Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống lưu kho tự động - Chương 2: Cơ sở lý thuyết của hệ thống lưu kho tự động - Chương 3: Phân tích và lựa chọn giải pháp cho hệ thống lưu kho tự động - Chương 4: Tính toán và thiết kế hệ thống lưu kho tự động - Chương 5: Kết quả đạt được và đánh giá Nội dung nghiên cứu đề tài này sẽ giúp chúng ta có cái nhìn t ổng quan nhất về mô hình lưu kho tự động trên thực tế có cấu t ạo và ho ạt động như thế nào, cũng như vai trò và ứng dụng của nó trong ngành công nghiệp hiện nay. Trên cơ sở đó có thể tính toán và thiết kế được mô hình hệ thống t ự động lưu và xuất kho cho đề tài, ứng dụng vào thực tế là phục vụ cho đối tượng kho thành phẩm công nghiệp.3 Phương pháp thực hiện 1.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết + Tìm hiểu qua sách vở, tài liệu trên các diễn đàn. + Tìm hiểu về các bài toán, mô hình hóa giúp cho việc tính toán và chọn các trang thiết bị điện và cơ khí. + Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về các loại động cơ, hệ thống cảm biến, bộ điều khiển điển hình trong điều khiển một hệ thống lưu kho tự động.
+ Tìm hiểu về cơ sở lý thuyết, ứng dụng, viết chương trình điều khiển lưu kho cho bộ điều khiển PLC.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm + Nghiên cứu hệ thống lưu kho tự động trên thực tế hoặc các mô hình của đề tài trước. + Sử dụng phần mềm TIA Portal (SIMATIC STEP 7 & WinCC) và Factory IO làm công cụ để mô phỏng hệ thống. + Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế và mô phỏng hệ thống cơ khí.4 Giới hạn đề tài - Đối tượng nghiên cứu: + Bộ điều khiển trung tâm: PLC Siemens S7 - 1200. + Phần mềm TIA Portal (SIMATIC STEP 7 & WinCC) và Factory IO.
+ Các cơ cấu chấp hành: DC Step17PM - K142, bộ truyền động vitme đai ố c, cảm biến tiệm cận, công tắc hành trình KW7 - 0CG. + Các module: Driver TB - 6600 điều khiển động cơ bước. 3 + Nguồn cấp điện cho hệ thống 24V. - Phạm vi nghiên cứu: + Thiết kế cơ khí và hệ thống điều khiển.
+ Xây dựng giải thuật và chương trình điều khiển. + Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên Wincc cho hệ thống. + Lập trình trên PLC điều khiển mô hình lưu kho tự động. + Ứng dụng phần mềm Factory IO để mô phỏng hệ thống.5 Dự kiến kết quả đạt được Qua quá trình thực hiện nghiên cứu về đề tài này, nhóm dự kiến những kết quả có thể đạt được như sau: + Phân tích, lựa chọn được phương án và giải pháp phù hợp cho hệ thống lưu kho.
+ Thiết kế được hệ thống tự động hóa nhập, lưu và xuất kho phù hợp với điều kiện thực tế. + Mô phỏng 3D được hoạt động của hệ thống lưu kho. 4 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG LƯU KHO 2.1 Nguyên lý làm việc và cấu trúc hệ thống lưu kho 2.1 Nguyên lý làm việc Khái ni ệm về hệ thống lưu kho Đầu tiên, chúng ta cần phải biết được hệ thống lưu kho tự động là gì? Đây là hệ thống nhà kho thông minh, nơi lưu trữ hàng hóa tự động hay còn gọi là hệ thống AS/RS (Automated Storage and Retrieval System) là hệ thống quản lý xuất nhập hàng hoá t ự động với sự phối hợp các k ỹ thuật cao về cơ khí, tự động hoá và công nghệ thông tin. Hệ thống này được sử dụng phổ biến trong các kho hàng và trung tâm phân phối có mật độ lưu chuyển lớn với nhiều ràng buộc về quản lý hàng.
Nguyên lý làm vi ệc của hệ thống lưu kho Các hệ thống nhà kho hiện nay thường hoạt động theo kiểu tự động hoặc bán tự động, nhưng nhìn chung thì đều có nguyên lý làm việc giống nhau. 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 vào vị trí trống trong khu lưu trữ. Khi xuất hàng, hàng hóa sẽ được hệ thống Robot đưa ra từ khu lưu trữ đến khu xuất hàng, sau đó hàng hóa sẽ được vận chuyển ra ngoài nhờ hệ thống vận chuyển.2 Cấu trúc hệ thống Hệ thống lưu kho tự động tùy theo yêu cầu công nghệ của mỗi nhà kho nên sẽ có cấu trúc khác nhau.
Các kiểu nhà kho hiện nay có thể kể đến như: Hệ thống lưu kho tự động cho các ki ện hàng đồng hạng: Loại kho này thiết kế cho các kiện hàng cùng hàng tải trọng (unit load), hoặc cùng hạng kích cỡ, ví dụ đựng trong các thùng hàng chu ẩn hóa, hoặc cùng kiểu bốc xếp. Trong trường hợp thao tác với các kiện hàng đồng hạng bộ phận công gắp của Robot S/R có thể thiết kế chuyên dụng, ví dụ cùng cơ cấu kẹp cơ khí hoặc bàn kẹp chân không, bàn k ẹp từ tính. Đồng thời kết cấu cũng được tính toán cho một hạng mức trọng tải hoặc kích cỡ. Hệ thống lưu kho tự động này thường được thiết k ế đi kèm với một hệ thống băng truyền và thường được sử dụng trong kho hàng các xí nghiệp, trong các kho chứa ôtô.1 Unit load AS/RS Hệ thống lưu kho tự động dành cho tải nhỏ: Là hệ thống Mini Load AS/RS thiết kế cho trường hợp các kiện hàng trọng tải nhỏ.
Hệ thống kho AS/RS này thích hợp với cơ sở không có mặt bằng rộng, các sản phẩm thường là các chi tiết máy, các dụng cụ. và thường được đựng trong các thùng chứa, các ngăn kéo. Các xí nghiệp, các cơ sở dịch vụ lại hay sử dụng các loại hệ thống kho này.2 Hệ thống AS/RS tải nhỏ (Mini Load AS/RS) 6 Hệ thống lưu/xuất kho tự động có người vận hành (Man-on-boaed AS/RS): Là hệ thống kho bán tự động, t ức là có sự tham gia trực tiếp của người vận hành ở một công đoạn nào đó, ví dụ có người đứng trên thang máy để xếp, nhặt hàng như trên hình. Hệ thống này thích hợp với những loại mặt hàng dạng các chi ti ết máy để rời.
Hệ thống có sức chứa, kích thước và tải trọng nhỏ. Nhưng có thể thích hợp với các xí nghiệp vừa và nhỏ.3 Kho bán tự động (xếp nhặt hàng bằng tay) Kho chi ều sâu (Deep-Lane AS/RS): Hệ thống tự động AS/RS tuyến sâu (deep-lane) chỉ có đặc điểm khác là chiều sâu của kho tương đối lớn nên cất giữ được nhiều khoang hàng hơn.4 Kho AS/RS tuyến sâu 7 2.2 Các thành phần cơ bản của hệ thống lưu kho Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theo mỗi hành lang có một Robot vận chuyển tự động. Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng. Đầu mỗi hàng lang là tr ạm nhập xuất hàng hóa.
Các trạm này liên hệ với nhau theo hệ thống băng chuyền. Khung ngăn Các pallet hoặc kiện Robot Trạm xuất – nhập Hình 2.5 Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho Hệ thống vận chuyển Hệ thống vận chuyển trong kho rất đa dạng, tùy theo yêu cầu công nghệ, về hàng hóa, hình thức xuất nhập. Mà có những phương thức vận chuyển hàng trong kho tương ứng. Hiện nay, hệ thống vận chuyển trong kho tự động ở các nước đã có áp dụng như: băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng, máy xếp dỡ.
Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động của các siêu thị, các công ty dược. Băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa t ừ kho đến nơi giao hàng cho khách. Băng tải có r ất nhiều loại, mỗi lo ại được dùng để tải một loại vật liệu khác nhau.6 Hệ thống băng truyền Hệ thống xuất nhập Hệ thống xuất nhập của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khác nhau có thể kể đến như dùng nhân công, thẻ từ, tích kê, mã vạch, máy tính, camera. Mã vạch là hình gồm nhiều sọc đứng, rộng và hẹp được in để đại diện cho các mã số dưới dạng máy có thể đọc được.
Hệ thống lưu trữ Hệ thống lưu trữ là phần không thể thiếu trong kho hàng tự động. Đây là nơi thực hiện nhiệm vụ lữu trữ và quản lý trong kho hàng. Có nhiều hình thức xây dựng nên một hệ thống lưu trữ thông qua các phần mềm quản lý khác nhau. Các phần mềm quản lý kho được dùng phổ biến hiện nay như phần mềm quản lý kho Dms coldstorage, Smartlog.7 Giao diện phần mềm Smartlog 9 Hệ thống điện điều khiển Hệ thống điện điều khiển bao gồm bộ điều khiển trung tâm các lo ại cảm biến, các rơle trung gian.
Hệ thống điện điều khiển có vai trò nhận tín hiệu điều khiển và điều khiển hoạt động của các cơ cấu chấp hành giúp vận hành kho hàng một cách tự động và chính xác. Hệ thống chấp hành Hệ thống chấp hành bao gồm các động cơ và các cơ cấu cơ khí có vai trò biến đổi, truyền chuyển động, trực tiếp vận chuyển xu ất nhập các loại hàng hóa trong kho.3 Bộ điều khiển PLC 2.1 Giới thiệu chung Bộ điều khiển PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp điều khiển logic thông qua một ngôn ng ữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm.2 Nguyên lý hoạt động Khi thiết bị được kích hoạt trạng thái ON hoặc OFF do thiết bị điều khiển vật lý bên ngoài.
Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp chương trình vòng lặp do người dùng cài đặt sẵn và chờ các tín hiệu xuất hiện ở ngõ vào và xuất ra các tín hiệu ở ngõ ra. Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm mang lại lợi ích như: + Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. + Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa. + Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.
+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. + Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Module mở rộng.