(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VƯƠNG TRÍ DŨNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN KHO TỰ ĐỘNG NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 S KC 0 4 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VƯƠNG TRÍ DŨNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN KHO TỰ ĐỘNG NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN - 605250 Hướng dẫn khoa học: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 / 2013 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ tên: Vƣơng Trí Dũng Giới tính: Nam Ngày tháng năm sinh: 20/11/1987 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Tiền Giang Dân tộc: Hoa Chỗ riêng địa liên lạc: 78 Đinh Bộ Lĩnh, phƣờng 2, thành phố Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang Điện thoại quan: Điện thoại riêng: 0902 548 328 Fax : E-mail: tridung87lop12p1@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo : Thời gian đào tạo từ … /… đến… /…… Nơi học (trƣờng ,thành phố): Ngành học : Đại học : Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ 09/2004 đến 04/2009 Nơi học (trƣờng ,thành phố): Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy Tên đồ án: Tính tốn, thiết kế máy sấy ruốc khơ công suất 10kg/h Ngày & nơi bảo vệ đồ án: 03/2010 Ngƣời hƣớng dẫn: TS Đặng Thiện Ngôn III QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC : Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 05/2010 đến 11/2010 Công ty Estec Vina Nhân viên R&D SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng i Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 03 năm 2013 Vƣơng Trí Dũng SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng ii Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực luận văn: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống kiểm soát, giám sát điều khiển kho tự động”, bên cạnh nỗ lực thân, nhận đƣợc khích lệ nhiều từ nhà trƣờng, thầy,cơ, gia đình bạn bè Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, trƣớc tiên xin chân thành gởi lời cảm ơn đến cán hƣớng dẫn khoa học TS Huỳnh Nguyễn Hồng, thầy tận tình dạy, hƣớng dẫn, định hƣớng, tạo hội học tập, hỗ trợ động viên tơi suốt q trình thực luận văn Cảm ơn quý thầy, cô trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức tảng chuyên môn cho thời gian qua Cảm ơn q thầy, Khoa Cơ Khí tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình làm đến hồn thành Cảm ơn ban lãnh đạo cơng ty khí Đặng Song tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Cuối xin gởi lời cảm ơnbạn bè anh trai ba mẹ ngƣời bên động viên giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận văn Xin chân thành cảm ơn SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng iii Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động MỤC LỤC Trang tựa TRANG LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH SÁCH CÁC BẢNG ix DANH SÁCH CÁC HÌNH x CHƢƠNG TỔNG QUAN .1 1.1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU, CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC ĐÃ CƠNG BỐ .1 1.1.1 Nghiên cứu nƣớc 1.1.2 Nghiên cứu nƣớc 1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 1.3 NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN SCADA [1] 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Đặc tính hệ thống scada 2.1.3 Kết cấu hệ thống SCADA 2.2 TỔNG QUAN VỀ PLC [2] 2.2.1 Tổng quan PLC SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng v Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động 2.2.2 Các khối hàm 11 2.2.3 Mạng Ethernet công nghiệp 12 2.2.4 PLC 313C 2PtP 14 2.3 TỔNG QUAN CƠNG TẮC HÀNH TRÌNH VÀ RELAY 15 2.3.1 Công tắc hành trình 15 2.3.2 Relay OMRON MY2N 15 2.3.3 Động DC 18 CHƢƠNG 20 THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO KHO TỰ ĐỘNG 20 CHƢƠNG .25 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC S7 300 25 4.1 SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT 25 4.1.1 Sơ đồ giải thuật – Chƣơng trình 25 4.1.2 Sơ đồ giải thuật – Chƣơng trình 1: Tự động nhập kho 26 4.1.3 Sơ đồ giải thuật – Chƣơng trình 2: Tự động xuất kho 27 4.1.4 Sơ đồ giải thuật – Chƣơng trình 3: Bán tự động xuất kho 28 4.1.5 Sơ đồ giải thuật – Chƣơng trình 4: Bán tự động nhập kho 29 4.1.6 Sơ đồ giải thuật – Chƣơng trình 5: Điều khiển tay 30 4.2 QUY ĐỊNH PHẦN CỨNG 31 4.2.1 Ngõ vào 31 4.2.2 Ngõ 31 4.3 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY 32 4.4 GIẢI THUẬT LẬP TRÌNH 33 4.4.1 Tạo project với chƣơng trình Simatic Manager 33 4.4.2 Giải thuật lập trình – Chƣơng trình 58 4.4.3 Giải thuật lập trình – Chƣơng trình 1: Tự động nhập kho 59 4.4.4 Giải thuật lập trình – Chƣơng trình 2: Tự động xuất kho 65 SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng vi Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động 4.4.5 Giải thuật lập trình – Chƣơng trình 3: Bán tự động nhập kho.Error! Bookmark not defined 4.4.6 Giải thuật lập trình – Chƣơng trình 4: Bán tự động xuất kho 70 4.4.7 Giải thuật lập trình – Chƣơng trình 5: Điều khiển tay 89 CHƢƠNG 37 THIẾT KẾ GIAO DIỆN HMI BẰNG WINCC 37 5.1 THIẾT LẬP CẤU HÌNH BAN ĐẦU [3] 37 5.2 TẠO TAG KẾT NỐI .39 5.2.1 Tạo Tag nút nhấn 39 5.2.2 Tạo Tag tín hiệu ngõ vào 40 5.2.3 Tạo Tag tín hiệu ngõ 41 5.3 TẠO VÀ SOẠN THẢO GIAO DIỆN NGƢỜI DÙNG 43 5.3.1 Thiết lập giao diện từ thƣ viện hình ảnh kết nối Tag 43 5.3.2 Thiết lập giao diện đèn báo cảm biến kết nối Tag 46 5.3.3 Sử dụng Static Text để tạo giao diện tiêu đề 49 5.3.4 Thiết lập giao diện nút nhấn kết nối Tag 50 CHƢƠNG 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 6.1 KẾT LUẬN 55 6.2 KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng vii Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU, CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC ĐÃ CƠNG BỐ 1.1.1 Nghiên cứu nƣớc 1.1.1.1 Hệ thống kho hàng tự động (Automated Storage and Retrieval System AS/RS) tiến sĩ Chung Tấn Lâm (ĐH Bách Khoa TP HCM) Năm 2009 TS Chung Tấn Lâm (ĐH Bách Khoa TP HCM) chế tạo mơ hình hệ thống kho hàng tự động Hình 1.1 – TS Chung Tấn Lâm giới thiệu mô hình kho hàng tự động thử nghiệm Một hệ thống AS/RS thƣờng gồm robot tự động chạy ray theo phƣơng ngang phƣơng đứng để cất trữ lấy hàng hai hàng khung kệ chứa hàng đƣợc bố trí song song hai bên AS/RS gồm tiêu chuẩn:  Chiều cao tối đa 6m;  Chiều rộng tối đa 2m;  Chiều rộng đƣờng tối thiểu 0,5m;  Tốc độ chạy dọc tối đa 1,5m/s;  Tốc độ chạy ngang tối đa 1,5m;  Khả mang tải tối đa 100kg SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động Không lĩnh vực sản xuất, AS/RS cịn mơ hình hiệu cho nhiều ngành nhƣ công nghệ sinh học; dƣợc phẩm; bệnh viện; trung tâm phân phối hàng hóa lớn; thƣ viện hay q trình xử lý thƣơng mại điện tử Các đơn vị ứng dụng AS/RS vào trình sản xuất, kinh doanh giảm chi phí nhân cơng; đảm bảo điều kiện an tồn lao động; quản lý hiệu thông tin phục vụ kế hoạch sản xuất kinh doanh; tăng suất, đồng thời giúp doanh nghiệp đƣa định thƣơng mại quan trọng Tuy nhiên, đơn vị Việt Nam chƣa đƣợc tiếp cận với AS/RS thực tế sản xuất suất nhà máy thấp, quy mơ chƣa đủ lớn chƣa có tự động hóa cấp nhà máy 1.1.1.2 Kho hàng tự động trung tâm nghiên cứu triển khai (Khu Công nghệ cao TP HCM) Đề tài nghiên cứu, chế tạo kho hàng tự động đề tài cấp nhà nƣớc đội ngũ kỹ sƣ thuộc Trung tâm Nghiên cứu Triển khai (Khu Công nghệ cao TP.HCM) thực năm từ tháng 1/2009 - 12/2010 Hệ thống kho hàng tự động hoạt động có chiều dài 12m, rộng 1m cao 5m Tuy nhiên, tăng chiều dài hoạt động kho cách lắp ráp thêm phụ kiện Kho hàng tự động gồm hệ thống đƣờng ray cho robot di chuyển, hai bên hệ thống kệ hàng Tốc độ di chuyển robot theo chiều dài tối đa 1,5 m/giây di chuyển theo chiều cao nhỏ 1,5 m/giây Trọng lƣợng nâng, lấy hàng lần robot đƣợc thiết kế tối đa 60kg Ngồi robot có nhiệm vụ cất, lấy hàng kệ, cịn có hai robot khác giữ nhiệm vụ nhập hàng xuất hàng tự động vị trí cần thiết phạm vi bán kính 400m Tất robot đƣợc điều khiển mạng khơng dây SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 95 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng 96 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 97 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 98 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng 99 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng 100 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 101 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 102 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng 103 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 104 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 105 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng 106 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 107 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động 4.4.7 Giải thuật lập trình – Chƣơng trình 5: Điều khiển tay SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hồng 108 ... Hoàng ii Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực luận văn: ? ?Nghiên cứu thiết kế hệ thống kiểm soát, giám sát điều khiển kho tự động? ??, bên... Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động Hình 1.2 – Hoạt động thử nghiệm kho hàng tự động trung tâm Nghiên cứu Triển khai - Khu Công nghệ cao TP.HCM Hệ thống kho hàng tự động. .. kế hệ thống động lực cho hệ thống  Lập trình điều khiển cho hệ thống SVTH: Vƣơng Trí Dũng GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Hoàng 20 Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát điều khiển kho tự động  Thiết kế