Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hệ thống tự động lưu và xuất kho thành phẩm tại công ty SVEAM
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.66 MB, 22 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
THẠCH CAO MINH NAM
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG
HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG LƯU VÀ XUẤT KHO
THÀNH PHẨM TẠI CÔNG TY SVEAM
S
K
C
0
0
3
9
5
9
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY- 605204
S KC 0 0 3 9 4 3
Tp. Hồ Chí Minh, 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUÂN
̣ VĂN THAC
̣ SI ̃
THẠCH CAO MINH NAM
NGHIÊN CỨU THIẾ T KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TỰ
ĐỘNG LƯU VÀ XUẤT KHO THÀNH PHẨM
TẠI CÔNG TY SVEAM
NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204
TP. Hồ Chí Minh, tháng 04/2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
THẠCH CAO MINH NAM
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG
TỰ ĐỘNG LƯU VÀ XUẤT KHO THÀNH PHẨM
TẠI CÔNG TY SVEAM
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204
Hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ HIẾU GIANG
ThS. LÊ VIỆT HÙNG
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 / 2013
LÝ LỊCH KHOA HỌC
I.
LÝ LỊCH SƠ LƢỢC
Họ và tên: Thạch Cao Minh Nam
Giới tính: Nam
Ngày tháng năm sinh: 05/06/1984
Nơi sinh: Đồng Nai
Quê quán: Đồng Nai
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc:
B10, tổ 2, Khu phố 4, P. Tân Hiệp, TP.
Biên Hòa, T. Đồng Nai.
Điện thoại cơ quan:
Điện thoại riêng: 0909814811
Fax :
E-mail:
II.
QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1.
Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo :
Thời gian đào tạo từ …../…..đến…../……..
Nơi học (trường ,thành phố):
Ngành học :
2.
Đại học :
Hệ đào tạo: chính quy
Thời gian đào tạo từ 09/2004 đến 04/2009
Nơi học (trường ,thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật .Tp HCM
Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp.
Môn thi tốt nghiệp: Công nghệ nhiệt luyện, Kỹ thuật đúc
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC :
Thời gian
Nơi công tác
Công việc đảm nhiệm
Từ 10/2010 đến 06/2012
Trường cao đẳng nghề số 8
Giáo viên
Trung tâm Ứng dụng tiến bộ
Từ 07/2012 đến nay
KH & CN - Sở KH & CN
Đồng Nai
i
Chuyên viên
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện trên cơ sở
nghiên cứu tính toán lý thuyết và kiến thức kinh điển dưới sự hướng dẫn khoa học
của Thầy PGS. TS. Lê Hiếu Giang và Ths. Lê Việt Hùng.
Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 03 năm 2013
Thạch Cao Minh Nam
ii
LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian thực hiện luận văn: “Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hệ thống
tự động lưu/xuất kho tại kho thành phẩm công ty SVEAM”, ngoài những cố gắng
nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự khích lệ rất nhiều từ nhà trường, Thầy, Cô,
gia đình và bạn bè.
Để tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, trước tiên tôi xin chân thành gởi lời
cảm ơn đến Thầy hướng dẫn khoa học PGS. TS. Lê Hiếu Giang và ThS. Lê Việt
Hùng, hai Thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, nhiệt tình hướng dẫn, định
hướng, góp ý và 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 Giám Hiệu, cùng quý Thầy, Cô Trường Cao Đẳng Nghề Số 8 đã
tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học của mình.
Cảm ơn Ban lãnh đạo, cùng tất cả đồng nghiệp trong sở Khoa Học và Công
Nghệ Đồng Nai đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học của mình.
Cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn bên tôi động viên và giúp đỡ tôi
trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn.
.
iii
TÓM TẮT
Hệ thống kho hàng tự động xuất/ nhập ngày càng trở nên một cấu thành quan
trọng trong dây chuyền chế tạo máy hiện đại. Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế và mô
phỏng hệ thống tự động lƣu và xuất kho tại kho thành phẩm công ty SVEAM ”
nghiên cứu đề xuất lắp đặt kho hàng tự động tại kho thành phẩm của công ty
SVEAM giúp hoàn thiện hơn dây chuyền chế tạo máy hiện đại của công ty. Đề tài
đã khảo sát kho hàng tự động xuất/ nhập vật tư đã được lắp đặt và đi vào hoạt động
tại nhà máy Vikyno, kho thành phẩm và dây chuyền sản xuất hiện đại của công ty
SVEAM. Trên cơ sở đó tác giả đã nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hoạt động của
hệ thống AS/RS. Dựa vào kết quả đạt được tác giả đề xuất áp dụng kho hàng tự
động lưu và xuất kho tại kho thành phẩm của công ty SVEAM, đồng thời có thể
nhân rộng ứng dụng cho các dây chuyền công nghiệp, hàng hóa khác.
SUMMARY
Automatic Storage and Retrieval Systems - AS/RS more and more becomes an
important factor in modern machine building assembly. The subject: “Research
design and simulation AS/RS at finished goods warehouse of SVEAM
Company’’ studied proposal of assembling AS/RS at finished goods warehouse.
This has helped improve machine building assembly at SVEAM Company. The
subject has surveyed AS/RS of material assembled and operated at Vikyno factory,
finished goods warehouse and modern production line at SVEAM. Based on that,
the author has studied design and the operation system of AS/RS simulation. Based
on the results, the author proposed applying Automatic Storage and Retrieval
Systems at finished goods warehouse of SVEAM Company and expand this
application to industrial line, other merchandises.
iv
MỤC LỤC
Trang tựa
TRANG
Lý lịch cá nhân .......................................................................................................... i
Lời cam đoan .............................................................................................................. ii
Lời cảm ơn ............................................................................................................... iii
Lóm tắt
............................................................................................................... iv
Lục lục
.................................................................................................................v
Danh sách các bảng ................................................................................................... ix
Danh sách các hình......................................................................................................x
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ........................................................................................1
1.1
Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu ......................................................1
1.1.1
Giới thiệu về kho hàng tự động......................................................................1
1.1.2
Các bộ phận cấu thành hệ thống kho hàng tự động .......................................2
1.1.3
Các loại hệ thống lưu/xuất kho tự động .........................................................3
1.2
Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống kho hàng tự động trên thế giới. ...6
1.3
Tình hình nghiên cứu ứng dụng hệ thống kho hàng tự động tại Việt Nam. ..7
1.4
Khả năng ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào sản xuất kinh doanh ..........8
1.5
Tên của đề tài .................................................................................................8
1.6
Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................9
1.7
Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài ....................................................................9
1.7.1
Nhiệm vụ của đề tài .....................................................................................10
1.7.2
Giới hạn của đề tài .......................................................................................10
1.8
Dự kiến kết quả đạt được của đề tài ...............................................................9
1.9
Phương pháp nghiên cứu .............................................................................10
Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..........................................................................11
2.1
Khái niệm về hệ thống tự động hóa lưu kho ................................................11
2.2
Hiện trạng kho thành phẩm tại nhà máy Vikyno .........................................12
2.3
Các chỉ tiêu về hệ thống lưu/xuất kho tự động ............................................12
v
2.4
Bố trí nhà kho và lựa chọn kệ chứa hàng .....................................................13
2.4.1
Cách bố trí nhà kho ......................................................................................13
2.4.2
Lựa chon thiết kế kệ chứa hàng ...................................................................14
2.4.3
Lựa chọn thiết kế kệ chứa hàng cho hệ thống AS/RS .................................19
2.4.4
Kho hàng thành phẩm ứng dụng hệ thống AS/RS .......................................20
2.5
Robot S/R .....................................................................................................22
2.5.1
Tổng Quan Về Các Loại Robot S/R ............................................................22
2.5.2
Tính ưu việt của Robot S/R..........................................................................24
2.5.3
Phân tích ưu nhược điểm thiết kế các bộ truyền động .................................25
2.5.4
Phân tích nguyên lý điều khiển robot S/R ...................................................26
2.5.5
So sánh và đánh giá các ý tưởng cho thiết kế Robot S/R ............................26
2.5.6
Chọn phương án thiết kế ..............................................................................26
2.5.7
Thiết kế cấu trúc sơ bộ .................................................................................27
2.6
Bộ điều khiển liên kết nhập/ xuất ................................................................28
2.6.1
Yêu cầu điều khiển .......................................................................................28
2.6.2
Hệ thống truyền động ...................................................................................29
2.6.3
Hệ thống điều khiển .....................................................................................29
2.6.4
Hệ thống truyền thông..................................................................................30
2.6.5
Hệ thống an toàn ..........................................................................................31
2.6.6
Hệ thống nguồn năng lượng .........................................................................32
2.6.7
Phương án điều khiển...................................................................................32
2.7
Trạm thu nhận và nhận dạng mã vạch .........................................................36
2.7.1
Thông số kỹ thuật sơ bộ hệ thống AS/RS ....................................................36
2.7.2
Trạm thu nhận và phân loại (Pick and Deposit station – DPS) ...................36
2.7.3
PDS cho hệ thống mini load AS/RS ............................................................38
Chƣơng 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ .....................................................39
3.1
Cơ sở thiết kế ...............................................................................................39
3.2
Bài toán tối ưu hệ thống kho chứa hàng: .....................................................40
3.3
Thiế t kế daỹ kê ̣ chứa ....................................................................................42
vi
3.4
Thiết kế robot ...............................................................................................44
3.4.1
Thiết kế, tính toán cụm truyền động nâng hạ...............................................44
3.4.1.1 Sơ đồ động học.............................................................................................44
3.4.1.2 Thiết kế cơ khí cụm truyền động nâng hạ ....................................................46
3.4.1.3 Tính toán kết cấu ..........................................................................................47
3.4.2
Thiết kế, tính toán cụm truyền động dọc .....................................................54
3.4.2.1 Yêu cầu kỹ thuật của đề tài đối với cụm truyền động dọc ...........................54
3.4.2.2 Phân tích cấu trúc sơ bộ cụm truyền dọc của robot S/R ..............................54
3.4.2.3 Sơ đồ động. ..................................................................................................54
3.4.2.4 Thiết kế cơ khí cụm truyền động dọc ..........................................................55
3.4.2.5 Tính toán kết cấu ..........................................................................................57
3.4.3
Thiết kế, tính toán cụm truyền động vào/ra. ................................................60
3.4.3.1 Thiết kế pallet lưu trữ ...................................................................................60
3.4.3.2 Sơ đồ động cụm truyền động vào ra. ...........................................................61
3.4.3.3 Thiết kế cơ khí cụm truyền động vào/ra ......................................................62
3.4.3.4 Tính toán kết cấu ..........................................................................................65
Chƣơng 4. THIẾT KẾ TRẠM THU NHẬN VÀ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG
MÃ VẠCH ...............................................................................................................81
4.1
Xây dựng hệ thống nhận dạng mã vạch .......................................................81
4.1.1
Hệ thống nhận dạng mã vạch nhập/xuất ......................................................81
4.1.2
Barcode và Radio Frequency Identification ................................................81
4.1.3
So sánh, lựa chọn hệ thống tự động nhận dạng cho AS/RS ........................84
4.1.4
Lựa chọn hệ thống nhận dạng mã vạch........................................................86
4.2
Thiết kế trạm thu nhận ................................................................................89
4.2.1
Trạm thu nhận và phân loại (Pick and Deposit station – DPS) ...................89
4.2.2
PDS cho hệ thống mini load AS/RS ............................................................90
4.2.3
Vị trí lắp đặt và các yêu cầu cơ bản trạm thu nhận. .....................................90
4.2.4
Quy trình nhập/ xuất sản phẩm . ..................................................................92
Chƣơng 5. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT NHẬP/XUẤT HÀNG ..94
vii
5.1
Xây dựng giải thuật điều khiển robot S/R ...................................................94
5.1.1
Sơ đồ tổng quát ............................................................................................94
5.1.2
Giải thuật điều khiển di chuyển ...................................................................96
5.1.3
Giải thuật điều khiển phương án A (Xuất hàng) ........................................101
5.1.4
Giải thuật điều khiển phương án B (Nhập hàng) .......................................105
5.2
Thiết kế hệ thống điều khiển robot S/R .....................................................108
5.2.1
Thiết kế bộ phận thu phát RF .....................................................................109
5.2.2
Thiết kế bộ nhận tín hiệu điều khiển ..........................................................111
5.2.3
Bộ điều khiển PLC .....................................................................................114
5.2.4
Encoder ......................................................................................................114
5.2.5
Công tắc hành trình, Cảm biến tiệm cận ....................................................115
5.2.6
Biến tần (Inverter) ......................................................................................115
5.2.7
Động cơ 3 pha ............................................................................................116
5.2.8
Thiết kế hệ thống báo hiệu .........................................................................116
Chƣơng 6. KẾT LUẬN ........................................................................................117
6.1
Kết luận ......................................................................................................117
6.2
Kiến nghị ....................................................................................................117
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................119
viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG
TRANG
Bảng 2.1:
Yêu cầu kỹ thuật thiết kế robot
28
Bảng 3.1:
Thông số kích thước và trọng lượng động cơ 168F-2
39
Bảng 3.2:
Thông số kích thước và trọng lượng động cơ RV3200-H
40
Bảng 3.3:
Chi tiế t kỹ thuâ ̣t hê ̣ thố ng kê ̣ selective
43
Bảng 4.1:
Đặc tính của AS/RS
84
Bảng 4.2:
So sánh barcode và RFID ứng dụng vào hệ thống AS/RS
85
Bảng 4.3:
Đặc tính kỹ thuật thiết bị đọc mã vạch
87
Bảng 4.4:
Thông số kỹ thuật của máy tính kết nối
89
Bảng 5.1:
Định nghĩa giao thức truyền giữa trung tâm điều khiển và robot
108
Bảng 5.2:
Bảng định nghĩa mã số robot
108
ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH
TRANG
Hình 1.1:
Cung cấp và trộn hàng hóa
1
Hình 1.2:
Hệ thống AS/RS đơn giản
2
Hình 1.3:
Unit load AS/RS
4
Hình 1.4:
Hệ thống AS/RS tải nhỏ Mini Load AS/RS
4
Hình 1.5:
Kho bán tự động (xếp nhặt hàng bằng tay)
4
Hình 1.6:
Kho bán tự động (xuất nhập vào kho bằng tay)
4
Hình 1.7:
Kho bán tự động (xuất nhập qua băng chuyền)
5
Hình 1.8:
Điều khiển bán tự động trên bàn phím để xuất nhập hàng
5
Hình 1.9:
Điều khiển tự động trực tuyến (Automatic on line controls)
5
Hình 1.10:
Kho AS/RS tuyến sâu
6
Hình 2.1:
Hệ thống Kho hàng tự động điển hình
11
Hình 2.2:
Kiện hàng được lưu/xuất kho tại nhà máy Vikyno
12
Hình 2.3:
Di chuyển hàng hóa theo đường thẳng
14
Hình 2.4:
Tối thiểu hóa đường đi trong kho
14
Hình 2.5:
Kệ chọn hàng (Selective)
15
Hình 2.6:
Kệ Drive-in
16
Hình 2.7:
Kệ Flowrack
16
Hình 2.8:
Kệ trượt nghiêng (Pushback)
17
Hình 2.9:
Kệ tay đỡ
18
Hình 2.10:
Kệ tự động
18
Hình 2.11:
Kệ di động
19
Hình 2.12:
Vị trí kho thành phẩm trong tổng thể nhà máy Vikyno
20
Hình 2.13:
Mặt bằng bố trí kho thành phẩm tại SVEAM
21
Hình 2.14:
Sơ đồ bố trí ứng dụng hệ thống AS/RS vào kho thành phẩm
22
Hình 2.15:
Robot thường dùng tại các cảng
23
Hình 2.16:
Robot vận chuyển hàng hóa có kích thước đồng đều
23
Hình 2.17:
Robot vận chuyển hàng hóa có kích thước khác nhau
24
x
Hình 2.18:
Cấu trúc tổng quát Robot S/R
27
Hình 2.19:
Hệ thống điều khiển robot S/R
29
Hình 2.20:
Bộ điều khiển tốc độ và vị trí
30
Hình 2.21:
Nguyên lý truyền dẫn RF
31
Hình 2.22:
Sơ đồ điều khiển hệ thống an toàn
31
Hình 2.23:
Sơ đồ xuất/nhập hàng trong hệ thống AS/RS
32
Hình 2.24:
Quy trình nhập kho
34
Hình 2.25:
Quy trình nhập kho
35
Hình 2.26:
Mô hình hệ thống mini load AS/RS
34
Hình 2.27:
Hai PDS bố trí nhập/xuất trong hệ thống AS/RS
35
Hình 2.28:
Một PDS bố trí nhập/xuất trong hệ thống AS/RS
35
Hình 2.29:
Tem dán Barcode
35
Hình 2.30:
Tem dán RFDI
36
Hình 3.1:
Động cơ xăng 168F-2
39
Hình 3.2:
Động cơ diesel RV3200-H
40
Hình 3.3:
Góc nhìn từ trên và từ bên hông của một kho chứa hàn
41
Hình 3.4:
Bản vẽ tổng thể kệ chứa
43
Hình 3.5:
Sơ đồ động học cụm nâng robot S/R
45
Hình 3.6:
Cơ cấu truyền động nâng/hạ
45
Hình 3.7:
Bản vẽ lắp tổng thể cụm nâng/hạ của robot S/R
46
Hình 3.8:
Biểu đồ tốc độ động cơ cụm nâng hạ
47
Hình 3.9:
Tính bền trụ đỡ cụm nâng hạ robot
49
Hình 3.10:
Bộ truyền bánh răng - thanh răng cụm nâng hạ robot
50
Hình 3.11:
Sơ đồ động cụm chạy dọc của robot S/R
54
Hình 3.12:
Kết cấu cụm dẫn hướng dọc phía trên
56
Hình 3.13:
Cụm truyền động dọc bên dưới
56
Hình 3.14:
Biểu đồ tốc độ động cơ cụm truyền động dọc
57
Hình 3.15:
Bộ truyền bánh răng – thanh răng cụm truyền động dọc
59
Hình 3.16:
Pallet lưu trữ PL01
60
xi
Hình 3.17:
Pallet lưu trữ PL02
61
Hình 3.18:
Sơ đồ động cụm vào/ra của robot S/R
61
Hình 3.19:
Bản vẽ thanh trượt cụm truyền động vào/ ra
63
Hình 3.20:
Bản vẽ thanh trượt bi
63
Hình 3.21:
Bản vẽ lắp tổng thể cụm vào/ra, cơ cấu cất lấy hàng của robot S/R 64
Hình 3.22:
Bộ truyền bánh xích cụm vào/ra
67
Hình 3.23:
Bộ truyền bánh Răng côn cụm vào/ ra
69
Hình 3.24:
Bộ truyền bánh răng – thanh răng cụm vào/ra
73
Hình 3.25:
Bộ truyền vít me cụm mở rộng/ thu hẹp tay xúc
79
Hình 4.1:
Tem dán Barcode
81
Hình 4.2:
Nguyên lý hoạt động của phương pháp mã vạch
82
Hình 4.3:
Tem dán RFDI
83
Hình 4.4:
Nguyên lý hoạt động của phương pháp RFID
83
Hình 4.5:
Thiết bị đọc mã vạch Symbol LS2208 (Motorola)
87
Hình 4.6:
Thiết bị in mã vạch B-SX6T
88
Hình 4.7:
Hai PDS nhập/xuất bố trí riêng trạm trong hệ thống AS/RS
89
Hình 4.8:
Một PDS nhập/xuất bố trí chung trạm trong hệ thống AS/RS
90
Hình 4.9:
Trạm thu/ nhận
92
Hình 4.10:
Sơ đồ hoạt động PDS
92
Hình 4.11 : Sơ đồ thao tác người công nhân tại PDS
93
Hình 5.1:
Sơ đồ hệ thống AS/RS
94
Hình 5.2:
Giải thuật điều khiển toàn bộ robot S/R
95
Hình 5.3:
Giải thuật điều khiển robot S/R di chuyển
96
Hình 5.4:
Giải thuật chương trình con điều khiển robot S/R di chuyển
97
Hình 5.5:
Giải thuật điều khiển reset trục X
97
Hình 5.6:
Giải thuật chương trình con điều khiển reset trục X
98
Hình 5.7:
Giải thuật điều khiển reset trục Y
98
Hình 5.8:
Giải thuật chương trình con điều khiển reset trục Y
99
Hình 5.9:
Giải thuật điều khiển reset trục X1
99
xii
Hình 5.10:
Giải thuật chương trình con điều khiển reset trục X1
100
Hình 5.11:
Giải thuật điều khiển reset robot S/R
100
Hình 5.12:
Giải thuật điều khiển reset Z
101
Hình 5.13:
Sơ đồ giải thuật điều khiển phương án A
102
Hình 5.14:
Giải thuật điều khiển robot S/R xuất hàng
103
Hình 5.15:
Giải thuật chương trình con đều khiển robot S/R xuất hàng
104
Hình 5.16:
Sơ đồ giải thuật điều khiển phương án B
105
Hình 5.17:
Giải thuật điều khiển robot S/R nhập hàng
106
Hình 5.18:
Giải thuật chương trình con điều khiển nhập hàng
107
Hình 5.19:
Mã hóa dữ liệu RF
109
Hình 5.20:
Điều chế AM
110
Hình 5.21:
Điều chế FM
111
Hình 5.22:
Bộ thu phát RF dùng vi điều khiển
111
Hình 5.23:
Bộ thu phát RF dùng vi điều khiển kết hợp PC
112
Hình 5.24:
Bộ điều khiển RF dùng cho robot S/R
112
Hình 5.25:
Sơ đồ khối mạch thu/phát tần số vô tuyến 433 MHz
113
Hình 5.26:
Sơ đồ tổng quát bộ điều khiển PLC của Mitsubishi FX1N Series
114
Hình 5.27:
Tín hiệu đầu ra của Encoder
115
Hình 5.28:
Một số loại công tắc hành trình
115
Hình 5.29:
Biến tần FR-A700 của Mitsubishi
116
Hình 5.30:
Động cơ 3 pha
116
xiii
Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1
Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu
1.1.1 Giới thiệu về kho hàng tự động
Hệ thống kho hàng tự động được sử dụng từ năm 1960 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 nhà máy công nghiệp cần thay đổi kho hàng cho theo kịp đồng bộ với sự đổi
mới có nhiều tiến bộ kỹ thuật hiện đại, nhất là lĩnh vực lưu kho và xuất hàng tự động.
-
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 ô tô v.v.
-
Được thay đổi theo từng thời kỳ phát triển của hệ thống tự động hóa sản xuất.
Vào thời kỳ sơ khai (1950 – 1980) “ Hệ thống tự động hóa lưu kho là sự gắn kết
hoạt động các trang thiết bị và bộ phận kiểm soát dùng cho bốc xếp, lưu trữ và xuất
kho với độ chính xác vận hành, tốc độ xử lý cao trong giới hạn của cấp độ tự động
hóa được áp dụng” [12].
-
Từ sau 1980 đến nay, thời kỳ phát triển mạnh của tự động hóa: “Hệ thống tự
động hóa lưu kho là một trang thiết bị (device) tự động nhận dòng chuyển đến với kích
cỡ thường là đồng nhất không cao, phân loại lại, lưu trữ tạm thời, sau đó theo các điều
kiện và lệnh tương ứng cho ra các điểm tập kết để được chuyển đến vị trí yêu cầu. Tất
cả các công đoạn của trang thiết bị được thực hiện với mức độ tự động hóa cao, loại bỏ
việc có cần nhân lực điều khển các công đoạn này hay không” [12 -13].
Từ nhận thức ban đầu hệ thống kho hàng tự động chỉ là kết hơp cơ giới hóa và điều
khiển tự động ở một số công 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,
giữ vai trò ổ chứa đệm và phân phối hệ thống sản xuất thông minh. Sự phát triển của kho
1
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.
Hình 1.1: Cung cấp và trộn hàn hóa [26]
1.1.2 Các bộ phận cấu thành hệ thống kho hàng tự động
Một hệ thống kho hàng tự động (hình 1.2) thường gồm: Dãy khung kệ chứa
hàng, robot tự động chạy trên đường ray theo phương ngang và phương thẳng đứng
để vận chuyển hàng, các mô đun lưu trữ, băng chuyền vận chuyển hàng hóa …
Hình 1.2: Hệ thống AS/RS đơn giản [20]
2
1.1.3 Các loại hệ thống lƣu/xuất kho tự động
Hệ thống lưu/xuất kho tự động có thể phân loại theo đặc điểm cấu trúc,
phương thức hoạt động, đặc tính kỹ thuật, hoặc phân loại theo lĩnh vực ứng dụng.
-
Hệ thống lưu/xuất 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 S/R có thể
thiết kế chuyên dụng, ví dụ cùng cơ cấu kẹp vơ 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/xuất kho tự động này thường được thiết kế đi kèm với
một hệ thống băng chuyền và thường được sử dụng trong kho hàng các xí nghiệp,
trong các kho chứa ôtô…
Hình 1.3: Unit load AS/RS [19]
-
Hệ thống lưu/xuất kho tự động dành cho tải nhỏ: 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 laị hay sử dụng các loại hệ thống kho này.
3
Hình 1.4: Hệ thống AS/RS tải nhỏ Mini Load AS/RS [25]
-
Hệ thống lưu/xuất kho tự động có người vận hành ( Man-on-boaed
AS/RS): Ðây 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 1.5. 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.
Hình 1.5: Kho bán tự động (xếp nhặt hàng bằng tay)
Hình 1.6: Kho bán tự động (xuất nhập vào kho bằng tay)
4
Hình 1.7: Kho bán tự động (xuất nhập qua băng chuyền)
Hình 1.8: Điều khiển bán tự động trên bàn phím để xuất nhập hàng
Hình 1.9: Điều khiển tự động trực tuyến (Automatic on line controls)
-
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.
5
