Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Chương 4: Thi Công Hệ Thống Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá Chương 6: Kết Luận và hướng phát triển. GIỚI HẠN Phần cứng: Khung mô hình kho chứa hàng và cánh tay nâng được làm từ nhôm, nhựa mica. Sử dụng 2 động cơ bước 2 pha, động cơ DC và mạch điều khiển động cơ bước TB6560 cho 2 trục cánh tay lấy hàng. Bộ xử lý trung tâm PLC Mitshubishi FX1S, camera nhận diện mã QR và cảm biến hồng ngoại nhận biết hàng.
Phần mềm: Hệ thống điều khiển và giám sát SDACA và bộ xử lý trung tâm PLC Mitshubishi FX1S. Phần mềm lưu trữ và quản lý dữ liệu truy xuất từ hệ cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server được phát triển bằng ngôn ngữ C Sharp. Mục tiêu của đề tài là thiết kế một mô hình hệ thống lưu kho tự động, sử dụng mã QR để nhận dạng hàng hóa, hệ thống được điều khiển và giám sát trên hệ thống SCADA, tích hợp tính năng quản trị hệ cơ sở dữ liệu hàng hóa. Dùng SQL Server để làm nơi lưu trữ cơ sở dữ liệu cho hệ thống … Page |3 Đề Tài: Ứng Dụng PLC Lưu Trữ Hàng Hóa Đồ Án Tôt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Tử Đức Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nguyên lý làm việc và cấu trúc hệ thống lưu kho 2.1 Nguyên lý làm việc * Khái niệm 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 tự động với sự phối hợp các kỹ 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 việc 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 lưu kho 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 kiện 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 chuẩn hóa, hoặc cùng kiểu bốc xếp. Trong trường hợp thao tác với các kiện hàng đồng hạng bộ phận công gắp của Robot Page |4 Đề Tài: Ứng Dụng PLC Lưu Trữ Hàng Hóa Đồ Án Tôt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Tử Đức S/R có thể thiết kế chuyên dụng, ví dụ cùng cơ cấu kẹp cơ khí hoặc bàn kẹp chân không, bàn kẹp 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 kế đi kèm với một hệ thống băng truyền và thường được sử dụng trong kho hàng các xí nghiệp, trong các kho chứa ôtô. 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. Hệ thống lưu/xuất kho tự động có người vận hành (Man-on-boaed AS/RS): Là hệ thống kho bán tự động, tức 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 tiết 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. Kho chiều 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.2 Hệ thống được thể hiện ở các đề tài trước 2.1 Cảm biến màu sắc TCS3200 Color Sensor Cảm biến màu sắc TCS3200 Color Sensor được sử dụng để nhận biết màu sắc bằng cách đo phản xạ 3 màu sắc cơ bản từ vật thể là đỏ, xanh lá và xanh dương từ đó xuất ra tần số xung tương ứng với 3 màu này qua các chân tín hiệu, đo 3 tần số xung này Page |5 Đề Tài: Ứng Dụng PLC Lưu Trữ Hàng Hóa Đồ Án Tôt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Tử Đức và qua 1 vài bước chuyển đổi nhất định là bạn sẽ có đươc thông tin của màu sắc của vật thể cần đo. Thông số kỹ thuật: • Sensor: TCS3200 • Nguồn sử dụng: 2.5VDC • Ngõ ra: 3 tần số xung tương ứng 3 màu đỏ xanh dương và xanh lá.1: Sơ đồ chân cảm biên màu sắc. GND GND OE Enable (Mức Thấp) OUT đầu ra tín hiệu tần số S0, S1 Dùng để lựa chọn tỷ lệ tần số S2, S3 Dùng để lựa chọn kiểu photodiod VCC 2.2 Sử dụng Aduino làm bộ điều khiển trung tâm Điều khiển bằng mạch điều khiển ardiuno MEGA2560 Hình 2.1 ARDUINO MEGA 2560 Arduino Mega 2560 là sản phẩm tiêu biểu cho dòng mạch Mega, là dòng bo mạch có nhiều cải tiến so với Arduino Uno (54 chân digital IO và 16 chân analog IO).
Đặc biệt bộ nhớ flash của MEGA được tăng lên một cách đáng kể, gấp 4 lần so với những phiên bản cũ của UNO R3. Điều này cùng với việc trang bị 3 timer và 6 cổng interrupt khiến bo mạch Mega hoàn toàn có thể giải quyết được nhiều bài toán hóc búa, cần điều khiển nhiều loại động cơ và xử lý song song nhiều luồng dữ liệu số cũng như tương tự. Page |6 Đề Tài: Ứng Dụng PLC Lưu Trữ Hàng Hóa Đồ Án Tôt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Tử Đức Thông số kỹ thuật: • Chip điều khiển chính: ATmega328P-AU • Chip nạp và giao tiếp UART: CH340 • Nguồn nuôi mạch: 5V DC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn DC (khuyến cáo sử dụng nguồn jack DC từ 6 - 9v) • Số chân Digital I/O: 14 (trong đó 6 chân có khả năng xuất xung PWM) • Số chân PWM Digital I/O: 6 • Số chân Analog Input: 6 • Dòng điện DC Current trên mỗi chân I/O: 20 mA • Dòng điện DC Current chân 3.3V: 50 mA • Flash Memory: 32 KB (ATmega328P), 0.5 KB dùng cho bootloader • SRAM: 2 KB (ATmega328P) • EEPROM: 1 KB (ATmega328P) • Clock Speed: 16 MHz • LED_BUILTIN: 13 • Kích thước: 68.4 mm Thông sô kỹ thuật: Microcontroller: ATmega2560 Operating voltage: 5V Input voltage (recommended): 7-12 V Digital I/O pins: 70 (of which 15 provide PWM output) Analog input pins: 16 DC current per I/O pin: 40 mA DC current for 3.3V pin: 50 mA Flash memory: 256 KB of which 8 KB used by bootloader SRAM: 8 KB Page |7 Đề Tài: Ứng Dụng PLC Lưu Trữ Hàng Hóa Đồ Án Tôt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Tử Đức EEPROM: 4 KB Clock speed: 16 MHZ Bảng 2.2: Thông sô kỹ thuật ATmega2560 2.3 Mạch Đọc Mã Vạch GM65 1D 2D QR Barcode Reader Module Hình 2.2 Cảm biến GM65 Mạch đọc mã vạch GM65 1D 2D QR Barcode Reader Module được sử dụng để đọc các loại mã vạch 1D, 2D và đặc biệt có thể đọc được mã QR rất phổ biến hiện nay qua cảm biến hình ảnh CMOS, mạch truyền dữ liệu tới Vi điều khiển hoặc máy tính dễ dàng qua giao tiếp USB hoặc UART, mạch có chất lượng gia công tốt, độ bền và độ ổn định cao. Thông số kỹ thuật: • Điện áp sử dụng: 5VDC • Điện áp giap tiếp: TTL 3.
• Current: 120mA during scanning / 30mA during standby • Interface: USB, UART (HID or VSP) • Optical system: CMOS • Capture light source: 617nm LED • Lighting source: 6500K LED • Reading angle: rotating 360 ° o Deflection ± 60 ° o Tilt ± 65° Page |8 Đề Tài: Ứng Dụng PLC Lưu Trữ Hàng Hóa Đồ Án Tôt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Tử Đức • Scanning angle: 34 ° (horizontal) 26 ° (vertical) 2. Cải tiến của đề tài của nhóm 2. Phần mềm GX Work2 Hình 2.1: Phần mềm GX WORK 2. GX Works2 là phiên bản nâng cấp và thay thế cho GX Developer bị hạn chế một số tính năng.
Những cải tiến trong phiên bản phần mềm này gồm có: - Giao diện được thiết kế lại một cách trực quan hơn để thuận tiện cho người sử dụng. - Thư viện các modun được cập nhập đầy đủ hơn. - Hỗ trợ thêm những ngôn ngữ lập trình như FBD và SFC. - Thao tác tùy chỉnh các thông số dễ dàng.
- Bộ cài đặt được tích hợp thêm các gói phần mềm hỗ trợ. * Cấu hình màn hình trong GX Works2: Page |9 Đề Tài: Ứng Dụng PLC Lưu Trữ Hàng Hóa Đồ Án Tôt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Tử Đức Hình 2.2: Cấu hình màn hình trong GX Work2. * Thanh tiêu đề: Thanh tiêu đề thể hiện tên của dự án đang sử dụng. * Thanh Menu: Thanh menu được sử dụng khá thường xuyên khi làm việc với GX Works2.
Click vào thanh menu để chọn những chức năng khác nhau từ thanh menu. * Thanh công cụ: Thanh công cụ gồm những biểu tượng rất trực quan và dễ sử dụng cho những chức năng thông dụng. Nó khiến các thao tác nhanh hơn. P a g e | 10 Đề Tài: Ứng Dụng PLC Lưu Trữ Hàng Hóa Đồ Án Tôt Nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Tử Đức Hình 2.4: Thanh công cụ.
* Tab: Khi làm việc với nhiều cửa sổ đang mở, nó thể hiện theo dạng trình duyệt tab. Click vào tab sẽ kích hoạt cửa sổ làm việc tương ứng. * Xem nội dung hiển thị: Xem nội dung hiển thị thể hiện nội dung của trình hiển thị hiện tại. * Vùng quản lý Project: Xem vùng đang chọn vùng thể hiện nội dung của vùng hiện tại.