Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động

Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng v MC LC Trang ta TRANG Lụ LCH KHOA HC i LI CAM ĐOAN ii LI CM N iii TịM TT iv MC LC v DANH SÁCH CÁC CH VIT TT viii DANH SÁCH CÁC BNG ix DANH SÁCH CÁC HÌNH x CHNG 1 1 TNG QUAN 1 1.1 TNG QUAN V LƾNH VC NGHIểN CU, CÁC KT QU NGHIểN CU TRONG VĨ NGOĨI NC Đĩ CỌNG B. 1 1.1.1 Nghiên cu trong nc. 1 1.1.2 Nghiên cu ngoƠi nc. 4 1.2 MC ĐệCH CA Đ TĨI. 5 1.3 NHIM V VĨ GII HN CA Đ TĨI. 6 1.4 PHNG PHÁP NGHIểN CU. 6 1.5 K HOCH THC HIN 6 CHNG 2 7 C S Lụ THUYT 7 2.1 TNG QUAN SCADA [1] 7 2.1.1 Gii thiu 7 2.1.2 Đặc tính ca h thng scada. 7 2.1.3 Kt cu ca h thng SCADA. 8 2.2 TNG QUAN V PLC. [2] 9 2.2.1 Tng quan PLC 9 Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng vi 2.2.2 Các khi hƠm 11 2.2.3 Mng Ethernet công nghip 12 2.2.4 PLC 313C 2PtP . 14 2.3 TNG QUAN CỌNG TC HĨNH TRỊNH VĨ RELAY. 15 2.3.1 Công tc hƠnh trình. 15 2.3.2 Relay OMRON MY2N. 15 2.3.3 Đng c DC. 18 CHNG 3 20 THIT K C KHệ CHO KHO T ĐNG 20 CHNG 4 25 LP TRỊNH ĐIU KHIN PLC S7 300 25 4.1 S Đ GII THUT. 25 4.1.1 S đ gii thut ậ Chng trình chính. 25 4.1.2 S đ gii thut ậ Chng trình 1: T đng nhp kho. 26 4.1.3 S đ gii thut ậ Chng trình 2: T đng xut kho. 27 4.1.4 S đ gii thut ậ Chng trình 3: Bán t đng xut kho. 28 4.1.5 S đ gii thut ậ Chng trình 4: Bán t đng nhp kho. 29 4.1.6 S đ gii thut ậ Chng trình 5: Điu khin bng tay. 30 4.2 QUY ĐNH PHN CNG. 31 4.2.1 Ngõ vào 31 4.2.2 Ngõ ra 31 4.3 S Đ ĐU DỂY. 32 4.4 GII THUT LP TRỊNH. 33 4.4.1 To project vi chng trình Simatic Manager. 33 4.4.2 Gii thut lp trình ậ Chng trình chính. 58 4.4.3 Gii thut lp trình ậ Chng trình 1: T đng nhp kho. 59 4.4.4 Gii thut lp trình ậ Chng trình 2: T đng xut kho. 65 Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng vii 4.4.5 Gii thut lp trình ậ Chng trình 3: Bán t đng nhp kho.Error! Bookmark not defined. 4.4.6 Gii thut lp trình ậ Chng trình 4: Bán t đng xut kho. 70 4.4.7 Gii thut lp trình ậ Chng trình 5: Điu khin bng tay. 89 CHNG 5 37 THIT K GIAO DIN HMI BNG WINCC 37 5.1 THIT LP CU HỊNH BAN ĐU [3] 37 5.2 TO TAG KT NI. 39 5.2.1 To Tag nút nhn. 39 5.2.2 To Tag các tín hiu ngõ vƠo. 40 5.2.3 To Tag các tín hiu ngõ ra. 41 5.3 TO VĨ SON THO GIAO DIN NGI DỐNG. 43 5.3.1 Thit lp giao din từ th vin hình nh vƠ kt ni Tag. 43 5.3.2 Thit lp giao din đèn báo cm bin vƠ kt ni Tag. 46 5.3.3 S dng Static Text đ to giao din tiêu đ. 49 5.3.4 Thit lp giao din nút nhn vƠ kt ni Tag. 50 CHNG 6 55 KT LUN VĨ KIN NGH 55 6.1 KT LUN. 55 6.2 KIN NGH. 55 TĨI LIU THAM KHO 57 Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng viii DANH SÁCH CÁC CH VIT TT ASRS: automated storage retrieval system. SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition. DCS :Distributed Control System. MTU : Master Terminal Unit. RTU : Remote Terminal). HMI : Human-Machine Interface. MPI : Multi Point Interface I/O : Inputs / Outputs. OB : Organization Block. FC : Function Block. Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng ix DANH SÁCH CÁC BNG BNG TRANG Bảng 2. 1– Các đặc tính kỹ thuật 14 Bảng 2. 2 – Nguyên lý hoạt động động cơ DC: 19 Bảng 5. 1 – Các Tag và địa chỉ nút nhấn. 39 Bảng 5. 2– Các Tag và địa chỉ ngõ vào 41 Bảng 5. 3 – Các Tag và địa chỉ ngõ ra. 42 Bảng 5. 4 – Tên động cơ và các Tag tương ứng. 45 Bảng 5. 5 – Tên các kệ và các Tag tương ứng. 46 Bảng 5. 6 – Các Tag cảm biến và các tiêu đề tương ứng. 50 Bảng 5. 7 – Tên nút nhấn tương ứng với các Source và Target của mục Press Left. 53 Bảng 5. 8 – Tên nút nhấn tương ứng với các Source và Target của mục Release Left 53 Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng x DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 – TS Chung Tấn Lâm đang giới thiệu mô hình kho hàng tự động thử nghiệm. 1 Hình 1.2 – Hoạt động thử nghiệm kho hàng tự động tại trung tâm Nghiên cứu Triển khai - Khu Công nghệ cao TP.HCM. 3 Hình 1.3 – Giao diện điều khiển giám sát tổng thể của hệ thống bốc xếp tự động sản phẩm kính. 4 Hình 1.4 – Hệ thống kho tự động của Ultrastore. 4 Hình 1.5 ậ H thng Kiva. 5 Hình 2. 1 – Các thành phần cơ bản của một hệ SCADA 9 Hình 2. 2 – Sơ đồ khối bên trong PLC 11 Hình 2. 3 – Mạng truyền thông Ethernet 13 Hình 2. 4 – Công tắc hành trình. 15 Hình 2. 5 – Đế thân tách relay Omron MY2N rời và sau khi lắp ráp. 15 Hình 2. 6 – Sơ đồ đấu dây relay Omron MY2N. 15 Hình 2. 7 – Cấu tạo relay. 15 Hình 2. 8 – Cấu tạo relay. 16 Hình 2. 9 –Các loại cuộn dây relay. 17 Hình 2. 10 – Hai loại tiếp điểm của relay. 18 Hình 2. 11 – Nguyên lý hoạt động của 2 loại tiếp điểm. 18 Hình 2. 12 – Cấu tạo động cơ DC 19 Hình 3. 1 – Sơ đồ bố trí mặt bằng kho. 20 Hình 3. 2 – Kích thước kệ chứa. 20 Hình 3. 3 – Đế di chuyển. 21 Hình 3. 4 – Sơ đồ truyền động ở chân đế. 21 Hình 3. 5 – Đế xoay. 21 Hình 3. 6 – Sơ đồ truyền động đế xoay. 22 Hình 3. 7 – Khung nâng. 22 Hình 3. 8 – Ròng rọc nâng. 22 Hình 3. 9 – Sơ đồ truyền động bộ phận đưa hàng ra vào kệ 23 Hình 3. 10 – Bộ phận dẫn động ròng rọc. 23 Hình 3. 11 – Mô hình Robot xuất nhập kho. 24 Hình 4. 1 – Lưu đồ giải thuật chương trình chính. 25 Hình 4. 2 – Lưu đồ giải thuật chương trình 1: Tự động nhập kho. 26 Hình 4. 3 –Lưu đồ giải thuật chương trình 2: Tự động xuất kho. 27 Hình 4. 4 –Lưu đồ giải thuật chương trình 3: Bán tự động nhập kho. 28 Hình 4. 5 – Lưu đồ giải thuật chương trình 4: Bán tự động xuất kho. 29 Hình 4. 6 – Lưu đồ giải thuật chương trình 5: Điều khiển bằng tay. 30 Hình 4. 7 – Sơ đồ đấu dây các ngõ vào ra I/O. 32 Hình 4. 8 – Bảng khởi tạo Project 33 Hình 4. 9 – Tạo Project mới. 33 Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng xi Hình 4. 10 – Đặt tên Project 33 Hình 4. 11 – Tạo Station 300. 34 Hình 4. 12 – Mở Station. 34 Hình 4. 13 – Thiết lập Rail, nguồn và PLC. 34 Hình 4. 14 – Thiết lập kết nối MPI. 35 Hình 4. 15 – Thiết lập địa chỉ vào ra I/O. 35 Hình 4. 16 – Bảng cấu hình phần cứng. 36 Hình 4. 17 – Cài đặt ký hiệu cho các ngõ vào ra I/O. 36 Hình 4. 18 – Khởi tạo các khối hàm. 36 Hình 5. 1 – Tạo file mới. 37 Hình 5. 2 – Chọn Project mới. 37 Hình 5. 3 – Đặt tên Project. 37 Hình 5. 4 – Add New Driver 38 Hình 5. 5 – Chọn driver. 38 Hình 5. 6 – Tạo kết nối mới. 38 Hình 5. 7 – Cài đặt địa chỉ IP cho kết nối mới. 38 Hình 5. 8 – Cài đặt card mạng của máy tính. 38 Hình 5. 9 – Tạo Tag kết nối nút nhấn. 39 Hình 5. 10 – Đặt tên và địa chỉ nút nhấn. 39 Hình 5. 11 – Tag start. 39 Hình 5. 12 – Các Tag nút nhấn sau khi tạo. 40 Hình 5. 13 – Tạo Tag tín hiệu ngõ vào. 40 Hình 5. 14 – Đặt tên và địa chỉ tín hiệu ngõ vào. 41 Hình 5. 15 – Tag tín hiệu vào sau khi tạo xong. 41 Hình 5. 16 – Các Tag ngõ vào sau khi tạo xong. 41 Hình 5. 17 – Tạo Tag tín hiệu ngõ ra. 42 Hình 5. 18 – Đặt tên và địa chỉ Tag ngõ ra. 42 Hình 5. 19 – Tag ngõ ra sau khi tạo xong. 42 Hình 5. 20 – Các Tag ngõ ra sau khi tạo xong. 42 Hình 5. 21 – Tạo hình nền mới. 43 Hình 5. 22 – Mở hình nền. 43 Hình 5. 23 – Shelving unit 3 trong thư viện. 43 Hình 5. 24 – Sealed bõ with bar code trong thư viện. 44 Hình 5. 25 – Motor 17 trong thư viện. 44 Hình 5. 26 – Lựa chọn Dynamic Dialog tại BlinkMode, 44 Hình 5. 27 – Gán Tag động cơ. 45 Hình 5. 28 – Lựa chọn Dynamic Dialog tại SymbolAppearance 45 Hình 5. 29 – Gán Tag hàng. 46 Hình 5. 30 – Thanh Object Palette. 46 Hình 5. 31 – Chỉnh Global color scheme của đèn báo. 47 Hình 5. 32 – Chọn Dynamic Dialog của Background color của đèn báo. 47 Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng xii Hình 5. 33 - Bảng Dynamic valueranges. 47 Hình 5. 34 – Bảng Change trigger. 48 Hình 5. 35 – Đèn đã gắn Tag. 48 Hình 5. 36 – Tạo tiêu đề 49 Hình 5. 37 – Chỉnh Global color scheme của text. 49 Hình 5. 38 – Chỉnh màu Border Background và Border Color của text 49 Hình 5. 39 – Chỉnh font size của text. 49 Hình 5. 40 – Cảm biến sau khi gắn tiêu đề. 50 Hình 5. 41 – Chỉnh Global color cheme nút Start. 50 Hình 5. 42 – Chỉnh màu Background color nút Start. 51 Hình 5. 43 – Chỉnh Font Size nút Start. 51 Hình 5. 44 – Chọn Direct Connection để gán Tag nút Start. 51 Hình 5. 45 – Gán Tag nút Start. 52 Hình 5. 46 – Gán lệnh C cho nút Exit. 52 Hình 5. 47 – Các nút nhấn sau khi đã gán Tag xong. 54 Hình 5. 48 – Giao diện HMI sau khi đã hoàn tất thiết kế và gán Tag. 54 Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng 1 CHNG 1 TNG QUAN 1.1 TNG QUAN V LƾNH VC NGHIểN CU, CÁC KT QU NGHIểN CU TRONG VĨ NGOĨI NC Đĩ CỌNG B. 1.1.1 Nghiên cu trong nc. 1.1.1.1 H thng kho hƠng t đng (Automated Storage and Retrieval System - AS/RS) ca tin sƿ Chung Tn Lơm (ĐH Bách Khoa TP HCM) Năm 2009 TS Chung Tn Lơm (ĐH Bách Khoa TP HCM) đƣ ch to mô hình h thng kho hƠng t đng. Hình 1.1 – TS Chung Tấn Lâm đang giới thiệu mô hình kho hàng tự động thử nghiệm. Mt h thng AS/RS thng gm mt robot t đng chy trên ray theo phng ngang vƠ phng đng đ ct tr hoặc ly hƠng trên hai hƠng khung k cha hƠng đc b trí song song hai bên. AS/RS gm các tiêu chuẩn:  Chiu cao ti đa 6m;  Chiu rng ti đa 2m;  Chiu rng đng đi ti thiu 0,5m;  Tc đ chy dc ti đa 1,5m/s;  Tc đ chy ngang ti đa 1,5m;  Kh năng mang ti ti đa 100kg. Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng 2 Không ch trong lƿnh vc sn xut, AS/RS còn lƠ mô hình hiu qu cho nhiu ngƠnh nh công ngh sinh hc; dc phẩm; bnh vin; các trung tơm phơn phi hƠng hóa ln; th vin hay trong quá trình x lỦ thng mi đin t. Các đn v ng dng AS/RS vƠo quá trình sn xut, kinh doanh s gim chi phí nhơn công; đm bo điu kin an toƠn lao đng; qun lỦ hiu qu thông tin phc v k hoch sn xut kinh doanh; tăng năng sut, đng thi giúp doanh nghip đa ra các quyt đnh thng mi quan trng. Tuy nhiên, các đn v ca Vit Nam vn cha đc tip cn vi AS/RS trong thc t sn xut do năng sut các nhƠ máy còn thp, quy mô cha đ ln vƠ cha có s t đng hóa cp nhƠ máy. 1.1.1.2 Kho hƠng t đng ca trung tơm nghiên cu trin khai (Khu Công ngh cao TP HCM) Đ tƠi nghiên cu, ch to kho hƠng t đng lƠ đ tƠi cp nhƠ nc do đi ngũ các kỹ s thuc Trung tơm Nghiên cu Trin khai (Khu Công ngh cao TP.HCM) thc hin trong 2 năm từ tháng 1/2009 - 12/2010 H thng kho hƠng t đng hot đng có chiu dƠi 12m, rng 1m vƠ cao 5m. Tuy nhiên, có th tăng chiu dƠi hot đng ca kho bng cách lp ráp thêm các ph kin. Kho hƠng t đng gm mt h thng đng ray  gia cho robot di chuyn, hai bên là h thng k hƠng. Tc đ di chuyn ca robot theo chiu dƠi ti đa 1,5 m/giơy vƠ di chuyn theo chiu cao nh hn 1,5 m/giơy. Trng lng nơng, ly hƠng mt ln ca robot đc thit k ti đa 60kg. NgoƠi robot chính có nhim v ct, ly hƠng trong k, còn có hai robot khác gi nhim v nhp hƠng vƠ xut hƠng t đng ra v trí cn thit trong phm vi bán kính 400m. Tt c các robot nƠy đc điu khin bng mng không dơy. [...]... Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng 4.1.2 S đ gi i thu t ậ Ch ng trình 1: T đ ng nh p kho Hình 4 2 – Lưu đồ giải thuật chương trình 1: Tự động nhập kho GVHD: TS Huỳnh Nguy n Hoàng 26 SVTH: V ng Trí Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng 4.1.3 S đ gi i thu t ậ Ch ng trình 2: T đ ng xu t kho Hình 4 3 –Lưu đồ giải thuật chương trình 2: Tự động xuất kho. . .Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng Hình 1.2 – Hoạt động thử nghiệm kho hàng tự động tại trung tâm Nghiên cứu Triển khai - Khu Công nghệ cao TP.HCM H th ng kho hƠng t đ ng có kh năng công ngh : + Đi u khi n robot nh p hƠng vƠo dƣy k , + Xu t hƠng theo l nh xu t; + Xác đ nh v trí hƠng hóa ch nƠo; + Đi u khi n robot ch hƠng từ kho ra giao hƠng khơu ti p... VIFG ph i h p nghiên c u xơy d ng Các gi i pháp thi t k đ t đ ng hoá công đo n b c x p s n phẩm đƣ đ D c thẩm đ nh vƠ đang đ c công ty xúc ti n tri n khai t i Bình ng Hình 1.3 – Giao diện điều khiển giám sát tổng thể của hệ thống bốc xếp tự động sản phẩm kính H th ng nƠy đƣ t đ ng hóa vi c b c x p kính b ng tay sang b ng máy, góp ph n tăng năng su t cũng nh c i ti n trong vi c l u kho 1.1.2 Nghiên c u... vi c l u kho vƠ xu t kho  Thi t k h th ng đ ng l c cho h th ng  L p trình đi u khi n cho h th ng GVHD: TS Huỳnh Nguy n Hoàng 20 SVTH: V ng Trí Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng  Thi t k giao di n t ng tác gi a ng i vƠ máy đ th c hi n vi c ki m soát vƠ giám sát h th ng C u t o c a robot xu t nh p kho: 3.1 Đ DI CHUY N Đ di chuy n di chuy n toƠn b robot ra vƠo kho theo... có: 2 dƣy k m i dƣy 4 ô ch a, robot xu t nh p kho vƠ h th ng plc đi u khi n thông qua giao di n HMI trên laptop GVHD: TS Huỳnh Nguy n Hoàng 23 SVTH: V ng Trí Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng Hình 3 11 –Mô hình Robot xuất nhập kho GVHD: TS Huỳnh Nguy n Hoàng 24 SVTH: V ng Trí Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng CH NG 4 L P TRỊNH ĐI U KHI N PLC S7... Trí Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng CH C S NG 2 Lụ THUY T 2.1 T NG QUAN SCADA [1] 2.1.1 Gi i thi u SCADA vi t t t từ các ch đ u (Supervisory Control And Data Acquisition) có th hi u lƠ m t h th ng đi u khi n giám sát vƠ thu th p d li u nh m h tr con ng i trong quá trình giám sát vƠ đi u khi n từ xa Nói m t cách khác, SCADA lƠ h th ng h tr con ng i trong vi c giám sát đi... hoạt động động cơ DC: Pha 1: từ tr ng c a rotor Pha 2: Rotor ti p t c quay Pha 3: B ph n ch nh đi n cùng c c v i stator s đẩy s đ i c c sao cho từ nhau t o ra chuy n đ ng tr ng gi a stator vƠ rotor quay c a rotor cùng d u, tr l i pha 1 GVHD: TS Huỳnh Nguy n Hoàng 19 SVTH: V ng Trí Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng CH THI T K C NG 3 KHệ CHO KHO T Đ NG Đặt v n đ Đ h th ng kho. .. n trong vi c l u kho 1.1.2 Nghiên c u ngoƠi n c 1.1.2.1 Automatic Storage and Retrieval System c a Ultrastore Hình 1.4 – Hệ thống kho tự động của Ultrastore Các thông s kỹ thu t c b n GVHD: TS Huỳnh Nguy n Hoàng 4 SVTH: V ng Trí Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng + T i tr ng cho phép: 681 kg + Chi u r ng t i: 254 ậ 1524 mm + Chi u dƠi t i: 457 ậ 2438 mm + T c đ ch y ngang... Digital Controller) vƠ máy tính PC v i các ph n m m đi u khi n t ng ng GVHD: TS Huỳnh Nguy n Hoàng 8 SVTH: V ng Trí Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng + H th ng đi u khi n giám sát: g m các ph n m m vƠ giao di n ng i- máy HMI, các tr m kỹ thu t, tr m v n hƠnh, giám sát vƠ đi u khi n c p cao + H th ng truy n thông: ghép n i đi m-đi m, bus c m bi n/ch p hƠnh, bus tr ng, bus h th... Hình 4 3 –Lưu đồ giải thuật chương trình 2: Tự động xuất kho GVHD: TS Huỳnh Nguy n Hoàng 27 SVTH: V ng Trí Dũng Nghiên c u thi t k h th ng giám sát đi u khi n kho t đ ng 4.1.4 S đ gi i thu t ậ Ch ng trình 3: Bán t đ ng xu t kho Hình 4 4 –Lưu đồ giải thuật chương trình 3: Bán tự động nhập kho GVHD: TS Huỳnh Nguy n Hoàng 28 SVTH: V ng Trí Dũng . hình kho hàng tự động thử nghiệm. 1 Hình 1.2 – Hoạt động thử nghiệm kho hàng tự động tại trung tâm Nghiên cứu Triển khai - Khu Công nghệ cao TP.HCM. 3 Hình 1.3 – Giao diện điều khiển giám sát. tổng thể của hệ thống bốc xếp tự động sản phẩm kính. 4 Hình 1.4 – Hệ thống kho tự động của Ultrastore. 4 Hình 1.5 ậ H thng Kiva. 5 Hình 2. 1 – Các thành phần cơ bản của một hệ SCADA 9 Hình. Nghiên cu thit k h thng giám sát điu khin kho t đng GVHD: TS. Huỳnh Nguyn Hoàng SVTH: Vng Trí Dũng 3 Hình 1.2 – Hoạt động thử nghiệm kho hàng tự động tại trung tâm Nghiên cứu