ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
---------------------------------------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC CƠ ĐIỆN TỬ
TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MƠ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG

Giáo viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Anh Tú
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Tuấn Anh-2018606146
Đoàn Quang Hinh- 2018606181
Nguyễn Ngọc Đức- 2018606388

Hà Nội – 2021


BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN
MÔN HỌC CƠ ĐIỆN TỬ
Số: 6
Họ và tên sinh viên:
1.

Nguyễn Xuân Tuấn Anh

2.

Đoàn Quang Hinh

3.

Nguyễn Ngọc Đức

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Anh Tú
NỘI DUNG
1. Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế mơ hình hệ thống kho tự động.
2. Mơ tả đề tài: Mơ hình kho chứa tự động có kết cấu nhiều tầng, mỗi tầng có thể chứa

nhiều loại hàng hóa. Kho chứa được giám sát thời gian thực, có hệ thống cảm biến quản
lý trạng thái hàng trong kho, báo đầy và bảng điều khiển với các nút chức năng lưu và
lấy hàng hóa trong kho tự động.
3. Yêu cầu
- Thuyết minh đề tài được trình bày trong 03 chương và phần kết luận, trong

đó: Chương 1: Tổng quan về hệ thống kho tự động
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Tính tốn, thiết kế mơ hình hệ thống
- Bản vẽ:

TT

Tên bản vẽ

1

Bản vẽ lắp hệ thống cơ khí

2

Bản vẽ hệ thống điều khiển

3

Lưu đồ thuật tốn điều khiển

Ngày giao đề: 13/09/2021

Ngày hồn thành: 26/12/2021

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

DUYỆT

TS. Nguyễn Anh Tú

TS. Nguyễn Văn Thiện

1


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật
điện- điện tử và điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh
vực khoa học, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin… Do đó chúng
ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự nghiệp
phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật
điều khiển tự động nói riêng. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, PLC, xử lý
ảnh được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thơ

sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều
khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.
Trong q trình hoạt động ở các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc hạn chế
tối đa sức lao động của công nhân là nhu cầu rất cần thiết, bên cạnh đó ngành cơng
nghiệp ngày càng phát triển các cơng ty xí nghiệp đã đưa tự động hóa vào sản xuất
để thuận tiện cho việc quản lý dây chuyền và sản phẩm cho toàn bộ hệ thống một
cách hợp lý, tiết kiệm được nhiều thời gian cũng như quản lý một cách dễ dàng và
đạt hiệu quả cao trong sản xuất nhằm đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội.
Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn nên nhóm đã
chọn đề tài “Nghiên cứu mơ hình lưu kho tự động” để giải quyết vấn đề lưu kho tự
động ở nước ta.
Trong quá trình thực hiện đề tài này, do thời gian có hạn và chắc chắn khơng
tránh khỏi thiếu sót, rất mong được sự quan tâm và đóng góp ý kiến của các thầy cơ
giáo để nhóm thực hiện bổ sung vào vốn kiến thức của mình.
Để hồn thành đề tài này nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn đến Thầy
Nguyễn Anh Tú giáo viên hướng dẫn đã chỉ bảo và hướng dẫn tận tình để chúng tơi
có thể hồn thành tốt đề tài “Nghiên cứu mơ hình lưu kho tự động”.
Xin chân thành cảm ơn!

2


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG..................... 8

1.1. Lịch sử nghiên cứu................................................................................................................. 8
1.2. Giới thiệu chung về hệ thống lưu kho............................................................................. 9
1.2.1. Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống lưu kho........................................... 9

1.2.2. Phân loại các hệ thống lưu kho............................................................................... 10
1.2.3. Các thành phần cơ bản của hệ thống lưu kho................................................... 13
1.3. Nội dung nghiên cứu........................................................................................................... 15
1.4. Phương pháp thực hiện....................................................................................................... 15
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết......................................................................... 15
1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm................................................................. 16
1.5. Mục tiêu đồ án....................................................................................................................... 16
1.6. Ý nghĩa thực tiễn.................................................................................................................. 16
CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG............18

2.1. Tổng quan hệ thống lưu kho............................................................................................. 18
2.1.1. Quy trình công nghệ................................................................................................... 18
2.1.2. Sơ đồ khối hệ thống.................................................................................................... 18
2.2. Hệ thống cơ khí..................................................................................................................... 19
2.2.1. Kết cấu khung, giá đỡ hàng hóa............................................................................. 19
2.2.2. Hệ thống truyền động ngang, nâng hạ................................................................. 21
2.2.3. Hệ thống pallet.............................................................................................................. 22
2.3. Hệ thống điện và điều khiển............................................................................................. 24
2.3.1. Động cơ........................................................................................................................... 24
2.3.2. Cảm biến......................................................................................................................... 28
2.3.3. Nguồn điện..................................................................................................................... 33
3


2.2.5. Hệ thống giám sát và điều khiển............................................................................ 36
2.3.4. Bộ điều khiển................................................................................................................ 38
CHƯƠNG 3.

TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG.............................. 42

3.1. Tính tốn, thiết kế hệ thống cơ khí................................................................................ 42
3.1.1. Thiết kế kết cấu khung để hàng hóa..................................................................... 42
3.1.2. Thiết kế cơ cấu vận chuyển hàng........................................................................... 43
3.1.3. Tính tốn thiết kế bộ truyền vitme [4]................................................................. 44
3.2. Tính tốn thiết kế hệ thống điện và điều khiển......................................................... 44
3.2.1. Tính chọn động cơ [30]............................................................................................. 49
3.2.2. Bộ điều khiển trung tâm............................................................................................ 49
3.2.3. Module TB-6600 Driver điều khiển động cơ bước......................................... 63
3.2.4. Cảm biến quang điện.................................................................................................. 65
3.2.5. Cơng tắc hành trình..................................................................................................... 66
3.2.6. Nguồn xung DC 24V-10A........................................................................................ 67
3.2.7. Thiết bị đóng cắt nguồn điện................................................................................... 68
3.3. Mô phỏng................................................................................................................................. 69

4

DA


Hình 1.1

Lưu xuất kho [6].........

Hình 1.2

Hệ thống AS/RS tải đồ

Hình 1.3

Hệ thống AS/RS tải nh

Hình 1.4

Kho bán tự động (xếp/

Hình 1.5

Kho chiều sâu (Deep l

Hình 1.6

Cấu trúc cơ bản của hệ

Hình 1.7

Hệ thống băng chuyền

Hình 1.8

Giao diện phần mềm S

Hình 2.1

Sơ đồ khối hệ thống....

Hình 2.2

Khung nhơm định hình

Hình 2.3

Khung gỗ [14]............

Hình 2.4

Truyền động xích........

Hình 2.5

Vitme đai ốc [15]........

Hình

2.6Pallet gỗ [16]..............

Hình

2.7Pallet sắt [17]..............

Hình 2.8

Động cơ DC [18]........

Hình 2.9

Động cơ bước [19].....

Hình 2.10 Động cơ Servo [20]................................................................................

Hình 2.11 Động cơ bước [19].................................................................................
Hình 2.12 Cấu tạo động cơ bước[19]......................................................................
Hình 2.13 Giản đồ xung điều khiển động cơ bước [19]..........................................
Hình 2.14 Cảm biến tiệm cận điện cảm [21]..........................................................
Hình 2.15 Cảm biến tiệm cận điện dung [21].........................................................
Hình 2.16 Cảm biến quang điện [21]......................................................................
Hình 2.17 Cơng tắc hành trình [22]........................................................................
Hình 2.18 Cảm biến quang điện [21]......................................................................
5


Hình 2.19 Nguyên lý hoạt động cảm biến quang [21]......................................................... 33
Hình 2.20 Nguồn xung [23]........................................................................................................... 34
Hình 2.21 Nguồn adapter [24]....................................................................................................... 34
Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý nguồn xung [23].......................................................................... 36
Hình 2.23 Giao diện phần mềm WinCC [25].......................................................................... 36
Hình 3.1 Khung giá để hàng hóa.................................................................................................. 42
Hình 3.2 Thơng số kích thước giá để hàng............................................................................... 42
Hình 3.3 Cơ cấu vận chuyển hàng hóa...................................................................................... 43
Hình 3.4 Thơng số kích thước cơ cấu vận chuyển hàng hóa............................................. 43
Hình 3.5 Mơ hình hệ thống............................................................................................................. 44
Hình 3.6 Vitme T8 đai ốc [15]...................................................................................................... 48
Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ thống điện và điều khiển.................................................................. 49
Hình 3.8 Lực làm trục X di chuyển............................................................................................. 50
Hình 3.9 PLC S7-1200 [29]........................................................................................................... 61
Hình 3.10 Driver TB-6600 [31].................................................................................................... 63
Hình 3.11 Sơ đồ nối dây [31]......................................................................................................... 64
Hình 3.12 Cảm biến quang điện E3F-DS30C4 [21]............................................................. 65
Hình 3.13 Cơng tắc hành trình [22]............................................................................................. 66
Hình 3.14 Nguồn xung DC 24V-10A [23]................................................................................ 67

Hình 3.15 Giao diện giám sát và điều khiển............................................................................ 69
Hình 3.16 Mơ phỏng trên Factory IO......................................................................................... 69
Hình 3.17 Cảnh báo kho đầy ở chế độ Auto............................................................................ 70
Hình 3.18 Cảnh báo kho trống ở chế độ Auto......................................................................... 70
Hình 3.19 Cảnh báo kho đầy ở chế độ Man............................................................................. 71
Hình 3.20 Cảnh báo kho trống ở chế độ Man......................................................................... 71

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật PLC S7-1200 [29]...................................................................... 59
Bảng 3.2 Setup dòng cho động cơ bước.................................................................................... 64
Bảng 3.3 Cài đặt vi bước cho Driver.......................................................................................... 65

7


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG
1.1. Lịch sử nghiên cứu
Hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho bắt đầu được giới thiệu từ cuối
những năm 1960 và phổ biến rộng hơn vào thập niên 1970 và 1980. Công năng đầu
tiên của hệ thống chỉ là kiểm tra và bốc xếp các pallet hai khay chứa kiện hàng linh
kiện. Mục đích là giảm thiểu hư hại sản phẩm, sử dụng tiết kiệm diện tích kho chứa
ra kiểm tra và theo dõi hàng hóa khơng bị đánh cắp hay thay đổi không được phép
nhất là giảm cơng suất lao động bốc xếp hàng hóa.
Vào thời kỳ sơ Khai (1960-1980) ”Hệ thống tự động hóa lưu kho là sự gắn
kết hoạt động các trang bị và bộ phận kiểm soát dùng cho bốc xếp, lưu trữ và xuất
kho so với độ chính xác vận hành, tốc độ xử lý cao trong giới hạn của cấp độ tự
động hóa được áp dụng ảnh”.

Từ sau 1980 đến nay, thời kỳ phát triển mạnh mẽ của tự động hóa. Hệ thống tự
động hóa lưu kho là một trang thiết bị (device) tự động nhận dịng chuyển đến với
kích cỡ thường là đồng nhất không cao, phân loại lại, lưu trữ tạm thời, sau đó đó
Theo các điều kiện và lệnh tương ứng cho ra các điểm tập kết để được chuyển đến
vị trí u cầu. Tất cả các cơng đoạn được thực hiện với mức độ tự động hóa cao,
loại bỏ việc cần nhân lực điều khiển các công đoạn này hay không.
Từ nhận thức ban đầu hệ thống kho hàng tự động chỉ là kết hợp cơ giới hóa và
điều khiển tự động với một số cơng đoạn của quy trình nhập/lưu/xuất kho. Ngày nay
hệ thống kho hàng tự động là sản phẩm của cơ điện tử (mechatronics). Ở mức độ tự
động hóa cao, sao phân phối hệ thống sản xuất thông minh. Sự phát triển của kho
hàng tự động là những bước tiến quan trọng trên con đường tiến tới hệ thống sản
xuất “Just in time”. Đáp ứng kịp thời nhu cầu biến động nhanh của thị trường quốc
tế. “Just in time” là một hệ thống điều hành sản xuất mà trong đó các luồng nguyên
nhiên vật liệu, hàng hóa và sản phẩm lưu hành trong quá trình sản xuất và phân phối
được lập kế hoạch chi tiết nhất trong từng bước, sao cho qui trình tiếp theo có thể
thực hiện ngay khi qui trình hiện thời chấm dứt.

8


Để đáp ứng nhu cầu rộng rãi của nhiều dạng hệ thống tự động hóa lưu kho và
xuất kho, trên thế giới đã có các cơng ty nghiên cứu chế tạo các hệ thống tự động
hóa lưu kho và xuất kho cho các kho hàng, kho chứa bưu phẩm như Daifuku(Nhật),
Dematic Corp, FKI logistex, Phoenix Wesifalia, Technologies, Bastian-BMH (Mỹ),
Union Rack,Manufacturing Co…Najing Zhongyang Racking (Trung Quốc),…
Trong báo cáo tổng quan của Roodbergen, KJ và Vis.I.F.A, hiện nay có
khoảng hơn 500 bài báo cáo khoa học chuyên sâu về hệ thống tự động hóa lưu/xuất
kho được cơng bố.
Hệ thống kho hàng tự động được ứng dụng và qua nhiều năm ứng dụng hệ
thống này đã trở thành một bộ phận quan trọng trong tổ chức sản xuất với quy mô

lớn nhỏ khác nhau ở nhiều lĩnh vực khác nhau.
- Ở các khu vực bốc xếp hàng hóa như các kho cảng, sân bay.
- Ở các siêu thị lớn, bưu điện chuyển phát nhanh, ngân hàng, thư viện lớn, các bãi

đỗ xe,…

Hình 1.1 Lưu xuất kho [6]
1.2. Giới thiệu chung về hệ thống lưu kho
1.2.1. Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống lưu kho
 Khái niệm hệ thống lưu kho

Hệ thống lưu kho tự động là hệ thống nhà kho thông minh, nơi lưu trữ
hàng hóa tự động hay cịn gọi là hệ thống AS/RS (Automated Storage and
Retrieval System)
9


là hệ thống quản lý xuất nhập hàng hóa tự động với sự phối hợp các kỹ thuật cao
về cơ khí, tự động hóa và cơng nghệ thơng tin. Hệ thống này được sử dụng phổ
biến trong các kho hàng hóa 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 2 kiểu là tự động hoặc
bán tự động, nhưng nhìn chung thì đều có nguyên lý hoạt động 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 nhập 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 vực lưu trữ

đến khu xuất hàng, sau đó hàng hóa sẽ được vận chuyển ra ngồi nhờ hệ thống vận
chuyển.
1.2.2. Phân loại các 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 (Unit load AS/RS):

Loại kho này thiết kế cho các kiện hàng cùng hàng tải trọng (Unit load), hoặc
cùng hạng kích cỡ, ví dụ hàng hóa được 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
gắp của Robot S/R có thể thiết kế chuyên dụng, ví dụ cùng cơ cấu kẹp cơ khí hoặc
bàn kẹp chân khơng, bàn kẹp từ tính. Đồng thời kết cấu cũng được tính tốn 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 chuyền và thường được sử dụng trong kho hàng hóa các xí nghiệp, trong các
kho chứa ơ tơ.

10


Hình 1.2 Hệ thống AS/RS tải đồng hạng (Unit load AS/RS) [7]
 Hệ thống lưu kho tự động dành cho tải nhỏ (Mini load AS/RS):

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 khơng 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 lưu kho này.

Hình 1.3 Hệ thống AS/RS tải nhỏ (Mini load AS/RS) [8]
 Hệ thống lưu/xuất kho tự động có người vận hành (Man on boaded AS/RS):

Là hệ thống kho bán tự động, tức là có sự tham gia trực tiếp của người vận
hành ở một cơng đoạn nào đó, ví dụ có người đứng trên thang máy để xếp hàng,
nhặt hàng như hình (1.4). Hệ thống này thích hợp với những loại mặt hàng dạng các
11


chi tiết máy

12


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.

Hình 1.4 Kho bán tự động (xếp/nhặt hàng bằng tay) [9]
 Kho chiều sâu (Deep lane AS/RS):

Là 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 trữ được nhiều khoang hàng hơn.

Hình 1.5 Kho chiều sâu (Deep lane AS/RS) [9]

13


1.2.3. 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 hành lang là trạm nhập/xuất hàng hóa. Các trạm này liên hệ với
nhau theo hệ thống băng chuyền.

Các pallet hoặc kiện

Trạm nhập/xuất

Robot

Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho [10]
 Hệ thống vận chuyển

Hệ thống vận chuyển trong kho rất đa dạng, tùy theo u cầu cơng nghệ, về
hàng hóa, hình thức xuất nhập khẩu 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 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 từ kho đến nơi giao cho khách hàng. Băng tải có rất nhiều loại,
mỗi loại được dùng để vận chuyển một loại vật liệu khác nhau.

14


Hình 1.7 Hệ thống băng chuyền [11]
 Hệ thống nhập/xuất

Hệ thống nhập/xuất của kho tự động có thể áp dụng nhiều phương thức khác
nhau có thể kể đến như dùng nhân cơng, thẻ từ, mã vạch, máy tính, camera,…

 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 lưu trữ và quản lý trong kho hàng. Có nhiều hình thức xây dựng
nên một hệ thống lưu trữ 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 cold
storage, Smartlog,…

Hình 1.8 Giao diện phần mềm Smartlog [12]
15


 Hệ thống điện điều khiển

Hệ thống điện điều khiển bao gồm bộ điều khiển trung tâm, các loại cảm biến,
các rơle trung gian.
Hệ thống điện điều khiển có vai trị 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 trị biến
đổi, truyền chuyển động, trực tiếp vận chuyển nhập/xuất hàng hóa trong kho.
1.3. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu đồ án tốt nghiệp
-

Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống lưu kho tự động.

-

Chương 2: Cơ sở lý thuyết của hệ thống lưu kho.

-

Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống.
Nội dung nghiên cứu đề tài này sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan nhất về

mơ hình lưu kho tự động trên thực tế có cấu tạo và hoạt động như thế nào, cũng như
vai trò và ứng dụng trong ngành cơng nghiệp hiện nay. Trên cơ sở đó có thể tính
tốn và thiết kế được mơ hình hệ thống tự động lưu và xuất kho cho đề tài, ứng
dụng vào thực tế là ứng dụng cho đối tượng kho thành phẩm công nghiệp.
1.4. Phương pháp thực hiện
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
-

Tìm hiểu qua sách vở, tài liệu trên các diễn đàn.

-

Tìm hiểu về các bài tốn, mơ hình hóa giúp cho việc tính tốn 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.

16

-

Tìm hiểu về cơ sở lý thuyết, ứng dụng viết chương trình điều khiển lưu
kho cho bộ điều khiển PLC.

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
-

Nghiên cứu hệ thống lưu kho tự động trên thực tế hoặc các mơ 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 mơ phỏng hệ thống cơ khí.

1.5. Mục tiêu đồ án
-

Củng cố cũng như nâng cao kiến thức về PLC và các bộ phận kết
cấu khác trong hệ thống.

-

Từ những nghiên cứu và mơ phỏng ban đầu, từ đó tiến đến lắp ráp và sản xuất sản

phẩm thật và có thể đem ra thương mại hóa và phải đạt được các vai trò sau:

-

Đối với nhà sản xuất:

+

Nâng cao chất lượng sản phẩm khi đưa ra thị trường cũng như nâng cao uy tín
của nhà sản xuất.

+

Giảm kinh phí th cơng nhân, tăng năng suất lao động.

-

Đối với người tiêu dùng:

+

Đáp ứng được phần nào thị hiếu của người tiêu dùng.

+

Có được lòng tin với những sản phẩm đang sử dụng.

1.6. Ý nghĩa thực tiễn
Hệ thống lưu kho tự động không chỉ mang lại lợi ích cho doanh nghiệp mà
cịn giúp cho người lao động đỡ vất vả trong việc cất trữ và quản lý hàng hóa:

-

Tối ưu hóa thời gian nhập và xuất kho.

17


-

Dễ dàng quản lý lượng hàng hóa ra và kho.

-

Nhiều loại kho thích hợp cho từng doanh nghiệp lớn nhỏ.

-

Giảm thiểu tối đa nhân công và rủi ro.

18


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG
2.1. Tổng quan hệ thống lưu kho
2.1.1. Quy trình cơng nghệ
Quy trình nhập hàng:
Bước 1: Kiểm tra hàng có ở băng chuyền.
Bước 2: Cơ cấu vận chuyển hàng lấy hàng.
Bước 3: Vận chuyển hàng vào kho.
Quy trình xuất hàng:

Bước 1: Kiểm tra hàng có ở trong kho.
Bước 2: Cơ cấu vận chuyển hàng lấy hàng.
Bước 3: Vận chuyển hàng ra băng chuyền.
2.1.2. Sơ đồ khối hệ thống

Khối cảm biến

Khối giám sát

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống
Trong đó:
Năng lượng.
Tín hiệu.

19


Chức năng của khối:
+

Khối giám sát: Gồm các thiết bị như màn hình HMI, máy tính,… có chức
năng giám sát hoạt động của hệ thống.

+

Khối cảm biến: Gồm các thiết bị như những cảm biến, cơng tắc hành trình,…
có chức năng thu tín hiệu từ bên ngồi.

+

Khối điều khiển: Có chức năng điều khiển toàn hệ thống.

+

Khối nguồn: Gồm các thiết bị như aptomat, bộ chuyển đổi nguồn, ổn áp,… có
chức năng cấp nguồn cho tồn hệ thống.

+

Khối cơ cấu chấp hành: Gồm các thiết bị như motor, hệ truyền động,… có
chức năng di chuyển và điều khiển các cơ cấu.

2.2. Hệ thống cơ khí
2.2.1. Kết cấu khung, giá đỡ hàng hóa
 Phân tích

Khung là bộ phận chịu lực lớn nhất trong hệ thống. Vì vậy kết cấu khung cần
phải thỏa mãn yêu cầu nội lực và ngoại lực để hệ thống có thể hoạt động một cách
an tồn.
 Giải pháp

Khung nhơm định hình

Hình 2.2 Khung nhơm định hình [13]

20


 Ưu điểm
+

Độ bền vững cao.

+

Chống ăn mòn tốt.

+

Khả năng chịu nhiệt tốt.

+

Chi phí sản xuất thấp.

+

Trọng lượng nhẹ.

 Nhược điểm
+

Chưa có nhiều mẫu mã.

+ Sau nhiều năm sử dụng cần phải được bảo dưỡng và thay thế để đảm bảo.

Khung gỗ

Hình 2.3 Khung gỗ [14]
 Ưu điểm

+

Dễ gia cơng thiết kế.

+

Chi phí giá thành rẻ.

 Nhược điểm
+

Khơng chịu được môi trường làm việc kém.

+ Độ bền không cao, không chịu được nhiệt.
+

Dễ gãy và hỏng hóc.

+

Thời gian bảo trì và thay mới nhanh.
21


 Kết luận: Với các ưu và nhược điểm trên cùng với việc tham khảo các mơ

hình trên thực tế, nhóm quyết định sử dụng khung nhơm để làm khung và giá
đỡ hàng phù hợp với điều kiện và nhu cầu thực tế của đồ án hiện nay.
2.2.2. Hệ thống truyền động ngang, nâng hạ
 Phân tích

Trong bài tốn điều khiển kho tự động, quan trọng nhất là bài toán điều khiển
vị trí, vị trí cần phải chính xác, ít độ sai lệch thì mới có thể đưa hàng vào kho. Vì
vậy phải chọn một hệ truyền động sao cho thật phù hợp với yêu cầu của đề tài.
 Giải pháp

Hệ thống truyền động xích

Hình 2.4 Truyền động xích
 Ưu điểm
+ Có thể làm việc đột ngột, hiệu suất cao hơn khơng có hiện tượng trượt.
+ Khơng địi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn.
+ Bộ truyền xích truyền cơng suất nhờ vào sự ăn khớp giữa xích và đĩa

nhơng, do đó góc ơm khơng có vị trí quan trọng như bộ truyền đai.
 Nhược điểm
+ Các bản lề xích bị mịn khi vào khớp và ra khớp, gây tải trọng phụ thụ động.

22


+

Ồn khi làm việc.

+ Cần phải bôi trơn thường xuyên và phải có bộ phần điều chỉnh xích.

Hệ thống truyền động vitme đai ốc

Hình 2.5 Vitme đai ốc [15]

 Ưu điểm
+ Bộ truyền vitme đai ốc có kết cấu đơn giản, có kích thước nhỏ gọn, tiện sử dụng.
+ Bộ truyền có khả năng tải cao, làm việc tin cậy, khơng gây ồn.
+ Có thể thực hiện được di chuyển chính xác cao với khả năng tự hãm lớn.
+ Có tỷ số truyền rất lớn tạo ra được lực dọc trục lớn nên lực tác động nhỏ.
 Nhược điểm
+

Hiệu suất của bộ truyền thấp.

 Kết luận: Hệ thống yêu cầu bộ truyền động nhỏ gọn và tỉ số truyền lớn nên

nhóm quyết định sử dụng bộ truyền vitme cho đề tài.
2.2.3. Hệ thống pallet
 Phân tích

Trong q trình hoạt động của kho tự động thì khơng phải lúc nào kích thước
của hàng hóa cũng như nhau. Vì vậy cần phải có pallet để có thể đựng được các
hàng hóa với nhiều kích thước khác nhau.
23


 Giải pháp

Hệ thống pallet gỗ

Hình 2.6 Pallet gỗ [16]
 Ưu điểm
+ Dễ dàng trong việc thay đổi kích thước.
+ Có thể tái sử dụng.

+ Gỗ Pallet có khả năng chịu lực và dễ dàng sử dụng.
+ Có giá cả phải chăng.
 Nhược điểm
+ Khó vệ sinh, hay bị nấm mốc.
+ Dễ bị biến dạng, gãy.
+ Các thanh gỗ thường có kích thước khơng đồng đều nhau.

Hệ thống pallet sắt

Hình 2.7 Pallet sắt [17]
24