CHƯƠNG 1.3 Nhận xét và đánh giá 1. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đề tài của chúng em tập trung vào thiết kế hệ thống lưu trữ kho hàng tự động bằng máy móc, cụ thể là sử dụng cánh tay 3 bậc để nâng hàng hóa. Tuy nhiên, hệ thống chỉ bao gồm một tay nâng phục vụ cho kho hàng trong cả khâu nhập hàng, xuất hàng. Điều này dẫn đến một số hạn chế: Thời gian: Hệ thống với chỉ một tay nâng sẽ tốn nhiều thời gian hơn cho quá trình xếp dỡ hàng hóa so với hệ thống nhiều tay nâng.
Lưu lượng hàng hóa: Khả năng lưu trữ và xử lý hàng hóa bị giới hạn bởi không gian lưu trữ, không thể đáp ứng được nhu cầu lớn, giám sát và điều khiển. Tính linh hoạt của hệ thống: Đề tài chưa xây dựng được hệ thống trong đó quá trình xuất kho nhập kho hoạt động song song và liên tục sử dụng nhiều cánh tay hoạt động cùng lúc. Khả năng quản lý, giám sát: Đề tài chưa xây dựng được một trang web giám sát dữ liệu của hệ thống sử dụng trong mạng LAN cũng như mạng Internet làm cho chức năng giám sát hoàn thiện hơn. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 4 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. CẤU TRÚC CỦA MỘT HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG Một hệ thống lưu kho tự động thường được thiết kế để tối ưu hóa việc lưu trữ, quản lý và xuất nhập hàng hóa. Cấu trúc bao gồm các thành phần sau: Cơ sở hạ tầng kho hàng. Cơ cấu vận chuyển.
Cương trình điều khiển và quản lý Chương trình nhận diện và phân loại.1 CƠ SỞ HẠ TẦNG KHO HÀNG Kệ lưu trữ được thiết kế với nhiều tầng để tối ưu hóa không gian lưu trữ. Kệ có thể được cấu hình theo chiều ngang hoặc chiều dọc tùy vào thiết kế kho. Khu vực xuất nhập hàng các khu vực này được thiết lập để nhận và gửi hàng hóa một cách hiệu quả. 1 Kho hàng thực tế 2.2 CƠ CẤU VẬN CHUYỂN Trong hệ thống này, máy gắp di chuyển qua lại, lên xuống lắp đặt được sử dụng để nâng và di chuyển hàng hóa.
Máy gắp này có khả năng hoạt động trong không gian 3 chiều BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 5 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT để lấy hàng hóa trên băng tải và đặt hàng hóa vào các vị trí trên kệ trong quá trình nhập kho, cũng như lấy hàng hóa trên kệ di chuyển xuống băng tải phục vụ quá trình xuất kho. 2 Tay nâng thực tế Băng chuyền (Conveyors): Hệ thống băng chuyền được sử dụng để vận chuyển hàng hóa giữa các khu vực khác nhau trong kho. 3 Băng chuyền thực tế BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 6 CHƯƠNG 2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ QUẢN LÝ Hệ thống điều khiển gồm có: Bộ điều khiển lập trình (Programmable Logic Controller - PLC): PLC là trung tâm điều khiển của hệ thống, thực hiện các lệnh từ phần mềm quản lý kho và điều khiển các thiết bị trong kho.
Thiết bị cảm biến, công tắc( cảm biến tiệm cận từ tính, cảm biến quang, công tắc hành trình…) Thiết bị chấp hành( relay, động cơ…) Hệ thống quản lý: SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) được sử dụng để giám sát và điều khiển toàn bộ hệ thống lưu kho. Hệ thống này cung cấp giao diện đồ họa để quản lý kho thông qua Winform C#.4 CHƯƠNG TRÌNH NHẬN DIỆN VÀ PHÂN LOẠI Quét mã QR/RFID: Công nghệ quét mã QR hoặc RFID được sử dụng để nhận diện và theo dõi hàng hóa. Điều này giúp phân loại hàng hóa và xác định vị trí lưu trữ một cách chính xác. Camera và cảm biến: Các camera và cảm biến giúp giám sát quá trình hoạt động, phát hiện các sự cố và đảm bảo an toàn cho hệ thống.
4 Mã QR BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 7 CHƯƠNG 2. Động cơ một chiều (DC) là một thiết bị điện, chuyển đổi năng lượng điện một chiều thành cơ năng thông qua quá trình quay. Nó tận dụng sự tương tác giữa từ trường và dòng điện làm quay một rôto bên trong động cơ. Cấu tạo của động cơ DC bao gồm hai thành phần chính: Stator: Đây là phần đứng yên của động cơ, gắn với vỏ máy, thường chứa các nam châm vĩnh cữu.
Rotor: Đây là phần quay của động cơ, bao gồm cuộn dây quấn quanh lỗi. Khi dòng điện đi qua các cuộn dây trên Rotor, nó sinh ra từ trường, từ trường này tương tác với từ trường của nam châm vĩnh cửu bên Stator khiến Rotor quay. Bằng cách điều khiển chiều dòng điện và điện áp cấp vào, ta điều khiển được chiều và tốc độ quay của động cơ DC. Ưu điểm: Mô-men khởi động cao: Động cơ DC cung cấp mô-men xoắn khi khởi động lớn, phù hợp cho các nhu cầu cần khởi động mạnh.
Thay đổi tốc độ dễ dàng: Bằng cách thay đổi điện áp cấp vào động cơ, ta có thể thay đổi tốc độ động cơ dễ dàng. Câu tạo đơn giản, bền bỉ: Cấu tạo đơn giản của động cơ DC, làm cho nó dễ bảo trì sửa chữa và ít hỏng hóc. Nhược điểm: Dòng khởi động lớn. Độ chính xác thấp.
Hiệu suất kém ở tốc độ cao. Điều khiển động cơ DC sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung. Tốc độ quay của động cơ DC tỷ lệ thuận với điện áp trung bình đặt vào nó. Do đó, cách để điều khiển tốc độ quay của Rotor là thay đổi mức điện áp trung bình đặt vào động cơ.
PWM là một phương pháp trong việc cung cấp điện áp giữa mức cao và mức thấp của nguồn điện giúp động cơ thay đổi tốc độ. Với công tắc đơn giản và một bộ nguồn thông dụng, chúng ta có thể cung cấp điện áp lớn nhất của bộ nguồn khi BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT đóng công tắc, nghĩa là động cơ sẽ chạy với vận tốc tối đa. Và ngược lại khi hở công tắc động cơ sẽ tắt hẳn.
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp điều khiển PWM là giữ nguyên giá trị điện áp đầu vào, giữ nguyên tần chu kỳ và thay đổi thời gian đặt điện áp vào động cơ. Khi ngõ ra PWM thay đổi, ngõ ra phát xung hoạt động như một ngõ ra xuất Analog, ví dụ gõ ra PWM có thể sử dụng điều khiển linh hoạt động cơ từ trạng thái dừng đến trạng thái tốc độ tối đa, hay có thể sử dụng để điều khiển vị trí của các valve tuyến tính nhận tín hiệu xung. Đặc trưng của xung PWM: tần số xung không thay đổi, độ rộng xung thay đổi.2 ĐỘNG CƠ STEP Động cơ bước (Stepper Motor) là một loại động cơ điện được điều khiển bằng cách cung cấp dòng điện 1 chiều theo một trình tự được kiểm soát nhất định để thực hiện các bước quay theo một góc cố định. Step quay theo từng bước nhỏ một, góc quay của mỗi bước phụ thuộc vào số phase của Stator, số cực của Rotor và chế độ điều khiển.
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Góc bước = 3600/(Số cực Rotor x Số Pha). Đặc điểm nổi bật của động cơ bước là khả năng điều khiển vị trí, tốc độ và gia tốc chính xác, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như robot, máy in 3D, CNC, và các hệ thống tự động hóa khác. Động cơ bước có cấu tạo gồm một rotor (phần quay) và stator (phần đứng yên) với các cuộn dây.
Khi các cuộn dây này được cấp điện theo trình tự nhất định, chúng tạo ra từ trường quay làm cho rotor di chuyển theo từng bước. Mỗi xung điện từ tương ứng với một bước quay của rotor, do đó việc điều khiển số lượng xung cho phép xác định chính xác vị trí và góc quay của rotor. Ưu điểm: Điều khiển vị trí chính xác. Mô-men xoắn cao ở tốc độ thấp.
Khả năng giữ vị trí (Holding torque). Dễ dàng điều khiển. Nhược điểm: Nhiệt độ hoạt động cao. Khả năng quá tải.
Tốc độ hoạt động giới hạn. Độ rung và tiếng ồn. Không có phản hồi.3 ĐỘNG CƠ SERVO Động cơ servo là một loại động cơ điện được thiết kế để điều khiển chính xác vị trí, tốc độ và mô-men xoắn. Servo không quay theo từng bước mà quay liên tục.
Động cơ servo hoạt động theo nguyên lý vòng kín, việc xác định được vị trí là nhờ sử dụng các bộ phản hồi (feedback) như bộ mã hóa (encoder) hoặc bộ giải mã (resolver) để theo dõi và điều chỉnh chuyển động của rotor nhằm đạt được vị trí hoặc tốc độ mong muốn. Động cơ servo được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao, đáp ứng nhanh và kiểm soát chuyển động mượt mà. Ưu điểm: Độ chính xác cao BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khả năng đáp ứng nhanh Điều khiển linh hoạt Mô-men xoắn cao Hoạt động ổn định Nhược điểm: Chi phí cao Phức tạp trong chế tạo và điều khiển Độ bền của các bộ phản hồi.4 ĐỘNG CƠ HYBRID Nhược điểm lớn nhất của động cơ Step là điều khiển vong hở, không phản hồi vị trí, nhược điểm lớn nhất của Servo là giá thành cao do chế tạo và điều khiển phức tạp.
Để dung hòa điều này thì người ta chế tạo ra động cơ Step điều khiển vòng kín tức là có gắn Encoder gọi là động cơ lai giữa Step và Servo hay Hybrid motor. Việc này vừa giam giá thành so với Servo, vừa khắc phục được nhược điểm của Step. Nên trong các ứng dụng yêu cầu điều khiển vị trí chính xác nhưng tốc độ và công suất vừa phải ta ưu tiên dùng Hybrid motor.5 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ HYBRID, STEP SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÁT XUNG PTO Điều khiển sử dụng phương pháp phát xung PTO. Xung PTO là xung với độ rộng xung không thay đổi có nghĩa là thời gian ON là 50%, thời gian OFF là 50%.
Để thay đổi tốc độ động cơ ta thay đổi tần số xung, tần số xung càng thấp thì tốc độ động cơ càng thấp, tầng số xung càng cao thì tốc độ động cơ càng cao. Xung PTO: tần số xung thay đổi, độ rộng xung không đổi. 6 Xung PTO Các chế độ điều khiển động cơ bước: BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 11 CHƯƠNG 2.