ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2 LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG CHẤT HÀNG 4 1.1. HỆ THỐNG CHẤT HÀNG 4 1.1.1 Giới thiệu về hệ thống lưu trữ và lấy hàng tự động: 4 1.1.2. Hoạt động của hệ thống lưu trữ và lấy hàng tự động: 5 1.2. CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ASRS của hãng SICK: 8 1.2.1. Hệ thống đo lường tốc độ và định vị trong hệ thống truyền động: 8 1.2.2. Hệ thống hiển thị vị trí tại nơai lấy và giữ sản phẩm: 9 1.2.3. Cảm biến quét chiều cao của hàng hóa: 10 1.2.4. Cảm biến xác định chiều cao của hàng hóa trong khoang vận chuyển: 12 CHƯƠNG II. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC CHO HỆ THỐNG CHẤT HÀNG 13 2.1. Phạm vi công nghệ điều khiển: 13 2.2. Phân bố địa chỉ cho PLC: 14 2.3. Viết chương trình điều khiển cho PLC: 14 KẾT LUẬN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG CHẤT HÀNG GVHD: TS TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH: MSSV: SVTH: MSSV: SVTH: MSSV: Đà nẵng, tháng 12 năm 2017 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH MỤC LỤC Trang ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Trang ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH LỜI NĨI ĐẦU Hệ thống điều khiển PLC sử dụng rộng rãi hệ thống sản xuất, chế biến, dây chuyền vận chuyển công nghiệp Trong đồ án tìm hiểu dây chuyền công nghệ hệ thống lưu trữ lấy hàng tự động ASRS (Automated Storage and Retrival System) Cũng tìm hiểu hệ thống điều khiển PLC ứng dụng cơng nghiệp Từ đồ án lập trình, mơ toán điều khiển đơn giản để minh chứng cho ứng dụng PLC điều khiển Mặc dù toán đơn giản với phát triển PLC nay, đặc biệt việc viết chương trình theo module cộng với thư viện, chương trình có khả kế thừa việc mở rộng tốn cho hệ thống đầy đủ hoàn toàn khả thi thực Trong trình thực đồ án xin trân trọng cảm ơn quan tâm giúp đỡ TS Trương Đình Nhơn cơng tác hướng dẫn, xây dựng tốn, lập trình, mô hệ thống Đồ án đầu tư dành thời gian thực công phu, nhiên khơng tránh khỏi thiếu xót mặt công nghệ, yếu tố liên động, liên kết dây chuyền thực tế Do mong muốn nhận ý kiến đóng góp Quý thầy cô bạn học viên khác để đồ án xây dựng hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Trang ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ HỆ THỐNG CHẤT HÀNG 1.1 HỆ THỐNG CHẤT HÀNG 1.1.1 Giới thiệu hệ thống lưu trữ lấy hàng tự động: Hệ thống chất hàng phần hệ thống lưu trữ lấy hàng tự động ASRS (Automated Storage and Retrival System) Hệ thống ASRS thiết kế để tự động hóa việc lưu trữ lấy thành phẩm sản xuất, phân phối vận chuyển hàng Hệ thống xuất phát từ năm thập niên 1960 với mục đích ban đầu sử dụng cho pallet nâng tải nặng, nhiên ngày với phát triển công nghệ ứng dụng đa dạng cho hệ thống tải có kích cỡ trọng lượng từ bé đến lớn Ứng dụng hệ thống ASRS sử dụng khi: Số lượng hàng hóa chuyển vào chuyển kho có số lượng lớn Mật độ lưu mang tính ưu tiên khơng gian định Dây chuyền lưu trữ vận chuyển mà khơng có thêm cơng đoạn khác • u cầu độ xác cao tính chất quan trọng hàng hóa • • • Hình 1.1 Hệ thống ASRS Trang ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Ưu điểm hệ thống ASRS dây chuyền cung ứng sản phẩm là: • • • • • • • Cắt giảm chi phí tối thiểu hóa cơng đoạn khơng cần thiết việc lưu trữ sản phẩm Tăng cường quản lý chủng loại, số lượng, vị trí sản phẩm kho hàng cách tự động Có mật độ lưu trữ cao, thiết kế khơng gian chật hẹp Giảm nhân cơng tăng độ an tồn cơng việc Dễ dàng quản lý hệ thống từ đưa phương thức quản lý tối ưu, ví dụ số loại sản phẩm bán chúng được đặt gần gần nơi phân phối, làm tăng tốc độ đóng gói, vận chuyển tới khách hàng Không yêu cầu cao việc thứ tự chế tạo vận chuyển Dễ dàng tính tốn thời gian lưu trữ, thời gian đóng gói, thời gian vận chuyển để tối ưu hóa khơng gian nhà kho Hoạt động hệ thống bao gồm khâu quan trọng sau: Hệ thống điều khiển (bằng máy tính, PLC,…) xác định vị trí, số lượng hàng hóa lưu trữ lấy • Để lấy sản phẩm ra, hệ thống điều khiển xác định vị trí lưu trữ sản phẩm, từ lệnh điều khiển hệ thống vận chuyển đến xác vị trí lấy hàng đưa đến vị trí vận chuyển sản phẩm • Để lưu trữ sản phẩm, pallet đặt vào hệ thống lấy hàng, xác định vị trí thích hợp để hệ thống vận chuyển đưa vào, đồng thời thơng tin hàng hóa lưu vào máy tính • Hệ thống vận chuyển di chuyển theo phương ngang, phương thẳng đứng để đưa sản phẩm vị trí, tốc độ di chuyển điều khiển để tối ưu hóa thời gian vận chuyển • 1.1.2 Hoạt động hệ thống lưu trữ lấy hàng tự động: Để lưu trữ hàng hóa: • Các xe nâng sử dụng để lấy hàng hóa từ xe container vận chuyển, đưa đến trạm tiếp nhận Từ trạm tiếp nhận có hệ thống băng chuyền để chuyển hàng hóa đến vị trí hệ thống nâng, hạ Trang ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH • Khi hàng hóa đưa đến vị trí hệ thống thiết bị nâng, pallet đẩy vào khoang vận chuyển: • Hệ thống điều khiển xác định vị trí lưu trữ hàng lệnh cho phận truyền động đưa đến vị trí Khoang hàng dịch chuyển theo hai phương đứng phương ngang thời điểm để tối ưu hóa thời gian: Trang ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH • Khi tới vị trí lưu trữ hàng, pallet đẩy hàng hóa vào nơi lưu trữ, đồng thời hệ thống điều khiển cập nhật vị trí đặt hàng vào sở liệu: Để lấy hàng hóa ra: • Khi cần lấy hàng hóa ra, hệ thống điều khiển xác định vị trí để lệnh cho hệ thống truyền động đưa xe tới vị trí xác Tại pallet đưa để kéo hàng hóa khoang hàng: • Sau hàng hóa đưa vào khoang hàng, hệ thống truyền động đưa tới vị trí để bốc dỡ hàng, vận chuyển đi: Trang ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH • Tại trạm này, hàng hóa băng chuyền đẩy đến vị trí có người bốc dỡ, đưa đến băng chuyền vận tải hàng hóa ngồi đóng gói vận chuyển sản phẩm đến khách hàng: 1.2 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ASRS hãng SICK: 1.2.1 Hệ thống đo lường tốc độ định vị hệ thống truyền động: Hình 1.2 Động truyền động với encoder để đo tốc độ Một encoder có độ phân giải cao dùng để điều khiển tốc độ, gia tốc độ trễ nhằm đảm bảo việc lấy lưu trữ sản phẩm thực thi cách xác Trang ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 1.3 Encoder đo tốc độ động 1.2.2 Hệ thống hiển thị vị trí nơi lấy giữ sản phẩm: Hình 1.4 Vị trí lắp đặt cảm biến định vị Khi sản phẩm đưa vào vị trí, cơng tắc hành trình kích hoạt nhằm mục đích dừng hệ thống vận chuyển Hình 1.5 Cơng tắc hành trình để phát vị trí Trang 10 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Trước pallet đặc vào vị trí lưu trữ cảm biến quang kiểu phản xạ kiểm tra chiều cao hàng hóa cần đưa vào nhằm đảm bảo không vượt chiều cao cho phép nơi lưu trữ: Hình 1.10 Vị trí lắp đặt cảm biến xác định chiều cao hàng hóa Hình 1.11 Cảm biến quang kiểu phản xạ Một số thông số kỹ thuật: • • • • • • Dải đo: 0,3 – 9,5 m Đo ánh sáng LED màu đỏ Nguồn cung cấp: 10-30 V Đầu ra: PNP Thời gian đáp ứng: ≤ 1ms Tiêu chuẩn: IP 67 Trang 13 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 1.12 Kích cỡ spoting light theo khoảng cách Trang 14 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CHƯƠNG II LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC CHO HỆ THỐNG CHẤT HÀNG 2.1 Phạm vi công nghệ điều khiển: Trong đồ án này, để đơn giản cho quy mơ lập trình mơ tốn điều khiển giới hạn sau: • • • • • • Hệ thống chất hàng có 25 chứa phân bố theo kiểu 5x5 Bài toán quan tâm đến điều khiển thang máy lấy hàng từ trạm load hàng trả hàng từ ô chứa đến trạm trả hàng Hệ thống truyền động bao gồm: o Toàn thang máy dịch chuyển ngang động AC có đảo chiều o Buồng máy di chuyển lên xuống động AC có đảo chiều o Buồng thang có pallet điều khiển vào/ động AC có đảo chiều o Tất động có hộp giảm tốc để đưa tốc độ phù hợp Hàng hóa kích thước cố định lọt vừa vào ô chứa hàng mà không cần phải phát chiều cao hàng hóa chiều cao lại chứa Các cảm biến sử dụng bao gồm: o 01 cảm biến phát vật hàng hóa cần vận chuyển o 01 cảm biến để biết thang máy dừng vị trí load hàng o 01 cảm biến để biết thang máy dừng vị trí trả hàng o 02 cảm biến phát pallet buồng thang vị trí o 05 cảm biến phát buồng thang vị trí dừng theo phương thẳng đứng o 05 cảm biến phát buồng thang vị trí dừng theo phương nằm ngang o 25 cảm biến phát có hay khơng hàng hóa ô chứa o Tất cảm biến sử dụng cảm biến quang switch loại số Hệ thống có giám sát, điều khiển máy tính 2.2 Phân bố địa cho PLC: Theo yêu cầu tốn ta có số lượng I/O sau: • • Đầu vào số: 40 Đầu số: Do ta lựa chọn: • CPU 1215C có: o DI: 14 x 24 VDC o DO: 10 RLY o AI: x 10 bit – 10 VDC o AO: x 10 bit – 20 mA Trang 15 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Khả mở rộng: CM + SM • 02 Module mở rộng SM 1221 DC: DI 16 x 24 VDC o 2.3 Viết chương trình điều khiển cho PLC: Hình 2.1 Cấu hình phần cứng PLC Hình 2.2 Cấu hình mạng truyền thơng Trang 16 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.3 Định nghĩa Tag chương trình Trang 17 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.4 Chương trình Main [OB1] Trang 18 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.5 Chương trình Fucntion Storage [FC6] Trang 19 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.6 Chương trình Fucntion Retrieve[FC7] Trang 20 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.7 Chương trình Load_Realease[FC1] Trang 21 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.8 Chương trình Load_Pickup[FC2] Trang 22 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Trang 23 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.9 Chương trình Function Crane_Moving_Y_Z[FC3] Trang 24 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.10 Chương trình Function Crane_to_Storage_Station[FC4] Hình 2.11 Chương trình Function Crane_to_Retrieve_Station[FC5] Trang 25 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH KẾT LUẬN Trong đồ án mơn học tìm hiểu cơng nghệ hệ thống lưu trữ lấy hàng tự động ASRS về: ứng dụng, thiết bị, nguyên lý hoạt động Đồng thời tìm hiểu hệ thống điều khiển PLC, từ sử dụng điều khiển S7-1200 với phần mềm TIA Portal V13 SP1 để thực việc lập trình, mơ hệ thống với kích cỡ x Việc lập trình mơ hệ thống giới hạn khâu đơn giản, với tín hiệu điều khiển dạng ON/OFF, tín hiệu cảm biến tín hiệu số Hướng phát triển mở rộng đồ án xây dựng với hệ thống có kích cỡ 20 x 20, động điều khiển tốc độ sử dụng biến tần kết hợp điều khiển PID, thang máy di chuyển đồng thời theo phương ngang phương thẳng đứng để tối ưu hóa thời gian vận chuyển; cảm biến phát nhiều kích kích cỡ hàng hóa để đưa vào vị trí khác chứa Đồng thời có hệ thống an tồn để tránh va chạm, rơi vỡ trình vận chuyển Trang 26 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH TÀI LIỆU THAM KHẢO Frank D Petruzella, Programmable Logic Controller, 4th Edition, ISBN 978-0-07- 351088-0, The McGraw-Hill Companies https://www.sick.com/us/en/industries/storage-and-conveyor/storage-and-retrievalsystem-pallet-load-unit/c/g296185 http://w3.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/basiccontroller/s7-1200/pages/default.aspx Trang 27 ... 14 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH CHƯƠNG II LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC CHO HỆ THỐNG CHẤT HÀNG 2.1 Phạm vi công nghệ điều khiển: Trong đồ án này, để đơn giản cho quy mô lập trình mơ tốn điều khiển giới... 16 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.3 Định nghĩa Tag chương trình Trang 17 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.4 Chương trình Main [OB1] Trang 18 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.5 Chương trình Fucntion... Trang 19 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.6 Chương trình Fucntion Retrieve[FC7] Trang 20 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình 2.7 Chương trình Load_Realease[FC1] Trang 21 ĐAMH ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH Hình