Full Mô hình lưu kho sử dụng PLC HMI điều khiển động cơ STEP hiển thị trên màn hinh HMI với 12 vị trí........................................................................................................
1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, cách mạng khoa học kĩ thuật có bước đột phá mới.Nhu cầu sử dụng lưu trữ hàng hóa ngày tăng cao, để thuận tiện cho trình lưu trữ thay lưu trữ hàng hóa thủ cơng tốn nhiều diện tích, cơng nhân lao động, khó khăn khâu nhập xuất tốn nhiều thời gian, nhiều công ty giới trang bị hệ thống lưu trữ tự động cho kho hàng, văn phòng, nhà xưởng mình… Với việc ứng dụng cơng nghệ cao việc cất giữ hàng hóa, quản lý hàng hóa cách khoa học, có hệ thống có tính linh hoạt cao Từ nâng cao hiệu hoạt động giảm giá thành hoạt động Sau thời gian học tập Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM, dẫn nhiệt tình thầy mơn, em tích lũy vốn kinh nghiệm định để thực khóa luận Được đồng ý nhà trường giáo viên hướng dẫn em giao đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống kho hàng tự động” MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1Giới thiệu chung kho hàng tự động 1.1.1 Hệ thống lưu trữ lấy hàng tự động ASRS 1.1.2 Hoạt động hệ thống lưu trữ lấy hàng tự động: 11 1.2Các thành phần hệ thống ASRS 14 1.2.1 Hệ thống đo lường tốc độ định vị hệ thống truyền động 14 1.2.2 Hệ thống hiển thị vị trí nơi lấy giữ sản phẩm: 15 1.2.3 Cảm biến quét chiều cao hàng hóa: 17 1.2.4 Cảm biến xác định chiều cao hàng hóa : 18 1.3Vai trò hệ thống kho hàng thông minh 19 1.4Cấu trúc kho hàng tự động 20 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 22 2.1.Lựa chọn phương án thiết kế 22 2.1.1 Phương án thiết kế kệ hàng 22 2.1.2 Phương pháp thiết kế cánh tay robot 28 2.1.3 Phương pháp thiết kế truyền động cho hai trục Y,Z 32 2.2.Tính tốn thành phần hệ thống 38 2.2.1 Tính tốn thơng số trục vít me trục Z (trục thẳng đứng) 38 2.2.2 Tính tốn thơng số trục vít me trục Y (trục nằm ngang) 41 2.2.3 Tính tốn thiết kế băng tải 48 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG .50 3.1.Lựa chọn, tính tốn động drive 50 3.1.1 Lựa chọn, tính tốn động cho vít me trục Z 50 3.1.2 Lựa chọn, tính tốn động cho vít me trục Y 55 3.2.Lựa chọn cảm biến, xy lanh van điều khiển 60 3.2.1 Lựa chọn cảm biến 60 3.2.2 Lựa chọn xy lanh cho tay gắp 63 3.2.3 Lựa chon van khí nén 66 3.3 Lựa chọn điều khiển 68 3.4 Khai thác phần mềm 71 CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG .74 4.1 Chế tạo phần khí 74 4.1.1 Thiết kế phần cứng 74 4.2 Thiết lập chương trình 79 4.2.1 Xây dựng sơ đồ thuật toán 81 4.2.2 Chương trình điều khiển Error! Bookmark not defined 4.2.3 Thiết kế giao diện điều khiển 85 4.3 Hình ảnh mơ hình thực tế 90 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .91 5.1.Kết luận 91 5.2.Hướng phát triển 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Hệ thống ASRS Hình 2: Xe nâng lấy hàng hóa .11 Hình 3: Pallet đẩy vào khoang vận chuyển 11 Hình 4: Di chuyển khoang hàng đến vị trí xác định .12 Hình 5: Đẩy khoang hàng vào nơi lưu trữ cập nhật vị trí 12 Hình 6: Pallet kéo đưa vào khoang hàng 13 Hình 7: Hệ thống truyền động đưa tới vị trí để bốc dỡ hàng .13 Hình 8: Đóng gói vận chuyển hàng hóa tới khách hàng 14 Hình 9: Động truyền động với encoder để đo tốc độ .14 Hình 10: Encoder đo tốc độ động 15 Hình 11: Vị trí lắp đặt cảm biến định vị .15 Hình 12: Cơng tắc hành trình 16 Hình 13: Dải hoạt động cơng tắc hành trình 16 Hình 14: Vị trí lắp đặt cảm biến quét chiều hàng hóa 17 Hình 15: Đường đặc tính hoạt động tốc độ nhanh .17 Hình 16: Vị trí lắp đặt cảm biến xác định chiều cao hàng hóa .18 Hình 17: Cảm biến quang kiểu phản xạ 18 Hình 18: Kích cỡ spoting light theo khoảng cách 19 Hình 1: Kệ hàng thơng minh thực tế 22 Hình 2: Kệ hàng drive in .25 Hình 3: Kệ khuông 27 Hình 4: Cánh tay robot công nghiệp 29 Hình 5: Cánh tay lắp ráp ô tô 30 Hình 6: Vít me .33 Hình 7: Thanh vít me 33 Hình 8: Vít me đai ốc bi 34 Hình 9: Bộ truyền đai 35 Hình 10: Đai dẹt da .36 Hình 11: Đai dẹt vải cao su 36 Hình 12: Đai thang 37 Hình 13: Đai 38 Hình 14: Lực kẹp xylanh .45 Hình 15: Tải trọng cho phép 46 Hình 16: Bảng tra M theo nhà sản xuất SMC .46 Hình 17: Bảng tra lực kẹp xylanh theo SMC 47 Hình 18: Bảng thơng số xylanh nâng hạ .48 Hình 19: Tính tốn băng tải 48 Hình 1: Sơ đồ mạch điện động bước 51 Hình 2: Sơ đồ cuộn dây loại động bước 52 Hình 3: Động step PK268-02A 53 Hình 4: Driver TB6600 cho động Step 54 Hình 5: Động hybrid Step PK245-01A 55 Hình 6: Cấu tạo động điện chiều 57 Hình 7: Ngun lí hoạt động động điện chiều 59 Hình 8: Động DC ZGB37-3530 .59 Hình 9: Cảm biến LJ12A3-4-Z/BX 60 Hình 10: Sơ đồ đấu dây cảm biến 60 Hình 11: Cơng tắc hành trình loại nhỏ .61 Hình 12: Ngun lí hoạt động cơng tắc hành trình 62 Hình 13: Xylanh xoay 64 Hình 14: Xylanh kẹp .65 Hình 15: Xylanh đơi 65 Hình 16: Cụm van solenoid 5-2 66 Hình 17: Sơ đồ van điện từ 5/2 .67 Hình 18: Van tiết lưu 67 Hình 19: PLC FX1N-40MT 70 Hình 20: Cấu trúc PLC 71 Hình 21: Phần mềm GT WORKS 71 Hình 22: Giao diện phần mềm 72 Hình 1: Mơ hình kho hàng thông minh mô 74 Hình 2: Hình kệ để hàng .75 Hình 3: Cơ cấu vitme trục Y 76 Hình 4: Cơ cấu vítme trục X 76 Hình 5: Cơ cấu di chuyển 77 Hình 6: Tay gắp hàng hóa .78 Hình 7: Bộ phận cấp phôi 78 Hình 8: Nguồn 24 VDC 79 Hình 9: Sơ đồ ngun lí nguồn tổ ong .79 Hình 10: Sơ đồ khối 80 Hình 11: Sơ đồ thuật toán .81 Hình 12: Sơ đồ khí nén 82 Hình 13: Khối xử lí trung tâm .83 Hình 14: Khối xử lý 84 Hình 15: Khối điều khiển 84 Hình 16: Giao diện set home cho hệ thống 85 Hình 17: Giao diện điều khiển phần mềm gt designer 85 Hình 18: Giao diện lựa chọn chế độ công việc .86 Hình 19: Giao diện lựa chọn chế độ cho trình lưu kho 86 Hình 20: Giao diện chế độ lưu kho Auto 87 Hình 21: Giao diện chế độ lưu kho Manual 87 Hình 22: Giao diện chế độ xuất kho Auto 88 Hình 23: Giao diện lựa chọn chế độ xuát kho .88 Hình 24: Hình ảnh tủ điện thực tế 89 Hình 25: Giao diện chế độ xuất kho Manual 89 Hình 26: Mơ hình thực tế 90 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung kho hàng tự động Nền công nghiệp nước ta nói riêng nước giới nói chung nước giới nói riêng phát triển mạnh mẽ Ngày trước, sản phẩm tạo cách thủ công nên việc vận chuyển vào kho hàng chủ yếu thực sức người Do đó, khơng tận dụng hết khoảng khơng gian, sức chứa kho hàng, việc quản lý hàng hóa hiệu tốn diện tích làm kho hàng Trong thời kỳ cơng nghiệp hóa, đại hóa ngày sản xuất ngày phát triển Hàng hóa làm nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho ax hội Từ nảy sinh nhu cầu cần có kho hàng đại đáp ứng yêu cầu sản xuất khắc phục hạn chế kho hàng cũ Hiện tại, giới cố nhiều hệ thống lưu hàng hóa, hệ thống đa dạng, phong phú thiết bị cách thức thực Nhưng chủ yếu sử dụng nhân cơng để bốc xếp hàng hóa, thiết bị dỡ hàng máy nâng sử dụng người lái để xếp hàng hóa vào kho Nhìn chung kho hàng có nhược điểm sau: • Sử dụng nhiều điện tích để chứa hàng • Khơng phân loại nhiều hàng hóa khác • Khơng bảo quản tốt hàng hóa số lượng q nhiều • Khó kiểm sốt số lượng hàng hóa vào kho • Khó khăn việc tìm vị trí hàng hóa Với đời hệ thống xếp hàng tự động người ta quản lý tốt hàng hóa cách nhanh chóng việc lưu trữ xuất hàng hóa khỏi kho Các hệ thống kho tựu độn sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị đại cho hệ thống kho tốn nhiều chi phí cho việc vận chuyển hàng hóa bù lại hàng hóa bảo quản tốt, thuận lợi cho việc kiểm soát tiết kiệm nhân công 1.1.1 Hệ thống lưu trữ lấy hàng tự động ASRS Hệ thống chứa 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 cơng 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 thêm cơng đoạn khác • u cầu độ xác cao tính chất quan trọng hàng hóa Hình 1: Hệ thống ASRS 10 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 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 thông 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 ... 70 Hình 20: Cấu trúc PLC 71 Hình 21: Phần mềm GT WORKS 71 Hình 22: Giao diện phần mềm 72 Hình 1: Mơ hình kho hàng thông minh mô 74 Hình 2: Hình kệ để hàng... Hình 18: Giao diện lựa chọn chế độ công việc .86 Hình 19: Giao diện lựa chọn chế độ cho trình lưu kho 86 Hình 20: Giao diện chế độ lưu kho Auto 87 Hình 21: Giao diện chế độ lưu. .. chế độ lưu kho Manual 87 Hình 22: Giao diện chế độ xuất kho Auto 88 Hình 23: Giao diện lựa chọn chế độ xuát kho .88 Hình 24: Hình ảnh tủ điện thực tế 89 Hình 25: Giao