Nghiên cứu thiết kế hệ thống kiểm soát, giám sát và điều khiển kho tự động

Nội dung text: Nghiên cứu thiết kế hệ thống kiểm soát, giám sát và điều khiển kho tự động

1. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM SOÁT, GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN KHO TỰ ĐỘNG. RESEARCHING AND DESIGNING AUTOMATED STORAGE AND RETRIEVAL SYSTEM. Vương Trí Dũng TÓM TẮT Kho chứa là một phần không thể thiếu đối với các doanh nghiệp. Việc kiểm soát, giám sát và điều khiển kho là một quá trình phức tạp và khó khăn. Vì vậy, hệ thống kho tự động là một giải pháp tốt giúp cho các doanh nghiệp có thể tiết kiệm được công sức và thời gian trong việc quản lý tồn kho. Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu lập trình điều khiển tự động, thiết kế giao diện kiểm soát, giám sát giữa người và máy, và thiết kế hệ thống kho phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ ở Việt Nam. ABSTRACT Warehouse is a important part of interprises. Warhouse managing, monitoring and controlling are a complex and difficult process. Therefore, Automated Storage and Retrieval System (ASRS) is a good solution for companies to save their resources in warehouse management. The main purpose of this thesis is reseaching automatic control programming, designing human-machine interface to manage and monitor, and constructing a suitable ASRS for small and medium vietnamese businesses. 1. Dẫn nhập. Nghiên cứu thiết kế giao diện HMI và kết nối PC với PLC điều khiển thông qua giao diện Hệ thống kho là một phần không thể WinCC. thiếu trong thực tiễn sản xuất, việc quản lý kho hiệu quả sẽ đem lại hiệu quả sản xuất 2. Nội dung. cũng như hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp. Do đó, hệ thống ASRS sẽ giải phóng 2.1 Cơ sở lý thuyết. [1] phần lớn sức lao động của con người trong SCADA là một hệ thống điều khiển quản lý kho, góp phần thúc đẩy sản xuất, tiết giám sát và thu thập dữ liệu nhằm hỗ trợ con kiệm chi phí cho các doanh nghiệp Việt Nam người trong quá trình giám sát và điều khiển vừa và nhỏ. từ xa. một hệ SCADA phải có hệ thống truy Hệ thống quản lý kho tự động là một cập, truyền tải dữ liệu cũng như hệ giao diện hệ thống phức hợp vô cùng phức tạp nên đề người – máy tài ở đây được giới hạn cụ thể là tự động hóa khâu xuất nhập kho phù hợp với điều kiện thực tế ở công ty Việt Nam, nghiên cứu lập trình điều khiển tự động trên nền PLC của Siesmen và thiết kế lập trình giao diện HMI thông qua phần mềm WinCC để có thể thực hiện việc điều khiển, kiểm soát và giám sát. Phương pháp nghiên cứu ở đây là bao gồm các hướng sau: Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống SCADA. Nghiên cứu thiết kế và chế tạo phần cơ khí của robot di động. Nghiên cứu lập trình điều khiển robot chuyển Hình 1 – Các thành phần cơ bản của một hệ động bằng PLC thông qua chương trình SCADA. Simatic Manager.
2. PLC (Programmable Logic Đế xoay được gắn lên trên đế di Controller) được thiết kế nhằm thay thế các chuyển và thực hiện chuyển động xoay thông phương pháp truyền thống dùng rơ-le và các qua bộ truyền động bánh răng (m1=25; thiết bị cồng kềnh, và nó tạo ra một khả năng m2=50) được dẫn động bằng động cơ DC 1 điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa chiều. trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản. Cơ cấu thanh trượt được truyền động Ngoài ra, PLC còn có thể thực hiện các tác bằng hệ thống động cơ DC 1 chiều và xích vụ khác như định thì, đếm, v.v , làm tăng tải để đưa hàng ra vào kệ. khả năng điều khiển cho những hoạt động Cơ cấu ròng rọc được truyền động phức tạp, ngay cả với loại PLC nhỏ nhất. bằng hệ thống động cơ DC 1 chiều để đưa hàng lên những vị trí kệ ở trên cao 2.2 Thiết kế cơ khí. Để hệ thống kho tự động thực hiện 2.3 Lập trình điều khiển. việc kiểm soát, giám sát và điều khiển, ta giả Chương trình điều khiển ARSR gồm định rằng sơ đồ bố trí mặt bằng cơ bản của có 5 phần: kho như hình sau: Tự động nhập kho. Tự động xuất kho. Bán tự động nhập kho. Bán tự động xuất kho. Điều khiển bằng tay. Lưu đồ giải thuật như sau: Hình 2 – Sơ đồ bố trí kho. Kho gồm 2 dãy kệ chứa hàng, một dãy bên trái và một dãy bên phải. Hai dãy có n hàng được ký hiệu là A, B ở đây chỉ giới hạn 2 hàng là A và B. Robot gồm có các phần, đế di chuyển, đế xoay, thanh trượt và khung nâng. Hình 3 – Robot. Đế di chuyển gồm có hệ thống 4 bánh xe được dẫn động bằng động cơ DC 1 chiều di chuyển trên rail.
3. Hình 5 – Lưu đồ giải thuật chương trình 1: Tự động nhập kho. Hình 4 – Lưu đồ giải thuật chương trình chính.
4. Hình 6 – Lưu đồ giải thuật chương Hình 7 – Lưu đồ giải thuật chương trình 2: Tự động xuất kho. trình 3: Bán tự động nhập kho.
5. 2.4 Thiết kế giao diện. Hình 10 – Giao diện HMI sau khi đã hoàn tất thiết kế và gán Tag. 2.5 Thử nghiệm và kết quả. Các bước thực hiện và đánh giá. 2.5.1 Thử nghiệm. Bước 1: Lấy hàng Đưa đặt hàng vào vị trí xuất nhập, đồng thời khởi động chương trình nhập kho tự động, robot khởi động lấy hàng. Hình 8 – Lưu đồ giải thuật chương trình 4: Bán tự động xuất kho. Hình 11 – Robot lấy hàng. Bước 2: Lựa chọn kệ Robot chọn lựa kệ chứa và di chuyển đến kệ chứa còn trống. Hình 12 – Robot di chuyển đến kệ chứa còn trống. Hình 9 – Sơ đồ đấu dây các ngõ vào ra I/O.
6. Bước 3: Robot đưa hàng vào kệ phần di chuyển trên rail, có thể cải tiến giúp cho xe từ việc chỉ di chuyển dọc sẽ có thể di chuyển ngang và dọc để có thể đáp ứng linh hoạt hơn với điều kiện kho bãi hạn chế. LỜI CẢM ƠN. Trong suốt thời gian thực hiện luận văn: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống kiểm soát, giám sát và điều khiển kho tự động”, bên cạnh nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự khích lệ rất nhiều từ nhà trường, Hình 13 – Robot đưa hàng vào kệ chứa. thầy, cô, gia đình và bạn bè. Trước tiên tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn đến cán bộ Bước 4: Trở về vị trí ban đầu hướng dẫn khoa học TS. Huỳnh Nguyễn Robot sau khi đưa hàng vào kệ chứa thì trở Hoàng, thầy đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn, về vị trí xuất nhập hàng và trở về bước 1, quy định hướng, tạo cơ hội học tập, hỗ trợ và trình tiếp tục cho đến khi các kệ chứa đã đầy. động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn quý thầy, cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong thời gian qua. Cảm ơn quý thầy, cô trong Khoa Cơ Khí đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm đến khi hoàn thành. Cảm ơn ban lãnh đạo công ty cơ khí Đặng Song đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi Hình 14 – Robot di chuyển về vị trí xuất hoàn thành luận văn của mình. nhập. Cuối cùng tôi xin gởi lời cảm ơn bạn 2.5.2 Đánh giá bè và nhất là anh trai và ba mẹ những người Về cơ bản robot hoạt động đúng theo luôn bên tôi động viên và giúp đỡ tôi trong lập trình mong muốn, tuy nhiên cần phải quá trình học tập và thực hiện luận văn này. thêm các chương trình con để đảm bảo an toàn cũng như làm cho quá trình thực hiện tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO hơn, phần cơ khí các gia công chính xác hơn [1] Lê Ngọc Bích – Phạm Quang Huy, CAD và thiết kế gọn hơn. trong tự động hóa SCADA truyền thông trong công nghiệp, nhà xuất bản Dân Trí. 3. Kết luận. [2] Lê Hoài Quốc – Chung Tấn Lâm, Bộ điều Đề tài đã xây dựng động cơ hệ thống khiển lập trình vận hành và ứng dụng (xuất ASRS. Hệ thống này có thể thực hiện việc bản lần thứ 2), nhà xuất bản khoa học và kỹ kiểm soát, giám sát và điều khiển trên máy thuật. tính thông qua giao diện HMI. Hệ thống này [3] Tăng Văn Mùi – Nguyễn Tiến Dũng, rất có tiềm năng ứng dụng trong các doanh Điều khiển logic lập trình PLC, nhà xuất bản nghiệp, nhất là đối với các doanh nghiệp sản thống kê. xuất vừa và nhỏ ở Việt Nam hiện nay. [4] Châu Chí Đức, Kỹ thuật điều khiển và lập Tuy nhiên, hệ thống cần được cải tiến trình PLC SIMATIC S7-200, năm 2008. hơn để có thể đáp ứng tốt hơn. Cụ thể là về
7. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.