MÔ HÌNH sắp xếp HÀNG vào KHO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH SẮP XẾP HÀNG VÀO
KHO


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 1/33

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Giới thiệu đề tài
Ngày nay với sự phát triển của đất nước thì nền kinh tế cũng không kém phần phát
triển theo, đồng nghĩa với việc công nghệ cũng dần dần phát triển theo, xu hướng ngày
nay thì mọi người đều thực hiện mô hình hoá thay thế bàn tay con người thành các hệ
thống làm việc tự động và các doanh nghiệp họ luôn muốn tiết kiệm chi phí thấp nhất
năng suất hiệu quả nhất, cụ thể sau đây mô hình sắp xếp hàng hoá vào kho tự động là
một trong những mô hình điển hình được sử dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp vừa
và lớn có rất nhiều ưu điểm mô hình thay thế cho con người làm các công việc nặng
nhọc và nguy hiểm, sắp xếp hàng một cách nhanh chống và chính sát nhất, nó thay thế
con bóc vác các khối hàng nặng hàng trăm kilogam là cho kho hàng gọn gàng ngăn
nắp…. đặt biệt mô hình này giúp tiết kiệm diện tích kho rất nhiều vì mô hình được
thiết kế chỉ chiếm về chiều cao nên diện tích cho mô hình này khá nhỏ nếu mô hình
làm càng cao thì các doanh nghiệp có thể tiết kiệm tối đa không gian và để dùng cho
việc khác.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Mô hình sắp xếp hàng hoá vào kho là mô hình sử dụng khá nhiều cho nên chúng ta
cần phải nắm bắt, hiểu được cơ cấu chuyển động để tối ưu hoá tiết kiệm chi phí cho
việc lắp đặt mô hình, ngoài ra giúp ta nắm bắt được làm như thế nào để vận chuyển
hay gắp một lô hàng lên kệ, giúp ta nắm bắt được các kiểu động cơ được sử dụng trong
việc điều khiển vị trí…

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 2/33

Hình 1.1 Kho hàng theo kiểu kệ
1.3 Đối tượng nghiên cứu
1.3.1 PLC S7 1214C DC/DC/DC
PLC S7 1214C DC/DC/DC DC đầu tiên ở đây có nghĩa là điện áp cấp cho PLC là
điện áp một chiều 24 VDC và DC thứ ba có nghĩa là điện áp ngõ ra của PLC là điện áp
một chiều 24 VDC (ngõ ra NPN có nghĩa là ngõ tích cực dương nên ta chỉ cần cấp
mass vào đầu tải còn lại thì ta có thể điều khiển được tải). Ở PLC này ta có hai tín hiệu
analog đầu vào tuy nhiên trong mô hình này ta không hai ngõ vào này. Cách đầu nối
giây rất dê ta chỉ cần đọc datasheet của PLC thì có thể cấp nguồn và đấu nối vào các
I/O cần dùng

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 3/33

Hình 1.2 PLC S7 1214C DC/DC/DC

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 4/33

Trong mô hình này ta phải tìm hiểu cách dùng bộ đọc xung tốc độ cao HSC mục đích
của bộ này dùng để đọc xung từ encoder vì encoder được nối với trục động cơ DC
thông qua vit me cho nên đồng nghĩa với việc ta đọc xung của động cơ DC mục đích
để đọc xung của động cơ DC là để điều khiển vị trí để thanh trượt vit me di chuyển
đúng vị trí để ta có thể đặt được hàng hoá lên kệ chính sát được, trong mô hình này ta
dùng hai bộ HSC đó là I0.0 và I0.2 để đọc xung cho trục X và trục Y.

1.3.2 Encoder 3000 xung/vòng

Hình 1.3 Encoder 3000 xung/vòng
3000 xung / vòng có nghĩa là một vòng encoder quay được 3000 xung ta dựa vào số
xung đọc được để điều khiển vị trí ta mong muốn, bên cạnh Encoder là đầu nối giữa
hai trục động cơ DC có bộ giảm tốc với Encoder nhằm mục đích để điều khiển số vòng
quay của động cơ DC có bộ giảm tốc để đạt được vị trí chính sát.
Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 5/33

1.3.3 Động cơ DC có bộ giảm tốc

Hình 1.4 Động cơ DC có bộ giảm tốc
Từ trước nay thì chắc chắn ai cũng đã biết động cơ DC hoạt động như thế nào rồi, cho
nên ở đây tôi xin đươc nói thẳng động cơ DC này là động cơ DC có chổi than, bộ giảm
tốc ở đây đóng vai trò là bộ để giảm tốc độ động cơ DC lại và tăng moment xoắn nhằm
mục đích để kéo tải nặng, động cơ DC có bộ giảm giảm tốc có có moment nặng có thể
quay đưược khi ta dùng tay giữ chặt đầu động cơ lại.

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 6/33

1.3.4 Cảm biến phát hiện vật

Hình 1.5 Cảm biến phát hiện vật loại NPN
Loại tiếp điểm NPN và PNP được nghe nhiều trong các cảm biến mức và cảm biến
tiệm cận, ở đây cảm biến phát hiện vật kiểu NPN là có nghĩa chân tín hiệu của NPN
được cấp nguồn dướng 24 VDC có nghĩa là lúc này chân M1 của PLC được đấu với
nguồn dương 24 VDC và chân tín hiệu sẽ được đấu vào input của PLC và khi đó cảm
biến phát hiện có vật thì cảm biến sẽ tích cực âm hay 0 VDC khi đó input trên PLC sẽ
được kích và hoạt động theo yêu cầu người lập trình dùng. Còn kiểu PNP thì ngược
lại có nghĩa là chân tín hiệu sẽ được đấu với nguồn âm hay là 0 VDC và khi phát hiện
vật thì cảm biến sẽ tích cực cao.
1.3.5 Cảm biến màu sắc
Cảm biến màu sắc TCS3200 có thể phân biệt được nhiều màu khác nhau, nó có thể
phát hiện và phân biệt giữa các màu sắc xanh lá cây và màu đỏ, để làm viêc được như
vậy cảm biến này hoạt động dựa trên nguyênt tắc phản xạ ánh sáng từ đó chuyển đổi
nó thành tần số nhất định sau đó bộ tần số này được đưa vào bộ chuyển đổi tần số, tần
số được tạo ra tương ứng với mùa sắc của ánh sáng tao ra một tần số nhất định. Tần số

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 7/33

đầu ra này sau đó quyết định màu sắc đã cảm nhận. vì vậy, về cơ bản là ánh sáng đã
được chuyển đổi thành một tần số, mỗi tần số có màu sắc riêng của nó. Vì vậy, đây là
cách cảm biến này có thể phân biệt giữa các màu sắc

Hình 1.6 Cảm biến màu

1.4 Phạm vi nghiên cứu
Dựa vào các mô hình bãi kho của các doanh nghiệp, ta có thể ứng dụng vào hệ
thống cho mô hình hoạt động hoàn toàn tự động và không có sự can thiệp của con
người
1.5 Dự kiến kết quả
Mô hình sẽ hoàn thành về phần cứng cũng như phần cấp điện, tuy nhiên mô hình sẽ
hoạt động không ổn định khi thực hiện quá trình lâu dài, nguyên nhân do ảnh hưởng
của môi trường xung quanh và về phần lập trình các biến vùng nhớ sẽ khó kiểm soát
khi hoạt động

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 8/33

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
1.6 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống
2.2.1 Khối nguồn 24 VDC
Nguồn 24 VDC giúp cấp điện áp cho toàn bộ mô hình nhằm mục đích cho mô hình
hoạt động đây là một trong những điều kiện góp phần làm cho mô hình hoạt động
được

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 9/33

Hình 2.2 Nguồn tổ ông 24 VDC
2.2.2 Khối PLC S7 1214C DC/DC/DC
PLC được dùng để lập trình điều khiển mô hình hoạt động theo yêu cầu người
dùng, PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ngày nay nhằm mô hình hoá, đưa
PLC vào cho hê thống hoạt động một cách tự động mà không cần sự can thiệp của con
người.

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 10/33

Hình 2.3 PLC 1214C DC/DC/DC
PLC có sáu ngôn ngử lập trình chủ yếu, nhưng trong mô hình trên, sử dụng ngôn ngữ
ladder, PLC có nhiệm vụ kiểm soát và thực hiện các khối lệnh do ta lập trình, quá trình
các khối lệnh hoạt động một cách tuần tự.
2.2.3 Khối băng tải
Băng tải được điểu khiển bởi động cơ DC 12 VDC thông qua PLC bằng giúp ta
vận chuyển hàng hoá vào bên trong kho và cánh tay robot sẽ găp hàng hoá thay cho
hoạt động của con người bưng vát vào hoặc dùng xe nâng để đưa vào

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 11/33

Hình 2.4 Băng tải
2.2.4 Khối mạch cầu phân áp
Mạch cầu phân áp được dùng để giảm điện áp ngõ ra từ PLC xuống còn 5 VDC
nhằm mục đích cấp điê áp cho mạch L298 vì áp áp vào L298 chỉ có 5 VDC. mạch cầu
phân áp được làm từ điện trở dựa trên công thức phân áp

Hình 2.5 Công thức phân áp

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 12/33

2.2.5 Khối mạch L298
Mạch L298 được sử dụng trong trường này là dùng để đảo chiểu cho động cơ DC
trên trục X và Y của cánh tay robot

Hình 2.6 Mạch cầu L298

1.7 Thiết kế giao diện
Phần khùng được mô phỏng từ các ứng dụng mô phong có sẵn trên ứng dụng của
wedsite, nhằm giúp người thiết kế có thể định hình, hình dung được mô hình được mô
hình có hình dạng ra sao, để ta dể thực hiện cắt sắt và xây dựng nên mô hình thật

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 13/33

Hình 2.7 Thiết kế phần khung kệ
Sau khi thiết kế xong mô hình ta tiến hành thi công cắt sắt và hàn lại ta có được khung
sắt sau:

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 14/33

Hình 2.8 Khung sắt dựa trên thiết kế

Hình 2.9 Khung gắn linh kiện

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 15/33

phần khung được tiến hành gắn động cơ và các trục chuyển động lên cho phần khung
thông qua các miếng mica được cắt theo kích thước của khung sắt và đồng thời tạo
mối liên kết trung gian giữa linh kiện với khung sắt

Hình 2.10 Khung gắn linh kiện và mica

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 16/33

GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN
1.8 Hoạt động của hệ thống
Lúc bắt bắt đầu tải chương trình xuống để PLC hoạt động ta tiến hành cấp nguồn và
kết nối PLC với laptop, sau khi cấp nguồn xong ta tiến hành tải chương trình xuống
PLC, thì cánh tay robot co dù ở bất kì vị trí nào cũng sẽ di chuyển về vị trí 0 hay tại vị
trí mà băng tải dừng lại khi có hàng hoá. Ta tiến hành đặt hàng hoá lên trên băng tải
băng tải sẽ tiến hành phân loại sản phẩm bằng cảm biến màu sắt, trong này ta chỉ phần
loại được hai màu đỏ và xanh lá cây, khi cảm biến phân loại xong, hàng hoá sẽ được di
chuển đến vị trí gắn cảm biến vật hay là vị trí 0, sau đó cánh tay robot sẽ tiến hành
hoạt động theo chương trình được lập trình sẵn từ máy tính được tải xuống PLC, đầu
tiên trục Z cánh tay robot sẽ thực hiện trượt vào để gắp hàng lên và dịch chuyển lên và
đưa ra bên ngoài sau đó trục X sẽ tiến hành di chuyển đến vị trí mà cảm biến màu đã
phân loại theo chiều ngang và tiếp đó trục Y sẽ hoạt động theo chiều dọc đưa hàng lên
đến ô cần đặt và trục Z sẽ trượt vào và trục Y sẽ đặt hàng xuống và trục Z sẽ trượt ra
ngoài và cánh tay sẽ chuyển về vị trí 0 để thực hiện quá trình tiếp theo
1.9 Lưu đồ giải thuật

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 17/33

Bắt đầu

cảm biến

Sai

màu
Đúng
Sai

cảm biến
vật
Đúng
Hàm di chuyển

Sai
cảm biến vật
đến nơi
Đúng
Về lại góc 0

Kết thúc
Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 18/33

THỰC NGHIỆM
1.10

Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: tiên hành cấp điện áp vào mô hình
Bước 2: cho khởi động PLC, nếu các trục X Y Z đang ở vị trí khác 0 thì chúng sẽ trở
về vị trí 0
Bước 3: tiến hành đặt khối hàng lên băng tải
Bước 4: nhấn nút start trên PLC và mô hình hoạt động
1.11

Kết quả thực nghiệm

Tiến hành cấp nguồn 220 VAC vào nguồn tổ ong bên canh PLC sau đó ngõ ra của
nguồn tổ ong sẽ có áp 24 VDC ta dùng nguồn này cấp cho PLC, ở ngõ ra PLC ta có
gắn 2 mạch điện trở phân áp để giảm điện áp của ngõ ra PLC điều khiển về 5 VDC
để cấp nguồn cho L298, L298 dùng để điều khiển chiều của động cơ trục X và Y
đảo chiều

Hình 4.1 Mô hình được cấp nguồn
Ta tiến hành đặt hàng lên hàng lên băng tải

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 19/33

Hình 4.2 băng tải có hàng
Ta tiến hành nhấn nút start để băng tải bắt đầu hoạt động

Hình 4.3 Kích nút start trên PLC

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 20/33

Hình 4.4 hàng đi qua cảm biến màu
Và đến gặp cảm biến phát hiện vật ở cuối băng tải thi băng tải dừng lại

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 21/33

Hình 4.5 hàng được dừng lại
Cánh tay sẽ đưa vào và gắp hàng lên đưa đến vị trí đã được lập trình

Hình 4.6 Cánh tay gắp hàng lên
Và đặt khối hàng lên vị trí mong muốn

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 22/33

Hình 4.7 hàng được đặt tại vị trí lập trình
Sau khi đặt hàng xong cánh tay sẽ dịch chuyển về vị trí 0 và bắt đầu quá trình tiếp theo
1.12

Kết luận thực nghiệm

Đã đạt được kết quả mong muốn cho dù vẫn chưa hoàn thiện hoàn hảo

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 23/33

KẾT LUẬN
1.13

Ưu điểm

Mô hình là một hệt thống hoạt động tự động nhờ sự kiểm soát của PLC được lập
trình với mục đích sử dụng của con người, mô hình có một số ưu điểm như sau: thay
thế con người làm các công việc nặng nhọc nguy hiểm, tiết kiệm chi phí cho việc thuê
nhân công cho công viêc sắp xếp bưng bê vào kho, dể dàng kiểm soát và quản lý hàng
hoá hơn, tiết kiệm diện tích đáng kể cho doanh nghiệp
1.14

Nhược điểm

Số giấy điện được đấu nối khá nhiều khó khăn cho việc bảo trì sữa chữa và băng tải
bị trượt lệnh so với con lăn lăn bị động
1.15

Hướng phát triển
Mô hình dùng các thanh trượt để chuyển động cho nên được ứng dụng rộng rãi

trong các doanh nghiệp có mô hình sản xuất hàng đóng nắp chai nước, sản xuất xi
măng, sản xuất linh kiện vi điều khiển……

Hình 5.1 Chiếc rót nước giải khát

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 24/33

Hình 5.2 Vận chuyển xi măng bằng băng tải

Mô Hình Sắp Xếp Hàng Vào Kho