KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG. ÁP DỤNG ĐỊNH HƯỚNG TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG CUNG ỨNG HÀNG TẠI SIÊU THỊ BÁN LẺ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG KHO HÀNG
TỰ ĐỘNG. ÁP DỤNG ĐỊNH HƯỚNG TỰ ĐỘNG HOÁ
TRONG CUNG ỨNG HÀNG TẠI SIÊU THỊ BÁN LẺ

Họ tên sinh viên : ĐẶNG PHÚ VINH
Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Niên khoá : 2006-2010

Tháng 07 /2010


KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH HỆ THỐNG KHO HÀNG TỰ ĐỘNG
ÁP DỤNG ĐỊNH HƯỚNG TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG CUNG ỨNG HÀNG
TẠI SIÊU THỊ BÁN LẺ

Tác giả

ĐẶNG PHÚ VINH

Khoá luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
Điều Khiển Tự Động

Giáo viên hướng dẫn:
T.S Dương Minh Tâm

Tháng 7 năm 2010

i


LỜI CẢM TẠ
Sau hơn 2 tháng thực hiện, cuối cùng bài luận này đã được hoàn tất. Nó không
chỉ được viết bằng những cố gắng và nổ lực của bản thân mà đó còn là sự đóng góp
chân thành, nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và tất cả những người thân.
Mở đầu bài luận, em xin gởi lời tri ân sâu sắc đối với các thầy cô -những người
giáo viên ưu tú đã truyền thụ kiến thức, đã góp phần xây dựng hành trang vững chắc
cho chúng em bước vào cuộc sống hôm nay .
Xin cảm ơn thầy cô trong bộ môn Điều Khiển Tự Động đã góp ý cũng như đưa
ra những kinh nghiệm để em thực hiện khoá luận tốt hơn . Và chân thành cảm ơn T.S
Dương Minh Tâm đã hướng dẫn tận tình, giúp em hoàn thành tốt bài viết.
Sau cùng, xin gởi lời yêu thương tới gia đình và bạn bè - những người thân luôn
bên cạnh, luôn động viên cũng như tạo mọi điều kiện để em có thể thực hiện tốt đề tài.

TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Đặng Phú Vinh

ii


TÓM TẮT
Từ khi được giới thiệu vào năm 1950, hệ thống lưu và xuất hàng tự động (
Automated Storage and Retrieval System-AS/RS) đã được sử dụng rộng rãi trong các
hoạt động phân phối cũng như trong môi trường sản xuất.Tuy hình thành muộn hơn,
nhưng Việt Nam là nơi có nhiều tiềm năng cho việc ứng dụng hệ thống AS/RS vào
thực tế. Điển hình như trong các dây chuyền lắp ráp công nghiệp, kho bãi, thư viện,…
Các nghiên cứu tổng hợp của khóa luận cung cấp cho người đọc cái nhìn tổng quan về

hệ thống lưu/xuất hàng tự động - AS/RS , những thành phần đặc trưng và hoạt động
của hệ thống. Cùng với điều đó là việc đưa ra các kiến thức đã được vận dụng và định
hướng phát triển hệ thống kho hàng tự động trong một lĩnh vực cụ thể.
Bài luận : “Khảo sát và phân tích hệ thống kho hàng tự động. Áp dụng định
hướng tự động hoá trong cung ứng hàng tại siêu thị bán lẻ”, gồm các nội dung như
sau:
• Những kiến thức tổng hợp liên quan tới hệ thống AS/RS.
• Tìm hiểu về các hệ thống AS/RS trong nước và thế giới cùng với các đặc
điểm.
• Khảo sát và phân tích hệ thống lưu/ suất nhập tự động tại trung tâm
nghiên cứu và triển khai- khu công nghệ cao. Việc tìm hiểu chỉ dừng lại
ở những đặc điểm khái quát, tổng quan.

•

Đưa ra giải pháp tự động cho việc cung cấp và lưu trử hàng hoá ở các
nhà kho trong các siêu thị bán lẻ.

iii


MỤC LỤC

Trang
Trang tựa………………………………………………..……......................................i
Lời cảm tạ……………………………………..............................................................ii
Tóm tắt….………………………………….................................................................iii
Mục lục………………………………………..............................................................iv
Danh sách hình….……………………………….........................................................vi
Danh sách bảng……………………………………………….....................................vii

CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU……………………….……………………………..………..1
CHƯƠNG II. TỔNG QUAN……………….………….……………………….…….3
I. Tổng quan hệ thống lưu/xuất nhập kho tự động.......................................................3
III. Những kiến thức tổng hợp ……………………………………………….………6
1. Động cơ điện có bộ phận điều khiển hành trình ……………………..……….6
1.1.Động cơ điện không đồng bộ 3 pha…………………………..…………6
1.2. Động cơ một chiều……………………………………………………...8
1.3. Động cơ bước………………………………….................................….9
2. Cảm biến……………………………………………………………...….…..11
2.1.Công tắc hành trình………………………………….…………..……..11
2.2. Cảm biền vị trí góc quay…………………………….…….………......12
2.3.Cảm biến tín hiệu gần và tín hiệu xa…………………………………..13
3. Phương pháp nhận dạng vật thể…………………………………...……….…15
3.1. Mã vạch (Barcode)……………………… ………………….………...16
3.2. Phương pháp xác định vật thể qua vô tuyến điện (RFID)…………….17
4. Truyền động cơ khí……………………………………………………...……17
5. PLC và thiết bị chấp hành điện……………………………………..………...18
CHƯƠNG III. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………....22
CHƯƠNG IV. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI -KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN …………..23
iv


I. Đặc điểm hệ thống lưu-xuất kho tự động (AS/RS)…………………………………23
1.Bộ phận lưu trử…………………………………………………………….23
2. Robot lưu /xuất kho……………………………………………………….25
3.Các môđun lưu trử........................................................................................33
4.Trạm thu nhận và phân loại lưu/xuất………………………………………33
5.Hệ thống bốc xếp vận chuyển vòng ngoài………………………………....33
IV. Áp dụng định hướng kho AS/RS, cung ứng hàng tại siêu thị bán lẻ………..35
1. Khảo sát các kho chứa hàng tại các siêu thị…………………………..…..35

2.Đánh giá việc ứng dụng hệ thống AS/RS vào kho hàng siêu thị……..…...37
3.Xây dựng giải pháp kho AS/RS cho siêu thị ………….……...…………...38
CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ……………………………...………..…41
Tài liệu tham khảo………………………………………………………………...…..43
Phụ lục……………………………………………………………….………………..45

v


DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 2.1 Các loại kho AS/RS…………….……………………………………………5
Hình 2.2. Các phương pháp mở máy…………………………………………………...8
Hình 2.3. Mạch cầu H điều khiển động cơ …………………………………….…..…..9
Hình 2.4. Sơ đồ dây động cơ bước biến từ trở………………………………………..10
Hình 2.5. Sơ đồ dây động cơ bước đơn cực..................................................................10
Hình 2.6. Cấu tạo động cơ bước nam châm vĩnh cửu………………………………...11
Hình 2.7. Tín hiệu nhập vào PLC…………………………………………………….11
Hình 2.8. Cảm biến điện từ…………………………………………………………...12
Hình 2.9. Cảm biến điện quang……………………………………………………….12
Hình 2.10. Encoder OMRON…………………………………………………………13
Hình 2.11. Cấu tạo cảm biến từ cảm………………………………………………….13
Hình 2.12. Cảm biến siêu âm…………………………………………………………14
Hình 2.13. Phương pháp đo tam giác…………………………………………………14
Hình 2.14. Đo khoảng cách theo khoảng thời gian truyền tín hiệu…………………..15
Hình 2.15- Nguyên lý nhận dạng bằng mã vạch…………………………………….16
Hình 2.16. Nguyên lý nhận dạng RFID………………………………………………17
Hình 2.17. Cơ cấu truyền động truyền động cơ khí………………………………….18
Hình 2.18.Sơ đồ hệ thống PLC………………………………………………………19
Hình 2.20. Biến tần điều khiển hoạt động các động cơ của S/R robot……………..20

Hình 2.21. Sơ đồ khối của relay điện từ…………………………………………….20
Hình 2.22. Sơ đồ chân Relay Omron loại MY4NJ…………………………………21
Hình 4.1. Mô hình kho AS/RS………………………………………………………23
Hình 4.2 Khung kệ lưu trử tại trung tâm…………………………………………….24
Hình 4.3. Kích thước khung kệ lưu trử của hệ thống AS/RS ở trung tâm………….25
Hình 4.4.Cấu trúc Robot lưu/xuất kho………………………………………………26
vi


Hình 4.5.Động cơ thực hiện chuyển động dọc theo đường ray và thẳng đứng…….27
Hình 4.6. Tủ điều khiển ……………………………………………………………27
Hình 4.7 Nguồn và cơ cấu dẫn hướng……………………………………………..28
Hình 4.8. Thành phần cơ cấu lấy/cất hàng…………………………………………28
Hình 4.9. Vi trí cơ cấu lấy/cất hàng……………………………………………….29
Hình 4.10. Hoạt động giao tiếp bằng sóng radio giữa robot và PC………………..29
Hình 4.11. Sơ đồ điều khiển S/R robot……………………………………………30
Hình 4.12. Mạch động lực điều khiển 3 motor 3 phase............................................31
Hình 4.13. Mạch điều khiển motor X.......................................................................31
Hình 4.14. Mạch điều khiển motor Z........................................................................32
Hình 4.15. Mạch điều khiển motor Y.......................................................................32
Hình 4.16. Môđun lưu trử.........................................................................................33
Hình 4.17. Xe AGV trong công nghiệp……………………………………………34
Hình 4.18. Mô hình xe AGV tại trung tâm………………………………………...35
Hình 4.19. Hình thức cất giữ hàng trong siêu thị…………………………………..36
Hình 4.20. Các loại xe vận chuyển và lấy hàng……………………………………36
Hình 4.21. Hoạt động lấy hàng bằng máy và tay…………………………………..36
Hình 4.22 .Các hệ thống siêu thị……………………………………………………37
Hình 4.23. Sơ đồ hệ thống kho cho siêu thị...............................................................38
Hình 4.24. Mô hình hệ thống AS/RS kết hợp trong siêu thị……………………....40

vii


DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1. Một số chuẩn của mã vạch theo phương pháp mã hóa một chiều theo chiều
rộng ……………………………………………………………….……..trang 45
Bảng 2. Mã hóa theo chuẩn Code 39…………………………….….…. trang 46
Bảng 3. Tiêu chuẩn thép cán định hình chữ I…………………….…..…trang 47
Bảng 4. Tiêu chuẩn quốc tế của các pallet..............................................trang 47

viii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay, với sự phát triển khoa học kĩ thuật, những phát minh, sáng chế lần
lượt ra đời, đáp ứng ngày một tốt hơn những yêu cầu trong sản xuất và sinh hoạt của
con người. Riêng đối với hoạt động sản xuất, tất cả các phát minh điều có chung mục
tiêu là tăng năng suất và ngày càng làm giảm đi sức lao động của con người để dần
hướng tới sản xuất hoàn toàn tự động .
Hệ thống lưu/ suất nhập kho tự động là một vấn đề không mới đối với thế
giới. Nó xuất hiện từ những năm 50-60 của thế kỉ 20. Hệ thống được ứng dụng rộng
rãi và ngày càng thay thế dần sức lao động con người trong dây chuyền sản xuất, hoạt
động lưu trử hàng hoá.
Tại Viêt Nam, hệ thống này ra đời muộn hơn và là một vấn đề tương đối
mới. Nó được đưa vào ứng dụng trong những năm gần đây. Với những yêu cầu ngày
càng cao trong quá trình sản xuất, hệ thống kho hàng tự động đã trở thành một trong
những sản phẩm công nghệ được chú ý tới và sẽ có hướng phát triển thuận lợi về sau

này.Do đó, việc thực hiện đề tài về kho hàng tự động là sự chọn đúng và phù hợp với
nhu cầu thực tế.
2. Mục tiêu của đề tài
Trước hết, thực hiện đề tài chính là sự đánh giá quá trình học tập cũng như
là một trong các tiêu chuẩn hoàn thành khoá học đối với mỗi cá nhân sinh viên.
Khi thực hiện đề tài, giúp em hiểu về hệ thống kho hàng tự động- một sản
phẩm đươc ứng dụng khá rộng trong nhiều lĩnh vực.
Trong quá trình tìm tài liệu và khảo sát hệ thống, đã tạo cho em phương pháp
làm việc tích cực, cũng như cũng cố lại các kiến thức đã học.
1


3. Giới hạn đề tài
Đề tài được thực hiện tại trung tâm nghiên cứu và triển khai- khu công nghệ
cao thông qua việc khảo sát hệ thống AS/RS tại trung tâm. Hệ thống này là một trong
các đề tài khoa học công nghệ mà trung tâm đang thực hiện. Năm 2010, đề tài này
đang trong giai đoạn hoàn thành. Do vậy, quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp gặp
phải một số hạn chế nhất định. Nên nội dụng chủ yếu của bài luận chỉ tập trung vào
một số vấn đề sau:
™

Thực hiện việc khảo sát và phân tích thành phần của hệ thống kho hàng tự

động ở phần cơ khí, phần động lực và phần điện- điện tử.
™ Đưa ra những kiến thức đã được sử dụng trong hệ thống kho hàng.
™ Đề ra giải pháp tự động hoá cho các kho hàng tại siêu thị bán lẻ.

2

Chương 2
TỔNG QUAN
I. Tổng quan hệ thống lưu/xuất nhập kho tự động [5]
1. Khái niệm hệ thống lưu/xuất nhập kho tự động:
Hệ thống lưu/xuất nhập kho đã được sử dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia trên
thế giới từ 1950 và nó đã trở thành bộ phận quan trọng trong tổ chức sản xuất ở nhiều
lĩnh vực khác nhau.
Hệ thống lưu/xuất nhập kho tự động-AS/RS( Automate Storage/ Retrieval
Systems) được định nghĩa là hệ thống lưu giữ và xuất nhập hàng hoá được quản lý
một cách tự động.
Cấp bậc của hệ thống AS/RS được phân định bởi số lượng kiện hàng có thể
lưu trữ đồng thời, bởi thời gian tối thiểu cần thao tác từ lúc người sử dụng yêu cầu đến
lúc nhận hàng, bởi mức độ tự động hoá và linh hoạt các thao tác của các thiết bị trong
hệ thống.
Những đặc điểm của hệ thống AS/RS:
- Là sản phẩm của cơ điện tử, là bộ phận quan trọng trong hệ thống sản xuất tự
động có sự trợ giúp của máy tính -CIM( Computer Intergrated Manufacturing) và hệ
thống sản xuất linh hoạt-FMS(Flexible Manufacturing Systems).
- Ứng dụng những tiến bộ kĩ thuật của tự động hoá, cơ điện tử. Là hướng chủ
yếu để nâng cấp hệ thống AS/RS ngày càng linh hoạt, đáp ứng yêu cầu tốt hơn.
Thành phần hệ thống kho lưu xuất nhập tự động :
+ Cấu trúc khung ngăn kho.
+ Robot lưu/ xuất nhập kho.
+ Các ổ chứa, các môđun lưu trữ
+ Trạm thu chọn và phân bổ PDS (Pick and deposit station)

3


+ Hệ thống vận chuyển vòng ngoài :xe tự hành-AGV, robot tự hành RTV, băng

tải,…
Hoạt động của hệ thống AS/RS
+Lấy hàng từ vị trí lưu trử:
-Khi có tín hiệu yêu cầu lấy hàng từ kho lưu , S/R robot thực hiện di chuyển theo
chiều ngang, chiều thẳng đứng để đến vị trí cần lấy hàng .S/R robot thực hiện lấy hàng
. Sau đó, di chuyển theo chiều ngang và chiều thẳng đứng đến vị trí PDS.Đưa hàng ra,
AGV robot tiến hành lấy hàng đưa đến nơi yêu cầu.
+Lưu trử hàng hoá :
- AGV robot đưa hàng hoá đến vị trí của trạm thu chọn và phân bố PDS. Đưa
hàng vào PDS, S/R robot lấy hàng. Sau đó, di chuyển theo chiều ngang, chiều thẳng
đứng đến vị trí lưu trử, tiến hành cất hàng. S/R robot trở về vị trí ban đầu.
2.Phân loại hệ thống AS/RS:
Hệ thống lưu/xuất nhập kho tự động AS/RS có thể phân loại theo đặc điểm cấu
trúc, phương thức hoạt động, đặc tính kĩ thuật, lĩnh vực ứng dụng.
Phân loại theo cấu tạo và phương thức hoạt động:
- Hệ thống AS/RS cho các kiện hàng đồng dạng (unit load AS/RS): được thiết
kế cho các kiện hàng cùng tải trọng hoặc cùng hạng kích cỡ, theo tiêu chuẩn quốc tế về
vận chuyển kiện hàng theo các mức: 1000kg, 2000kg, 3000kg, container 25 ton . Hệ
thống thường đi kèm với 1 hệ thống băng chuyền và được sử dụng trong kho chứa ôtô.
- Hệ thống AS/RS mini (mini load AS/RS) : được thiết kế cho trường hợp các
kiện hàng tải trong nhỏ chỉ từ 300kg/kiện trở xuống. Hệ thống thích hợp với cơ sở
không có mặt bằng rộng, các sản phẩm thường là các chi tiết máy, dụng cụ,… .Được
đựng trong thùng chứa, ngăn kéo. Các cơ sở dịch vụ, các xí nghiệp là nơi sử dụng hệ
thống này.
- Hệ thống AS/RS có người điều hành (man-on-board AS/RS): là hệ thống kho
bán tự động , có sự tham gia trực tiếp của người vận hành ở một công đoạn nào đó.
Hệ thống thích hợp với các chi tiết máy để rời. Ứng dụng tại các xí nghiệp vừa và nhỏ.
- Hệ thống tải hàng dài (deep-lane AS/RS): là hệ thống tự động AS/RS để lưu
xuất các kiện hàng tải đồng nhất, có chiều sâu tương đối lớn nên cất giữ được nhiều
khoang hàng hơn.

4


- Hệ thống xuất hàng tự động (Automated item retrieval system): được thiết kế
cho các kiện hàng chuyên biệt hay đựng trong hộp các tông nhỏ. Được đặt trực tiếp lên
kệ.
- Môđun trữ kiện hàng với thang máy đứng (Vertical lift Storage modules –
VLSM ): hành lang vận chuyển kiện hàng nằm theo phương thẳng đứng với chiều cao
10 mét trở lên. Hệ thống cung cấp vật tư cho các nhà máy có nhiều tầng lầu hay các
nhà chứa ôtô nhiều tầng hoặc ngầm dưới đất…

Hình 2.1. Các loại kho AS/RS
3. Ứng dụng hệ thống kho tự động:
Hệ thống lưu/suất nhập kho tự động được ứng dụng ở nhiều ngành :
• Khu vực bốc xếp hàng tại các cảng.
• Ở hệ thống các siêu thị lớn, các bãi đậu xe ô tô nhiều tầng nổi hoặc
ngầm dưới đất, tại các hệ thống thư viện, y tế, …
• Trong các nhà máy công nghiệp, hệ thống kho hàng được thay đổi
phù hơp với sự phát triển của kĩ thuật, nhất là đối với hệ thống của
dây chuyền lắp ráp tự động.
Trong những thời điểm ban đầu, hệ thống lưu / xuất nhập kho tự động chỉ là kết
hợp cơ giới hoá và điều khiển tự động ở một số công đoạn của quy trình nhập, lưu,
xuất kho. Ngày nay, hệ thống là sản phẩm của cơ điện tử với mức độ tự động hoá cao,
giữ vai trò ổ chứa đệm và phân phối hệ thống sản xuất thông minh, linh hoạt (Flexible
Manufacturing System- FMS).
5


4.Ưu điểm hệ thống kho tự động :
Mật độ lưu trử cao vì tận dụng được chiều cao và đường chạy robot nhỏ nên

làm giảm diện tích sử dụng, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư .
Tốc độ xuất nhập cao: trung bình 1 tấn hàng/1 phút/1 robot.
Không cần chiếu sáng, do đó tiết kiệm được chi phí đầu tư chiếu sáng, chi phí
bảo trì, chi phí vận hành.
Thất thoát nhiệt thấp : thất thoát nhiệt xuống đất, qua các cửa ra vào và bù nhiệt
cho hệ thống chiếu sáng là những nguyên nhân chính gây thất thoát nhiệt trong kho.
Sử dụng hệ thống kho này sẽ làm giảm thất thoát nhiệt xuống đất do diện tích nhỏ và
không cần hệ thống chiếu sáng nên không gây thất thoát do bù nhiệt. Ngoài ra với hệ
thống cửa ra vào tự động có phòng cách ly nên thất thoát nhiệt sẽ thấp.
Không sử dụng lao động trong kho nên tiết kiệm được chi phí nhân công, quản
lí, bảo hiểm và thiết bị hổ trợ, tăng độ an toàn.
Công nghệ chuyển đường cho phép chỉ cần một robot cho nhà kho nên tiết kiệm
được chi phí đầu tư.
Quản lí chuyên nghiệp và hiệu quả nhờ phần mềm quản lí kho kết hợp với công
nghệ mã vạch (barcode) và thẻ (transponder) giúp giảm chi phí quản lí nhân công và
dễ dàng đạt được tiêu chuẩn ISO để tạo lợi thế cạnh tranh .
II. Những kiến thức tổng hợp
1. Động cơ điện có bộ phận điều khiển hành trình.
Động cơ điện được sử dụng trong hệ thống AS/RS là động cơ có gắn bộ phận cơ
điện tử điều khiển hành trình, để thực hiện hoạt động của robot lấy.xuất hàng và hoạt
động vận chuyển hàng hoá bằng xe tự hành-AGV
1.1.Động cơ điện không đồng bộ 3 pha [2][13]
a. Mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha:
Để động cơ có thế hoạt động được, momen mở máy của động cơ phải lớn hơn
momen cản của tải lúc mở máy và được duy trì trong một khoảng thời gian nhất định,
Nguyên do:
Khi mở máy, dòng điện lớn bằng 5 đến 7 lần dòng điện định mức. Đối với lưới
điện công suất nhỏ điều đó làm cho điện áp mạng điện tụt xuống, ảnh hưởng tới các
thiết bị. Vì vậy cần có biện pháp mở máy nhằm làm giảm dòng mở máy.
6

Các cách mở máy rotor lồng sóc:
• Mở máy trực tiếp
Đóng trực tiếp động cơ vào lưới điện bằng cầu dao, atomat. Đây là phương
pháp đơn giản, tuy nhiên sẽ gây dòng điện mở máy lớn, làm tụt điện áp và nếu quán
tính lớn, thời gian mở máy lâu có thể làm chảy cầu chì bảo vệ hay atomat cắt dòng. Vì
vậy chỉ áp dụng phương pháp này ở nơi có công suất lưới điện lớn hơn công suất động
cơ nhiều.
• Giảm điện áp đặt vào stator khi mở máy
Thực hiện phương pháp này sẽ làm giảm đi momen mở máy, nên chỉ áp dụng
khi yêu cầu momen mở máy không lớn.
Các 3 phương pháp làm giảm điện áp
+Dùng điện kháng nối trực tiếp vào stator( hình 2.2a )
Điện áp lưới đặt vào động cơ qua điện kháng mắc nối tiếp với stator. Khi mớ máy
cầu dao K1 đóng, K2 mở. Sau khi rotor quay ổn định, đóng K2 mở K1. Nếu điện áp
đặt vào động cơ giảm k lần thì dòng mở máy cũng giảm đi k lần và momen giảm đi k2
lần
+Dùng máy tự biến áp
Điện áp mạng điện đặt vào cuộn sơ cấp máy biến áp. Điện áp cuộn thứ cấp của máy
đặt vào động cơ. Thay đổi vị trí con chạy để khi mở máy, điện áp đặt vào động cơ nhỏ,
sau đó tăng lên bằng điện áp định mức. Phương pháp này cũng làm giảm momen (hình
2.2b)
+Phương pháp đấu nối sao- tam giác (hình 2.2c)
Chỉ áp dụng khi động cơ làm việc, dây quấn stator nối hình tam giác.Đóng cầu
dao K1 và K2 sang phía b, dây quấn stator nối sao nên điện áp đặt vào mỗi pha giảm
đi 3 lần. Khi máy chạy ổn định., đóng K2 sang phía a, dây quấn stator nối tam giác,
động cơ ở chế độ làm việc

7

Hình 2.2. Các phương pháp mở máy
b.Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ
Tốc độ động cơ không đồng bộ được xác định:
n = n1 (1 − s ) =

60 f
(1 − s )
p

(vòng/ phút)

n1 -tốc độ từ trường, s- hệ số trượt
Để điều chỉnh tốc độ động cơ ta có thể thay đổi n1 hoặc s. Tuy nhiên việc thay
đổi hệ số trượt s bị hạn chế do phạm vị điều chỉnh tốc độ không rộng, làm thay đổi
monen của động cơ rất nhiều, tổn hao công suất trên điện trở phụ, làm giảm công suất
động cơ. Vì vậy chúng ta chỉ đề cập đến việc thay đổi tốc độ từ trường.
Thay đổi tốc độ từ trường bằng các cách:
• Thay đổi tần số dòng điện
• Thay đổi số đôi cực p của dây quấn stator
- Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi tần số:
Việc thay đổi tần số f của dòng stator được thực hiện bằng bộ biến đổi tần số.
Phương pháp này thuận lợi khi điều khiển cả nhóm động cơ không đồng bộ.
-Điều chỉnh tốc độ quay bằng cách thạy đổi số đôi cực p của dây quấn stator:
Số đội cực p phụ thuộc vào cấu tạo dây quấn, được áp dụng cho các động cơ
chuyên dụng để truyền động cho các cơ cấu có điều chỉnh tốc độ quay theo cấp.
1.2. Động cơ một chiều:[6][10]
Điều chỉnh tốc độ và đảo chiều quay của động cơ:
Số vòng quay của động cơ một chiều được xác định:

U- điện áp cung cấp của phần ứng
I- cường độ dòng điện trong phần ứng
r- điện trở phần ứng
8

n =

U − Ir
kφ


k- hệ số phụ thuộc vào đặc tính dây cuốn và số thanh dẫn tác dụng của phần
ứng.
φ- từ thông trong khe hở
+Dựa vào công thức trên, để điều chỉnh tốc độ động cơ ta có thể:
- Tác động lên từ thông φ thông qua việc điều chỉnh điện áp dòng kích từ
- Điều chỉnh điện áp phần ứng.
- Ngoài ra, còn sử dụng phương pháp mắc điện trở vào phần ứng. với cách này,
sẽ làm giảm tốc độ động cơ, gây tổn hao công suất.
+Đảo chiều quay động cơ:
Chiều quay của phần ứng phụ thuộc vào chiều dòng điện trong dây quấn phần
ứng và chiều của từ trường. Như vây, muốn đảo chiều cho động cơ, ta chỉ cần đổi
chiều từ thống hoặc đổi chiều dòng điện phần ứng.
Mạch cầu H là một phương pháp thường sử dụng để điều khiển tốc độ và đảo
chiều động cơ.

Hình 2.3. Mạch cầu H điều khiển động cơ
Khi tín hiệu vào ở trạng thái cao thì motor sẽ chuyển động theo hướng bình
thường, nếu là trang thái thấp thì động cơ sẽ chuyển động theo hướng ngược lại.
Có nhiều loại IC sử dụng cho mạch cầu H, loại dùng cho motor dòng thấp là

L293 B, loại dùng cho motor có dòng cao là L298.
1.3. Động cơ bước [3][6]
Động cơ bước được chia làm 2 loại : nam châm vĩnh cửu và biến từ trở
Động cơ nam châm vĩnh cửu dường như có các nấc khi ta dùng tay xoay nhẹ
rotor, còn động cơ biến từ trở thì dường như xoay tự do
Động cơ biến từ trở thường có 3 mấu với 1 dây chung.Động cơ nam châm vĩnh
cửu có 2 mấu phân biệt.
9


Động cơ bước phong phú về góc quay, một vài loại có khả năng quay từ 1,8 đến
0,72 độ cho mỗi bước.

Hình 2.4. Sơ đồ dây động cơ biến từ trở
Hình 2.3 là sơ đồ dây một động cơ biến từ trở. Đầu nối c được nối vào cực
dương của nguồn và các cuộn dây được kích thứ tự liên tục

Hình 2.5. Sơ đồ dây động cơ bước đơn cực
Động cơ bước đơn cực, nam châm vĩnh cửu và loại hổn hợp đều có sơ đồ dây
như hình 2.4 với 5,6 hoặc 8 dây ra. Các đầu nối trung tâm 1, 2 thường được nối vào
cực dương nguồn cấp, hai đầu còn lại của mỗi mấu lần lượt được nối đất để đảo chiều
từ trường của cuộn đó
Các thông ố của động cơ bước :
- Góc quay: Động cơ quay một góc xác định tương ứng với mỗi xung kích. Góc
bước θ càng nhỏ thì độ phân giải vị trí càng cao. Xác định số bước s:

s=
Tốc độ quay và tần số

3600

θ

Tốc độ quay phụ thuộc vào số bước trong 1 giây, có thể xác định theo công thức :

n=

60 f
s

n- tốc độ quay (vòng/giây); f-tần số bước (Hz); s- số bước
Số bước càng nhỏ, độ phân giải càng cao và định vị càng chính xác. Trong thực tế
cũng không thể tăng số bước lên quá cao

10


Hình 2.6. Cấu tạo động cơ bước nam châm vĩnh cửu
2. Cảm biến [4][6]
Hệ thống kho AS/RS được trang bị nhiều loại cảm biến nên có thể nhận được
thông tin hoạt động của các thiết bị trong hệ thống cũng như chung quanh khu vực
kho. Một số loại cảm biến thường được sử dụng trong hệ thống.
2.1. Công tắc hành trình[9]
Công tắc tạo ra tín hiệu đóng mở hoặc các tín hiệu sinh ra do tác động cơ học làm
công tắc đóng / mở.
Loại công tắc này có thể được sử dụng để cho biết sự hiện diện của vật, do đó khi vật
ép vào công tắc làm cho công tắc đóng. Sự vắng mặt của vật được chỉ thị bằng công
tắc mở và sự hiện hữu của vật được biểu thị bằng công tắc đóng.

a)

b)
Hình 2.7. Tín hiệu nhập vào PLC

Công tắc hành trình có thể kết nối vào PLC theo 2 cách, tương ứng với các mức logic.
+ Không có chi tiết: 0, có chi tiết 1 (hình 2.6a)
+ Không có chi tiết : 1, có chi tiết:0 (hình 2.6b)
Công tắc này có thể được vận hành bằng cam, con lăn hoặc đòn bẩy.

11


2.2. Cảm biền vị trí góc quay
Cảm biến điện từ
Sơ đồ cảm biến điện từ đo vận
tốc hoặc độ dịch chuyển. Đầu đo gồm
một cuộn cảm cuộn xung quanh lõi
nam châm vĩnh cửu. trên đầu trục
quay gắn một đĩa có vấu. Khi trục
quay khoảng cách tương đối giữa
đỉnh vấu và chân vấu so với vị trí lõi
của nam châm là khác nhau nên gây
ra sự thay đổi từ thông, tạo ra xung
điện đầu ra.(hình 2.7)
Cảm biến điện quang
Sơ đồ cảm biến điện quang gồm các đĩa (đối với trường hợp quay) hoặc các
thước (đối với trường hợp tịnh tiến) có vạch sáng tối điều nhau. Một bên đặt nguồn
sáng, một bên đặt các quang trở. Khi quay đĩa,do thay đổi vị trí tương đối của các phần
tử di động so với phần tử cố định nên tần số và lượng ánh sáng lọt vào quang trở cũng
thay đổi. Tín hiệu đi qua bộ khuếch đại tạo các xung , từ đó xác định được độ dịch

chuyển hoặc vận tốc.

Hình 2.9. Cảm biến điện quang
Thiết bị cảm biến mã hoá quang học- encoder là một kiểu cảm biến điện quang.
Đây là thiết bị biến dịch chuyển góc điển hình. Tính hiệu đầu ra là tín hiệu số nên
thuận tiện khi ghép nối máy tính mà không cần sự hổ trợ nào khác. Gồm 2 loại chính :
Cảm biến mã hoá tuyệt đối, bộ phận chính là đĩa trong suốt, trên đó có từ 2 đến 30
dải đường riêng biết và chiều rộng như nhau , có các đoạn sáng và tối. Nguồn sáng
12


thường là phototransistor hay photovoltaic, xuyên qua các khe của đĩa và khi đĩa quay
sẽ tạo ra chuổi xung.
Cảm biến mã hoá số gia có cấu tạo đơn giản. Gồm đĩa gắn liền với trục quay,
được chế tạo từ loại thuỷ tinh đặc biệt, có hệ số giản nở nhiệt thấp nên được gọi là đĩa
kính. Trên mặt đĩa có chia vạch đen trắng điều nhau. Nếu đĩa có bán kính lớn thì khả
năng chia độ càng cao. Khi đĩa quay, ánh sáng từ nguồn xuyên qua những khoảng
trắng của đĩa đến quang trở tạo tín hiệu. Tín hiệu thay đổi có quy luật, đưa qua bộ biến
đổi để về dạng hình sin hoặc tín hiệu xung.

Hình 2.10. Encoder OMRON
Hệ thống sử dụng encoder AUTONICS loại E40H8 – 1024 – 3 – T – 24, với
đặc điểm: encoder lỗ ,độ phân giải 1024 xung/vòng. Số vòng quay 3600 vòng/phút.
Dây đen-trắng-vàng: tín hiệu ra các pha, dây nâu-nguồn(12-24VDC), xanh- nối đất.
2.3.Cảm biến tín hiệu gần và tín hiệu xa
Cảm biến tín hiệu gần được sử dụng để phát hiện sự có mặt của đối tượng trong
một phạm vi nhất định để tránh hoặc di chuyển vòng qua vật cản hay chỉ dùng xác
định khoảng cách. Thường sử dụng các loại sau :
Cảm biến từ cảm dựa trên nguyên tắc thay đổi độ từ cảm khi thay đổi cự ly giữa
các vật thể kim loại và cảm biến.

Sơ đồ cấu tạo gồm cuộn cảm đặt sau nam châm vĩnh cửu nằm trong vỏ, có phần
cách điện và đầu nối.. Khi đặt cảm biến ngoài gắn với vật thể nhiễm từ thì đường sức
từ sẽ thay đổi. Khi có sự chuyển vị trí thì dòng điện cảm trong cuộn dây thay đổi
cường độ, biên độ và tần số tỷ lệ với mức thay đổi từ trường.

Hình 2.11. Cấu tạo cảm biến từ cảm
13


Cảm biến điện dung : có thế phát hiện tất cả các vật liệu rắn và lỏng. hoạt động qua
nhận biết sự thay đổi của điện dung do phụ thuộc khoảng cách tới vật. Phần tử điện
dụng luôn có hình sin, khi có sự thay đổi sẽ tạo ra sự lệch pha .Độ lệch pha tỷ lệ với
điện dung cần xác định.
Cảm biến siêu âm có mức độ phụ thuộc ít với vật liệu của đối tượng. Phần chủ yếu
của bộ biến âm dùng chất gốm điện, được bảo vệ bằng chất nhựa tống hợp, tiếp là
phần giảm âm, cáp điện, vỏ kim loại và vỏ bọc. (hình 2.11)

Hình 2.12. Cảm biến siêu âm
Cảm biến tính hiệu xa
Cảm biến được trang bị để xác định khoảng cách từ chổ lắp đặt cảm biến đến đối
tượng. Khoảng cách có thể đo theo thời gian phát đi và nhận lại tín hiệu xa dùng để
dẫn đường, giúp xác định vị trí, hình thể đối tượng và tìm cách vòng qua đối tượng
Các phương pháp nhận tín hiệu xa
Đo tam giác là phương pháp đơn giản nhất, đối tượng được chiếu bằng một chùm
tia của nguồn sáng. Chùm tia tác động vào bề mặt vật rồi phản xa lại. ta có thể tính
toán được khoảng cách D qua các kích thước tam giác

Hình 2.13. Phương pháp đo tam giác

14

Đo khoảng cách theo khoảng thời gian truyền tín hiệu
+ Xung ánh sáng chiếu tới vật được phản xạ lại theo cùng một một đường dọc.
Khi đó khoảng cách được xác định là : D-c.(T/2). Trong đó, T là thời gian truyền tín
hiệu, c- tốc độ ánh sáng. Sử dụng xung lazer có thể thu được đồng thời tín hiệu 2
chiều tỷ lệ với khoảng cách nên tạo ra ảnh của đối tượng
+Sử dụng tín hiệu lazer :tia lazer được chiếu liên tục và khoảng cách được tính
toán qua độ lệch pha giữa tia tới và tia phản hồi.
Nếu tia lazer có bước sóng λ được tách hàng hai : một hướng về thiết bị đo pha P đặt
khoảng cách L, còn tia kia chiếu vào mặt bề mặt đối tượng với khoảng cách D. quảng
đường tổng khi chiếu tới và phản hồi tử bề mặt đối tượng là D’= L+2D. Khi D=0,
D’=L: hai tia tới thiết bị đo pha cùng lúc và càng lệch pha nhau nếu tăng D
D'= L

θ
360

λ

θ- độ lệch pha. Để tách biệt 2 tia thì θ<360o hoặc 2D<λ
Khi đó

D' = L

θ λ
360 2

Hình 2.14. Đo khoảng cách theo khoảng thời gian truyền tín hiệu
+ Phương pháp siêu âm có thể đo được khoảng cách theo thời gian truyền tín hiệu.

Tín hiệu được truyền đi trong một khoảng thời gian ngắn cùng với vận tốc truyền âm
đã xác định. Có thể tính được khoảng thời gian truyền tín hiệu đi và tín hiệu phản hồi
để đánh giá được khoảng cách.
Cảm biến được sử dụng trong hệ thống kho tự động
Cảm biến tiệm cận , số hiệu PSN30-15DP, là cảm biến loại PNP, NO. Cảm biến có 3
dây: dây nâu - nguồn (12-24VDC); dây đen-tín hiệu ra; xanh- dây đất
3. Phương pháp nhận dạng vật thể [11]
Có 2 phương pháp thường được sử dụng : mã vạch và RFID
15


3.1. Mã vạch (Barcode)
Phương pháp nhận dạng bằng mã vạch được chia làm 2 phương pháp cơ bản:
- Một chiều : dữ liệu được máy quét đọc theo một chiều.
- Hai chiều : dữ liệu được đọc theo hai chiều.
- Ngoài ra, mã vạch còn được phát triển thêm phương pháp ba chiều- xác định mã
vạch 2 chiều và màu vạch, phương pháp bốn chiều- ngoài các chiều như trên , máy
quét còn xác định thêm thời gian.
Phương pháp xác định mã vạch một chiều có 2 kiểu mã hoá
-Mã hoá chiều rộng- dựa vào độ rộng khác nhau của các vạch và khoảng trống song
song với nhau.
- Mã hoá chiều cao- dựa vào chiều cao khác nhau của các vạch song song với nhau
và cùng khoảng cách
- Theo phương pháp mã hóa một chiều theo chiều rộng, các vạch được xếp song song
với nhau cùng độ cao, nhưng các khoảng cách và vạch được quy định rộng hoặc hẹp.
Thường độ rộng bằng hai hoặc ba lần độ hẹp. Độ rộng của một vạch (hoặc khoảng
cách) có giá trị bằng 1 theo hệ nhị phân, độ hẹp của một vạch (hoặc khoảng cách) có
giá trị bằng 0 theo hệ nhị phân.
Bảng 1 – phụ lục. Chuẩn mã vạch theo chiều rộng
Bảng 2 - phụ lục. Mã vạch theo chuẩn code 39- các ký tự được mã hoá bởi chín bit

giá trị nhị phân, độ rộng vạch gấp 3 lần độ hẹp vạch.

Hình 2.15- Nguyên lý nhận dạng bằng mã vạch
Vật thể được dán tem có in mã vạch, đầu đọc laser dựa vào nguyên lý phản xạ để thu
nhận được mã vạch, và được giải mã nhờ vào thiết bị đọc; thiết bị đọc truyền dữ liệu
được giải mã về máy tính để lưu trữ; mã vạch trên tem dán được mã hóa bởi máy tính
và được in qua máy in.
16