Mô hình giám sát hàng hóa tự động dựa trên mã vạch trong ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

• Tác giả: Lê Đạt
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển và Tự Động Hóa
• Đề tài: Mô Hình Giám Sát Hàng Hóa Tự Động Dựa Trên Mã Vạch
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tầm quan trọng của đề tài
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Giới hạn của đề tài
• 1.4. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu
• 1.5. Nội dung thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về PLC S7 – 1200
• 2.1.1. Đặc điểm và vai trò của PLC S7 – 1200
• 2.1.2. Nguyên lý hoạt động của PLC
• 2.1.3. Ứng dụng của PLC S7 – 1200 trong công nghiệp
• 2.2. Giới thiệu về xử lý ảnh
• 2.2.1. Thu nhận ảnh
• 2.2.2. Tiền xử lý ảnh
• 2.2.3. Phân đoạn ảnh
• 2.2.4. Biểu diễn và mô tả ảnh
• 2.2.5. Nhận dạng và nội suy
• 2.3. Ngôn ngữ lập trình Python
• 2.3.1. Giới thiệu thư viện OpenCV
• 2.3.2. Giới thiệu thư viện NumPy
• 2.3.3. Giới thiệu thư viện Snap7
• 2.4. Cơ sở dữ liệu
• 2.4.1. Cơ sở dữ liệu trong Excel
• 2.4.2. Giới thiệu thư viện Openpyxl
• 2.4.3. Nguyên tắc phân loại sản phẩm bằng mã vạch
• 2.4.4. Giới thiệu thư viện Zbar
• 2.5. Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu WINCC
• 2.5.1. Giới thiệu về WINCC
• 2.5.2. Các chức năng phổ biến của WINCC
• 2.6. Yêu cầu, phạm vi ứng dụng
• 2.6.1. Yêu cầu thực tế của hệ thống
• 2.6.2. Phạm vi ứng dụng
• 2.7. Các công nghệ trên hệ thống kho hàng
• 2.7.1. Bộ phận chuyển động
• 2.7.2. Bộ phận phân loại hàng hóa
• 2.8. Khái quát về xung PTO
• 3. CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Yêu cầu thiết kế
• 3.2. Lựa chọn thiết bị
• 3.2.1. PLC Siemens S7-1200 1214C DC/DC/DC
• 3.2.2. Động cơ bước JK42HS40 – 1704 (42x42mm)
• 3.2.6. Công tắc hành trình
• 3.2.7. Relay trung gian LY2N
• 3.2.8. Nguồn tổ ong 24VDC
• 3.2.11. Công tắc xoay 2 vị trí LA38
• 3.2.12. Nút dừng khẩn cấp
• 3.2.13. Bảng thống kê khí cụ điện và thiết bị điện tử
• 3.3. Thiết kế cơ khí
• 3.3.1. Thiết kế mô hình 3D trên phần mềm Solidworks
• 3.3.2. Danh sách vật tư cơ khí
• 3.4. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
• 3.5. Thi công phần cứng
• 3.5.1. Sơ đồ kết nối mạch phần cứng
• 3.5.2. Thi công mô hình
• 3.6. Giao diện giám sát và điều khiển
• 3.6.1. Yêu cầu điều khiển hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 4.1. Đánh giá thực nghiệm hệ thống
• 4.1.1. Cường độ ánh sáng
• 4.1.2. Mã Barcode bị lỗi
• 4.2. Nhận xét và đánh giá
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Kết luận sau khi thực hiên đề tài
• 5.1.1. Kết quả thực hiện
• 5.1.2. Ưu điểm của hệ thống
• 5.1.3. Nhược điểm của hệ thống
• 5.2. Hướng phát triển
• 5.2.1. Khắc phục nhược điểm
• 5.2.2. Hướng phát triển
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giám sát hàng hóa

Giám sát hàng hóa là một quy trình quan trọng trong quản lý kho hàng, đặc biệt trong bối cảnh tự động hóa. Đồ án này tập trung vào việc xây dựng một hệ thống giám sát hàng hóa tự động dựa trên công nghệ mã vạch. Hệ thống này sử dụng PLC S7-1200 để điều khiển quá trình đưa hàng vào và ra khỏi kho, đồng thời tích hợp các thiết bị như camera USB và cảm biến hồng ngoại để đảm bảo độ chính xác. Mục tiêu chính là tối ưu hóa quy trình quản lý hàng hóa, giảm thiểu sai sót và nâng cao hiệu quả hoạt động.

1.1. Ứng dụng mã vạch

Mã vạch được sử dụng như một công cụ chính để nhận diện và phân loại hàng hóa. Mỗi mã vạch chứa thông tin cụ thể về sản phẩm, giúp hệ thống tự động xác định vị trí lưu trữ và quản lý hàng hóa một cách chính xác. Đồ án này sử dụng thư viện Zbar để giải mã mã vạch, đảm bảo quá trình quét và xử lý thông tin diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.

1.2. Hệ thống giám sát

Hệ thống giám sát được thiết kế với giao diện WinCC, cho phép người dùng theo dõi và điều khiển quá trình đưa hàng vào và ra khỏi kho. Hệ thống này cũng tích hợp PLC S7-1200 để điều khiển các thiết bị như động cơ bước và công tắc hành trình, đảm bảo quá trình vận hành diễn ra một cách tự động và chính xác.

II. Kỹ thuật điều khiển

Kỹ thuật điều khiển là nền tảng chính của đồ án này, với việc sử dụng PLC S7-1200 để điều khiển các thiết bị trong hệ thống. PLC được lập trình bằng ngôn ngữ Ladder, cho phép thực hiện các tác vụ phức tạp như điều khiển động cơ, xử lý tín hiệu từ cảm biến và quản lý quy trình đưa hàng vào và ra khỏi kho. Hệ thống này cũng tích hợp WinCC để giám sát và điều khiển từ xa, đảm bảo quá trình vận hành diễn ra một cách liên tục và ổn định.

2.1. PLC S7 1200

PLC S7-1200 là thiết bị điều khiển trung tâm của hệ thống, với khả năng xử lý tín hiệu đầu vào/ra một cách nhanh chóng và chính xác. PLC này được lập trình để điều khiển các thiết bị như động cơ bước, công tắc hành trình và cảm biến hồng ngoại, đảm bảo quá trình vận hành diễn ra một cách tự động và hiệu quả.

2.2. Điều khiển động cơ

Hệ thống sử dụng động cơ bước để di chuyển hàng hóa vào và ra khỏi kho. Động cơ này được điều khiển bởi PLC S7-1200, đảm bảo quá trình di chuyển diễn ra một cách chính xác và ổn định. Động cơ bước cũng được tích hợp với driver TB6600 để tăng cường hiệu suất và độ chính xác trong quá trình vận hành.

III. Tự động hóa

Tự động hóa là yếu tố cốt lõi của đồ án này, với việc xây dựng một hệ thống giám sát và quản lý hàng hóa hoàn toàn tự động. Hệ thống này sử dụng PLC S7-1200 để điều khiển các thiết bị như động cơ bước, cảm biến hồng ngoại và camera USB, đảm bảo quá trình vận hành diễn ra một cách liên tục và chính xác. Đồ án cũng tích hợp WinCC để giám sát và điều khiển từ xa, giúp người dùng dễ dàng quản lý và theo dõi quá trình vận hành.

3.1. Hệ thống tự động

Hệ thống tự động được thiết kế để giảm thiểu sự can thiệp của con người trong quá trình quản lý hàng hóa. Hệ thống này sử dụng PLC S7-1200 để điều khiển các thiết bị như động cơ bước và cảm biến hồng ngoại, đảm bảo quá trình vận hành diễn ra một cách tự động và chính xác.

3.2. Ứng dụng thực tế

Hệ thống này có thể được ứng dụng trong các kho hàng hiện đại, giúp tối ưu hóa quy trình quản lý và giảm thiểu sai sót. Đồ án cũng đưa ra các giải pháp để khắc phục các nhược điểm của hệ thống, như việc cải thiện độ chính xác của mã vạch trong các điều kiện ánh sáng khác nhau.