Thiết kế mô hình hệ thống kho bãi lưu trữ thông minh: Nghiên cứu và ứng dụng PLC

Khám phá thiết kế và ứng dụng mô hình kho bãi thông minh. Giải pháp tối ưu hóa vận hành, tăng hiệu quả logistics cho doanh nghiệp.

• Tác giả: Nguyễn Hữu Long
• Người hướng dẫn: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh
• Trường học: Trường Đại Học Bà Rịa - Vũng Tàu
• Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp Và Dân Dụng
• Đề tài: Thiết Kế Mô Hình Hệ Thống Kho Bãi Lƣu Trữ Thông Minh
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu, tính tối ưu
• 1.2. Tính tối ưu của đề tài
• 2. CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG
• 2.1. Giới thiệu PLC
• 3. CHƢƠNG III: PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG LƢU TRỮ HÀNG HIỆN NAY
• 3.1. Lưu trữ hàng hóa truyền thống
• 3.2. Lưu trữ hàng hóa thông minh
• 3.3. Chuyển giao dữ liệu
• 4. CHƢƠNG IV: THIẾT BỊ PHẦN MỀM VÀ NGUYÊN LÝ
• 4.1. Xi lanh khí nén
• 4.2. Van điện từ khí nén
• 4.3. Relay trung gian
• 4.4. Driver cho động cơ bước
• 4.5. Nguyên lý làm việc
• 4.6. Lập trình PLC
• KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 4.7. Những mặt đã làm được
• 4.8. Những hạn chế tồn tại
• 4.9. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Mô Hình Kho Bãi Thông Minh Lợi Ích Xu Hướng

Kho bãi thông minh (Smart Warehouse) đang trở thành xu hướng tất yếu trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng gay gắt và nhu cầu tối ưu hóa chi phí, nâng cao hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp. Mô hình này không chỉ đơn thuần là việc áp dụng công nghệ vào quản lý kho, mà còn là sự tích hợp toàn diện các giải pháp tự động hóa, kết nối vạn vật (IoT), phân tích dữ liệu lớn (Big Data), và trí tuệ nhân tạo (AI) để tạo ra một hệ thống kho bãi linh hoạt, hiệu quả và có khả năng tự học hỏi. Theo đồ án tốt nghiệp của Nguyễn Hữu Long (2022), nhiều công ty vẫn còn sử dụng phương pháp thủ công, gây tốn kém thời gian, nhân lực và khó khăn trong việc quản lý hàng hóa. Kho thông minh giải quyết vấn đề này bằng cách tự động hóa quy trình vận chuyển, lưu trữ và xuất nhập hàng hóa, giảm thiểu sai sót và tăng tốc độ xử lý đơn hàng. Lợi ích của việc áp dụng kho bãi thông minh là rất lớn, bao gồm giảm chi phí nhân công, tăng năng suất, cải thiện độ chính xác của hàng tồn kho, và nâng cao khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Việc ứng dụng các công nghệ tiên tiến giúp doanh nghiệp theo dõi và quản lý hàng hóa một cách chính xác, từ đó đưa ra quyết định kịp thời và hiệu quả. Xu hướng hiện nay là tích hợp nhiều công nghệ khác nhau để tạo ra một hệ thống kho bãi toàn diện, có khả năng tự động điều chỉnh và tối ưu hóa hoạt động dựa trên dữ liệu thực tế. Các hệ thống quản lý kho (WMS) tiên tiến, kết hợp với robot tự hành (AGV), hệ thống lưu trữ tự động (AS/RS), và cảm biến thông minh, giúp doanh nghiệp xây dựng một kho bãi thông minh thực sự, đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của thị trường. Để triển khai thành công mô hình này, doanh nghiệp cần có chiến lược rõ ràng, đầu tư vào công nghệ phù hợp, và đào tạo nhân viên để vận hành và quản lý hệ thống một cách hiệu quả.

1.1. Các Công Nghệ Cốt Lõi Trong Kho Bãi Thông Minh

Một kho bãi thông minh không thể thiếu các công nghệ cốt lõi như hệ thống quản lý kho (WMS), robot tự hành (AGV), hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (AS/RS), cảm biến IoT, và các nền tảng phân tích dữ liệu. WMS đóng vai trò trung tâm, quản lý toàn bộ hoạt động của kho, từ nhập hàng, lưu trữ, đến xuất hàng và theo dõi hàng tồn kho. Các AGV tự động vận chuyển hàng hóa trong kho, giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng tốc độ xử lý. AS/RS giúp tối ưu hóa không gian lưu trữ và tự động truy xuất hàng hóa theo yêu cầu. Cảm biến IoT thu thập dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm, vị trí hàng hóa, và tình trạng hoạt động của thiết bị, cung cấp thông tin quan trọng để theo dõi và quản lý kho bãi một cách hiệu quả. Theo dõi và phân tích thông tin thu thập được từ các cảm biến IoT sẽ giúp hệ thống dự đoán và giải quyết các vấn đề phát sinh, nâng cao khả năng phản ứng nhanh và đưa ra quyết định chính xác. Ngoài ra, việc áp dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học (Machine Learning) giúp hệ thống kho bãi tự học hỏi và tối ưu hóa hoạt động dựa trên dữ liệu lịch sử và dữ liệu thực tế, từ đó nâng cao hiệu quả và giảm chi phí vận hành.

1.2. Lợi Ích Thực Tế Của Việc Triển Khai Kho Thông Minh

Việc triển khai kho bãi thông minh mang lại nhiều lợi ích thực tế cho doanh nghiệp. Tối ưu hóa chi phí là một trong những lợi ích quan trọng nhất, thông qua việc giảm chi phí nhân công, giảm thiểu sai sót và hư hỏng hàng hóa, và tối ưu hóa việc sử dụng không gian kho. Nâng cao năng suất là một lợi ích khác, nhờ vào việc tự động hóa quy trình vận chuyển, lưu trữ và xuất nhập hàng hóa, giúp tăng tốc độ xử lý đơn hàng và giảm thời gian chờ đợi. Cải thiện độ chính xác của hàng tồn kho cũng là một lợi ích quan trọng, giúp doanh nghiệp quản lý hàng tồn kho một cách hiệu quả hơn, tránh tình trạng thiếu hụt hoặc dư thừa hàng hóa. Nâng cao khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng là một lợi ích cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, giúp doanh nghiệp cung cấp dịch vụ nhanh chóng và chính xác hơn, từ đó tăng cường sự hài lòng và lòng trung thành của khách hàng. Theo nghiên cứu của McKinsey, việc áp dụng kho bãi thông minh có thể giúp doanh nghiệp giảm chi phí hoạt động từ 15% đến 30%, tăng năng suất từ 20% đến 40%, và cải thiện độ chính xác của hàng tồn kho lên đến 99%.

II. Thách Thức Rào Cản Khi Xây Dựng Mô Hình Kho Bãi Thông Minh

Mặc dù mang lại nhiều lợi ích, việc xây dựng mô hình kho bãi thông minh cũng đối mặt với không ít thách thức và rào cản. Chi phí đầu tư ban đầu là một trong những rào cản lớn nhất, đặc biệt đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Việc triển khai các công nghệ như robot tự hành, hệ thống lưu trữ tự động, và phần mềm quản lý kho đòi hỏi một khoản đầu tư đáng kể. Sự phức tạp trong việc tích hợp các hệ thống khác nhau cũng là một thách thức, đòi hỏi doanh nghiệp phải có kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Vấn đề an ninh mạng cũng là một mối quan tâm lớn, khi hệ thống kho bãi thông minh kết nối với internet và các mạng nội bộ, dễ bị tấn công và đánh cắp dữ liệu. Theo Nguyễn Hữu Long, chi phí đầu tư cao là một trong những nhược điểm của lưu trữ hàng hóa thông minh. Sự thiếu hụt nhân lực có kỹ năng để vận hành và bảo trì hệ thống cũng là một rào cản quan trọng, đòi hỏi doanh nghiệp phải đầu tư vào đào tạo và phát triển nhân viên. Cuối cùng, thay đổi quy trình làm việc và văn hóa tổ chức để thích ứng với mô hình kho bãi thông minh cũng là một thách thức không nhỏ, đòi hỏi sự cam kết và nỗ lực từ toàn bộ nhân viên trong doanh nghiệp. Cần xây dựng và triển khai các giải pháp bảo mật toàn diện, từ việc thiết lập tường lửa, mã hóa dữ liệu, đến việc đào tạo nhân viên về nhận thức an ninh mạng.

2.1. Vượt Qua Rào Cản Chi Phí Đầu Tư Ban Đầu

Để vượt qua rào cản chi phí đầu tư ban đầu, doanh nghiệp có thể áp dụng nhiều giải pháp khác nhau. Lựa chọn giải pháp phù hợp với quy mô và nhu cầu của doanh nghiệp là một cách hiệu quả, tránh đầu tư vào các công nghệ quá phức tạp hoặc không cần thiết. Tìm kiếm các nguồn tài trợ và hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức tài chính cũng là một lựa chọn tốt, giúp giảm gánh nặng tài chính cho doanh nghiệp. Sử dụng các giải pháp phần mềm mã nguồn mở hoặc các dịch vụ đám mây cũng có thể giúp giảm chi phí đầu tư phần mềm và cơ sở hạ tầng. Thực hiện đầu tư từng bước và mở rộng hệ thống theo thời gian cũng là một cách tiếp cận thông minh, giúp doanh nghiệp quản lý rủi ro và tối ưu hóa hiệu quả đầu tư. Cuối cùng, tính toán kỹ lưỡng lợi ích và thời gian hoàn vốn của dự án sẽ giúp doanh nghiệp đưa ra quyết định đầu tư đúng đắn và hiệu quả.

2.2. Đảm Bảo An Ninh Mạng Cho Hệ Thống Kho Thông Minh

An ninh mạng là một yếu tố quan trọng cần được quan tâm hàng đầu khi xây dựng mô hình kho bãi thông minh. Thiết lập tường lửa và hệ thống phát hiện xâm nhập (IDS) là những biện pháp cơ bản để bảo vệ hệ thống khỏi các cuộc tấn công từ bên ngoài. Mã hóa dữ liệu cả trong quá trình truyền tải và lưu trữ giúp bảo vệ thông tin quan trọng khỏi bị đánh cắp. Thường xuyên cập nhật phần mềm và vá lỗi bảo mật là một việc làm cần thiết để ngăn chặn các lỗ hổng bảo mật bị khai thác. Kiểm soát quyền truy cập và phân quyền cho người dùng giúp hạn chế rủi ro từ bên trong. Cuối cùng, đào tạo nhân viên về nhận thức an ninh mạng và các biện pháp phòng ngừa là một yếu tố quan trọng để giảm thiểu rủi ro do lỗi của con người.

III. Hướng Dẫn Thiết Kế Mô Hình Kho Bãi Thông Minh Tối Ưu

Thiết kế một mô hình kho bãi thông minh tối ưu đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về nhiều yếu tố, từ quy mô và đặc điểm của doanh nghiệp đến các công nghệ và giải pháp phù hợp. Phân tích kỹ lưỡng quy trình hoạt động hiện tại của kho bãi là bước đầu tiên, giúp xác định các điểm nghẽn, lãng phí, và các cơ hội cải thiện. Xác định rõ mục tiêu và yêu cầu của việc triển khai kho bãi thông minh, chẳng hạn như giảm chi phí, tăng năng suất, hoặc cải thiện độ chính xác của hàng tồn kho. Lựa chọn các công nghệ và giải pháp phù hợp với mục tiêu và yêu cầu đã xác định, cân nhắc đến chi phí, khả năng tích hợp, và tính khả thi trong điều kiện thực tế của doanh nghiệp. Thiết kế bố trí kho bãi tối ưu, tận dụng tối đa không gian lưu trữ và giảm thiểu khoảng cách di chuyển của hàng hóa. Cuối cùng, lập kế hoạch triển khai chi tiết và thực hiện từng bước, đảm bảo sự liên tục và ổn định của hoạt động kho bãi trong quá trình chuyển đổi. Việc lựa chọn PLC (Programmable Logic Controller) phù hợp cũng rất quan trọng trong quá trình thiết kế.

3.1. Cách Lựa Chọn Hệ Thống Lưu Trữ Phù Hợp

Việc lựa chọn hệ thống lưu trữ phù hợp là một quyết định quan trọng trong quá trình thiết kế kho bãi thông minh. Hệ thống kệ chứa hàng thông thường là một lựa chọn đơn giản và chi phí thấp, phù hợp với các kho bãi có quy mô nhỏ và không yêu cầu tự động hóa cao. Hệ thống kệ chứa hàng di động giúp tăng mật độ lưu trữ và tiết kiệm không gian, phù hợp với các kho bãi có diện tích hạn chế. Hệ thống lưu trữ tự động (AS/RS) là một lựa chọn cao cấp hơn, giúp tự động hóa quy trình lưu trữ và truy xuất hàng hóa, tăng năng suất và giảm sai sót. Hệ thống băng tải giúp vận chuyển hàng hóa một cách nhanh chóng và hiệu quả, phù hợp với các kho bãi có quy trình xử lý hàng hóa phức tạp. Cuối cùng, hệ thống robot tự hành (AGV) giúp tự động vận chuyển hàng hóa trong kho, giảm sự can thiệp của con người và tăng tính linh hoạt.

3.2. Tối Ưu Hóa Bố Trí Kho Bãi Để Tăng Hiệu Quả

Tối ưu hóa bố trí kho bãi là một yếu tố quan trọng để tăng hiệu quả hoạt động của kho bãi thông minh. Phân tích luồng hàng hóa và xác định các khu vực có lưu lượng hàng hóa cao giúp bố trí các khu vực này gần nhau, giảm khoảng cách di chuyển của hàng hóa. Sử dụng các hệ thống kệ chứa hàng phù hợp với loại hàng hóa và quy trình hoạt động của kho bãi. Tận dụng tối đa không gian chiều cao của kho bãi bằng cách sử dụng các hệ thống kệ chứa hàng cao tầng. Bố trí các khu vực nhập hàng, xuất hàng, và lưu trữ một cách hợp lý, đảm bảo sự liên tục và thông suốt của luồng hàng hóa. Cuối cùng, sử dụng các phần mềm mô phỏng kho bãi để kiểm tra và tối ưu hóa bố trí kho bãi trước khi triển khai thực tế.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Nghiên Cứu Về Kho Bãi Thông Minh

Mô hình kho bãi thông minh đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ bán lẻ, thương mại điện tử, đến sản xuất, và logistics. Các công ty bán lẻ lớn như Amazon, Walmart, và Alibaba đã đầu tư mạnh vào kho bãi thông minh để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng về tốc độ và độ chính xác của giao hàng. Các công ty sản xuất sử dụng kho bãi thông minh để quản lý hàng tồn kho một cách hiệu quả hơn, giảm chi phí sản xuất, và tăng tính linh hoạt trong việc đáp ứng nhu cầu của thị trường. Các công ty logistics sử dụng kho bãi thông minh để tối ưu hóa quy trình vận chuyển và phân phối hàng hóa, giảm thời gian giao hàng, và tăng cường khả năng theo dõi và quản lý hàng hóa. Các ứng dụng như hệ thống điều khiển động cơ bước và xi lanh khí nén để cẩu gắp và vận chuyển hàng hóa, như đề xuất của Nguyễn Hữu Long trong đồ án tốt nghiệp, đang được triển khai rộng rãi. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc áp dụng kho bãi thông minh, với các kết quả tích cực về giảm chi phí, tăng năng suất, và cải thiện độ chính xác của hàng tồn kho. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng kho bãi thông minh có thể giúp doanh nghiệp nâng cao khả năng cạnh tranh và đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của thị trường.

4.1. Các Case Study Thành Công Về Triển Khai Kho Thông Minh

Có rất nhiều case study thành công về triển khai kho bãi thông minh trên thế giới. Amazon là một ví dụ điển hình, với hệ thống kho bãi tự động hóa cao, sử dụng robot Kiva để vận chuyển hàng hóa, giúp giảm thời gian xử lý đơn hàng và tăng năng suất. Walmart cũng đã đầu tư mạnh vào kho bãi thông minh, sử dụng robot và hệ thống băng tải để tự động hóa quy trình vận chuyển và phân phối hàng hóa. Alibaba xây dựng các kho bãi thông minh lớn nhất thế giới, sử dụng trí tuệ nhân tạo và máy học để tối ưu hóa quy trình quản lý hàng tồn kho và dự đoán nhu cầu của khách hàng. JD.com sử dụng robot giao hàng tự động để giao hàng cho khách hàng trong các khu vực đô thị, giảm thời gian giao hàng và chi phí vận chuyển.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Về Hiệu Quả Của Kho Bãi Thông Minh

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc áp dụng kho bãi thông minh. Một nghiên cứu của McKinsey cho thấy rằng kho bãi thông minh có thể giúp doanh nghiệp giảm chi phí hoạt động từ 15% đến 30%, tăng năng suất từ 20% đến 40%, và cải thiện độ chính xác của hàng tồn kho lên đến 99%. Một nghiên cứu của Deloitte cho thấy rằng kho bãi thông minh có thể giúp doanh nghiệp tăng doanh thu từ 5% đến 10% và cải thiện khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng kho bãi thông minh có thể giúp doanh nghiệp giảm lượng khí thải carbon và đóng góp vào sự phát triển bền vững. Theo Nguyễn Hữu Long, việc sử dụng robot trong kho hàng thông minh giúp tối ưu hóa thời gian làm việc và giảm chi phí vận hành.

V. Kết Luận Tương Lai Của Mô Hình Kho Bãi Thông Minh

Mô hình kho bãi thông minh đang ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh cạnh tranh gay gắt và nhu cầu tối ưu hóa chi phí, nâng cao hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp. Việc áp dụng các công nghệ tự động hóa, kết nối vạn vật, phân tích dữ liệu lớn, và trí tuệ nhân tạo giúp doanh nghiệp xây dựng một hệ thống kho bãi linh hoạt, hiệu quả, và có khả năng tự học hỏi. Mặc dù việc triển khai kho bãi thông minh đối mặt với một số thách thức và rào cản, nhưng những lợi ích mà nó mang lại là rất lớn và đáng để doanh nghiệp đầu tư. Trong tương lai, kho bãi thông minh sẽ tiếp tục phát triển và hoàn thiện, với sự tích hợp sâu rộng hơn của các công nghệ tiên tiến và sự tập trung vào việc tối ưu hóa trải nghiệm của khách hàng. Xu hướng hiện nay là phát triển các kho bãi tự động hoàn toàn, sử dụng robot và trí tuệ nhân tạo để quản lý toàn bộ quy trình hoạt động, từ nhập hàng, lưu trữ, đến xuất hàng và giao hàng. Các kho bãi sẽ trở nên thông minh hơn, có khả năng dự đoán nhu cầu của khách hàng và tự động điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu đó một cách nhanh chóng và hiệu quả.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Của Kho Bãi Tự Động Hóa

Xu hướng phát triển của kho bãi tự động hóa đang hướng tới việc sử dụng robot và trí tuệ nhân tạo để quản lý toàn bộ quy trình hoạt động của kho, từ nhập hàng, lưu trữ, đến xuất hàng và giao hàng. Robot tự hành (AGV) sẽ tiếp tục được sử dụng rộng rãi để vận chuyển hàng hóa trong kho, với sự phát triển của các loại robot có khả năng làm việc trong môi trường phức tạp hơn và có khả năng phối hợp với nhau để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp. Hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (AS/RS) sẽ trở nên thông minh hơn, có khả năng tự động điều chỉnh để tối ưu hóa việc sử dụng không gian lưu trữ và giảm thời gian truy xuất hàng hóa. Trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ được sử dụng để phân tích dữ liệu và dự đoán nhu cầu của khách hàng, giúp doanh nghiệp quản lý hàng tồn kho một cách hiệu quả hơn và đáp ứng nhu cầu của khách hàng một cách nhanh chóng và hiệu quả.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Kho Bãi Thông Minh Trong Tương Lai

Kho bãi thông minh sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong tương lai, khi các doanh nghiệp phải đối mặt với áp lực ngày càng lớn về tối ưu hóa chi phí, nâng cao hiệu quả hoạt động, và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng. Kho bãi thông minh sẽ giúp doanh nghiệp giảm chi phí nhân công, giảm thiểu sai sót và hư hỏng hàng hóa, và tối ưu hóa việc sử dụng không gian kho. Kho bãi thông minh sẽ giúp doanh nghiệp tăng năng suất, tăng tốc độ xử lý đơn hàng, và giảm thời gian chờ đợi. Kho bãi thông minh sẽ giúp doanh nghiệp cải thiện độ chính xác của hàng tồn kho, quản lý hàng tồn kho một cách hiệu quả hơn, và tránh tình trạng thiếu hụt hoặc dư thừa hàng hóa. Kho bãi thông minh sẽ giúp doanh nghiệp nâng cao khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng, cung cấp dịch vụ nhanh chóng và chính xác hơn, và tăng cường sự hài lòng và lòng trung thành của khách hàng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Hàng hóa luôn luôn là một vấn đề cần thiết cho nhu cầu và đời sống xã hộ của của mội người dân hiện nay từ những vật dụng văn phòng, nhà cửa, sắt thép. đều là những mặt hàng thúc đẩy sự phát triển của thế giới hiện nay và vấn đề kho bài và lưu trữ hàng hóa cũng là một phần không thể thiếu giúp bảo quản và sắp xếp để tối diện tích và dễ dàng tiềm kiếm. Hiện này vẫn còn rất nhiều công ty đi theo hướng thủ công , tự vận chuyện hàng hóa vào kho và phải có sự giám sát của con người để vận hành kho xưởng đó. Để giải quyết vấn đề nêu trên chúng ta đưa ra giải pháp đó là tự động hóa hệ thống bằng robot và lập trình để phục vụ cho nhu cần vận chuyển hàng hóa một cách thông minh hơn để nhằm rút gọn thời gian, tối ưu hóa được nguồn nhân lực cho công ty.

Trước tiên cần thiết kế mô hình để đánh giá được khả năng của phương pháp trên. Mục tiêu, tính tối ƣu và giới hạn của đề tài 1. Mục tiêu - Nghiên cứu mô hình điều khiển động cơ động cơ bước và xi lanh khi nén để cẩu gắp và vận chuyển - Ứng dụng các công nghệ đã có để xây dựng hệ thống điều khiển thông minh. - Giảm chi phí về nhân công, tăng khả nẳng tiết kiệm thời gian và công sức.

- Hệ thống tự động vận hành đáp ứng nhu câu công nghiệp hóa hiện đại hóa như hiện nay .2 Tính tối ƣu của đề tài - Chi phí đầu tư thấp, hệ thống ổn định và có độ bền cao. - Có tính linh động cao, có thể mở rộng và phát triển theo nhu cầu của công ty - Tối ưu thời gian lưu trữ hàng hóa vào và xuất kho. - Nâng cao khả năng tự động hóa cho công ty. 2 CHƢƠNG II: TỔNG QUAN 2.

Giới thiệu chung Trong thời buổi phát triển của Thế Giới như hiện nay và nền kinh tể đóng vài trò rất quan trọng đối với sự phát triển.Tất cả các khu vực và các Châu lục trên thế giới ngày càng phát triển hơn đồng thời đi cùng với đó là những nên nền công nghiệp và nông nghiệp đang rất phát triển để thúc đẩy được sử phát triển đó chúng ta cần phải tao ra môi trường có tính cạnh tranh cao trong tất cả mọi mặt để đáp ứng được nhu cầu hiện đại ngày nay. Thứ không thể thiếu để phát triển được đó là khu lực lưu giữ hàng hóa và xuất khẩu hàng hóa ,tất cả cáng công ty lớn và những công ty nhỏ đều phải có những kho hàng riêng nhằm phục vụ nhu cầu lưu trứ hàng hóa ,hiện nay việc lưu trữ hàng hóa vẫn còn rất nhiều bất cập như chưa tự động hóa được dây chuyền, nhằm đáp ứng nhu cầu đó của các công ty,xí nghiệp em đã tìm hiểu và vận dụng những kiến thức đã học về PLC và các môn học khác để đưa ra được mô hình và cách để cải thiện tình trạng đó chính là “ Mô hình kho thông minh”.2 Giới thiệu PLC Hình 2.1 : PLC S7 1200 3 - Kích thước: 110 x 100 x 75 - Bộ nhớ người dùng: + Bộ nhớ làm việc: 50Kb + Bộ nhớl ưu trữ: 2Mb + Bộ nhớ Retentive: 2Kb - Ngõ vào ra số: 14 In/10 Out - Ngõ vào ra tương tự: 2 in - Vùng nhớ Truy suất bit (M): 4096Byte - Module tín hiệu mở rộng: 8 - Board tín hiệu/truyền thông:1 - Module truyền thông: 3 - Bộ đếm tốc độ cao: + 1 Pha 3 x 100KHZ/3 x 30KHZ + 2 Pha 3 x 80KHZ/3 x 20KHZ - Ngõ ra xuất xung tốc độ cao: 2 - Truyền thông: Ethernet - Thời gian thực khi mất nguồn nuôi: 10 ngày - Thực thi lệnh nhị phân: 0.1 micro giây/lệnh S7-1200 được thiết kế theo kiểu hệ thống nhiều mô-đun liên kết lại với nhau. Mỗi mô-đun là một thiết bị riêng lẻ, với các chức năng độc lập, khi kết hợp với bộ điều khiển lập trình sẽ tạo nên một hệ thống vận hành của s7-1200. Vậy hệ thống này bao gồm những thiết bị nào? Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200.

So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội: 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 một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200. -S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO). 4 -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 +Tính 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 thong mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232. -Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens.

-Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI  Ƣu điểm:  Tính ổn định cao.  Ngôn ngữ lập trình đơn giản.  Mạch điện điều khiển với PLC gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản và sửa chữa.  Có thể dễ dàng giao tiếp với máy tính thông qua cổng Ethernet.

 Khả năng chống nhiễu tốt.  Độ tin cậy cao.  Được hỗ trợ nhiều về giao tiếp truyền thông mạng máy tính và màn hình giám sát và thu thập dữ liệu trên WINCC.  Nhƣợc điểm: Giá thành phần cứng cao.

 Là một bộ điều khiển Logic có thể lập trình được. Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản) và nhiều nhà sản xuất khác nữa. Để lập trình cho PLC thì có các ngôn ngữ lập trình là LAD (Ladder Logic – dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram – Khối chức năng), STL (Statement List – liệt kê lệnh), được ưa chuộng nhất có lẽ đó là LAD vì nó đơn giản và dễ hiểu. PLC sẽ nhận các tín hiệu ở ngõ vào và dựa vào các thuật toán điều khiển 5 do người dùng lập trình bên trong PLC để xuất ra các tín hiệu ở ngõ ra có tác dụng điều khiển các thiết bị khác.

 Cấu trúc bên trong PLC được thể hiện trong hình 2.11 gồm có :  Bộ nhớ chương trình RAM, ROM.  Một bộ vi xử lý trung tâm CPU, dùng để xử lý các thuật toán.  Các module tín hiệu vào ra.  PLC được cấu trúc thành các module nên dễ dàng thay thế, mở rộng khi có nhu cầu.

Ngoài ra PLC còn có khả năng chống nhiễu tốt, là sự lựa chọn hàng đầu trong môi trường công nghiệp.11: Cấu trúc PLC.  Ứng dụng:  PLC được ứng dụng nhiều để điều khiển máy bơm, lò nhiệt, động cơ trong các hệ thống băng tải, thang máy hoặc các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp. 6 CHƢƠNG III : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Phân tích các hệ thống lƣu trữ hiện nay 3. Lƣu trữ hàng hóa truyền thống Tất cả những công đoạn như nhận hàng và lấy hàng đều được làm thủ công bằng những xe nâng để vận chuyển hàng hóa.

 Ưu điểm - Chi phí đầu tư không cao - Hệ thống vận hành đơn giản - Ít bảo trì bảo dưỡng  Nhược điểm - Chi phí vận hành cao - Thời gian lưu trữ hàng chưa tối ưu - Độ tin cây chưa được cao Hình 3.1: Lưu trữ hàng hóa truyền thống 7 3.2 Lƣu trữ hàng hóa thông minh Là hệ thống sử dụng những công nghệ máy móc nhằm phục vụ quá trình lưu trữ và lấy hàng hóa một cách nhanh chóng hơn khi làm thủ công.1 Lữu trữ hàng hóa thông mình bằng băng tải Là hệ thống sử dụng những băng tải có đặt những con lăn bên dưới và sẽ được những cảm biến nhận biết và tính toán để đưa tra lộ trình phù hợp để điều chỉnh những bánh lăn tới vị trí phù hợp để nhân viên cất giữ.  Ưu điểm - Có tính cơ động cao và linh hoạt - Chi phí vận hành thấp - Giảm được thời gian làm việc - Có độ tin cậy cao - Năng suất làm việc tăng  Nhược điểm - Chi phí đầu tư cao - Vẫn phụ thuộc người cất và lấy hàng - Chi phí bảo dưỡng cao Hình 3.2: Lưu trữ hàng hóa thông minh bằng băng tải 8 3.2 Lƣu trữ hàng hóa thông bằng robot Được cấu thành thừ những xi lanh smc để gắp , nâng ,hạ để đặt vào đúng vị trí kho và lấy ra được điều khiển thông qua Wincc và cấp tín hiệu bặng PLC , thông qua những động cơ động cơ bước để vận chuyển đến vị trí đã định.  Ưu điểm - Vận chuyển lấy hàng không cần sự can thiệp của công nhân - Tối ưu hóa thời gian làm việc - Giảm chi phí vận hành - Độ tin cậy cao  Nhược điểm - Chi phí đầu tư cao - Chi phí bảo dưỡng cao 9 Hình 3.3: Lưu trữ hằng hóa thông minh bằng robot 3.2 Chuyển giao dữ liệu Ethernet là một công nghệ mạng cục bộ nhằm giao tiếp truyền thông tin giữa các máy tính. Trong luận văn này thì cáp Ethernet được dùng để kết nối giữa máy tính và PLC S7-300 nhằm truyền nhận thông tin giữa hai thiết bị này.

Ethernet sử dụng cáp xoắn đôi và các liên kết sợi quang học giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu hơn so với phiên bản trước đó của nó là sử dụng cáp đồng trục.4: Cáp kết nối Ethernet Internet cáp quang (viết tắt là FTTH) là tên gọi về dịch vụ viễn thông băng thông rộng bằng cáp quang được kết nối tới tận nhà khách hàng. Khi lắp đặt Internet cáp quang, khách hàng được truy nhập internet tốc độ cao và sử dụng các ứng dụng như: điện thoại, Tivi, game, họp hội nghị. Sở dĩ gọi là FTTH do đây là tên gọi của chất liệu làm nên sợi cáp quang. Cáp quang mang nhiều ưu điểm cho khách hàng khi lựa chọn và sử dụng như: tốc độ truyền nhanh hơn, chi phí rẻ hơn.

Chưa kể tới khi sử dụng FTTH, khách hàng có thể dùng đường truyền tốc độ lớn và sử dụng nhiều dịch vụ trên 1 đường truyền duy nhất.