(Đồ án tốt nghiệp) điều khiển và giám sát mô hình kho hàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH KHO HÀNG GVHD: NGUYỄN TẤN ĐỜI SVTH: HÀ NHẬT HƯNG MSSV:14142425 SVTH: PHẠM Y KHOA MSSV:14142427 SKL006461 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH KHO HÀNG SVTH : HÀ NHẬT HƯNG Khố : Ngành : GVHD : Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 07, năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang phụ bìa ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH KHO HÀNG SVTH : HÀ NHẬT HƯNG Khố : Ngành : GVHD : Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 07, năm 2018 i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm …… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Hà Nhật Hưng Phạm Y Khoa Ngành: Điện – Điện tử Giảng viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Tấn Đời Ngày nhận đề tài: 12/03/2018 MSSV: 14142425 MSSV: 14142427 Lớp: 14142CL2 Ngày nộp đề tài: 14/07/2018 Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH KHO HÀNG Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài:  Tìm hiểu hệ thống kho hàng tự động  Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, vận hành động Servo  Lập trình PLC S7 1200 TIA Portal V14  Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát SACADA Sản phẩm:  Mơ hình kho hàng  Bài báo cáo TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Hà Nhật Hưng Phạm Y Khoa Ngành: Điện – Điện tử Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH KHO HÀNG Họ tên Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm …… Giáo viên hướng dẫn iii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -*** - PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Hà Nhật Hưng Phạm Y Khoa Ngành: Điện – Điện tử Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH KHO HÀNG Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm …… Giáo viên phản biện iv LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, đặc biệt thầy cô Khoa Đào tạo Chất lượng cao ngành Điện – Điện tử tận tình dành hết lòng tâm huyết để truyền đạt kiến thức cho chúng em suốt thời gian học tập trường Chúng em kính gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy ThS Nguyễn Tấn Đời Người hết lòng giúp đỡ theo sát chúng em trình thực hoàn thành luận văn tốt nghiệp Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô hội đồng bảo vệ luận án ngày hôm dành thời gian quý báo để nhận xét, đánh giá giúp đỡ chúng em trình bảo vệ luận án Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, anh chị trước bạn học, giúp đỡ suốt trình học tập thực luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe đến tồn thể q thầy giảng viên công nhân viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Tp.HCM, ngày 20 tháng 07 năm 2018 Sinh viên Phạm Y Khoa Hà Nhật Hưng v TĨM TẮT Với mục đích đưa giải pháp thay người việc giám sát vận hành hệ thống lưu kho áp dụng công nghệ tự động hóa Việc áp dụng khoa học cơng nghệ vào giải vấn đề thực tế xu hướng cơng Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa Do đó, áp dụng kiến thức học dựa vào yêu cầu thực tế, chúng em chọn đề tài “Điều khiển giám sát mơ hình kho hàng” Dựa phân tích tối ưu mặt kỹ thuật, công nghệ chế tạo – điều khiển, khả ứng dụng vào thực tế, mức độ khả thi tính kinh tế Nội dung thực đề tài bao gồm vấn đề sau: Phần mơ hình: Giải pháp cho kho hàng tự động Thiết kế phần khí cho mơ hình Phần điều khiển Động drive servo Bộ điều khiển lập trình PLC S71200 Phần mềm Tia portal Thuật toán điều khiển vi MỤC LỤC Trang phụ bìa i Nhiệm vụ đồ án môn học ii Phiếu nhận xét giáo viên hướng dẫn iii Phiếu nhận xét giáo viên phản biện iv Lời cảm ơn v Tóm tắt vi Mục lục vii Danh mục từ viết tắt x Danh mục bảng biểu xi Danh mục biểu đồ hình ảnh xii Chương TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi đề tài 1.4 Nhiệm vụ đồ án 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kế hoạch nghiên cứu Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống lưu kho tự động 2.1.1 Hệ thống lưu kho bán tự động 2.1.2 Hệ thống lưu kho sử dụng robot vii 2.1.3 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.2 2.5 2.5.1 2.5.2 2.6 2.7 Chương THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 3.1 3.1.1 3.1.2 Bảng 4.5 Tham số khối FB Checking Tham số BAN PLACE Duplicate_ID BAN PICK Correct_ID Unexist_ID 4.1.3.3 Khối FB MDC_Control Khối có chức điều khiển động DC Hình 4.6 Khối MDC_Control Bảng 4.6 Tham số khối FB MDC_Control Tham số IN SEN_A SEN_B 60 4.1.3.4 Khối FB PICK&PLACE Khối có chức nhận tọa độ truy suất từ khối FC Access để di chuyển trục đưa hàng vào vị trí xác Khi hàng hoàn toàn đặt vào lấy khỏi kho FB sử dụng FC Set/Reset_Sta_ID_Date, liệu thời gian thực để thay đổi trạng thái ô hàng, lấy mã hàng ngày nhập lưu trữ vào DB Status Hình 4.7 Khối FB PICK&PLACE Bảng 4.7 Tham số khối FB PICK&PLACE Tham số Enable Place/Pick X_Pick 61 Y_Pick Start_Pick X_Place Y_Place Start_Place Place_ID Reset Done Busy 4.1.3.5 Khối FC Set/Reset_Sta_ID_Date Khối có chức cập nhật mã hàng, ngày nhập hàng qua trình nhập-xuất hàng thực Quá trình cập nhật: Nhập hàng: Khi hàng đưa vào ô trống truy xuất, khối thay đổi trạng thái thành có hàng đồng thời lấy mã hàng mà ta nhập liệu thời gian thực (ngày nhập kho) lưu trữ vào DB Status 4.1.3.6 Khối DB Status Khối có chức lưu trữ trạng thái ô hàng, mã hàng, ngày nhập kho hàng hóa Bảng 4.8 Tham số khối DB Status Tham số Box 11 ID 11 Date 11 Box 12 ID 12 62 Date 12 … 4.2 Thiết kế giao điện điều khiển và giám sát 4.2.1 Yêu cầu thiết kế Để hệ thống hoạt động tốt thiếu giao điện thiết kế rõ ràng, trực quan dễ sử dụng Việc thiết kế giao diện cần có yêu cầu sau: Có thể bật tắt hệ thống thơng qua nút ON OFF Khi chạy hiển thị màu xanh dùng hiển thị màu đỏ Hiển thị trị ví trục di chuyển Hiển thị trạng thái kho hàng, ô có hàng, mã hàng ngày nhập ô Giao diện nhập-xuất kho mã hàng Có thơng báo hệ thống bận sẵn sàng Có bảo vệ hệ thống thơng qua trang login Có điều hướng trang Có cảnh báo xảy lỗi 4.2.2 Thiết kế giao diện 4.2.2.1 Trang đăng nhập Hình 4.8 Giao diện trang Login 63 Trang cho phép bạn đăng nhập vào hệ thống Khi đăng nhập xong hệ thống cho phép điều hướng đến trang điều khiển khác 4.2.2.2 Trang home Trang home cho nhìn tổng quan hệ thống bao gồm: Hình 4.9 Giao diện trang Home Trạng thái hệ thống: cho biết hệ thống home chưa trạng thái hoạt động trục Vị trí trục: Cho biết vị trí xác trục, vị trí bàn lấy hàng Kho hàng: Hiển thị tổng quan kho hàng, tơ màu cho biết có hàng 4.2.2.3 Trang Alarm 64 Hình 4.10 Giao diện trang Alarm Ở trang cảnh báo hệ thống thị với ngày xác xảy lỗi Ở trang có bảng thơng báo Alarm góc bên trái, trang khác mà hệ thống bị lỗi dễ dàng nhận biết 4.2.2.4 Trang xuất nhập hàng Hình 4.11 Giao diện trang xuất/nhập Trang cung cấp giao diện xuất-nhập kho theo mã hàng Cấu trúc bao gồm: Trạng thái hệ thống: cho biết hệ thống home chưa trạng thái hoạt động trục Nhập hàng – Xuất hàng: cho phép nhập mã hàng đồng thời đưa cảnh báo cho người điều khiển biết để thay đổi Nút nhấn: bao gồm nút nhấn điều khiển trang home nút chọn chế độ nhập xuất hàng Có nút xác nhận việc nhập hàng xuất hàng 65 4.2.2.5 Trang kho hàng Hình 4.12 Giao diện trang kho hàng Trang cung cấp chi tiết thông tin hàng hóa kho như: mã hàng, ngày nhập hàng Phần thời gian thực hiển thị góc phải dễ dàng quan sát xem thơi gian hệ thống 4.2.2.6 Trang điều khiển trục Hình 4.13 Giao diện trang ĐK trục Trang ĐK trục cung cấp khả điều trục tay chế độ tự động ngắt Trang ứng dụng để kiểm tra, bảo trì hệ thống Giao diện bao gồm: Vị trí trục: cung cấp vị trí xác trục X, Y thông số kèm 66 Nút nhấn: bất/tắt, reset chế độ điều khiển trục; phím Jog trục X, Y; phím điều khiển bàn lấy hàng 67 Chương KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Kết Sau hồn thành mơ hình, nhóm tiến hành chạy thử nghiệm Qua lần nhập hàng xuất hàng 16 vị trí kho, nhóm thu kết quả: Gói hàng nhập đặt vị trí trống gần Gói hàng xuất lấy chứa mã hàng Khơng xảy sai sót, nhầm lẫn lấy hàng Trục Y di chuyển có rung lắc nhẹ Trong tổng số 80 lần thử nhập xuất hàng xảy lần hàng đặt bị lệch khỏi ô 5.2 Kết luận Qua đồ án tốt nghiệp với thời gian cho phép, nhóm thiết kế thi cơng mơ hình kho hàng tự động Việc ứng dụng công nghệ servo giúp việc điều khiển vị trí xác, dễ dàng giúp ta làm chủ cơng nghệ giúp nhóm thực đồ án đạt nội dung sau: Tìm hiểu sở lý thuyết khối Motion Control PLC S7 1200 Tìm hiểu hệ servo Thi cơng hồn thiện mơ hình Xây dựng thuật toán điều khiển Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát Do trình nghiên cứu thử nghiệm để ứng dụng vào thực tế, nên hệ thống kho hàng chưa thật hồn thiện mặt tính chưa khai thác hết lợi ích cơng nghệ servo mang lại Tuy trình thực đề tài có số thiếu sót khó khăn định giới hạn kết thức chuyên môn, kinh nghiệm thực tế, thời gian nghiên cứu, … Do đề tài khơng tránh khỏi sai sót Nhưng với đóng góp ý kiến giảng viên khoa bạn sinh viên, việc chia sẻ kiến thức 68 mốt số trang web chuyên ngành giúp người thực đề tài hiểu tìm biện pháp khắc phục mặt hạn chế đồ án Hơn nữa, để nghiên cứu phát triển đề tài cách có hiệu quả, sinh viên cần phải trang bị số trang thiết bị với giá thành cao mà khó tự trang bị Vì vậy, đầu tư hỗ trợ từ phía nhà trường thầy thực cần thiết niềm khích lệ lớn 5.3 Hướng phát triển Hiện nay, nhà kho hàng ngày mở rộng việc nhập xuất hàng đòi hỏi phải thực nhanh chóng xác Dựa vào u cầu thực tế khuyết điểm mô hình nhóm đưa số giải pháp cải tiến, phát triển: Xây dựng hệ khung hàng kép bên làm tăng số lượng ô hàng giảm thời gian vận chuyển Thiết kế hệ thống kho hàng đa dạng phân loại hàng hóa kho kích thước, khối lượng, … để vào vùng định kho Thiết kế chế nhận diện mã sản phẩm quét mã vạch, quét mã QR, … tránh sai xót q trình nhập mã hàng 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Berger-H Automating (2006), “SIMATIC S7 1200 with STEP Basic 2013” [2] Siemens, “Data sheet 6ES7215-1AG31-0XB0” [3] OMRON, “User’s Manual Smartstep series R88M-Gx vs R7D-BPx” [4] Mitsubishi Electric, “MELSERVO Servo Motors and Servo Amplifiers Instruction Manual MR-C” [5] Lê Hoàng Lâm, “PLC-ServoBasic” [6] Lê Hoàng Lâm, “ServoEducationBasicTraining” [7] Siemens, “STEP S7-1200 Motion Control V6.0 in TIA Portal V14 Function Manual” [8] http://superiorcontrols.com/blog/matching-sourcingsinking-sensor-output- type-plc-input/ 70 PHỤ LỤC 71 ... PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH KHO HÀNG SVTH : HÀ NHẬT HƯNG Khố : Ngành : GVHD : Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 07, năm 2018 TRƯỜNG... THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang phụ bìa ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MƠ HÌNH KHO HÀNG SVTH : HÀ NHẬT HƯNG Khố : Ngành : GVHD : Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 07, năm 2018... MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH Hình 2.1 Nhà kho bán tự động Hình 2.2 Nhà kho sử dụng robot Hình 2.3 Nhà kho sử dụng khung nâng Hình 2.4 Các thành phần PLC Hình 2.5 Chu kỳ quét PLC Hình 2.6 Các vùng