CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Động lực học Robot, giới thiệu về PLC và MAUI, khái niệm về cách sắp xếp hàng hóa FIFO, FILO. Chương 3: Thiết kế phần cứng cho Robot trên Solidworks, các linh kiện cơ bản để xây dựng nên phần cứng Robot. Tìm hiểu chọn lựa các thiết bị như PLC, driver, động cơ…. Chương 4: Xây dựng chương trình điều khiển cho Robot, nghiên cứu tập trung vào việc sắp xếp và di chuyển trong kệ của Robot Chương 5: Trình bày kết quả từ thực nghiệm của Robot của phần cứng và phần mềm.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Hệ thống Robot Shuttle 2. Giới thiệu về hệ thống Shuttle Hệ thống Robot Shuttle được tích hợp để vận chuyển pallets trong hệ thống kênh kệ Radio Shuttle. Hệ thống shuttle bao gồm Trạm kết nối được đặt trong mỗi kênh, nơi hàng hóa sẽ được lưu trữ và robot shuttle sẽ chuyển chúng vào kênh.
Pallets được định vị và thu thập từ đầu kênh của giá đỡ, có thể từ một phía hoặc cả hai phía. Điều này đòi hỏi tất cả các hàng hóa trên pallet đều phải được đảm bảo an toàn. Trong quá trình định vị, xe nâng đặt pallet chứa hàng lên trạm nối. Sau khi tháo càng nâng, lệnh lưu trữ được nhập từ điều khiển từ xa.
Người giám sát sau đó tự động di chuyển pallet đến vị trí trống tiếp theo trong kênh. Trong quá trình truy xuất, Shuttle nhận tín hiệu từ điều khiển từ xa và chuyển pallet từ vị trí lưu trữ gần nhất trong kênh đến trạm kết nối.Mô hình cơ bản về hệ thống kho Robot Shuttle KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hệ thống kệ Radio Shuttle là một giải pháp tự động cho việc lưu trữ hàng hóa trong kho công nghiệp, sử dụng xe đưa đón thay vì xe nâng. Hệ thống này thích hợp cho hàng hóa ít loại và số lượng lớn, như thực phẩm, thuốc lá, tủ đông, đồ uống, dược phẩm,. Hệ thống này thường chỉ chọn pallet từ hai đầu giá, làm nó phù hợp cho những sản phẩm có số lượng lớn nhưng có ít loại khác nhau.Một phần của kệ Radio Shuttle 2.2 Mục tiêu của robot shuttle 2.
Tối ưu hóa không gian - Hệ thống vẫn duy trì hiệu suất cao bằng cách tận dụng đầy đủ chiều cao của kho. Kệ có thể được thiết kế với chiều sâu lên đến 30m, tối ưu hóa mật độ lưu trữ hàng hóa. Kệ truyền thống, kệ Mobile Racking và kệ Radio Shuttle - Hệ thống kệ này không chỉ tận dụng không gian kho hiệu quả mà còn vượt trội so với kệ Pallet truyền thống và kệ Mobile Racking với mức tiết kiệm đáng kể.Với khả năng tối ưu KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT hóa không gian, kệ này tiết kiệm hơn 50% so với kệ Pallet truyền thống và 10% so với kệ Mobile Racking, tăng cường khả năng lưu trữ hàng hóa mà không làm giảm hiệu suất hoạt động kho. Điều này không chỉ mang lại hiệu quả về không gian mà còn giúp tối ưu hóa chi phí và tăng cường khả năng quản lý hàng hóa một cách hiệu quả.
Cải thiện hiệu suất thời gian và nâng cao năng suất: - Giảm thời gian vận hành thông qua việc tăng tốc độ di chuyển hàng hóa, vì xe nâng không cần tiếp cận sâu vào mỗi dãy hàng. - Robot được trang bị cảm biến để tự động sắp xếp pallet một cách hiệu quả nhất. - Tốc độ vận hành của robot là 1m/s khi không nâng hàng và 0.9m/s khi nâng hàng, đảm bảo khả năng di chuyển linh hoạt. Quản lý và kiểm soát hàng hóa hiệu quả: - Xuất nhập và kiểm soát hàng hóa có thể được thực hiện nhanh chóng chỉ với một lệnh, giảm thời gian và công sức cần thiết.
- Hệ thống dễ sử dụng, giúp tối ưu hóa trải nghiệm người sử dụng. Tối ưu chi phí và an toàn: - Hệ thống này mang lại sự tiết kiệm chi phí đáng kể thông qua việc tăng mật độ lưu trữ và sử dụng không gian tối ưu, giảm diện tích mặt sàn cần thiết cho kho. - Sự giảm lượng nhân lực cần thiết so với các loại kệ pallet thông thường giúp tiết kiệm chi phí nhân công. - Đặc biệt, hệ thống này được ứng dụng rộng rãi trong kho lạnh với khả năng hoạt động trong môi trường nhiệt độ rộng từ -30˚C đến 45˚C.
- Việc giảm chi phí vận hành là kết quả của việc xe nâng không cần tiếp cận sâu vào các dãy kệ, giảm tiêu thụ năng lượng. Linh hoạt và đa dạng: - Hệ thống này không chỉ linh hoạt trong việc sử dụng với tất cả các loại xe nâng mà còn có khả năng làm việc với nhiều loại pallet có kích thước và tải trọng khác nhau. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Robot có khả năng nâng hàng lên đến 1500kg, đảm bảo khả năng xử lý hàng hóa đa dạng. - Hệ thống có khả năng hoạt động theo mô hình LIFO hoặc FIFO, linh hoạt để đáp ứng các yêu cầu lưu trữ cụ thể thông qua bảng điều khiển.
An toàn và ổn định: - Với việc xe nâng không cần phải vào sâu vào các dãy kệ như kệ tiền nhiệm Drive-In, đảm bảo độ an toàn và giảm thiểu tai nạn cho người vận hành. Độ an toàn giữa kệ Drive - In Rack và Shuttle Radio - Kết hợp giữa kệ Shuttle và Robot đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn, đồng thời bảo vệ hàng hóa và người vận hành khỏi rủi ro.2 Giới thiệu về PLC 2.1 Sơ lược về lịch sử và giới thiệu Kỹ thuật điều khiển đã trải qua một hành trình dài, bắt đầu từ việc con người thực hiện điều khiển trực tiếp đến sự phát triển gần đây của ứng dụng điện và tiếp điểm Relay. Relay không chỉ giúp đơn giản hóa quy trình điều khiển mà còn loại bỏ cần thiết của công tắc cơ khí, tạo ra những thay đổi quan trọng trong hệ thống. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Một phần quan trọng của sự tiến bộ này là sự xuất hiện của máy tính và ứng dụng ngành điện tử trong quá trình điều khiển.
Việc này đã mở ra cánh cửa cho kỹ thuật điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller). Xuất hiện vào những năm 1970, PLC không chỉ là một bước đột phá mà còn trở thành lựa chọn hàng đầu cho việc điều khiển quy trình sản xuất. Tủ điều khiển dây chuyền sản xuất trong nhà máy khi chưa có PLC Thay vì sử dụng các tiếp điểm cơ khí, PLC cho phép lập trình linh hoạt và đa dạng hóa quá trình điều khiển. Các chương trình PLC có thể được tùy chỉnh để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp, từ điều khiển các dây chuyền sản xuất đến quản lý hệ thống tự động hóa toàn diện.
Sự phát triển của PLC không chỉ giúp tăng cường hiệu suất và chính xác trong điều khiển mà còn mở ra cánh cửa cho tự động hóa cao cấp và tích hợp với các hệ thống thông tin. Điều này không chỉ tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn tạo ra môi trường làm việc thông minh và linh hoạt hơn. Nhờ vào PLC, ngành công nghiệp đã đạt được sự tiến bộ đáng kể trong quản lý và kiểm soát các hệ thống phức tạp. PLC, hay "Programmable Logic Controller," là một thiết bị điều khiển lập trình được đặc chế để đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp, từ việc điều khiển các quy trình đơn giản đến những quy trình phức tạp.
Chức năng của PLC phụ thuộc vào chương trình hoặc sự kiện được xác định bởi người điều khiển, và những sự kiện này thường được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích, hay còn được biết đến là đầu vào. Đầu vào có thể bao gồm các tín hiệu từ cảm biến, bộ định thời (timer), hoặc các sự kiện được đếm qua bộ đếm. Khi một sự kiện được kích hoạt, PLC sẽ thực hiện các hành động như KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 9 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT bật, tắt, hoặc phát ra chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được kết nối vào đầu ra của PLC. Quá trình này cho phép thay đổi chương trình trong PLC, từ đó có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau, linh hoạt phù hợp với các môi trường điều khiển đa dạng.
PLC không chỉ đơn thuần là một công cụ linh hoạt thực hiện chương trình và điều khiển quy trình, mà còn là một công cụ mạnh mẽ trong việc thí nghiệm và tối ưu hóa quy trình sản xuất, đặc biệt là trong môi trường công nghiệp. Sự linh hoạt và khả năng thí nghiệm của PLC giúp nó trở thành một công cụ quan trọng, đóng góp vào việc nâng cao hiệu suất và chất lượng trong quá trình sản xuất công nghiệp. Bộ điều khiển lập trình đầu tiên, ra đời từ nhóm kỹ sư thuộc General Motors vào năm 1968, đã có những ý tưởng tiên tiến: - Lập trình Dễ Dàng: Đòi hỏi ngôn ngữ lập trình dễ hiểu và sử dụng. - Cấu Trúc Module Mở Rộng: Thiết kế với cấu trúc mô-đun, giúp dễ dàng bảo trì và sửa chữa.
- Độ Tin Cậy Cao Trong Môi Trường Công Nghiệp: Đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường công nghiệp. - Giá Cả Cạnh Tranh: Phải có giá trị cạnh tranh để phù hợp với yêu cầu ngành công nghiệp. Hình ảnh bộ PLC đầu tiên Tuy nhiên, bản đầu tiên của PLC vẫn còn đơn giản và nặng nề, gây khó khăn cho người sử dụng trong quá trình vận hành hệ thống. Do đó, qua từng bước, các nhà thiết kế đã cải thiện thiết bị, làm cho nó trở nên đơn giản, nhẹ nhàng, và dễ dàng vận hành.
Tuy nhiên, thách thức KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 10 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT lập trình vẫn tồn tại, và để giải quyết vấn đề này, các thiết bị lập trình ngoại vi đã được phát triển để hỗ trợ người dùng trong công việc lập trình của họ. Để đơn giản hóa việc lập trình, thiết bị điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã tạo ra được một sự phát triển thực sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các thiết bị điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển.
Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The Diagram Format).