THIẾT kế CHẾ tạo mô HÌNH hệ THỐNG PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO mã VẠCH sử DỤNG PLC s7 1200

Đòi hỏi ngành công nghiệp phải có năng suất lao động cao, giảm thiểu sức lao động của con người, do đó áp dụng các hệ thống tự động háo trong công nghiệp là một giải pháp vô cùng thiết t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ

Đà Nẵng, 6/2022

Đề tài này xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo mã vạch sử dụng PLC S7-1200

và camera công nghiệp In-Sight 5110 do hãng Cognex sản xuất Camera này có chức năng xử lý, scan ảnh đã trigger được sau đó truyền qua PLC S7-1200 thông qua giao thức truyền thông PROFINET dưới dạng Bit Với việc này sẽ giúp người dùng xử lý nhanh chóng kết quả nhận được và tìm hiểu rõ hơn về giao thức truyền thông Đề tài đã xây dựng được mô hình phân loại sản phẩm theo mã vạch Áp dụng tốt giao thức truyền thông PROFINET giữa PLC S7-1200 và Camera In-Sight 5110

Bố cục đồ án gồm 4 chương như sau

- Chương 1: Tổng qua về phân loại sản phẩm theo mã vạch

Ở chương này sẽ tìm hiểu hệ thống BarCode, đồng thời tìm hiểu về hệ thống phân loại sản phẩm đặt vấn đề, lí do chọn đề tài, các phương pháp và mục đích của đề tài

- Chương 2: Tổng quan về PLC S7- 1200 và phần mềm TIA portal

Chương 2 là chương giới thiệu chung về PLC: giới thiệu về lịch sử phát triển của PLC, cấu tạo; tìm hiểu về chuẩn truyền thông PROFINET; giới thiều phần mềm TIA Portal, cách thiết kế một dự án mới, tải và truyền dự án xuống PLC

- Chương 3: Tính toán, thiết kế mô hình

Chương 3 là chương giới thiệu chi tiết về các linh kiện thiết bị dùng trong mô hình bảo gồm:

 Camera In-Sight 5110 và phần mềm In-Sight Exployere đây là công cụ chính của mô hình dùng để chụp mã vạch của sản phẩm đưa ra dữ liệu cuối cùng để PLC thực hiện các lệnh đã lập trình sẵn

 Hệ thống khí nén và cấu tạo kết nối của chúng

 các thiết bị khác như CB, relay, nguồn…

 Ngoài ra, còn phân tích so sánh và lựa chọn quy trình công nghệ phù hợp cho hệ thống

- Chương 4: Lập trình điều khiển hệ thống

Chương 4 là chương giới thiệu chi tiết về sơ đồ của hệ thống, phân công đầu ra đầu vào của hệ thống, sơ đồ khối dựa trên chuẩn đầu ra đầu vào và phân tích lựa

ii

iii

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: ThS.Phạm Duy Dưởng

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Mã SV: 1811505520119

1 Tên đề tài:

Đề tài: Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch sử dụng

PLC S7-1200

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Các tài liệu phân loại sản phẩm theo mã vạch

- PLC S7- 1200, hệ thống băng tải, camera, cảm biến, …

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tổng qua về phân loại sản phẩm theo mã vạch;

- Tổng quan về PLC S7- 1200 và phần mềm TIA portal;

- Tính toán, thiết kế mô hình;

iii

Với mục tiêu đưa đất nước càng ngày càng phát triển giàu mạnh, hiện đại, tiến xa hơn trong quá trình công nghiệp hoá- hiện đại hóa, tạo điều kiện cho đất nước hòa nhập cùng thế giới phát triển thì quá trình phát triển trong công nghiệp đóng vai trò quyết định Đòi hỏi ngành công nghiệp phải có năng suất lao động cao, giảm thiểu sức lao động của con người, do đó áp dụng các hệ thống tự động háo trong công nghiệp là một giải pháp vô cùng thiết thực cho hiện nay

Ngày nay, việc ứng dụng các bộ điều khiển logic như PLC ngày càng được sử dụng

và phổ biến rộng rãi nhất là các dòng PLC của hãng Siemens PLC Siemens mang lại hiểu quả hoạt động ổn định, chính xác, thích ứng được với nhiều môi trường làm việc khắc nghiệt trong công nghiệp

Chính vì thế em đã chọn đề tài “Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phân loại sản

phẩm theo mã vạch sử dụng PLC S7-1200” với mục đích tạo ra môi trường thực hành

và ứng dụng tất cả những lý thuyết học được về PLC vào mô hình thực tế, tạo tiền đề cho công việc sau này

Qua đây em cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô đã giảng dạy, các thầy

cô trong bộ môn tự động hóa đã tận tình chỉ bảo, tạo điều kiện và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện đồ án tốt nghiệp, đặc biệt là ThS Phạm Duy Dưởng giảng viên hướng dẫn chính đồ án này

iv

Em xin cam đoan đề tài: “Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phân loại sản phẩm

theo mã vạch sử dụng PLC S7-1200” là một công trình nghiên cứu độc lập dưới sự

hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng Ngoài ra không có bất cứ

sự sao chép của người khác Đề tài, nội dung báo cáo tốt nghiệp là sản phẩm mà em đã

nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trường cũng như quá trình đúc kết khi làm

đồ án Các số liệu, kết quả trình bày trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm, kỷ luật của bộ môn và nhà trường đề ra nếu như có vấn đề xảy

ra

Sinh viên thực hiện {Chữ ký, họ và tên sinh viên}

Lê Thị Hướng

v

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

TÓM TẮT i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI NÓI ĐẦU iii

CAM ĐOAN iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

DANH SÁCH HÌNH VẼ ix

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xi

MỞ ĐẦU 1

1 Mục đích thực hiện đề tài 1

2 Mục tiêu đề tài 1

3 Giới hạn đề tài 1

4 Nội dung thực hiện 2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH 3

1.1 Tìm hiểu về mã vạch BarCode 3

1.1.1 Khái niệm 3

1.1.2 Ứng dụng 3

1.1.2.1 Trong việc phân loại hàng hóa và quản lý kho 3

1.1.2.2 Bước đầu phân biệt hàng thật, hàng giả 3

1.1.2.3 Trong thanh toán và giao dịch mua hàng 4

1.1.2.4 Trong ứng dụng khác 4

1.1.3 Phân loại 4

1.1.3.1 UPC (Universal Product Code) 4

1.1.3.2 EAN (European Article Number) 5

1.1.3.3 Code 39 6

1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm 6

1.2.1 Đặt vấn đề 6

1.2.2 Tính cấp thiết của đề tài 7

1.2.3 Các phương pháp phân loại sản phẩm tự động 8

1.2.4 Mục tiêu cần đạt được của đề tài 9

1.2.5 Lựa chọn phương pháp 9

1.2.6 Tính mới của đề tài 9

vi

2.1.1 Khái niệm 11

2.1.2 Cấu trúc của PLC 12

2.2 PLC S7-1200 13

2.2.1 Dòng PLC S7-1200 của Siemens 13

2.2.2 Cấu tạo của CPU 14

2.2.3 Chuẩn giao tiếp Profinet 15

2.2.3.1 Ưu điểm và chức năng của truyền thông profinet 15

2.2.3.2 Ứng dụng của truyền thông profinet 16

2.3 Phần mềm TIA Portal 17

2.3.1 Giới thiệu chung 18

2.3.2 Làm việc với phần mềm TIA Portal 18

2.3.3 TAG của PLC / TAG local 21

2.3.4 Làm việc với 1 trạm PLC 23

2.3.4.1 Đổ chương trình xuống CPU 23

2.3.4.2 Giám sát và thực hiện chương trình 25

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 27

3.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống 27

3.2 Các thiết bị trong hệ thống 27

3.2.1 In sight 5110 28

3.2.1.1 Giới thiệu về In Sight 5110 28

3.2.1.2 Các thông số kỹ thuật 28

3.1.1.1 Phần mềm trực quan xử lý ảnh công nghiệp Cognex In-Sight Explorer 29 3.2.2 Relay 24v 8 chân 35

3.2.2.1 Khái niệm 35

3.2.2.2 Thông số kỹ thuật của Relay trung gian Hh62p 35

3.2.2.3 Sơ đồ mạch của Relay trung gian Ecnko Hh62p 36

3.2.2.4 Nguyên lý hoạt động của Rơ le trung gian 36

3.2.3 Bộ điều khiển khí nén 37

3.2.3.1 Bơm khí 37

3.2.3.2 Van điện từ 37

3.2.3.3 Xi lanh 39

3.2.4 E3F-DS30C4 Cảm Biến Khoảng Cách Vật Cản 40

vii

3.3 Phân tích và lựa chọn quy trình công nghệ 44

3.3.1 Camera trigger 44

3.3.2 Xilanh đẩy sản phẩm tương ứng 44

CHƯƠNG IV: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 45

4.1 Sơ đồ nối dây 45

4.2 Phân công đầu ra đầu vào 46

4.2 Lưu đồ thuật toán 47

4.3 Chương trình điều khiển 48

4.3.1 Hàm array_pop_a 48

4.3.2 Hàm array_pop_b 49

4.3.3 Khối hàm array_reset 50

4.3.4 Khối hàm array_push 51

4.3.5 Khối hàm Chars_to_string 52

4.3.6 Chương trình chính 53

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55

1 Kết quả đạt được 55

2 Kết luận 55

3 Tính an toàn và các vấn đề môi trường toàn cầu 56

4 Hướng phát triển 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

PHỤ LỤC 1

viii

Bảng 3 1 Thông số kĩ thuật 1 của Camera In-sight 5110 28

Bảng 3 2: Thông số kĩ thuật 2 của Camera In-sight 5110 29

Bảng 3 3 Bảng sơ đồ dây 41

Bảng 4 1: Bảng phân công đầu vào 46

Bảng 4 2: Bảng phân công đầu ra 47

Bảng 4 3: Bảng hiển thị các tham số của lệnh "Chars_TO_Strg" 53

ix

Hình 1 1: Mã vạch UPC 5

Hình 1 2: Mã vạch EAN 5

Hình 1 3: Mã vạch 39 6

Hình 1 4: QR code 6

Hình 2 1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển lập trình 12

Hình 2 2: Sơ đồ tổng quát của CPU 12

Hình 2 3: Sơ đồ cấu trúc bộ lập trình 13

Hình 2 4: Tổng quát về PLC 15

Hình 2 5: Biểu tượng của phần mềm TIA PORTAL 18

Hình 2 6: Tạo dự án mới trên phần mềm TIA PORTAL 19

Hình 2 7: Đặt tên cho dự án 19

Hình 2 8: Chọn configure a device 19

Hình 2 9: Chọn Add new Device 20

Hình 2 10: Chọn loại CPU PLC 20

Hình 2 11: Loại CPU PLC đã chọn 21

Hình 2 12: Bảng tag 22

Hình 2 13: Add new tag table 22

Hình 2 14: Tìm và thay thế tag 23

Hình 2 15: Biểu tượng download chương trình lên PLC 23

Hình 2 16: Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface 24

Hình 2 17: Chọn PLCSim khi chọn chế độ mô phỏng 24

Hình 2 18: Chọn start all như hình vẽ và nhấn finish 25

Hình 2 19: Giám sát chương trình 25

Hình 2 20: Giám sát chương trình 26

Hình 2 21: Màn hình soạn thảo 26

Hình 3 1: Sơ đồ tổng thể hệ thống 27

Hình 3 2: Camera In-sight 5110 28

Hình 3 3: Biểu tượng In- Sight Explore 30

Hình 3 4: Giao diện chính của màn hình 30

Hình 3 5 Danh sách các thiết bị đã kết nối 31

x

Hình 3 8: bảng Palette 32

Hình 3 9 Vị trí lấy nét trên thiết bị 33

Hình 3 10 Chọn tool cho dự án 33

Hình 3 11: kết PROFINET với PLC 34

Hình 3 12: Cài đặt đầu ra 34

Hình 3 13: RunJob/Online 35

Hình 3 14 Relay trung gian 36

Hình 3 15 Sơ đồ chân 36

Hình 3 16 Van điện từ 24VDC 38

Hình 3 17 Hai trạng thái làm việc của AIRTAC 4V210-08 38

Hình 3 18 Xi lanh 39

Hình 3 19 cấu tạo xi lanh 39

Hình 3 20 Sơ đồ kết nối giữa xi lanh và van điện từ 40

Hình 3 21 Cảm biến E3F-DS30C4 41

Hình 3 22 Nguồn 24VDC 42

Hình 3 23: CB 42

Hình 3 24: Cấu tạo của CB 43

Hình 3 25: Sơ đồ đi dây của CB 43

Hình 4 1: Sơ đồ đi dây 45

Hình 4 2: Lưu đồ thuật toán 48

Hình 4 3 Code khối a 49

Hình 4 4: sơ đồ block khối array_pop_a 49

Hình 4 5: Code khối array_pop_b 50

Hình 4 6: Sơ đồ Block khối array_pop_b 50

Hình 4 7:Code khối array_reset 51

Hình 4 8: Sơ đồ khối block array_reset 51

Hình 4 9: Code khối array_push 51

Hình 4 10: Sơ đồ khối array_push 52

Hình 4 11: Sao chép địa đến địa chỉ tương ứng 52

Hình 4 12: khối chars_to_strg 53

Hình 4 13: So sánh 54

Hình 0:1 Mô hình sản phẩm 55

xi

Bảng danh sách chữ viết tắt:

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 1

MỞ ĐẦU

1 Mục đích thực hiện đề tài

Hiện nay đất nước Việt Nam chúng ta đang thực hiện hóa quá trình công nghiệp hóa- hiện đại hóa Với công nghệ ngày càng phát triển đi kèm với nó là những vấn đề phát sinh về vấn đề gia tăng sản suất, số lượng hàng hóa Tuy nhiên, các doanh nghiệp còn

sử dụng nhiều sức lao động con người Điều này đẫn đến việc sản phẩm làm ra nhiều sai sót Nguồn nhân lực chất lượng cao nước ta còn khá hạn chế, tác phong làm việc chưa có tính kỉ luật cao Các hoạt động phân loại hàng hóa, sản phẩm thủ công vẫn còn tốn khá nhiều thời gian và công sức của nhân công Những ngành nghề phân loại sản phẩm độc hại thì công nhân tham gia hoạt động phân loại này còn khá là nguy hiểm đến sức khỏe cũng như là ảnh hưởng đến năng suất của quá trình Lượng hàng hóa nhiều cộng với công nhân lành nghề chưa cao dấn đến sai sót, điều này cần đến việc chúng ta phải có một hệ thống phân loại sản phẩm tối ưu, phân loại được nhiều loại, tìm ra được những sản phẩm lỗi

Trên thế giới đã tạo ra nhiều những hệ thống phân loại sản phẩm tiên tiến để tự động hóa trong sản suất, phân loại Tạo ra năng suất làm việc lớn, mang lại lợi nhuận khủng Khi sản phẩm được hoàn thành, xuất ra sẽ được đưa đên băng chuyền phân loại và các thiết bị phân loại sẽ thực hiện nhiệm vụ của mình

Hoạt động phân loại tự động có điểm mạnh là năng xuất và độ chính xác cao, cần ít sức lao dộng của con người mà vẫn đạt hiệu quả cao nên có thể cạnh tranh về giá cũng như là chất lượng sản phẩm trên thị trường

2 Mục tiêu đề tài

Ứng dụng các kiến thức đã được học về PLC, tìm hiểu về camera, thiết bị xử lý hình ảnh, thiết bị như động cơ, các loại cảm biến, xilanh, van điện từ… để thực hiện điều khiển mô hình mang tính tự động cao Nền tảng để xây dựng và phát triển hệ thống tự động trong các nhà máy, dây chuyền sản xuất…

3 Giới hạn đề tài

Đề tài được làm xoay quanh việc phân loại sản phẩm theo BarCode (mã vạch) Trong

đề tài này người thực hiện có nhiệm vụ tìm hiểu về vấn đề xử lí ảnh thông qua việc scan ảnh từ camera in-sight 5110 do hãng Cognex sản suất Bên cạnh đó sinh viên còn phải tìm hiểu về hệ thống khí nén, các hệ thống băng tải Ngoài ra, việc kết nối truyền thông giữa Camera và PLC cũng là một trong những nhiệm vụ cần được lưu ý

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 2

4 Nội dung thực hiện

Để có một đồ án thành công, cấu trúc của đề tài gồm những phần sau đây

- Tổng qua về phân loại sản phẩm theo mã vạch

- Tổng quan về PLC S7- 1200 và phần mềm TIA portal

- Tính toán, thiết kế mô hình

- Lập trình điều khiển hệ thống

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ

VẠCH

1.1 Tìm hiểu về mã vạch BarCode

1.1.1 Khái niệm

Barcode- "Mã vạch" là một công nghệ rất phổ biến hiện nay được sử dụng nhiều để

thu thập và nhận dạng dữ liệu thông qua một mã số, chữ số của một đối tượng nhất định

nào đó, mã vạch này có độ nhỏ lớn khác nhau và có khoảng trống song song xen kẽ nhau

1.1.2 Ứng dụng

Mã vạch được ứng dụng rộng rãi trong đời sống với nhiều lĩnh vực và mục đích sử dụng khác nhau Sau đây là cách mà chúng ta sử dụng mã vạch để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống một cách nhanh chóng và thuận tiện

1.1.2.1 Trong việc phân loại hàng hóa và quản lý kho

Mã vạch được coi là "chứng minh thư" cho từng loại hàng hóa, sản phẩm Khi chưa xuất hiện mã vạch, người ta phải nhập các thông tin về thuộc tính của sản phẩm (như kích thước, màu sắc, thương hiệu, xuất xứ ) một cách thủ công để phân biệt và thực hiện công tác lưu kho Khi mã vạch xuất hiện, các đơn vị lưu kho chỉ cần có một thiết

bị chuyên dụng để đọc mã vạch có kết nối hệ thống quản trị kho hàng là đủ để phân loại hàng hóa, phục vụ cho công tác xuất nhập sản phẩm

1.1.2.2 Bước đầu phân biệt hàng thật, hàng giả

Với việc nhận diện bằng những hình ảnh có chuỗi số định danh quy định sẵn cho từng loại sản phẩm, bên quản trị kho bãi hoàn toàn có thể kiểm tra nhanh chóng xuất xứ của sản phẩm, và từ đó, việc này giúp kho bãi bước đầu nhận diện hàng hóa mình nhập

về là hàng thật hay hàng giả Khi chưa xuất hiện thiết bị quét mã vạch và thiết bị này chưa được phổ biến, bên kiểm tra phải đối chiếu barcode với bảng hệ thống mã vạch quy chuẩn quốc tế để kiểm tra xuất xứ của từng sản phẩm Với sự xuất hiện của đầu đọc, công việc kiểm tra trở nên đơn giản và nhanh chóng hơn rất nhiều

Người tiêu dùng cũng có thể dùng mã vạch để kiểm tra xuất xứ của sản phẩm khi mua hàng bằng cách sử dụng các phần mềm, app đọc mã vạch trên thiết bị di động Điều này giúp người tiêu dùng có thể phát hiện hàng hóa mình mua về là của chính hãng hay hang nhái

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 4

1.1.2.3 Trong thanh toán và giao dịch mua hàng

Trong nhiều hệ thống siêu thị, cửa hàng tiện ích đã và đang sử dụng máy đọc mã vạch để rút ngắn thời gian trong quá trình thanh toán cho khách hang Đồng thời giúp nhân viên nhập dữ liệu thông tin của giao dịch vào hệ thống quản trị bán hàng Điều này giúp các doanh nghiệp tiết kiệm tối đa chi phí hoạt động, nâng cao hiệu quả quản trị và từng bước chuyên nghiệp hóa hoạt động kinh doanh của tổ chức

 QR Code (mã vạch ma trận dưới định dạng 2D) được nhiều đơn vị sử dụng để truyền tải thông tin của mình tới các đối tượng mục tiêu Người dùng chỉ cần quét

mã QR bằng thiết bị di động là có thể tiếp cận tới thông điệp mà các doanh nghiệp,

tổ chức muốn gửi gắm như website của doanh nghiệp, thông tin khuyến mãi, …

1.1.3 Phân loại

Tùy vào mục đích, dung lượng thông tin cũng như dạng thức thông tin được mã hóa

mà nhiều doanh nghiệp, tổ chức, nhà sản xuất sử dụng nhiều dạng mã vạch khác nhau vào sản phẩm Những dạng barcode thường xuyên được sử dụng

là UPC, EAN hay Code 39

1.1.3.1 UPC (Universal Product Code)

UPC là một dạng thức ký hiệu được mã hóa sử dụng phổ biến tại Mỹ, Canada và

một vài quốc gia khác trên thế giới UPC bao gồm 2 phần: Phần mã vạch với hình ảnh

là các đường thẳng song song với độ lớn khác nhau dành cho máy quét; phần số gồm

một dãy số có 12 số được dùng để con người nhận biết Phần số không bao gồm chữ cái hoặc các ký tự đặc biệt ( xem Hình 1 1) Mục đích của UPC là để phân biệt từng loại sản phẩm khác nhau, thuận tiện cho việc xuất nhập và quản trị kho hàng

Phần số của mã vạch UPC được quy ước như sau:

- Số đầu tiên nằm trong phạm vi từ 0 đến 7, mỗi con số đã được quy định sẵn gồm:

Số 5 là dành cho phiếu coupons, số 4 dành cho người bán lẻ; số 3 dành cho các mặt hàng có liên quan tới y tế; số 2 dành cho mặt hàng thịt và nông sản; số 0, 6

và 7 có thể dùng cho tất cả các loại hàng hóa khác của nhà sản xuất

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 5

Hình 1 1: Mã vạch UPC

- 5 con số tiếp theo biểu trưng cho mã của nhà sản xuất, được cơ quan có thẩm

quyền cấp số

- 5 con số kế tiếp là mã mặt hàng Đây là phần do người bán tự gắn lên hàng hóa

của họ Doanh nghiệp được tùy ý đặt số và sử dụng

- Số cuối cùng là số kiểm tra, được dùng để kiểm tra tính chính xác của toàn bộ

dãy số UPC

1.1.3.2 EAN (European Article Number)

Hình 1 2: Mã vạch EAN

EAN là dạng thức ký hiệu có hình thức tương tự như UPC với phần mã vạch và

phần số Mã EAN phổ biến với các quốc gia tại nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có

cả Việt Nam Mã EAN-13 (chứa 13 con số) được sử dụng rộng rãi hơn cả, trong khi mã EAN-8 hay EAN-5 thường dùng cho các gói hàng nhỏ (xem Hình 1 2) Ý nghĩa của phần số trong mã EAN-13 có thể được giải thích như sau:

- 3 con số đầu tiên là mã quốc gia Mã quốc gia của Việt Nam là 893

- 9 con số kế tiếp được chia làm 2 phần: Mã nhà sản xuất được cơ quan có thẩm

quyền cấp cho doanh nghiệp, gồm từ 4 đến 6 ký tự số; mã mặt hàng do doanh

nghiệp tự gắn lên hàng hóa của họ, gồm các ký tự số còn lại

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 6

- Số cuối cùng là số kiểm tra, được dùng để xác thực tính chính xác của toàn bộ

dãy số EAN

1.1.3.3 Code 39

Hình 1 3: Mã vạch 39

Code 39 (còn được gọi là mã vạch 39) là dạng ký hiệu có phần mã vạch cùng phần

chữ và số dùng để biểu thị các thông tin về sản phẩm (xem Hình 1 3) Loại hình mã vạch này cho phép hiển thị cả chữ cái, số và một vài ký hiệu đặc biệt (tối đa 39 ký tự) nên có thể chứa dung lượng thông tin nhiều hơn dạng thức UPC hay EAN Điều này giúp Code 39 được sử dụng rộng rãi trong ngành bán lẻ, sản xuất, bưu chính, giao nhận hàng hóa Đặc điểm của mã vạch 39 là:

- Loại mã vạch này cho phép sử dụng các ký tự bao gồm: Số tự nhiên từ 0 đến 9, chữ cái Latinh in hoa từ A đến Z, các ký tự đặc biệt gồm - $ / + % và khoảng trắng

- Code 39 hỗ trợ nội dung tối đa tới 39 ký tự, người sử dụng hoàn toàn có thể thay đổi độ dài của mã vạch một cách linh hoạt

- Mã vạch 39 được các doanh nghiệp sử dụng chủ yếu trong quản lý kho, dùng để định danh từng mặt hàng cụ thể

Hình 1 4: QR code

Ngoài ra, ta còn có thể bắt gặp những loại barcode khác như: Code 128 (tương tự Code 39 nhưng cho phép sử dụng số lượng ký tự nhiều hơn); Interleaved 2 of 5 (không

giới hạn số lượng ký tự số nhưng không cho phép sử dụng ký tự chữ); các loại mã 2D

như mã xếp chồng (Code 16K, Code 49 ), mã ma trận (QR Code (xem Hình 1 4),

PDF417, Data Matrix )

1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm

1.2.1 Đặt vấn đề

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 7

Hiện nay ở nước ta tuy có nhiều sức lao động và việc thuê nhân công cũng khá rẻ nhưng hâu hết việc sử dụng sức lao động con người là phương pháp thủ công nên còn nhiều sai sót và không mang tính ổn định cao Nguồn nhân công của nước ta dồi dào nhưng nguồn nhân lực chất lượng cao thì lại còn khá hạn chế, tác phong làm việc chưa

có tính kỉ luật cao Phần lớn doanh nghiệp đều phải đào tạo nghề cho công nhân Công nhân không lành nghề dẫn đến tình trạng sản phẩm làm ra có chất lượng thấp, năng suất không cao, sản phẩm làm ra sẽ không nhiều trong một đơn vị thời gian

Các hoạt động phân loại hàng hóa, sản phẩm thủ công vẫn còn tốn khá nhiều thời gian và công sức của nhân công Những ngành nghề phân loại sản phẩm độc hại thì công nhân tham gia hoạt động phân loại này còn khá là nguy hiểm đến sức khỏe cũng như là ảnh hưởng đến năng suất của quá trình

Tốc độ đổi mới công nghệ ở nước ta còn chậm, chưa đồng đều, chưa có định hướng phát triển rõ rệt Đa số các doanh nghiệp nước ta sử dụng các cộng nghệ tụt hậu so với thế giới từ 1-2 thế hệ, công nghệ mà nước ta đang sử dụng đa phần là công nghệ nhập khẩu từ các nước tiên tiến, khoảng hơn 50% công nghệ máy móc được nhập khẩu từ các thập niên trước Sự lạc hậu trong dây chuyền phân loại sản phẩm này sẽ làm chậm đi quá trình tạo ra sản phẩm đưa đến người tiêu dùng

Trên thế giới đã tạo ra nhiều hệ thống phân loại sản phẩm tiên tiến để tự động hóa trong sản suất, phân loại Tạo ra năng suất làm việc lớn, mang lại lợi nhuận khủng Khi sản phẩm được hoàn thành, xuất ra sẽ được đưa đên băng chuyền phân loại và các thiết

bị phân loại sẽ thực hiện nhiệm vụ của mình

Hoạt động phân loại tự động có điểm mạnh là năng xuất và độ chính xác cao, cần ít sức lao dộng của con người mà vẫn đạt hiệu quả cao nên có thể cạnh tranh về giá cũng như là chất lượng sản phẩm trên thị trường

1.2.2 Tính cấp thiết của đề tài

Phân loại sản phẩm là một bài toán lớn đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống hiện nay trên toàn thế giới Dùng sức lao động của con người, công việc này còn đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại nên nhân công sẽ khó mà đảm bảo được

sự chính xác trong công việc Điều này còn chưa kể đến kinh tế hàng hóa trong nước và thế giới ngày càng phát triển, hang hóa ngày càng đa dạng thuộc nhiều chủng loại và của nhiều doanh nghiệp, các sản phẩm có chi tiết nhỏ mang tính kỹ thuật cao mà mắt thường khó nhận ra Điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm vì vậy hệ thống nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời như một sự phát triển tất yếu của xã hội nhằm đáp ứng nhu cầu này

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 8

Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu mà các hệ thống phân loại phẩm có quy mô khác nhau Tuy nhiên chi phí cho các quy mô này là rất lớn, đặc biệt là đối với nước đang phát triển như Việt Nam Chính vì thể hiện nay ở Việt Nam đa số các hệ thống phân loại sản phẩm chỉ được áp dụng vào các hệ thống phân loại sản phẩm phức tạp, còn một lượng lớn doanh nghiệp vẫn dùng sức lao động của con người Bên cạnh những dây chuyền vận chuyển sản phẩm thì một yêu cầu cũng được đặt ra đó là dây chuyền phân loại sản phẩm Có rất nhiều loại phân loại sản phẩm như phân loại theo kích thước, màu sắc, khối lượng, hình ảnh, mã vạch…

Ngày nay khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển, không những kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động hóa cũng đóng vai trò rất quan trọng trong mọi lĩnh vực đời sống Đi đôi với sự phát triển nhanh chóng ấy là sự đa dạng về hàng hóa Nhằm mục tiêu tăng năng suất lao động, độ chính xác, giảm sức người và giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm, yêu cầu các sản phẩm công nghệ càng ngày càng hoàn thiện

và tối ưu Vì thế chúng ta cần tìm ra giải pháp phân loại sản phẩm tối ưu đáp ứng được các nhu cầu về sự đa dạng trong hàng hóa như hiện nay

1.2.3 Các phương pháp phân loại sản phẩm tự động

Tùy thuộc vào độ phức tạp yêu cầu của từng sản phẩm mà chúng ta có thể đưa ra những phương pháp phân loại sản phẩm khác nhau Trên thị trường hiện nay có một số phương pháp phân loại sản phẩm được ứng dụng phổ biến như sau:

- Phân loại sản phẩm theo mã vạch;

- Phân loại sản phẩm theo màu sắc;

- Phân loại sản phẩm theo kích thước;

- Phân loại sản phẩm theo khối lượng; …

Vì có rất nhiều phương pháp phân loại khác nhau nên cũng có rất nhiều thuật toán

và hướng giải quyết khác nhau cho từng loại sản phẩm khác nhau Các thuật toán này

có thể hỗ trợ lẫn nhau Với xu hướng kinh tế hàng hóa phát triển, các sản phẩm đa dạng nhiều mẫu mã Nhưng đi kèm với nó thì mối sản phẩm sẽ có một mã số riêng cho mình Đối với các phương pháp phân loại sản phẩm theo màu sắc, kích thước, khối lượng

nó chỉ phân loại một lượng hàng hóa nhất định, ở một chuẩn quy mô nhất định, tính ứng dụng cao nhưng chưa có tính ứng dụng cao

Điều mà nhóm hướng đến là phân loại đa dạng các loại sản phẩm đưa đến những giá trị tối ưu

Với đề tài phân loại sản phẩm theo mã vạch cũng có nhiều cách khác nhau như: dựa vào xử lý ảnh cũng có nhiều cách như sử dụng raspberry pi, PIC, …

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 9

Raspberry Pi được một máy vi tính rất nhỏ gọn, kích thước hai cạnh chỉ cỡ một cái thẻ ATM, trong đó nó đã tích hợp mọi thứ cần thiết để bạn sử dụng như máy vi tính Muốn Raspberry hoạt động ta phải viết code cho nó, code Raspberry là dạng code Python

Việc sử dụng các thiết bị đó chúng ta sẽ tốn khá nhiều thời gian vào việc lập trình cho nó Nhóm muốn tìm một thiết bị có thể ứng dụng được các quy trình xử lý ảnh vào

mà người dùng không tốn quá nhiều thời gian

Chính vì thế việc sử dụng PLC S7-1200 kết hợp với Camera là lựa chọn tối ưu, phù hợp với những định hướng nhóm đề ra

1.2.4 Mục tiêu cần đạt được của đề tài

Với đề tài phân loại sản phẩm theo mã vạch sử dụng PLC S7-1200 thì nhóm muốn đạt đến mục tiêu:

- Tạo được một mô hình phân loại sản phẩm theo sản phẩm tiên tiến;

- Đáp ứng đầy đủ yêu cầu phân loại sản phẩm nhanh chóng, an toàn;

- Ứng dụng được những kiến thức đã học được vào trong quá trình thực hiện đề tài;

- Ứng dụng tốt quy trình xử lý ảnh vào trong mô hình;

- Sử dụng các thiết bị công nghiệp vào mô hình; …

1.2.5 Lựa chọn phương pháp

Xuất phát từ những trăn trở của doanh nghiệp cũng như đúc kết từ những kiến thức học được Nhận thấy tầm quan trọng của các hệ thống phận loại sản phẩm trong các dây chuyền sản suất Đây là hệ thống cần cải tiến và thiết kế mới đáp ứng nhu cầu chuyên môn cao cũng như phù hợp với đặc thù phân loại được nhiều loại hàng hóa khác nhau Cũng như là đảm bảo tính ứng dụng nhanh quy trình xử ảnh mà không mất nhiều thời gian tính toán, lập trình Từ những điều em đã tìm hiểu được từ thực tiễn và kiến thức

đã học tại trường em đã tìm được một sản phẩm công nghiệp đáp ứng đầy đủ các yêu

cầu trên là camera In-Sight 5110 của hãng Cognex và từ đó đúc kết được đề tài “Thiết

kế mô hình phân loại sản phẩm theo BarCode sử dụng PLC S7-1200, được thầy

Th.S Phạm Duy Dưởng định hướng và hướng dẫn tìm hiểu để làm mô hình Em đã

xây dựng một mô hình phân loại theo mã vạch sử dụng PLC S7-1200 và camera Sight 5110 để phân loại chính xác các loại sản phẩm và đạt hiểu quả cao

In-1.2.6 Tính mới của đề tài

Trong mô hình hệ thông phân loại sản phẩm theo BarCode sử dụng PLC S7- 1200

có nhiều điểm mới như:

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 10

Đây là hệ thống, đề tài khá mới so với các đề tàimà sinh viên đã chọn thực hiện ở trường trước đây

Việc sử dụng PLC S7-1200 và phần mềm TIA, đây là dòng PLC và phầm mềm tương đối mới Sử dụng chuẩn giao tiếp Profinet là chuẩn giao tiếp mới

Camera công nghiệp In-Sight 5110 của hãng Cognex là một sản phẩm công nghệ cao ứng dụng quy trình xử lý ảnh Camera này đã tích hợp sẵn quá trình sử lý ảnh và đã cho ra một tín hiệu có sẵn Người dùng chỉ cẩn sử dụng tín hiệu đó mà không cần phải tốn nhiều thời gian để xử lý hình ảnh đó Việc này giúp cho doanh nghiệp tiết kiệm được một khoản thời gian Ngoài ra, Camera còn có thể sử lý phân loại được nhiều loại sản phẩm khác nhau và trong cùng một mô hình có thể phân loại hàng trăm sản phẩm Giúp doanh nghiệp tối ưu hóa trong quá trình phân loại

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 11

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PLC S7- 1200 VÀ PHẦN MỀM TIA

Người dùng lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này sẽ được kích hoạt bởi tác nhân kích thích hay còn gọi là ngõ vào tác động vào PLC hoặc

có thể qua các hoạt động có sự trễ như thời gian định thời hay các sự kiện được đếm Các mạch relay trong thực tế được thay thế bởi PLC Sử dụng việc quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào đã được lập trình là phương thức hoạt động của PLC Khi người dùng thay đổi đầu ra đầu vào thì PLC sẽ cập nhập và thay đổi theo PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình có thể là Ladder hay State Logic Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric…

Để khắc phục những nhược điểm từ bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) nhà sáng chế đã tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các Modul mở rộng

- Giá cả có thể cạnh tranh được

Các thiết kế đầu tiên là nhằm vào mục đích thay thế cho các của phần cứng Relay dây nối và Logic thời gian Tuy nhiên, PLC vẫn phải đảm bảo việc tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàng nhưng vẫn phải bảo đảm tốc độ xử lí dữ liệu cũng như giá cả… Điều này đã dẫn đến sviệc sử dụng rộng rãi PLC trong công nghiệp Các tập lệnh của PLC nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, … sau

đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn… Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng cực lớn, số lượng I/O tăng lên

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 12

Phần cứng CPU và chương trình trong PLC là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển

và xử lý hệ thống Một chương trình sẽ được xác định bởi bộ điều khiển PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình đã được nạp sẵn trong bộ nhớ của PLC Chính vì lẽ đó nếu chúng ta muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ, việc chúng ta phải làm là chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà người dùng không cần phải sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng các bộ dây nối hay rơle

2.1.2 Cấu trúc của PLC

Một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có hai phần (xem Hình 2 1): khối

xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) và hệ thống giao tiếp vào/ra (I/0)

Hình 2 1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển lập trình

Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm ba phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và hệ thống nguồn cung cấp Hình 2 2 mô tả ba phần cấu thành một PLC

Hình 2 2: Sơ đồ tổng quát của CPU

Sơ đồ cấu trúc bộ lập trình của CPU PLC được thể hiện qua Hình 2 3:

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 13

- Là một dòng của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa, phù hợp với các ứng dụng tự động hóa ở quy mô vừa và nhỏ Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, một tập lệnh mạnh giúp cho người dùng có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với SIMATIC S7-1200

- Hết sức đơn giản trong cài đặt, lập trình và vận hành và nó có thể sử dụng cho các nhiệm vụ điều khiển đơn giản và phức tạp

- Đa ứng dụng, có thể sử dụng như là một hệ thống đơn lẻ hoặc trong một mạng với hệ thống phân phối

- Có thể tận dụng các thiết bị cũ để tiết kiệm chi phí

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 14

- Có tính năng thời gian thực hết sức mạnh mẽ, dễ dàng cho việc ứng dụng thời gian thực cho hệ thống

- S7-1200 bao gồm một bộ vi xử lý (microprocessor), một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO)

- S7-1200 tích hợp sẵn cổng truyền thông PROFINET:

 Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC

 Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở

 Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo

 Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s

 Hỗ trợ 16 kết nối ethernet

 TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol

- Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:

 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và

đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz

 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo (servo drive)

 Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ

 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điểu khiển (auto-tune functionality)

2.2.2 Cấu tạo của CPU

Cấu tạo CPU của PLC (xem Hình 2 4) bao gồm:

1 Bộ phận kết nối nguồn

2 Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che)

3 Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên

4 Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp

5 Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU)

6 Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 15

Hình 2 4: Tổng quát về PLC

2.2.3 Chuẩn giao tiếp Profinet

PROFINET là một trong những tiêu chuẩn truyền thông công nghiệp dùng để truyền

dữ liệu qua Ethernet nhằm thu thập dữ liệu và điều khiển các thiết bị trong các hệ thống công nghiệp Với khả năng mạnh mẽ trong cung cấp dữ liệu theo sự hạn chế của thời gian (theo thứ tự 1ms trở xuống)

2.2.3.1 Ưu điểm và chức năng của truyền thông profinet

a Ưu điểm của truyền thông profinet

- Hiệu năng: Tự động hóa trong thời gian thực

- An toàn: truyền thông đảm bảo an toàn

- Phân tích: Vận hành nhanh chóng và khả năng xử lý sự cố hiệu quả

- Đầu tư hiệu quả: Tích hợp liền mạch các hệ thống fieldbus

b Chức năng của truyền thông profinet

- Thiết bị có thể thay thế mà không cần dùng đến công cụ ES

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 16

- Dễ dàng thay thế thiết bị

2.2.3.2 Ứng dụng của truyền thông profinet

Với mong muốn có một tiêu chuẩn truyền thông trên một mạng cho các ngành công nghiệp, có khả năng chuẩn đoán rộng và chức năng dịch vụ rộng khắp mạng lưới dẫn tới sự gia tăng của việc sử dụng Ethernet công nghiệp Tổ chức PROFIBUS/PROFINET quốc tế (PI) cung cấp một chuẩn truyền thông toàn diện thông qua Ethernet công nghiệp

để đáp ứng mọi yêu cầu đó là PROFINET

Tổ chức PROFIBUS/PROFINET quốc tế đã phát triển dựa theo kinh nghiệm thu được

từ nhiều năm phát triển của Profibus để thích hợp với Ethernet công nghiệp cho các yêu cầu trong công nghiệp hình thành nên Profinet, đây là chuẩn công nghiệp toàn diện dựa trên chuẩn Ethernet công nghiệp cho truyền thông mở, độc lập với các nhà cung cấp PROFINET có khả năng đáp ứng tất cả các yêu cầu sử dụng Ethernet ở tất cả các cấp

độ, mọi ứng dụng tự động hóa Nhờ đó PROFINET trở nên rất linh hoạt, đáng tin cậy, thiết thực trong môi trường công nghiệp

a Bảo toàn vốn đầu tư

Hàng loạt các thiết bị trường xuất phát từ nhiều nhà cung cấp khác nhau cũng như các thiết bị điều khiển, thiết bị mạng … đều có các chức năng PROFINET Giao diện này cung cấp trên gần hết các thiết bị chuyển mạch với 2 cổng có tích hợp để xây dựng cấu trúc mạng bus hay mạch vòng

Sự tích hợp của hệ thống mạng trường hiện tại kết hợp với sự bảo toàn vốn đầu tư là một phần cốt yếu của Profinet Thiết bị chuẩn Profinet dựa trên mô hình Profibus, điều nay có nghĩa là các mô đun I/O của các thiết bị ngoại vi chủ yếu vẫn có thể sử dụng được

Các bộ điều khiển khác nhau có sẵn như Simatic S7 CPU của hãng Siemens có cả hai giao diện Ethernet và Profibus Hệ thống hiện nay có thể dễ dàng tích hợp với môi trường Profinet mới Việc chuyển đổi chương trình người dùng không đòi hỏi sự tác động lớn,

và việc thay thế toàn bộ hệ thống Profbus hiện hữu, xây dựng hệ thống mới là không cần thiết

Một khả năng tích hợp khác nữa là công nghệ proxy – điển hình, IE/PB Link PN IO của Simatic Net – hoạt động này như là đại diện của các thiết bị Profibus, liên kết này

có sẵn với giao diện mạng LAN không dây, điều này đã cung cấp khả năng cải tiến để tích hợp PROFIBUS và sử dụng công nghệ không dây vào các giải pháp PROFINET

b Các ứng dụng mới với giải pháp mạng LAN không dây công nghiệp

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 17

PROFINET hiện đang sử dụng những tiện ích của công nghệ Ethernet do đó nó có thể dược sử dụng cho cấu trúc mạng sao và mạch vòng với môi trường mạng điện hoặc quang cũng như là cho kết nối không dây

Với mạng LAN không dây công nghiệp, AGVs hoặc các thiết bị bảo trì và vận hành

di động có thể tích hợp dễ dàng vào hệ thống tự động hóa, ngay cả với công nghệ an toàn

c Ethernet trong ứng dụng thời gian thực với Profinet

Băng thông rộng cho phép sử dụng Ethernet trong tất cả nhiệm vụ tự động hóa, bên cạnh việc truyền thông IO tuần hoàn IO (truyền số liệu trong 1ms), TCP/IP cùng với giao thức IT có thể được sử dụng cùng một lúc trên cùng một mạng

PROFINET sẽ cung cấp thời gian đáp ứng với truyền thông chu kì trong 1ms giữa bộ điều khiển PROFINET IO Controller và thiết bị PROFINET IO Devices Cơ cầu này hoạt động với nhiều bộ chuyển mạch tiêu chuẩn Sự truyền thông tuần hoàn này dựa trên trên layer 2 của mô hình OSI/ISO layer Nó cho phép thời gian phản ứng nhanh trong các mạng Ethernet Networks

PROFINET cũng cung cấp một giải pháp cho các tác vụ điều khiển truyền động nhanh

d PROFINET đảm bảo chức năng an toàn

PROFIsafe là ứng dụng độc lập của công nghệ mạng, nó có thể được sử dụng cho PROFIBUS cũng như đối với các hệ thống PROFINET Các Slots IO trong thiết bị PROFINET-IO có thể trộn lẫn giữa tiêu chuẩn và an toàn, điều này làm giảm thiểu chi phí cáp và số lượng các module khác nhau Dữ liệu an toàn và tiêu chuẩn đềi cps trể truyền thông trên cùng mạng Các chương trình an toàn được tạo ra với các công cụ kỹ thuật tiêu chuẩn như SIMATIC Step7 của Siemens

Người dùng sẽ có những khả năng và tiện ích mới trong việc sử dụng topo mạng Ethernet công nghiệp, bao gồm cả mạng không dây trong các ứng dụng của mình Bên cạnh đó, công nghệ an toàn (Safety) có thể sử dụng trên cùng một mạng PROFINET cung cấp nhiều dải tốc độ xử lý khác nhau từ rất nhanh, tốc độ cao cho đến các tốc độ cho các ứng dụng IT thông thường, tất cả đều trên một mạng

2.3 Phần mềm TIA Portal

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 18

2.3.1 Giới thiệu chung

Phần mềm TIA Portal (The Totally Integrated Automation Portal) là phần mềm dùng

để điều khiển và lập trình cho PLC S7-1200, cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống truyền động điện và tự động hóa Phần mềm tích hợp các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm ứng dụng ví dụ Simatic Step 7 V15 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC V15 để cấu hình các màn hình HMI

và chạy Scada trên máy tính, giúp tăng năng suất và hiệu quả làm việc

TIA Portal tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính toàn vẹn cho ứng dụng khi cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu Hướng ứng dụng, các khái niệm

về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal TIA Portal cung cấp một hệ thống kĩ thuật mới thông minh và trực quan hơn, dễ nhìn, tính năng thao tác “kéo- thả” đơn giản, thuận tiện cho việc lập trình

Simatic Step 7 và Simatic WinCC là hai phần mềm quan trọng nhất trong TIA Portal Hai phần mềm này giúp người dùng có thể lập trình điều khiển các hệ thống sử dụng PLC cũng như là mô phỏng lập trình chúng thông qua các thiết bị hữu ích có trong phần mềm

2.3.2 Làm việc với phần mềm TIA Portal

Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng (xem Hình 2 5) Tia Portal V15

Hình 2 5: Biểu tượng của phần mềm TIA PORTAL

Bước 2 : Click chuột vào Create new project (xem Hình 2 6) để tạo dự án

Bước 3 : Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create (xem Hình 2 7):

Bước 4 : Chọn configure a device để chọn thiết bị cho dự án (xem Hình 2 8)

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 19

Hình 2 6: Tạo dự án mới trên phần mềm TIA PORTAL

Hình 2 7: Đặt tên cho dự án

Hình 2 8: Chọn configure a device

Bước 5 : Chọn add new device (xem Hình 2 9) để chọn thiết bị cho dự án:

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 20

Hình 2 9: Chọn Add new Device

Bước 6 : Chọn loại CPU PLC phù hợp với dự án (xem Hình 2 10) sau đó chọn add : Bước 7 : Project mới được hiện ra (xem Hình 2 11)

Hình 2 10: Chọn loại CPU PLC

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 21

- Ứng dụng: binary I/O, Bits of memory

- Định nghĩa vùng: Bảng tag của PLC

- Miêu tả: Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép

Tag Local

- Phạm vi ứng dụng: giá trị chỉ được ứng dụng trong khối được khai báo, mô tả tương tự có thể được sử dụng trong các khối khác nhau cho các mục đích khác nhau

- Ứng dụng: tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời

- Định nghĩa vùng: khối giao diện

- Miêu tả: Tag được đại diện bằng dấu #

Sử dụng Tag trong hoạt động

- Layout : bảng tag PLC (xem Hình 2 12) là nơi chứa các định nghĩa của các Tag

và các hằng số có giá trị trong CPU Một bảng tag của PLC được tự động tạo ra cho mỗi CPU được sử dụng trong dự án

- Colum: giúp mô tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc

có thể kéo nhả như một lệnh chương trình

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hướng Người hướng dẫn: ThS Phạm Duy Dưởng 22

Hình 2 12: Bảng tag

- Name: chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU

- Data type: kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag

- Address: địa chỉ của tag

- Retain: khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại

- Comment: comment miêu tả của tag

Nhóm tag : tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table ( xem Hình 2 13)

Tìm và thay thế tag PLC ta thực hiện: vào tag table sau đó copy tang cần tìm hoặc gõ tang cần tìm ở Find (3) rồi nhấn Find ( xem Hình 2 14):

Ngoài ra còn có một số chức năng sau: Lỗi tag, Giám sát tag của plc, Hiện / ẩn biểu tượng, Đổi tên tag: Rename tag, Đổi tên địa chỉ tag: Rewire tag, Copy tag từ thư viện Global

Hình 2 13: Add new tag table