Chương 1: Tổng quan về hệ thống 1.3 Hệ thống lưu kho thông minh sử dụng công nghệ RFID Hệ thống lưu kho thông minh sử dụng công nghệ RFID là công nghệ gắn thẻ RIFD cùng với các đầu đọc được lắp đặt ở những lối đi cho phép xác định chính xác vị trí hàng hóa cùng các thông tin của hàng hóa như Hình 1.3 được sử dụng phổ biến tại Mỹ đáp ứng được nhu cầu giảm bớt nhân lực, tăng độ chính xác và khả năng lưu trữ hàng hóa hiện nay. Qua mỗi sản phẩm, hàng hóa sẽ được gắn thẻ RFID cùng với các đầu đọc được lắp đặt ở những lối đi cho phép xác định chính xác vị trí hàng hóa cùng các thông tin khác. [3] Ở vị trí nhập hàng, sau khi hàng hóa được đưa đến nhờ hệ thống vận chuyển, bộ phận nhận dạng sản phẩm sẽ thu thập thông tin và lưu trữ trên thẻ RFID. Lúc này hệ thống sẽ tự động sắp xếp vị trí hàng hóa dựa trên loại sản phẩm, số kệ, số hàng và khu vực trong kho.
Thẻ RFID lúc này được coi là chứng minh thư giúp nhận dạng mỗi sản phẩm hàng hóa với nhau. Khi muốn xuất hàng hóa, bắt buộc người muốn xuất hàng phải điền đầy đủ thông tin vào mẫu đơn quy định của kho thông minh trên máy tính. Sau khi nhân viên phụ trách kho nhận được đơn họ sẽ tìm kiếm hàng hóa tương ứng bằng đầu đọc RFID.3 Hệ thống lưu kho thông minh sử dụng công nghệ RFID Ưu điểm: Giảm bớt nhân lực, cường độ làm việc của nhân viên quản lý kho. 7 Chương 1: Tổng quan về hệ thống Sử dụng các thẻ RFID cho sản phẩm và robot vận hành tăng độ tin cậy lên mức cao nhất.
Dễ dàng kiểm tra, phân bổ và duy trì lưu lượng hàng hóa. Không gian thoáng đãng, dễ dàng kiểm soát hàng hóa. Nhược điểm: Chi phí lắp đặt, bảo trì, bảo dưỡng cao. Sử dụng công nghệ thông minh, yêu cầu tính chuyên môn cao của người vận hành.
Nhằm tối ưu hóa ưu điểm mà những hệ thống lưu kho tự động phổ biến hiện nay mang lại, giảm chi phí đầu tư nhưng vẫn duy trì và phát triển được năng suất làm việc của hệ thống em đã tìm hiểu và thiết kế hệ thống lưu kho tự động (Automatic Storage System) sử dụng PLC S7 1500 để lập trình và điều khiển.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 1.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 8 Chương 1: Tổng quan về hệ thống Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lưu kho tự động 9 Chương 1: Tổng quan về hệ thống 1.2 Nguyên lý của hệ thống lưu kho tự động Nguyên lý của hệ thống lưu kho tự động (Automatic Storage System) gồm 2 phần chính: Phần nhập hàng: Sau khi nhấn Start (Start = 1) và lựa chọn chế độ nhập hàng (M_Load = 1) hệ thống sẽ thực hiện chế độ nhập hàng. Ở khâu nhập hàng, đầu tiên hàng hóa được đưa vào kho nhờ đơn vị vận chuyển, sau khi hàng hóa được đưa vào kho, hàng hóa sẽ được băng tải di chuyển đến khâu phân loại (Classification Stage). Ở khâu phân loại, hàng hóa sẽ được qua băng tải bàn cân đến khi chạm cảm biến gương (S1 = 0) thì băng tải bàn cân dừng lại (Conveyor Scale = 0) dừng lại, sau khi đã cân được khối lượng hàng hóa và có giá trị cân, băng tải bàn cân sẽ chạy lại (Conveyor Scale = 1). Nếu đơn hàng có khối lượng >= 7 kg thì băng tải con chạy sẽ chuyển hướng sang trái (PL_Left = 1) và đưa đơn hàng di chuyển về hướng kho 1, sau 1,8s băng tải con chạy sẽ chuyển về hướng cũ (PL_Left = 0) và trả lại giá trị cân về 0.
Nếu đơn hàng có khối lượng <= 6 kg thì băng tải con chạy sẽ di chuyển đơn hàng về phía kho 2 và sau 1,8s sẽ trả lại giá trị cân ban đầu. Sau khi qua khâu phân loại (Classification Stage), nếu đơn hàng có khối lượng >= 7 kg, đơn hàng sẽ được băng tải đưa đến khâu sắp xếp hàng hóa đầu tiên (Pick & Place 1). Ở khâu sắp xếp hàng hóa, khi đơn hàng được băng tải đưa đến chạm cảm biến gương (S.box 1 = 0) thì băng tải hộp dừng lại (Box Conveyor = 0), lúc này 3 trục X, Y, Z về vị trí gắp hộp (X1=8 - Y1=5 - Z1=0) và bắt đầu gắp đơn hàng (Z1=3,2), sau khi cảm biến quang phát hiện (S.Detecte = 1) đơn hàng đã được gắp chắc chắn (Grab = 1) thì đơn hàng sẽ được gắp tuần tự qua băng tải pallet đến các vị trí: + Vị trí 1: X1 = 3,6 – Y1 = 6,5 – Z1 = 8. 10 Chương 1: Tổng quan về hệ thống + Vị trí 4: X4 = 1,7 – Y4 = 3,0 – Z4 = 8.
Sau khi gắp đủ 4 đơn hàng vào pallet, tay gắp sẽ trở về vị trí cũ để gắp đơn hàng tiếp theo. Pallet đủ 4 đơn hàng sẽ được băng tải đưa đến khâu lưu kho 1 (Storage 1). Ở khâu lưu kho, khi pallet được đưa đến bệ nâng chạm cảm biến gương (S.Load1 = 0) thì băng tải load hàng dừng lại (Load Convayor = 0), lúc này thanh đẩy bệ hàng sẽ đưa khay nâng ra (Fork Left1= 1) sau đó nâng pallet lên (Lift1 = 1) và đưa pallet vào vị trí sẵn sàng nâng hàng. Hàng hóa sẽ được đưa tuần tự vào từng ô, lúc này khi pallet được bệ nâng đưa vào ô, cảm biến phát hiện vật ở bệ nâng phát hiện pallet đã được đưa vào (S.Middle1 = 0) thì giá trị counter đếm lên 1 giá trị (Counter load = 1), sau khi counter có giá trị bằng 1 hệ thống nhận tín hiệu pallet đã được đưa lên ô thứ nhất, lần lượt như vậy mỗi khi cảm biến phát hiện vật ở bệ nâng phát hiện pallet đã được đưa vào (S.Middle = 0) thì counter tiếp tục tăng giá trị lên 1 và dựa vào biến nhớ đó ta có thể đưa hàng lần lượt những ô còn lại.
Sau khi hàng hóa đã được chất vào ô, băng tải load hàng sẽ tiếp tục chạy đưa pallet tiếp theo vào trị trí bệ nâng để thực hiện quá trình lưu kho. Tương tự như vậy, nếu đơn hàng có khối lượng <= 6 kg, đơn hàng sẽ được băng tải đưa đến khâu sắp xếp hàng hóa thứ ba (Pick & Place 3), sau khi sắp xếp hàng hóa sẽ được đưa đến khâu lưu kho 3 (Storage 3) và thực hiện những thao tác như ở khâu lưu kho 1 (Storage 1). Phần xuất hàng: Sau khi nhấn Start (Start = 1) và lựa chọn chế độ xuất hàng (M_UnLoad = 1), hệ thống sẽ thực hiện chế độ xuất hàng. Ở chế độ xuất hàng (Unload) sẽ có hai chế độ là Auto và Manual.
Ở chế độ Auto, hệ thống sẽ xuất hàng dựa vào số lượng hàng hóa theo yêu cầu. Sau khi khách hàng nhập số lượng đơn hàng muốn lấy, hệ thống sẽ kiểm tra số lượng đơn hàng trong kho có đủ số lượng khách hàng muốn lấy hay không. Nếu số đơn hàng ở trong kho không đủ số lượng yêu cầu, hệ thống sẽ xuất lệnh chờ và đổi sang chế độ nhập hàng. Nếu số đơn hàng ở trong kho đủ số lượng yêu cầu, hệ thống 11 Chương 1: Tổng quan về hệ thống sẽ kiểm tra tuần tự tín hiệu các ô (Signal Unload =1 ) và bắt đầu di chuyển tới ô có tín hiệu để lấy hàng (Moving Z X).
Sau khi đến nơi, giá đỡ bệ nâng sẽ được đưa ra (Fork Right1 = 1) và nâng lên (Lift1 = 1) để lấy hàng. Sau 2s, giá đỡ bệ nâng sẽ đưa hàng về (Fork Right1 = 0) và di chuyển tới vị trí xuất hàng. Ở vị trí xuất hàng, hệ thống sẽ kiểm tra cảm biến gương, nếu phát hiện không có hàng ở vị trí băng tải xuất kho (S. Unload = 1) thì giá đỡ bệ nâng sẽ đưa hàng ra ngoài và di chuyển tới vị trí sắp xếp hàng hóa cuối cùng để đưa đến tay khách hàng.
Sau khi giá đỡ bệ nâng được đưa ra ngoài 3s thì sẽ thu về (Fork Right1 = 0) và sẵn sàng đợi lệnh lấy hàng tiếp theo. Ở vị trí sắp xếp hàng hóa cuối cùng, hệ thống sẽ dựa vào số lượng đơn hàng được yêu cầu mà gắp hàng hóa để đưa ra ngoài. Vì số lượng đơn hàng trên pallet ở kho đầu tiên luôn là 4 đơn hàng nên khi có yêu cầu lấy với số lượng ít hơn, những đơn hàng còn thừa sẽ được đưa vào kho lưu trữ và xuất kho khi có yêu cầu tiếp theo. Ở chế độ Manual, người dùng có thể thông qua màn hình HMI mà kiểm tra số lượng hàng hóa có trong kho, từ đó có thể thao tác lấy hàng bằng cách nhập số ô muốn lấy hàng mà lấy số lượng hàng mình muốn.
Sau khi đã có yêu cầu xuất hàng từ màn hình HMI hệ thống sẽ thực hiện quá trình xuất hàng. Những thao tác xuất hàng cũng tương tự như ở chế độ Auto.Nhân viên kho sẽ thao tác lấy số lượng đơn hàng mà khách hàng yêu cầu qua màn hình HMI. Những thao tác lấy hàng còn lại cũng tương tự như ở chế độ Auto.3 Kết luận chương 1 Ở chương 1, em đã tìm hiểu về các hệ thống lưu kho phổ biến hiện nay, các ưu nhược điểm của từng hệ thống, từ đó lựa chọn và thiết kế được hệ thống lưu kho của mình. Em cũng đã vẽ được sơ đồ nguyên lý và nêu rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống mà em thiết kế.
12 Chương 2: Thiết kế phần cứng cho hệ thống Chương 2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CHO HỆ THỐNG 2.1 Sơ đồ mạch động lực của hệ thống 2.1 Sơ đồ mạch động lực cho hệ thống băng tải Sơ đồ mạch động lực được vẽ như Hình 2.5 cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống băng tải. Với mỗi động cơ từ M1 M5 cấp nguồn cho động cơ băng tải con lăn với công suất P = 1,5 kW cho mỗi 10m băng tải. Với mỗi động cơ từ M6 M9 cấp nguồn cho động cơ băng tải dây belt với công suất P = 1,1 kW cho mỗi 20m băng tải. Ta sử dụng các thiết bị bảo vệ như Aptomat, contactor và relay nhiệt cho từng động cơ để bảo vệ thiết bị khi sự cố tránh các trường hợp khi gặp sự cố nhỏ hay các thiết bị bảo vệ tác động nhầm làm mất điện toàn hệ thống.
Ngoài ra, ta sử dụng Aptomat tổng để bảo vệ toàn mạch tăng độ tin cậy, đảm bảo an toàn cho người dùng và thiết bị.2 Sơ đồ mạch động lực cho động cơ bệ nâng Sơ đồ mạch động lực được vẽ như Hình 2.
