Đặt vấn đề Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…. do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy, các khu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về vị trí .Nên chúng em đã quyết định thiết kế và thi công một mô hình “Lưu, xuất kho bằng tay và tự động”, điều này rất quan trọng bởi nó giúp cho chúng ta có thể quản lý hàng hóa của mình một cách khoa học, có hệ thống và có tính linh hoạt cao, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động, giảm giá thành hoạt động, giảm bớt phần nào sức lao động và giảm bớt tai nạn lao động và tiết kiệm được một diện tích đất rất lớn khi làm việc.
Góp phần giúp ích cho xã hội và đất nước ta phát triển. Tuy nhiên do hạn chế về kinh nghiệm thực tế cũng như về kiến thức,thời gian thực hiện,nên việc thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy,rất mong sự chỉ bảo thêm của quí Thầy Cô cũng như những đóng góp của các bạn sinh viên. Lý do chọn đề tài 1.
Khách quan Thay vì cách lưu trữ hàng hóa thủ công tốn nhiều diện tích cũng như nhân công lao động, hệ thống kho hàng tự động sẽ giúp cho chúng ta giải quyết cái vấn đề trên. Với việc ứng dụng công nghệ cao trong việc cất giữ hàng hóa, giờ đây bạn có thể quản lý hàng hóa của mình một cách khoa học , có hệ thống và có tính linh hoạt cao - từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm giá thành hoạt động. Chủ quan Hiện nay hệ thống điều khiển dùng PLC được sử dụng rất nhiều trong mọi lĩnh vực của đời sống và lao động sản xuất. Vì vậy, nhóm muốn tìm hiểu đề tài để có thể ngoài PLC S7-300 có thể biết thêm PLC S7-1200 để có thể chủ động hơn khi ra trường.
Ngoài ra việc thiết kế hệ thống giúp nhóm có thể ứng dụng những lý thuyết đã học trên lớp vào thực tiễn giúp có kinh nghiệm hơn trong công việc làm sau này. Cải tiến so với đề tài trước. Sau khi tham khảo những đề tài lưu kho tương tự của các nhóm sinh viên đi trước chúng em nhận thấy các nhóm trước đây đều đã hoàn thành được các yêu cầu cơ bản của một hệ thống lưu và xuất kho như lưu và xuất kho chính xác có thể điều khiển bằng tay và tự động, sử dụng vít me-đai ốc bi và thanh trượt để tăng độ chính xác, chắc chắn cho hệ thống, đồng thời sử dụng động cơ bước để điều khiển, có thể nhận biết được sản phẩm ở từng ô hàng là có hay không,ngoài ra còn có thể giám sát và điều khiển thông qua SCADA trên màn hình máy tính… nhưng vẫn còn một số hạn chế như mô hình chưa chắc chắn,tốc độ xử lý của động cơ bước còn chưa nhanh, chưa thể giám sát và điều khiển được trên giao diện web ( thông qua Internet, web Server) … Vì vậy nhóm chúng em sẽ tập trung khắc phục những hạn chế trên. Ưu điểm : Tận dụng được thể tích kho chứa Cố định vị trí hàng hóa trong kho Đảm bảo tự động hóa kho hàng Khi cần sản phẩm nào chỉ cần nhấn nút, sản phẩm sẽ được đưa tới nói cần thiết.
Giảm thời gian lựa chọn hàng hóa Đảm bảo an toàn công tác kho nhờ ổn định vững chắc vị trí hàng hóa 1. Giới hạn đề tài Do các điều kiện khách quan và chủ quan như thời gian, nhân lực, kiến thức,…nên nhóm chúng em sẽ thực hiện các nội dung sau: Thiết kế và thi công mô hình. Kết nối PLC với máy tính. Thiết lập lưu đồ điều khiển.
Lập trình cho PLC S7-1200 của Simatic. Thiết kế giao diện SCADA để điều khiển và giám sát hệ thống. Chỉ viết chương trình dạng Ladder. Ý nghĩa thực tiễn Đề tài này sẽ giúp cho nhóm chúng em cũng như các bạn sinh viên khác hiểu thêm về PLC, tăng khả năng tư duy, sáng tạo để có được ý tưởng thực hiện đề tài, thấy được tầm quan trọng của môn học PLC cũng như các môn học khác, có khả năng vận dụng những kiến thức, lý thuyết đã được học để giải quyết những vấn đề trong thực tiễn qua đó tích lũy được thêm kiến thức, kinh nghiệm để có thể hoàn thành tốt công việc thực tiễn.
3 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Giới thiệu hệ thống lưu kho hàng hóa 2. Các hệ thống lưu kho hàng hóa Mô hình xếp chồng (Auto Stacker) Hình 2. 1:Mô hình xếp chồng Mô hình này sử dụng một hệ thống thủy lực để nâng tối đa 4 thùng hàng xếp cạnh nhau lên một tầng cao để dành chỗ cho 4 thùng hàng khác ở bên dưới.Tuy nhiên, giải pháp này chỉ phù hợp với qui mô nhỏ, hiệu quả kinh tế không cao.
Mô hình lưu trữ tự động hoá trên mặt đất (Above ground Automated Parking) Hình 2. 2:Mô hình lưu trữ tự động hóa trên mặt đất 4 do an Mô hình này là một bước cải tiến so với mô hình trên,sức chứa có thể tăng gấp nhiều lần so với mô hình xếp chồng. Bố trí các hàng hóa sát nhau và thu hẹp khoảng cách giữa các tầng, các khâu nhận bảo quản và trả hàng hoàn toàn được tự động hóa,với sự trợ giúp của công nghệ hiện đại việc điều khiển, giám sát kho lưu trữ hàng hóa tự động được thực hiện khá dễ dàng. Mô hình kho lưu trữ tự động hoá dạng ngầm ( Underground Automated Parking) Hình 2.
3:Mô hình lưu trữ tự động hóa dạng ngầm Có cấu trúc tương tự mô hình kho lưu trữ hàng tự động hoá nhưng đươc thiết kế dạng ngầm dưới đất. Do đó ở mô hình này có thể tiết kiệm không gian nhưng thi công tương đối khó khăn. Mô hình kho lưu trữ hàng hóa tự động hóa dạng tròn Hình 2. 4: Mô hình lưu trữ tự động hóa dạng tròn 5 do an Mô hình này là một trong những bước phát triển lớn của mô hình kho lưu trữ hàng tự động hóa, hàng được xếp thành nhiều tầng và những ô hay vị trí nâng hàng được xếp theo dạng vòng tròn, mức độ hiện đại cao hơn so với những mô hình trước, dùng sử dụng cho các kho có số lượng hàng lớn có mức độ hàng hóa tương đối cao,ở mô hình kho lưu trữ hàng hóa tự động dạng tròn có những ưu điểm đó là số lượng hàng hóa gửi vào tương đối lớn,mức độ tự động hóa cao,việc điều khiển giám sát dễ dàng.
Cấu trúc hệ thống lưu kho hàng hóa Cấu trúc của một hệ thống lưu kho hàng hóa gồm có 2 phần: Nhà kho chứa hàng Xe nâng hàng Xe nâng hàng được kết nối với thiết bị lập trình và các thiết bị điều khiển khác để vận hành đưa hàng tới các vị trí trong nhà kho. Tổng quan về PLC 2. Sơ lược về sự phát triển Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable Controller) đã được thiết kế lần đầu tiên cho ra đời năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người dùng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống.
Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn gặp nhiều khó khăn, lúc này không có các thiết bị hỗ trợ cho công việc lập trình. Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable controller handle) đầu tiên được ra đời năm 1969. Điều này đã tạo ra một sự phát triển thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống cổ điển.
Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là lập trình dùng giản đồ hình thang (The diagroom format). Trong những năm đầu tiên của thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ (Arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (Data manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính ( Cathode Ray Tube : CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển và lập trình cho hệ thống ngày càng trở nên thuận tiện hơn. 6 do an Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ vào/ra có thể tăng thêm 800 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ (Word of memory).
Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kĩ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ. Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kì quét (Scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt hơn với những chức năng phức tạp số lượng cổng vào/ra lớn. Trong các tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/Cam. ngoài ra các thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng điều khiển “thông minh” (Intelligent) còn gọi là các siêu PLC (Super PLC) cho tương lai.
Khái niệm về PLC PLC là các chữ được viết tắt từ : Programmable Logic Controller. Theo hiệp hội quốc gia về sản xuất điện Hoa kỳ thì PLC là một thiết bị điều khiển mà được trang bị các chức năng logic, tạo dãy xung, đếm thời gian, đếm xung và tính toán cho phép điều khiển nhiều loại máy móc và các bộ xử lý. Các chức năng đó được đặt trong bộ nhớ mà tạo lập sắp xếp theo chương trình.