MỞ ĐẦU Mục đích thực hiện đề tài: - Tiết kiệm sức lao động cho con người và tiết kiệm chi phí cho các nhà máy, xí nghiệp. - Chuyển hóa toàn bộ sức lao động của con người sang cho máy móc. Mục tiêu của đề tài - Hoàn thành đúng hạn mô hình và báo cáo - Mô hình chạy ổn định và độ chính xác tương đối cao Phạm vi và đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC. Phần mềm Tia Portal, HMI.
Động cơ bước Driver TB6600 - Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế phần cứng và tạo ra mô hình, sản phẩm hoàn chỉnh Lập trình trên PLC S7-1200 điều khiển và giám sát “Hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC S7-1200 ”. Phương pháp nghiên cứu Tham khảo tài liệu trên trang chủ http://www.com kết hợp với thực hành trực tiếp trên CPU 1214C của Siemens trên mô hình. Tham khảo một số tài liệu do GVHD cung cấp; tài liệu trên các diễn đàn liên quan. Khảo sát một số mô hình thực tế và một số đề tài trước.
SVTH: Hoàng Hải Hưng GVHD: ThS. Phan Thị Thanh Vân Trang 1 Lê Quốc Huy TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống lưu kho tự động CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƢU KHO TỰ ĐỘNG 1.Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa Nền công nghiệp nước ta nói riêng và các nước trên thế giới nói chung đang có nhiều chuyển biến mạnh mẽ. Ngày trước, sản phẩm được tạo ra một cách thủ công nên việc mang sản phẩm ra vào kho chủ yếu được thực hiện bằng sức lao động, cho nên không tận dụng hết được các khoảng không gian, sức chứa của kho hàng, việc quản lý hàng hoá kém hiệu quả dẫn đến tốn nhiều diện tích làm nhà kho chứa hàng. Trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá ngày nay sản xuất càng phát triển, hàng hóa làm ra càng nhiều đáp ứng nhu cầu tiêu dùng cho xã hội.
Từ đó đã nảy sinh cần có những kho hàng hiện đại để đáp ứng yêu cầu của sản xuất và khắc phục được những hạn chế của các kho hàng cũ hiện nay. Hiện tại, trên thế giới có rất nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa, các hệ thống này cực kỳ đa dạng và phong phú về thiết bị cũng như cách thức thực hiện. Nhưng trong đó chủ yếu là sử dụng sức lao động để bốc dỡ hàng hóa, các thiết bị bốc dỡ hàng là các máy nâng sử dụng người lái để sắp xếp hàng hóa vào kho. Hiện nay các nhà kho có các nhược điểm sau: Sử dụng nhiều nhân công và diện tích để chứa hàng hóa.
Không phân loại được các hàng hóa khác nhau (đa dạng hàng hóa thường để chung với nhau trong 1 kho rất khó để phân loại). Không bảo quản tốt hàng hóa khi có số lượng nhiều (Chất hàng chồng lên nhau dẫn đến hư hỏng móp méo). Rất khó kiểm soát số lượng hàng hóa xuất và nhập trong kho. Với sự ra đời của các hệ thống xếp hàng hóa tự động, chúng ta có thể quản lý tốt hàng hóa nhanh chóng trong việc lưu trữ và xuất hàng hóa ra khỏi kho, các hệ thống này được sử dụng robot để vận chuyển hàng hóa, điều này đồng nghĩa với việc đầu tư trang thiết bị hiện đại cho hệ thống kho tốn khá nhiều chi phí nhưng việc vận chuyển hàng hóa được bảo quản tốt, thuận tiện cho công việc quản lý và kiểm soát hàng hoá, tiết kiệm được nhân công… Dưới đây Hình 1.
1 là một vài hình ảnh về các thiết bị bốc xếp hàng hóa cơ bản hiện nay: SVTH: Hoàng Hải Hưng GVHD: ThS. Phan Thị Thanh Vân Trang 2 Lê Quốc Huy TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống lưu kho tự động Hinh 1.1 Các thiết bị bốc xếp hàng hóa cơ bản hiện nay 1. Vấn đề đặt ra Từ những yếu tố trên và nhằm đáp ứng nhu cầu sắp xếp sản phẩm, hàng hóa một cách tự động giúp tiết kiệm thời gian và chi phí nhóm đã chọn đề tài “Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC S7-1200 ”. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Đề tài “Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC S7_1200” là một mô hình hệ thống, hoạt động dưới sự điều khiển và giám sát qua Wincc.
Khi nhập hàng, hàng hóa sẽ được đưa vào khu vực nhập hàng nhờ hệ thống vận chuyển. Khi hàng hóa đến vị trí lấy hàng, hệ thống robot sẽ lấy hàng rồi vận chuyển đến vị trí kho lưu trữ. Khi xuất hàng, hàng hóa sẽ được hệ thống robot đưa ra từ kho lưu trữ đến khu vực xuất hàng, sau đó hàng hóa sẽ được vận chuyển ra ngoài nhờ hệ thống vận chuyển. Các công nghệ sử dụng trong hệ thống Hiện nay, có rất nhiều dạng hệ thống lưu kho tùy theo nhu cầu của khách hàng như: - Hệ thống lưu kho tự động có phân loại sản phẩm bằng mã QR - Hệ thống lưu kho tự động có phân loại sản phẩm bằng mã vạch Đồng thời cũng có rất nhiều phần mềm hỗ trợ để giám sát và quản lý thuận tiện hơn như: GM Sales, KiotViet, Sapo….
Trong đề tài này sử dụng các công nghệ như sau: - Sử dụng PLC S7 – 1200 để điều khiển hệ thống - Sử dụng WinCC để giám sát quá trình hoạt động và hiện thị kết quả lên màn hình 1.4 Phƣơng án thiết kế 1. Yêu cầu thiết kế Sau quá trình tham khảo một số tài liệu liên quan đến tự động hóa, mô hình hệ SVTH: Hoàng Hải Hưng GVHD: ThS. Phan Thị Thanh Vân Trang 3 Lê Quốc Huy TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống lưu kho tự động thống lưu kho tự động và qua khảo sát một số mô hình lưu kho trong thực tế, nhóm quyết định chọn đề tài “Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC S7 _ 1200” Nhóm chọn phương án thiết kế này vì nó dễ lắp đặt và thi công mô hình chi phí không cao, còn những phương án thiết kế khác thì chi phí lắp đặt cao, nhiều thiết bị vật liệu khó tìm kiếm. Mô hình của nhóm chỉ mô phỏng lại các hệ thống lưu kho thực tế.
Các thiết bị trong mô hình chỉ là các thiết bị được dùng trong học tập nghiên cứu 1. Lựa chọn phương án thiết kế Trên yêu cầu kỹ thuật đã phân tích ở trên, chúng em đã lựa chọn phương án thiết kế của mô hình hệ thống lưu kho tự động như sau: ˗ Sử dụng PLC S7 – 1200 để điều khiển hệ thống ˗ Sử dụng cảm biến để phát hiện vật ˗ Sử dụng Driver TB6600 để điều khiển động cơ bước ˗ Thiết kế giao diện WinCC để giám sát ˗ Sử dụng Xilanh để đưa vật vào vị trí kho lưu trữ ˗ Thiết kế và thi công tủ điện Sử dụng những phương án trên để thiết kế và thi công đề tài tốt nghiệp. Hệ thống lưu kho tự động của nhóm sẽ thiết lập một hệ thống bao gồm các nút nhấn Start để khởi động hệ thống, nút Stop để dừng hệ thống và nút nhấn E-stop để dừng hệ thống khẩn cấp. Trong quá trình vận hành hệ thống nếu có xảy ra lỗi thì nhấn nút E-stop để thực hiện dừng hệ thống khẩn cấp để đảm bảo an toàn cho người vận hành cũng như những người xung quanh.
SVTH: Hoàng Hải Hưng GVHD: ThS. Phan Thị Thanh Vân Trang 4 Lê Quốc Huy TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống lưu kho tự động CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL V16 2. Tổng quan về PLC S7-1200 2. Nguồn gốc PLC Hình 2.
1 PLC S7-224 Năm 1968, công ty General của Mỹ đã cho ra đời thiết bị điều khiển lập trình được. Tuy nhiên hệ thống còn khá cồng kềnh và đơn giản, người vận hành gặp nhiều khó khăn và không đáp ứng đủ yêu cầu sử dụng. Hiện nay có nhiều loại PLC của nhiều hãng sản xuất khác nhau như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, Schneider, Hitachi, Koyo … trong một hãng lại có nhiều thế hệ khác nhau. Ngoài ra các hãng còn sản xuất các thiết bị liên quan phục vụ cho quá trình tự động hoá như các module, cảm biến…(Hình 2.
1 Mô tả hình dạng PLC ) 2. Một số nhóm PLC phổ biến hiện nay Siemens có các nhóm: CPU S7 200: CPU 21x: 210; 212; 214; 215-2DP; 216. CPU 22x: 221; 222; 224; 224XP; 226; 226XM CPU S7 300: 312IFM; 312C; 313; 313C; 313C-2DP+P; 313C-2DP; 314; 314IFM; 314C-2DP+P; 314C-2DP; 315; 315-2DP; 315E-2DP; 316-2DP; 318-2 CPU S7 400. CPU S7 1200: CPU 121xC: 1211C; 1212C; 1214C.1215C Mitsubishi: Họ FX Omron: Họ CMQ Controtechnique: Họ Compact TWD LCAA 10DRP; TWD LCAA 16DRP; TWD LCAA 24DRP.
ABB: Ba nhóm AC 100M. SVTH: Hoàng Hải Hưng GVHD: ThS. Phan Thị Thanh Vân Trang 5 Lê Quốc Huy TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống lưu kho tự động AC 400M. AC 800M, đây là loại có 2 module CPU làm việc song song theo chế độ dự phòng nóng.
Giới thiệu về PLC S7-1200 2. Tổng quan về họ PLC S7-1200 Hình 2. 2 PLC S7-1200 CPU 1212C AC/DC/RLY S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và có nhiều tập lệnh mạnh làm cho bạn có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng của mình với S7-1200.
2 mô tả hình ảnh PLC S7-1200) S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (I/O). Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển. Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC. Bạn cũng có thể dùng chức năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình.
S7-1200 cung cấp một cổng Profinet, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP. Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232. 3 để biết các cổng kết nối của PLC S7-1200) SVTH: Hoàng Hải Hưng GVHD: ThS. Phan Thị Thanh Vân Trang 6 Lê Quốc Huy TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống lưu kho tự động 1.
Kết nối nguồn 2. Kết nối hệ thống dây thao và khe gắn thẻ nhớ 3. Trạng thái led ngỏ vào 4. Cổng kết nối Profinet Hình 2.
3 Các cổng kết nối S7-1200 Tính năng kỹ thuật của CPU: Bảng 2.