Ở khâu phân loại sản phẩm như Hình 3 .73, khi hệ thống có điện, con chạy phân loại nâng lên (PL 2 = 1), băng tải bàn cân hoạt động (Conveyor Scale = 1). Khi cảm biến gương S2 phát hiện có vật đi qua, băng tải bàn cân dừng lại (Conveyor Scale = 0) để ổn định và bắt đầu cân khối lượng hàng hóa. Sau 1s, khi bàn cân đã cân được khối lượng hàng hóa, nếu khối lượng đơn hàng >= 7 thì băng tải bàn cân sẽ chạy lại và con chạy phân loại sẽ rẽ trái đưa đơn hàng về hướng kho 1, sau đó 1,5s con chạy phân loại sẽ quay lại vị trí cũ, nếu khối lượng đơn hàng <= 6 thì băng tải bàn cân sẽ chạy lại và tiếp tục đưa hàng về hướng kho 2.
Sơ đồ thuật toán khâu nhập hàng vào kho
Ở khâu nhập kho như Hình 3 .74, khi hệ thống có điện, trục chuyển động Moving Z về vị trí ban đầu (Moving Z → 0), băng tải nhập hàng chạy. Khi cảm biến gương S.Load nhận biết có pallet đến, băng tải nhập hàng sẽ ngừng chạy (Load conveyor = 0), lúc này hệ thống sẽ kiểm tra giàn nâng và thanh đẩy có ở vị trí ban đầu khơng, nếu đúng (S.Home = 1, S. Middle = 1), thanh đẩy sẽ đẩy qua bên trái và nâng lên để lấy pallet chứa hàng (Fork left = 1, Lift = 1), sau khi hồn tất thanh đẩy sẽ trở lại vị trí cũ (Fork left = 0) mang pallet đến vị trí sẵn sàng nhập kho. Khi cảm biến thanh đẩy phát hiện thanh đẩy đã được đẩy ra (S. Middle = 0), giá trị counter sẽ tăng lên 1 cho biết đã có 1 pallet chất hàng nhập kho, dựa vào tín hiệu này, hệ thống sẽ kiểm tra vị trí ơ hàng được đưa đến, nếu ơ hàng trống (Signal Load == 0), thì trục chuyển động Z sẽ mang pallet chứa hàng đến vị trí ô lưu, lúc này thanh đẩy sẽ nâng lên (Lift = 1) và di chuyển qua bên trái (Fork right = 1) để chất pallet vào kho, sau khi hoàn tất quá trình chất hàng vào kho, thanh đẩy sẽ thu về (Fork right = 0) và di chuyển trục chuyển động về vị trí ban đầu đợi pallet tiếp theo đến. Dựa vào tín hiệu counter tăng lên thơng qua vị trí của giàn nâng (S.Home) và vị trí của thanh đẩy (S.Middle) mà hệ thống tuần tự đưa hàng vào các ô từ 1 đến 54.
Hình 3.74 Sơ đồ thuật tốn cho khâu nhập hàng vào kho
Sơ đồ thuật toán khâu xuất hàng tự động (M.Auto)
Ở chế độ xuất hàng tự động (M.Auto) như Hình 3 .75, khi người dùng lựa chọn số hàng muốn lấy, hệ thống kiểm tra yêu cầu của người dùng. Nếu là đơn hàng muốn lấy là thùng lớn, hệ thống sẽ kiểm tra số lượng đơn hàng, nếu >= 4 thì lấy ở kho 1, < 4 thì lấy ở kho 2. Nếu đơn hàng muốn lấy là thùng nhỏ, hệ thống sẽ kiểm tra số lượng đơn hàng, nếu > 3 thì lấy ở kho 3, < 3 thì lấy ở kho 4.
Hình 3.75 Sơ đồ thuật tốn khâu xuất hàng tự động
Sơ đồ thuật toán khâu xuất hàng bằng tay (M.Manual)
Ở chế độ xuất hàng bằng tay (M.Manual) như Hình 3 .76, người dùng sẽ xem được số lượng hàng hóa có trong kho thơng qua màn hình HMI, sau đó lựa chọn ơ hàng muốn lấy, nếu hệ thống kiểm tra ơ hàng người dùng muốn lấy có hàng, hệ thống sẽ kiểm tra các bước tiếp theo. Nếu là đơn hàng muốn lấy là thùng lớn, hệ thống sẽ kiểm tra số lượng đơn hàng, nếu >= 4 thì lấy ở kho 1, < 4 thì lấy ở kho 2. Nếu đơn hàng muốn lấy là thùng nhỏ, hệ thống sẽ kiểm tra số lượng đơn hàng, nếu > 3 thì lấy ở kho 3, < 3 thì lấy ở kho 4.
Hình 3.76 Sơ đồ thuật tốn khâu xuất hàng bằng tay
Sơ đồ thuật toán khâu xuất hàng xuống kho
Ở khâu xuất kho như Hình 3 .77, khi hệ thống có điện, trục chuyển động Moving Z về vị trí ban đầu (Moving Z → 0), hệ thống sẽ kiểm tra cảm biến thanh đẩy có ở vị trí ban đầu hay khơng và cảm biến xuất hàng có phát hiện pallet ở băng tải xuất hàng hay không. Nếu đủ điều kiện, thanh đẩy phải sẽ về vị trí ban đầu (Fork right = 0). Lúc này hệ thống sẽ kiểm tra số lượng hàng hóa trong kho nếu >=1 thì sẽ thực hiện quá trình xuất hàng, hệ thống sẽ kiểm tra vị trí ban đầu của bệ nâng và thanh đẩy, nếu đã ở đúng vị trí thì bệ nâng Z sẽ di chuyển lấy hàng tuần tự từ ô thứ 1, sau khi kiểm tra bệ nâng đã di chuyển, thanh đẩy phải sẽ đẩy ra và nâng lên để lấy hàng trong kho, sau 2s thanh đẩy phải sẽ thu về và di chuyển trục chuyển động Moving Z về vị trí ban đầu, lúc này hệ thống sẽ kiểm tra vị trí của bệ nâng và cảm biến gương ở băng tải xuất hàng, nếu khơng có hàng thì thanh đẩy phải sẽ được đẩy ra băng tải xuất hàng và hạ xuống, sau 3s thanh đẩy phải đưa về và đợi đợt lấy hàng tiếp theo.
Sơ đồ thuật tốn khâu sắp xếp hàng hóa kho 1
Ở khâu sắp xếp hàng hóa thứ nhất như Hình 3 .78, khi cảm biến gương trên băng tải xếp hộp phát hiện có hộp đi đến (S.Box = 0) thì băng tải xếp hộp sẽ dừng lại (Box Cv = 0), tiếp theo hệ thống sẽ kiểm tra trục Z của tay gắp có ở vị trí sẵn sàng hay chưa, nếu rồi tay gắp sẽ di chuyển trục X và Y đến vị trí X = 8, Y = 5, sau khi kiểm tra trục X và Y đã đến vị trí chuẩn bị, tay gắp trục Z sẽ di chuyển xuống vị trí Z = 3,2, lúc này giá trị counter sẽ tăng lên 1. Hệ thống dựa vào giá trị counter mà tay gắp thực hiện gắp sản phẩm đến vị trí được lập trình. Với counter = 1 tay gắp sẽ thực hiện khâu di chuyển sản phẩm đến vị trí thứ nhất, counter = 2 tay gắp sẽ thực hiện khâu di chuyển sản phẩm đến vị trí thứ hai, counter = 3 tay gắp sẽ thực hiện khâu di chuyển sản phẩm đến vị trí thứ ba, counter = 4 tay gắp sẽ thực hiện khâu di chuyển sản phẩm đến vị trí thứ bốn. Sau khi đã gắp đủ 4 sản phẩm, băng tải xếp hộp sẽ chạy lại.
Sơ đồ thuật tốn khâu sắp xếp hàng hóa kho 3
Ở khâu sắp xếp hàng hóa thứ ba như Hình 3 .79, khi cảm biến gương trên băng tải xếp hộp phát hiện có hộp đi đến (S.Box = 0) thì băng tải xếp hộp sẽ dừng lại (Box Cv = 0), tiếp theo hệ thống sẽ kiểm tra trục Z của tay gắp có ở vị trí sẵn sàng hay chưa, nếu rồi tay gắp sẽ di chuyển trục X và Y đến vị trí X = 8, Y = 5, sau khi kiểm tra trục X và Y đã đến vị trí chuẩn bị, tay gắp trục Z sẽ di chuyển xuống vị trí Z = 5,2, lúc này giá trị counter sẽ tăng lên 1. Hệ thống dựa vào giá trị counter mà tay gắp thực hiện gắp sản phẩm đến vị trí được lập trình. Với counter = 1 tay gắp sẽ thực hiện khâu di chuyển sản phẩm đến vị trí thứ nhất, counter = 2 tay gắp sẽ thực hiện khâu di chuyển sản phẩm đến vị trí thứ hai, counter = 3 tay gắp sẽ thực hiện khâu di chuyển sản phẩm đến vị trí thứ ba. Sau khi đã gắp đủ 3 sản phẩm, băng tải xếp hộp sẽ chạy lại.
Sơ đồ thuật toán cho từng khâu đặt hộp
Với khâu đặt hộp thứ nhất như Hình 3 .80, ở vị trí ban đầu tay gắp hút hộp sẽ ở trạng thái chưa hút, khi cảm biến phát hiện có sản phẩm dưới tay gắp, tay gắp hút sẽ hoạt động hút sản phẩm lên, tiếp theo nó sẽ kiểm tra lại giá trị counter, nếu bằng 1 đồng thời vị trí trục X1 =8, Y1 =5 thì sẽ di chuyển trục Z1 lên vị trí ban đầu Z1 = 0, sau đó trục X1, Y1 sẽ được di chuyển đến vị trí X1 = 3,6 và Y1 = 6,5 và được kiểm tra xem đã đến đúng vị trí được lập trình chưa, nếu đúng tay gắp sẽ di chuyển đến vị trí Z1 = 8 và ngừng hút, thả sản phẩm xuống pallet. Cuối cùng, khi đã kiểm tra vật đã đến đúng vị trí tay gắp sẽ được đưa lên Z1 = 0 và hồn thành q trình đặt hộp.
Với khâu đặt hộp thứ hai như Hình 3 .81, ở vị trí ban đầu tay gắp hút hộp sẽ ở trạng thái chưa hút, khi cảm biến phát hiện có sản phẩm dưới tay gắp, tay gắp hút sẽ hoạt động hút sản phẩm lên, tiếp theo nó sẽ kiểm tra lại giá trị counter, nếu bằng 1 đồng thời vị trí trục X2 =8, Y2 =5 thì sẽ di chuyển trục Z2 lên vị trí ban đầu Z2 = 0, sau đó trục X2, Y2 sẽ được di chuyển đến vị trí X2 = 3,6 và Y2 = 6,5 và được kiểm tra xem đã đến đúng vị trí được lập trình chưa, nếu đúng tay gắp sẽ di chuyển đến vị trí Z2 = 8 và ngừng hút, thả sản phẩm xuống pallet. Cuối cùng, khi đã kiểm tra vật đã đến đúng vị trí tay gắp sẽ được đưa lên Z2 = 0 và hồn thành q trình đặt hộp.
Với khâu đặt hộp thứ ba như Hình 3 .82, ở vị trí ban đầu tay gắp hút hộp sẽ ở trạng thái chưa hút, khi cảm biến phát hiện có sản phẩm dưới tay gắp, tay gắp hút sẽ hoạt động hút sản phẩm lên, tiếp theo nó sẽ kiểm tra lại giá trị counter, nếu bằng 1 đồng thời vị trí trục X3 =8, Y3 =5 thì sẽ di chuyển trục Z3 lên vị trí ban đầu Z1 = 0, sau đó trục X3, Y3 sẽ được di chuyển đến vị trí X3 = 3,6 và Y3 = 6,5 và được kiểm tra xem đã đến đúng vị trí được lập trình chưa, nếu đúng tay gắp sẽ di chuyển đến vị trí Z3 = 8 và ngừng hút, thả sản phẩm xuống pallet. Cuối cùng, khi đã kiểm tra vật đã đến đúng vị trí tay gắp sẽ được đưa lên Z3 = 0 và hồn thành q trình đặt hộp.
Lập trình hệ thống lưu kho tự động
Chương trình chính (Main OB1)
Hình 3.85 Chương trình điều khiển Auto và Manual
Hình 3.86 Chương trình điều khiển băng tải
Hình 3.87 Chương trình điều khiển khâu phân loại
Hình 3.88 Chương trình điều khiển khâu gắp thùng
Hình 3.89 Chương trình khâu cân sản phẩm
Chương trình khâu nhập hàng
Chương trình khâu xuất hàng
Hình 3.91 Chương trình khâu xuất hàng
→ Vì thuật tốn chương trình q dài nên em xin phép trình bày chi tiết ở phần phụ
lục.
Kết luận chương 3
Ở chương 3, em đã lựa chọn được phần mềm và mô phỏng cho hệ thống lưu kho tự động. Rõ hơn em sử dụng TIA Portal để viết chương trình và Factory IO để mơ phỏng hệ thống. Em cũng đã vẽ được sơ đồ đấu nối và sơ đồ thuật tốn từ đó lập trình được hệ thống của mình.
Chương 4
MƠ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Mô phỏng trên Factory IO
Tổng quan tồn nhà máy
Hình 4.92 Mơ hình tổng quan tồn nhà máy
Các khâu cơ cấu chấp hành chính của nhà máy
Khâu phân loại hàng hóa
Với khâu phân loại hàng hóa như Hình 4 .93, ta lựa chọn băng tải kéo dài tới bàn cân phân loại, ở bàn cân phân loại ta đặt cảm biến gương giúp phát hiện hàng hóa đi qua mà cho dừng hay chạy băng tải, sau khi có giá trị cân, hàng hóa sẽ được băng tải đưa qua con chạy phân loại. Với đơn hàng là thùng lớn, con chạy phân loại sẽ rẽ trái và đưa hàng tới vị trí kho 1. Với đơn hàng là thủng nhỏ, con chạy phân loại sẽ đi thẳng đưa hàng tới vị trí kho 2.
Hình 4.93 Khâu phân loại hàng hóa
Khâu sắp xếp hàng hóa
Sau khi hàng hóa được phân loại hàng hóa sẽ được di chuyển tới khâu sắp xếp hàng hóa như Hình 4 .94, ở đây ta đặt một con cảm biến gương ở băng tải dây belt giúp phát hiện hàng đi qua mà dừng băng tải lại ở vị trí thích hợp. Tiếp thep ta đặt một con cảm biến gương ở băng tải con lăn giúp phát hiện pallet đã đến vị trí đợi để gắp hàng. Cuối cùng, ta chọn tay gắp 3 trục để gắp hàng từ băng tải dây belt qua băng tải con lăn.
Hình 4.94 Khâu sắp xếp hàng hóa
Khâu lưu trữ hàng hóa
Ở khâu lưu trữ hàng hóa như Hình 4 .95, trên băng tải nhập kho ta chọn bệ xoay nhằm xử lý lỗi khi có sự cố dồn hàng. Tiếp theo ở vị trí chuẩn vị nhập kho, ta đặt một con cảm biến gương nhằm phát hiện pallet chở hàng đã đến và sẵn sàng cho
quá trình nhập kho. Ta lựa chọn giàn kho và bệ nâng tích hợp để xử lý việc lưu trữ hàng hóa.
Hình 4.95 Khâu lưu trữ hàng hóa
Khâu xuất hàng hóa
Ở khâu xuất hàng hóa như Hình 4 .96, ta đặt một con cảm biến gương ở băng tải xuất hàng nhằm phát hiện pallet chứa hàng đã được đưa ra khỏi kho và sẵn sàng xuất hàng. Ở đây ta lựa chọn một tay gắp 3 trụ nhằm lấy đúng số hàng mà khách hàng yêu cầu, số dư còn lại sẽ được băng tải đưa về khâu lưu trữ.
Khâu xử lý hàng tồn
Ở khâu xử lý hàng tồn như Hình 4 .97, ở mỗi vị trí của băng tải nhập và xuất hàng tồn ta đặt một con cảm biến gương nhằm phát hiện có pallet ở vị trí sẵn sàng chưa để thực hiện yêu cầu nhập hay xuất kho. Ta lựa chọn giàn kho và bệ nâng tích hợp để lưu trữ và truy xuất hàng hóa.
Hình 4.97 Khâu xử lý hàng tồn
Mơ phỏng màn hình điều khiển HMI
Màn hình phân quyền (Home)
Ở màn hình phân quyền như Hình 4 .98, tùy vào quyền và nhu cầu sử dụng mà người dùng có thể lựa chọn đăng nhập 2 màn hình là Worker và User. Ở màn hình Worker ta có thể thao tác lấy hàng tự động, ở màn hình User ta có thể thơng qua màn hình điều khiển mà lấy hàng theo ý muốn.
Hình 4.98 Màn hình phân quyền
Màn hình lựa chọn kho hàng lấy
Ở màn hình lựa chọn kho hàng lấy như Hình 4 .99, tùy vào yêu cầu của người dùng mà lựa chọn kho hàng phù hợp. Với Warehouse 1 chứa thùng lớn (Big size) và Warehouse 2 chứa thùng trung (Small size).
Màn hình thao tác lấy hàng tự động (Worker)
Ở màn hình thao tác lấy hàng tự động như Hình 4 .100, ta có thể lựa chọn đơn hàng muốn lấy cũng như số lượng của chúng. Sau khi lựa chọn và nhập số lượng, hệ thống sẽ tự động kiểm tra hàng trong kho và bắt đầu lấy hàng.
Hình 4.100 Màn hình thao tác lấy hàng tự động
Màn hình bảng điều khiển (Dash Board)
Ở màn hình bảng điều khiển như Hình 4 .101, với bảng điều khiển Control System ta có thể lựa chọn khởi động, dừng lại hay khởi động lại hệ thống và lựa chọn dùng chế độ nhập hàng hay xuất hàng. Ở chế độ nhập hàng, hàng hóa sẽ được nhập tự động, số lượng hàng hóa được nhập vào kho sẽ hiển thị trên bảng Value Box. Ở chế độ xuất hàng, ta sẽ lựa chọn chế độ xuất là Auto hoặc Manual. Ở chế độ Auto, hàng hóa sẽ được lấy thơng qua màn hình Worker. Ở chế độ Manual, ta có thể giám sát số ơ có hàng và số hàng đã có trong kho từ đó mà chọn được ơ hàng muốn lấy hay số lượng hàng hóa muốn lấy. Để hệ thống có thể khởi động lại ta nhấn reset ở từng bảng điều khiển, ta reset từng bộ phận trước rồi reset toàn hệ thống. Khi muốn dừng cả hệ thống ta nhấn Stop.
Hình 4.101 Màn hình bảng điều khiển
Kết quả mô phỏng hệ thống
Kết quả mô phỏng khâu phân loại hàng hóa
Sau khi hàng hóa được băng tải đưa đến khâu phân loại như Hình 4 .102, đơn