ĐẶT VẤN ĐỀ Trong xã hội hiện đại ngày nay, công nghệ đã trở thành thứ không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Công nghệ phục vụ, hỗ trợ con người trong nhiều lĩnh vực trong đời sống từ sinh hoạt cho đến sản xuất. Với bộ não ưu việt hơn các loài khác, con người đi lên từ xã hội nguyên thuỷ với công cụ thô sơ, trải qua nhiều thời kỳ phát triển và đi qua các cuộc cách mạng về khoa học, kỹ thuật để đưa công nghệ tiếp cận gần hơn và trở nên phổ biến trong xã hội loài người. Có thể nói, công nghệ là một thành tựu lớn của nhân loại.
Với những tác động to lớn đó, công nghệ dần được ứng dụng chuyên sâu vào các lĩnh vực của cuộc sống, đặc biệt là trong công nghiệp. Nhờ đó, các mô hình hệ thống kho lưu trữ cũng được ứng dụng công nghệ tự động và cho ra đời hệ thống lưu kho tự động. Hệ thống lưu kho và truy xuất tự động (Automated Storage and Retrieval Systems) hay còn được hiểu là kệ kho chứa hàng AS/RS bao gồm 1 hệ thống khung giàn (Racking) kết hợp với 1 hệ thống máy trục (Crane) tự động để nhập xuất hàng. Hệ thống này sẽ bao gồm phần cứng và phần mềm.
Trong phần cứng sẽ bao gồm các hệ thống giá kệ cố định, các cơ cấu lấy cất hàng và các băng tải giữ nhiệm vụ vận chuyển hàng vào/ra các cửa nhập/xuất của kho. Trong khi đó phần mềm sẽ giữ vai trò điều khiển giám sát và quản lý dữ liệu hàng hoá Hệ thống lưu kho và truy xuất tự động (AS/RS) là một hệ thống nhập xuất hàng hoá tự động, gồm có 2 phần chính: phần mềm và phần cứng. - Phần mềm: bao gồm có phần mềm quản lý các Robot nhập xuất hàng (Crane Control Software) và phần mềm quản lý phân loại hàng hóa (Warehouse Management Software). - Phần cứng: gồm các hệ thống giá kệ cố định (Static Racking), các robot lấy cất hàng (Crane Control Software) và hệ thống các băng tải vận chuyển hàng (Conveyors).
MỤC TIÊU - Ứng dụng PLC vào thực tế. - Điều khiển cho một hệ thống giám sát. - Tạo ra hệ thống sát với thực tế, hoạt động ổn định dựa trên những yêu cầu thực tế của hệ thống. - Hệ thống phân loại sản phẩm bằng máy quét với mức sai số là tối thiểu.
- Thông tin về lỗi sẽ được hiển thị khi có lỗi xảy ra với hệ thống. - Giám sát và vận hành ở hệ thống thông qua HMI trên WinCC. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 1 CHƯƠNG 1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong đề tài đồ án này, nhóm em sẽ tìm hiểu, tính toán cũng như thiết kế cho hệ thống kho hàng ngoài thực tế.
Sau khi có được thiết kế, chúng em tiến hành lắp đặt và lập trình điều khiển cho mô hình. Hệ thống lưu kho tự động cũng sẽ bao gồm những thành phần chính như hệ thống thật như là: băng tải, Robot vận chuyển hàng, kho hàng, camera quét mã BARCODE phân loại sản phẩm đặt trên pallet mô hình. Hệ thống sẽ được điều khiển bằng PLC kết hợp với giao diện HMI và quét mã. Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Tính toán thiết kế Chương 4: Thi công hệ thống Chương 5: Kết quả thực hiện Chương 6: Kết luận và hướng phát triển 1.
GIỚI HẠN Trong quá trình thực hiện đề tài sẽ có những giới hạn nhất định mà nhóm chưa thể thực hiện được cụ thể như sau: + Mô hình còn kích cỡ nhỏ so với thực tế, sử dụng động cơ 24V (thực tế là 220V). + Đề tài chỉ có thể phân loại và lưu kho 4 sản phẩm khác nha trong cùng một thời điểm. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO 2. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO Hệ thống lưu kho truyền thống là hệ thống sử dụng lao động thủ công để thực hiện các nhiệm vụ như nhận hàng, lưu trữ hàng, xuất hàng và vận chuyển hàng hóa. Hệ thống này thường được áp dụng trong các doanh nghiệp có quy mô nhỏ, lưu trữ lượng hàng hóa ít và không có nhu cầu về hiệu quả và độ chính xác cao.
Hệ thống lưu kho truyền thống có một số nhược điểm: hiệu quả thấp, tính chính xác thấp, an toàn lao động thấp… Hình 2. 1 Kho lưu trữ truyền thống Đại dịch Covid-19 bùng phát khiến nhu cầu về lưu trữ hàng hóa trong thương mại điện tử ngày càng tăng cao. Điều này đã khiến các kho hàng gặp khó khăn hơn trong việc đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng về tiến độ giao hàng. Để vượt qua những thách thức này, nhiều công ty trên thế giới đã ứng dụng công nghệ tự động vào quản lý kho hàng nhằm quản lý hàng hóa của mình một cách khoa học, có hệ thống và tính linh hoạt cao - từ đó nâng cao hiệu quả làm việc và giảm giá thành hoạt động.
Sự ra đời của hệ thống lưu kho và truy xuất tự động như một bước cải tiến lớn so với những mô hình lưu kho truyền thống khi nó đã giải quyết được những nhược điểm cố hữu của những mô hình truyền thống về trang thiết bị và phương pháp thực hiện. Đối với nhà kho truyền thống, cần nhiều nhân công phụ trách công việc phân loại, sắp xếp và di chuyển hàng hoá trong kho. Không chỉ vậy, việc quản lý lượng hàng hoá trong kho cũng được thực hiện thủ công mà không có phần mềm quản lý nên việc phát sinh nên những sai sót trong quá trình xuất nhập và kiểm tra là điều không thể tránh khỏi. Bên cạnh đó, việc sử dụng sức người cho việc vận chuyển hàng hoá có khối lượng lớn bằng máy nâng cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro về an toàn lao động.
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Có thể thấy, việc ứng dụng tự động hoá vào mô hình này là cần thiết và giảm thiểu những rủi ro xảy đến với các doanh nghiệp. Theo Mordor Intelligence: “Thị trường kho hàng tự động (AS/RS) được định giá 3809,9 triệu USD vào năm 2020 và dự kiến đạt 5864,6 triệu USD vào năm 2026, với tốc độ CAGR (tỉ lệ tăng trưởng kép hàng năm) là 9,01% trong giai đoạn dự báo 2021 – 2026”. Cũng theo đó, Bắc Mỹ là một trong những thị trường lớn nhất về hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (ASRS) trên toàn cầu, dẫn đầu là Hoa Kỳ.
Là nguồn cung cấp lớn nhu cầu cho các giải pháp ASRS, phụ thuộc vào nền kinh tế thống trị của Hoa Kỳ, chiếm 82% sản lượng kinh tế của khu vực. Tại khu vực Châu Á – Thái Bình Dương nhìn chung cũng có sự chuyển biến đáng kể. Bằng cách áp dụng tự động hóa trong sản xuất, Trung Quốc dự kiến sẽ cắt giảm 30% chi phí sản xuất vào năm 2025. Hơn nữa, các công ty khởi nghiệp, chẳng hạn như Syrius Robotics, có trụ sở tại Thâm Quyến, đang xây dựng các robot di động tự động để tích hợp chúng vào hai kho mô hình của JD Logistics để thử nghiệm và tối ưu hóa thêm cho các chuyến giao hàng chặng cuối.
Hệ thống AMH (Automated Material Handling) dự kiến sẽ đáp ứng nhu cầu từ các ngành công nghiệp sản xuất, với việc tăng sản lượng, kho hàng và trung tâm phân phối. Bất kỳ phân khúc nào bị ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp bởi nhu cầu tăng đột biến trên thị trường thương mại điện tử và bán lẻ dự kiến sẽ làm tăng nhu cầu về AMH trong nước. Tự động hóa trong các lĩnh vực khác đang làm tăng năng suất. MỘT SỐ HỆ THỐNG LƯU KHO Từ hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động đền rô bốt di động tự động, dưới đây là tám loại giải pháp kho hàng mà bạn có thể sử dụng để đẩy nhanh quá trình hoàn thành đơn hàng của mình để giảm bớt các công việc thủ công: + Hàng hóa giao tiếp với người (G2P): hàng hóa được chuyển trực tiếp đến người vận hành kho thông qua việc sử dụng băng chuyền, mô-đun thang máy thẳng đứng hoặc băng tải.
+ Hệ thống lưu kho và truy xuất tự động (AS/RS): Hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (AS / RS) được hỗ trợ bởi máy tính và robot, được sử dụng trong các nhà kho để lưu trữ các mặt hàng trong một khu vực cụ thể và lấy chúng khi cần thiết. + Robot di động tự động (AMR): là những robot tinh vi sử dụng trí thông minh nhân tạo và cảm biển để điều hướng đường đi trong kho một cách độc lập. + Xe tự hành (AGV): AGV được sử dụng nhưng không giống như AMR, chúng yêu cầu sự hướng dẫn của các nhà khai thác kho hàng và dựa vào dây điện, các điểm đánh dấu phản chiếu để hoạt động. + Hệ thống lấy sáng: Hệ thống lấy hàng bằng ánh sáng là một loại công nghệ thực hiện đơn hàng sử dụng đèn LED màu để hướng dẫn người vận hành trong quá trình chọn và phân loại.
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT + Hệ thống chiếu sáng: Hệ thống Put-to-Light là "chọn ngược sáng ". Họ hướng dẫn người vận hành trong giai đoạn bổ sung. Đèn hướng người vận hành đến vị trí chính xác để sắp xếp, hoặc "đặt" các mục vào.
+ Chọn và tác vụ bằng giọng nói: Chọn bằng giọng nói hoặc giọng nói sử dụng tai nghe di động và nhận dạng giọng nói để hướng những người chọn kho đến vị trí họ nên đến và giải thích họ nên chọn sản phẩm nào. + Hệ thống phân loại tự động: Phân loại là quá trình xác định hàng hóa trên hệ thống băng tải và chuyển hướng chúng đến các vị trí kho được chỉ định bằng máy quét mã vạch, nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) và cảm biến. HỆ THỐNG LƯU KHO VÀ TRUY XUẤT TỰ ĐỘNG (AS/RS) Hệ thống AS/RS được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất, thương mại, dịch vụ,…Đặc biệt, hệ thống này rất phù hợp với các doanh nghiệp có quy mô lớn, lưu trữ lượng hàng hóa lớn và có nhu cầu về hiệu quả và độ chính xác cao. Giải pháp AS/RS những ưu điểm và mức đầu tư hợp lý mà giải pháp này mang lại như: + Tiêu hao ít hơn so với các giải pháp khác so với cùng dung tích kho, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư.
+ Tốc độ nhập xuất hàng cao. + Công nghệ cho phép sử dụng một Robot duy nhất cho mỗi kho hàng, chuyển giao sang các kho hàng khác tương tự, giúp tiết kiệm được thời gian chi phí đầu tư và hiệu quả.