng, vị trí lưu kho tên công ty sản xuất, ngày nhập kho và ngày xuất hàng Bảng này dùng để lưu thông tin sản phẩm mà Camera nhận dạng được, sau đó sử dụng Mã nhập hàng để đưa hàng vào vị trí tương ứng
Bảng 4.5: Bảng thông tin xuất nhập hàng
4.3.11 Thiết kế mạch điện điều khiển hệ thống
Hình 4.25: Bản vẽ mạch điều khiển động cơ băng tải
Hình 4.26: Sơ đồ kết nối các thiết bị
Hình 4.27: Giao diện giám sát
Kết nối PLC với PC bằng cáp RS232 thông qua giao thức hỗ trợ GX Component
Hình 4.28: Giao thức truyền thông GX Compoment
To create a Windows form in Visual Studio, begin by selecting "Create a new project" and choose "Windows Form.App (.NET Framework)" After entering a project name and selecting a save location, click "Create" to generate a new Windows form.
Hình 4.29: Cửa sổ làm việc phần mềm Visual Studio
Với những công cụ Toolbox được cung cấp ta bắt đầu thực hiện thiết kế giao diện, chức năng phù hợp Để có thể sử dụng các Symsbol trong công nghiệp ta cần Add thêm thư viện vào dự án
Hình 4.30: Thêm thư viện hình ảnh cho dự án
Chuột phải vào menu Toolbox rồi chọn Choose items, chọn tick vào những thư viện cần dùng hoặc Browse các thư viện ngoài khác sau đó nhấn Ok
Hình 4.31: Tạo kết nối cơ sở dữ liệu – b1
Hình 4.32: Tạo kết nối cơ sở dữ liệu – b2
Chọn EF Design from database rồi nhấn Next, Chọn kết nối tới cơ sở dữ liệu sau đó chọn Data source và Sever name Chọn Test connection để kiểm tra kết nối đã thực hiện được, chọn Ok để tiếp tục
Hình 4.33: Kết nối cơ sở dữ liệu
Hình 4.34: Tạo Table Để tạo một cơ sở dữ liệu bằng SSMS, đầu tiên ta chọn Sever name để kết nối đến sau đó bắt đầu tạo cơ sở dữ liệu, thêm bảng, các thuộc tính cần sử dụng
4.6 Giải thuật điều khiển hệ thống
Lưu đồ điều khiển việc xuất nhập hàng hóa
Hình 4.39: Lưu đồ giải thuật quá trình xuất hàng
Hình 4.40: Lưu đồ giải thuật quá trình nhập hàng.
Hình 4.41: Lưu đồ giải thuật điều khiển tay nâng
Hình 4.42: Lưu đồ giải thuật chương trình chính.
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN
4.3.1 Sơ đồ khối của hệ thống
Hình 4.9: Sơ đồ khối của hệ thống
Khối nguồn dùng để cung cấp nguồn điện cho toàn bộ hệ thống Sử dụng nguồn 24VDC 10A cho cả hệ thống (PLC, Driver, Cảm biến, Động cơ)
- Điện áp vào: 110VAC – 220VAC
Hình 4.11: PLC Mitshubishi FX 1S 30MT
Chức năng của PLC: Tiếp nhận tín hiệu ngoại vi, sử dụng các thuật toán được tích hợp sẵn để tạo ra chương trình xử lý tín hiệu và điều khiển hệ thống một cách tự động
- Điện áp nguồn cấp: 220VAC
- Phần mềm lập trình: GX Developer
- Cáp nạp cho mạch: USB TO COM HL340
- 16 ngõ vào, 14 ngõ ra transistor,
- Bộ nhớ chương trình: 2000 bước lệnh, sử dụng EEPROM
- Relay phụ: 512 points, Timer: 64 points, Counter: 32 points, Thanh ghi: 256 points down để duy trì, có thể được đặt miễn phí
- Chu kỳ xử lý lệnh: 0.55 – 0.7 às
Bảng 4.2: Thông số kĩ thuật PLC FX1s
Ngõ vào/ra 16 vào / 14 ra
Ngõ ra Transistor: 24 VDC/5A (Khuyến cáo sử dụng 1 A)
Phát xung 100 KHz (khuyến cáo 40 KHz)
Bộ đếm tốc độ cao 6 input for max 60 kHz
Phần mềm lập trình GX Developer – GX Work 2
Cổng lập trình chuẩn RS422, dùng card mở rộng cho RS232 và RS485
Số lượng bước lập trình 2000 bước
Khả năng bảo vệ Chống ăn mòn - chống ẩm - chống tĩnh điện
Cấp độ bảo vệ IP10
Tiêu chuẩn chống rung và shock IEC 68-2-6, IEC 68-2-27
4.3.4 Driver điều khiển động cơ bước
Chức năng: Vận chuyển hàng ra vào kho
Linh kiện chính: Động cơ bước, Driver điều khiển động cơ bước TB6600
• Điện áp hoạt động: 10-35VDC
• Dòng tải tối đa: 3A, peak 3.5A
• Tích hợp Opto cách ly 6N137 tốc độ cao giúp cách ly tín hiệu điều khiển với board điều khiển, an toàn và chống nhiễu
• Tích hợp tản nhiệt nhôm lớn giúp tản nhiệt cho TB6560
• Thích hợp với động cơ bước 43, 57, 86 | 2 hoặc 4 pha | 4 dây hoặc 6 dây
• Có công tắc để Setup dòng tải, tối đa 3A
• Có công tắc để Setup vi bước 1:1, 1:2, 1:8, 1:16
• Có công tắc để Setup Decay (lực giữ vị trí cố định)
• Sử dụng đơn giản, chỉ cần thiết lập thông số Motor, cấp nguồn và cấp xung điều khiển
Hình 4.13: Sơ đồ nối dây Driver TB6560 với PLC
- VCC: Nối với nguồn điện từ 10-35V DC
- GND: Điện áp âm của nguồn điện
- A+ và A-: Nối vào cặp cuộn dây của động cơ bước
- B+ và B-: Nối với cặp cuộn dây còn lại của động cơ
- PUL+: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (+24VDC) từ PLC cho TB6560
- DIR+: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (+24VDC) từ PLC cho TB6560
- Các chân còn lại không sử dụng
Bảng 4.3: Bảng cài đặt dòng điện cấp cho động cơ
0.5 0 0 0 Động cơ sử dụng có dòng định mức là 2A, ta chọn cài đặt 1.5A để cấp cho động cơ
Bảng 4.4: Bảng cài đặt vi bước cho động cơ
Micro Pulse/ rev SW1 SW2 SW3
OFF 0 1 1 1 Động cơ quay 1 góc 1.8 0 với mỗi xung tương đương ta chọn cài đặt 200xung/ vòng
Chức năng: Đưa hình ảnh mã QR code lên giao diện điều khiển, giám sát SCADA Thông số kỹ thuật:
- Camera với độ phân giải 16MP
- Ống kính tự động lấy nét
- Chế độ Zoom 8x để quan sát gần hơn, rõ hơn
- Kết nối qua app DroiCam bằng WIFI và địa chỉ IP
- Tương thích với các hệ điều hành: Windows 7, 10 và cao hơn; Mac OS 10.4.6 và cao hơn; Linux 2.6.21 trở lên
- Kích thước sản phẩm: 169,1*76,9*8,3 mm
4.3.6 Mạch cầu H điều khiển động cơ một chiều
Mạch cầu H là mạch điện đơn giản giúp điều khiển động cơ DC quay theo hai chiều Tùy vào sự lựa chọn linh kiện phù hợp với dòng điện, áp điều khiển và tần số xung PWM, sẽ quyết định khả năng điều khiển của mạch cầu H.
Hình 4.15: Mô hình mạch cầu H
Một động cơ DC có thể quay thuận hoặc quay nghịch tùy thuộc vào cách mắc cực âm và dương cho Motor đó Ví dụ, động cơ DC có hai đầu A và B Nếu nối A vào cực dương (+) và B vào cực âm (-) của nguồn thì động cơ quay theo chiều thuận (giả sử cùng chiều kim đồng hồ) Bây giờ nối ngược lại, A vào (-) và B vào (+), động cơ sẽ quay nghịch ( giả sử ngược chiều kim đồng hồ).
Tương tự, khi ta đóng S1 và S4, ta đã cho A nối với cực dương (+) và B nối với cực âm (-) của nguồn, một dòng điện chạy từ nguồn qua S1 qua động cơ qua S4 về Mass làm động cơ quay theo chiều thuận.
Hình 4.16: Sơ đồ mạch điện khi động cơ quay thuận
Ngược lại, khi ta đóng S2 và S3, động cơ quay nghịch.
Hình 4.17: Sơ đồ mạch điện khi động cơ quay nghịch
Như vậy, mạch cầu H dùng để đảo chiều quay động cơ
Không bao giờ được phép đóng cùng lúc S1 và S2 hoặc S3 và S4 hoặc thậm chí là đóng cùng lúc 4 công tắc Nếu làm như vậy, sẽ tạo ra một đường dẫn trực tiếp từ Vcc xuống GND và gây ra hiện tượng ngắn mạch Nguồn điện sẽ bị hỏng và nghiêm trọng hơn có thể cháy nổ mạch.
Trong đồ án này, mạch cầu H điều khiển động cơ băng tải chỉ cần chức năng đảo chiều, không điều khiển tốc độ, nên chọn Relay để điều khiển
Hình 4.18: Rơ le trung gian
Thông số kỹ thuật: Rơ le trung gian Schneider RXM series RXM4LB1B7
+ Loại: 14 chân dẹp, Không đèn
+ Chỉ thị hoạt động: Tích hợp chỉ thị cơ học báo tiếp điểm đóng ngắt
+ Điện áp cuộn dây (V): 24 VAC
+ Kiểu lắp đặt: Chân cắm
+ Tiêu chuẩn: ROHS, UL, CSA, IEC, VDE
Chức năng: Sử dụng ánh sáng hồng ngoại để đo lường khoảng cách hoặc phát hiện vật cản
Hình 4.19: Cảm biến hồng ngoại
Thông số kỹ thuật: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
- Nguồn điện cung cấp: 24VDC
- Khoảng cách phát hiện: 5~30 cm
- Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở
- Dòng điện đầu ra: 300mA
- Có led đỏ hiển thị tín hiệu ra
Hình 4.20: Sơ đồ đấu dây cảm biến hồng ngoại
Sơ đồ nối dây cảm biến:
- Dây màu nâu: VCC, nguồn dương 5-24VDC
- Dây màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC
- Dây màu đen: Chân tín hiệu ngõ ra, đấu vào Input của PLC.
Chức năng: Sử dụng máy tính để kết nối, trao đổi dữ liệu với khối PLC và cơ sở dữ liệu, tạo giao diện điều khiển, giám sát và hiển thị thông số của hệ thống
Hình 4.21: Kết nối PLC với PC
4.3.9 Khối cơ sở dữ liệu
Chức năng: Tạo ra hệ cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu người dùng, thông tin hàng hóa được nhập vào từ máy tính
Hình 4.22: Kết nối vào SQL Server
4.3.10 Thiết kế cơ sở dữ liệu trên SQL Server Để có thể quản lý, lưu trữ dữ liệu nhập xuất hàng hóa cũng như dữ liệu người dùng thì chúng ta phải tạo dữ liệu của hệ thống tại SQL Server Dữ liệu hệ thống sẽ gồm bảng chứa các thông tin do chúng ta tự tạo
Bảng dbo.NhapHang gồm 9 cột là: Mã nhập hàng, tên sản phẩm, mã sản phẩm, số lô, số lượng, vị trí lưu kho tên công ty sản xuất, ngày nhập kho và ngày xuất hàng Bảng này dùng để lưu thông tin sản phẩm mà Camera nhận dạng được, sau đó sử dụng Mã nhập hàng để đưa hàng vào vị trí tương ứng
Bảng 4.5: Bảng thông tin xuất nhập hàng
4.3.11 Thiết kế mạch điện điều khiển hệ thống
Hình 4.25: Bản vẽ mạch điều khiển động cơ băng tải
Hình 4.26: Sơ đồ kết nối các thiết bị.
Thiết kế phần mềm
Hình 4.27: Giao diện giám sát
Kết nối PLC với PC bằng cáp RS232 thông qua giao thức hỗ trợ GX Component
Hình 4.28: Giao thức truyền thông GX Compoment
Hình 4.28: Tạo Windows forms Đầu tiên để tạo một Windows form ta mở phần mềm Visual Studio chọn Create a new project sau đó chọn tiếp Windows Form.App (.NET Framework) sau đó nhấn Next, đặt tên và chọn nơi lưu dự án rồi nhấn Create
Hình 4.29: Cửa sổ làm việc phần mềm Visual Studio
Với những công cụ Toolbox được cung cấp ta bắt đầu thực hiện thiết kế giao diện, chức năng phù hợp Để có thể sử dụng các Symsbol trong công nghiệp ta cần Add thêm thư viện vào dự án
Hình 4.30: Thêm thư viện hình ảnh cho dự án
Chuột phải vào menu Toolbox rồi chọn Choose items, chọn tick vào những thư viện cần dùng hoặc Browse các thư viện ngoài khác sau đó nhấn Ok
Hình 4.31: Tạo kết nối cơ sở dữ liệu – b1
Hình 4.32: Tạo kết nối cơ sở dữ liệu – b2
Chọn EF Design from database rồi nhấn Next, Chọn kết nối tới cơ sở dữ liệu sau đó chọn Data source và Sever name Chọn Test connection để kiểm tra kết nối đã thực hiện được, chọn Ok để tiếp tục
Hình 4.33: Kết nối cơ sở dữ liệu
Hình 4.34: Tạo Table Để tạo một cơ sở dữ liệu bằng SSMS, đầu tiên ta chọn Sever name để kết nối đến sau đó bắt đầu tạo cơ sở dữ liệu, thêm bảng, các thuộc tính cần sử dụng.
Giải thuật điều khiển hệ thống
Lưu đồ điều khiển việc xuất nhập hàng hóa
Hình 4.39: Lưu đồ giải thuật quá trình xuất hàng
Hình 4.40: Lưu đồ giải thuật quá trình nhập hàng.
Hình 4.41: Lưu đồ giải thuật điều khiển tay nâng
Hình 4.42: Lưu đồ giải thuật chương trình chính.
KẾT QUẢ VẬN HÀNH MÔ HÌNH
Camera đọc mã QR tự động nhập thông tin vào giao diện nhập hàng Sau khi nhấn xác nhận lưu kho, thông tin sẽ được lưu vào cơ sở dữ liệu đồng thời cánh tay nâng sẽ di chuyển đến băng tải để nhận hàng vào kho
Tiếp theo, cánh tay robot sẽ thực hiện việc đưa hàng vào kho đúng với vị trí ô tương ứng Sau khi thực hiện việc đưa hàng vào kho cánh tay robot sẽ trở về vị trí làm việc ban đầu
Hình 5.6: Cảm biến phát hiện hàng và camera quét mã QR
Hình 5.7: Cánh tay nhận hàng từ băng tải
Hình 5.8: Cánh tay nâng hàng lên
Hình 5.9: Cánh tay đến vị trí đầu tiên
Hình 5.10: Quét mã để lấy hàng
Nếu có lệnh xuất hàng, Cánh tay sẽ đến ô cần xuất hàng để đem hàng ra khỏi kho rồi sau đó trở về vị trí ban đầu
Hình 5.11: Cánh tay lấy hàng xuất kho
Hình 5.12: trục ngang bỏ hàng lên băng tải
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐƯỢC THỐNG KÊ THEO BẢNG SAU:
Số Lượng Hàng Đưa Vào Kho
Số Lượng Hàng Lấy Ra
Số Lần Bị Lỗi Tỉ Lệ Thành
KẾT LUẬN SAU KHI THỰC NGHIỆM: HỆ THỐNG ĐÁP ỨNG ĐƯỢC YÊU CẦU BAN ĐẦU ĐẶT RA VỚI TỶ LỆ THÀNH CÔNG TRÊN 90%
Qua việc ứng dụng các kiến thức đã học cũng như sự tìm tòi học hỏi trong suốt thời gian qua em đã hoàn thành được đồ án của mình Mặc dù vẫn còn nhiều thiếu sót nhưng đồ án cũng cơ bản đáp ứng được các yêu cầu đề ra ban đầu:
- Tìm hiểu về mô hình kho hàng tự động
- Thiết kế và gia công khung kho hàng và trục 2 bậc tự do
- Thiết kế và lựa chọn bộ điều khiển phù hợp
- Tìm hiểu và ứng dụng PLC vào bộ điều khiển
Mô hình đồ án kho hàng tự động cơ bản đáp ứng được các chức năng nhập hàng và xuất hàng ra vào kho theo số lượng xác định Đảm bảo việc nhập xuất kho một cách tự động, ổn định và chính xác
Trong quá trình thực hiện đề tài, em đã tích lũy thêm nhiều kiến thức và kinh nghiệm thực tế Tuy nhiên, do năng lực cá nhân và thời gian hạn chế, đồ án vẫn còn một số hạn chế như hàng hóa dễ bị vướng khi đặt đúng vị trí và không vào sâu trong kệ Mặc dù vậy, hệ thống vẫn vận hành đúng theo yêu cầu đề ra.
Kết luận
- Hệ thống hoạt động tự động, có thể điều khiển, giám sát từ xa giảm được nguồn lực con người trong khi vận hành
- Giao diện hiển thị thông tin đầy đủ, rõ ràng, dễ dàng truy xuất dữ liệu khi cần
- Kết cấu đơn giản, dễ dàng bảo trì sửa chữa
- Có thể tự động sắp xếp theo thứ tự ưu tiên
- Cần người vận hành có kiến thức về tự động
- Mô hình mô phỏng chưa hoàn toàn chính xác với thực tế
- Tốc độ xuất nhập hàng hóa còn hạn chế
- Chưa tận dụng tối ưu những tính năng của PLC
- Những hoạt động của máy móc chưa có sự linh hoạt cao trong quá trình chuyển đổi chức năng hoạt động.
Hướng phát triển
- Hệ thống cần cải thiện thêm tính năng người dùng để đơn giản hóa việc vận hành, hoàn thiện cơ khí để hệ thống được hoạt động trơn tru và an toàn
- Thiết kế giao diện điều khiển và quản lý trên Websever hoặc Ứng dụng trên Smart phone thuận tiện cho việc giám sát hệ thống
- Cài đặt cảnh báo khi có sự cố để an toàn hơn
- Phát triển mô hình theo hướng Công nghiệp hóa để phù hợp với xu hướng công nghệ hiện nay
Trên đây là bản báo cáo đồ án tốt nghiệp đề tài ” Ứng dụng PLC lưu trữ hàng hóa” của em Đây là một đề tài có tính thực tế cao, trong thời đại công nghiệp ngày càng phát triển với sự cạnh tranh không ngừng đòi hỏi năng suất và chất lượng phải được cải thiện Nhờ dây chuyền máy móc hiện đại giúp thay thế lao động thủ công của con người
Như vậy qua đồ án môn học em đã được tìm hiểu cách xây dựng một mô hình, từ tính toán thiết kế hệ thống cơ khí đến lập trình, mô phỏng hoạt động, thiết kế và xây dựng mô hình thực tế
Qua đề tài trên em đã biết cách vận dụng những kiến thức chuyên môn được đào tạo ở trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hồ Chí Minh trong thời gian qua vào với thực tế cuộc sống nhất là với ngành công nghiệp Không chỉ vậy qua đồ án này chúng em cũng học được rất nhiều như kĩ năng làm việc nhóm, giải quyết vấn đề, tìm tài liệu, viết báo cáo, khả năng lập trình, hiểu biết thêm về thực tế rất có ích cho sau này Một lần nữa nhóm xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Nguyễn Tử Đức cùng các giảng viên trong trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hồ Chí Minh đã giúp chúng em hoàn thành đề tài này
Do giới hạn về thời gian, kiến thức em mới chỉ giải quyết một số vấn đề cơ bản trong việc thiết kế một hệ thống ngoài ra còn rất nhiều vấn đề cần phải giải quyết để có một sản phẩm mô hình hoàn thiện hơn Vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để đề tài này hoàn thiện hơn nữa
Em xin chân thành cảm ơn !
