Vi c áp dệ ụng những dây chuyền sản xuất tự động ngày càng được áp dụng nhiều trong các nhà máy, xí nghiệp nhằm tăng năng su t làm vi c, tăng lấ ệ ợi nhuận đầu ra, giảm thời gian sản xu
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
MỤ C TIÊU ĐỀ TÀI
Mục tiêu của nghiên cứu là phát triển một hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc với thiết kế nhỏ gọn, hoạt động ổn định và dễ dàng lắp đặt Hệ thống cho phép người dùng dễ dàng điều khiển và giám sát hoạt động, bao gồm vị trí kho hàng và tốc độ phân loại, thông qua màn hình HMI.
PHẠM VI ĐỀ TÀI
Hệ thống phân loại sản phẩm đã được nghiên cứu và phát triển từ lâu, với nhiều hệ thống hoàn thiện về chất lượng và thẩm mỹ trong các nhà máy Tuy nhiên, trong phạm vi một đề án môn học, bài viết chỉ tập trung vào một số vấn đề cụ thể như hệ thống điều khiển sử dụng PLC và Arduino, cùng với các cơ cấu phân loại sản phẩm như cảm biến nhận biết màu sắc, cảm biến vật cản hồng ngoại và xylanh khí nén.
PHẠM VI ỨNG DỤNG
CHƯƠNG 2: THIẾ T K MÔ HÌNH H Ế Ệ THỐNG
2.1 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ Ệ H THỐNG
Hệ thống bao gồm hai chế độ: chế độ tự động và chế độ bằng tay Trong chế độ tự động, khi nhấn nút Start, điện áp một chiều được cấp cho động cơ điện, truyền động cho băng chuyền qua dây đai Băng chuyền được thiết kế với cảm biến màu sắc để nhận biết sản phẩm có màu sắc khác nhau và cảm biến hồng ngoại liên tiếp theo sau Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về PLC để xử lý Sau đó, PLC phát tín hiệu điều khiển van đảo chiều, điều khiển piston đẩy từng sản phẩm màu xanh dương và màu đỏ vào thùng chứa riêng biệt, trong khi sản phẩm màu vàng sẽ đi tới cuối băng chuyền và rơi vào thùng chứa.
Chế độ bằng tay giúp kiểm tra và sữa lỗi Được hoạt độnghoàn toàn b ng tay dưằ ới sự điều khiển của người dùng
- Các thiết bịtrong hệthống được điều khiển thông qua switch.Các nút switch được thi t k c trên tủ ế ế ả điện
Gồm : Động cơ băng tải (ch ế độ hoạt động On_Off ) Động cơ cuộn ( ch ế độ hoạ ột đ ng On_Off)
Xi lanh 1 ( chế độ hoạt động On_Off)
Xi lanh 2 ( chế độhoạt động On_Off)
Hình 2.1 Sơ đồ kh i hệ thống ố
Khối ngõ vào bao gồm cảm biến màu sắc và cảm biến vật cản, có chức năng nhận diện màu sắc và nhận diện sản phẩm khi di chuyển qua băng tải.
Khối ngõ ra có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển sản phẩm đến các khu vực xử lý khác trong hệ thống Xilanh khí nén đảm nhận chức năng chặn sản phẩm, giúp đưa sản phẩm phân loại ra khỏi băng chuyền và đảm bảo sản phẩm được đặt gọn gàng trong mỗi thùng hàng.
- Khối xử lý trung tâm: có chức năng nhận, xử lý thông tin và điều khiển các khối ngõ vào và khối ngõ ra
- Khối nguồn: các chức năng cấp nguồn cho cả ệ ố h th ng
2.3 LỰA CH N THIỌ ẾT BỊ TRONG HỆTHỐNG Ệ H THỐNG
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu s c có cắ ấu t o chính bao gồm: ạ
- Một động cơ một chiều để kéo băng chuyền
- Cảm biến nhận bi t màu sế ắc và cảm biến vật cản
- Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm.
- Bộ PLC để x ử lý tín hiệu
- Các rơ le trung giang
- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống
2.3.1 Khối ngõ vào a) Khâu xử lí màu sắc
*Nhận biết sản phẩm đến
Sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK để nhận biết có sản phẩm đến vị trí cần đ c màu sọ ắc
Trên thị trường hiện có nhiều loại cảm biến vật cản hồng ngoại như SHARP, R2N1, và E18-D80NK Tuy nhiên, để đảm bảo tính tương thích với Arduino Uno R3 và yếu tố thẩm mỹ, nhóm chúng tôi đã quyết định chọn cảm biến E18-D80NK, vì nó có 3 dây kết nối dễ dàng với Arduino.
• Dạng đóng ngắt: Thường mở (NO Normally Open)-
• Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu)
• Nguồn điện cung cấp: 5VDC
• Khoảng cách phát hiện: 3 ~ 80cm
• Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở.
• Dòng kích ngõ ra: 300mA
Chân tín hiệu ngõ ra sử dụng transistor NPN với nội trở 10k được kéo lên VCC Khi có vật cản, tín hiệu sẽ xuất ra mức thấp (Low GND), trong khi khi không có vật cản, tín hiệu sẽ ở mức cao (High - VCC).
• Chất liệu sản phẩm: nhựa
• Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ
Màu nâu: VCC, nguồn dương 5VDC
Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC
Màu đen: Chân tín hiệu cấu trúc Transistor NPN đã kéo trở nội 10k lên VCC
Sơ đồ kết nối với Arduino:
Hình 2.3 Kết nối cảm biến E18-D80NK với Arduino Uno R3
Chân Vcc, GND và OUT của cảm biến được kết nối với chân 5V, GND và chân số 3 của Arduino Khi có vật cản, cảm biến chuyển trạng thái từ High (mức 1) sang Low (mức 0) ở chân OUT, cho phép Arduino xử lý và đọc màu sắc từ cảm biến TCS3200.
*Nhận biết sản phẩm đến
Sử dụng cảm bi n màu s c TCS3200 đế ắ ểnhận bi t màu sế ắc c a sủ ản phẩm
Trên thị thường có nhiều cảm bi n màu khác nhau như TCS34725, TCS230, TCS3200 ế
… Nhóm em chọn cảm biến màu TCS3200 để nhận biết màu sắc của sản phẩm
Hình 2.4 Cảm biến màu TCS3200
• Ngõ ra: 3 tần số xung tương ứng 3 màu đỏ xanh dương và xanh lá
Bảng 2.1 Các chân cảm biến TCS3200
OUT đầu ra tín hiệu tần số
S0, S1 Dùng để lựa chọn tỷ lệ tần số
S2, S3 Dùng để lựa chọn kiểu photodiode
Sơ đồ nối chân TCS3200 v i Arduino:ớ
Hình 2.5 sơ đồ nối chân
Nguyên lý hoạt động cảm biến màu của linh kiện điện tử TCS3200 :
- Cấu tạo cảm biến TCS3200 gồm 2 khối như hình vẽ phía dưới:
Khối đầu tiên là một mảng ma trận 8x8 bao gồm 64 photodiode, trong đó có 16 photodiode lọc màu xanh dương, 16 photodiode lọc màu đỏ, 16 photodiode lọc màu xanh lá và 16 photodiode trắng không lọc Tất cả các photodiode cùng màu được kết nối song song và được sắp xếp xen kẽ nhằm mục đích giảm thiểu nhiễu.
- Bản chất của 4 loại photodiode trên như là các bộ lọc ánh sáng có mầu sắc khác nhau
Có nghĩa nó chỉ tiếp nhận các ánh sáng có cùng màu với loại photodiode tương ứng và không tiếp nhận các ánh sáng có màu sắc khác
Việc lựa chọn 4 loại photodiode này thông qua 2 chân đầu vào S2, S3 :
Khối thứ 2 là bộ chuyển đổi dòng điện từ đầu ra khối thứ nhất thành tần số :
Tần số đầu ra của linh kiện điện tử TCS3200 dao động từ 2Hz đến 500kHz Tín hiệu đầu ra được tạo ra dưới dạng xung vuông, với tần số thay đổi tùy thuộc vào màu sắc và cường độ sáng của đối tượng được phát hiện.
Ta có thể lựa chọn tỉ lệ tần số đầu ra ở các mức khác nhau như bảng trên cho phù hợp với phần cứng đo tần số
Ví dụ : Tần số khi S0 = H,S1=H - Fout = 500Khz thì:
Ánh sáng trắng là sự kết hợp của nhiều ánh sáng với các bước sóng màu sắc khác nhau Cảm biến ánh sáng hoạt động bằng cách chiếu ánh sáng trắng vào một vật thể và ghi lại màu sắc phản xạ từ vật thể đó.
Khi ánh sáng trắng chiếu vào một vật thể, hiện tượng hấp thụ và phản xạ ánh sáng xảy ra tại bề mặt vật thể Dựa trên nguyên lý này và sự phối trộn màu sắc từ ba màu cơ bản là Xanh dương, Xanh lá, và Đỏ, TCS3200 được thiết kế với bốn bộ lọc photodiode: Xanh dương, Xanh lá, Đỏ và trong suốt, nhằm nhận biết màu sắc của vật thể.
Khối sử lý màu sắc dùng để nhận dữ liệu và xử lý màu sắc đọc từ cảm biến E18-D80NK
Arduino Uno R3 vừa đáp ứng đủ nhu cầu các ngõ I/O để điều khiển và vừa tiết kiệm chi phí nhưng vẫn đáp ứng đủ hiệu năng
Module đã tích hợp sẵn chip nạp và nguồn, cho phép chúng ta chỉ cần cắm cáp sạc USB hoặc cấp nguồn Vin để sử dụng bình thường Dưới đây là sơ đồ kết nối với Arduino.
Hình 2.6 Sơ đồ kết nối Arduino b) Khâu nhận biết vật
Cảm biến vật cản hồng ngoại sử dụng cặp LED thu phát hồng ngoại để nhận biết vật cản trong môi trường Khi tia hồng ngoại phát ra bị cản trở bởi vật thể, LED sẽ sáng lên, ngược lại, khi không có vật cản, LED sẽ tắt Trên thị trường hiện có nhiều loại cảm biến hồng ngoại như E3P-DS30C4, E18-D50NK, TCRT5000 FC-123, E18-D80NK, nhưng nhóm đã chọn cảm biến E3F-DS30C4 để phục vụ cho đề tài.
• Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu)
Chân tín hiệu ngõ ra sử dụng transistor NPN với nội trở 10k được kết nối lên VCC Khi có vật cản, tín hiệu sẽ ở mức thấp (Low GND), trong khi khi không có vật cản, tín hiệu sẽ ở mức cao (High VCC).
• Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC
• Khoảng điều chỉnh cảm biến: 7~30cm
• Khoảng cách phát hiện vật cản: 0~30cm
• Góc khuếch tán (góc chiếu): 3~5 độ
• Có thể điều chỉnh khoảng cách nhận của cảm biến bằng biến trở tinh chỉnh
• Dòng kích ngõ ra: 300mA
• Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ
• Chất liệu sản phẩm: vỏ ngoài nhựa ABS, phía trong đổ keo chống nước, chống va đập
• Đen: Chân tín hiệu cấu trúc Transistor NPN đã kéo trở nội 10k lên VCC
Hình 2.7 Mô tả tổng quan cảm biến E3F DS30C4-
Tín hiệu từ cảm biến E3F-DS30C4, loại cảm biến NPN, được đưa vào ngõ vào của PLC để xử lý Khi cảm biến được kích, tín hiệu sẽ giảm xuống mức 0V Do đó, nhóm sẽ sử dụng mạch công suất để xử lý tín hiệu, chuyển đổi thành 24V trước khi đưa vào PLC Dưới đây là sơ đồ mạch công suất giao tiếp giữa cảm biến E3F-DS30C4 và PLC.
Hình 2.8 Mạch công su t giao tiấ ếp giữa PLC vớ ảm biến E3F-DS30C4 i c
Khi sản phẩm đi qua cảm biến, tín hiệu sẽ được truyền đến mạch công suất và sau đó vào PLC để xử lý hoạt động của các xi lanh.
Hình 2.9 Sơ đồ kết nối mạch công suất với ngõ vào PLC
2.3.2 Khối ngõ ra a) Động cơ
THIẾ T K Ế MÔ HÌNH H Ệ THỐNG
SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG
Hình 2.1 Sơ đồ kh i hệ thống ố
LỰ A CH N THIẾT B TRONG HỆ TH Ọ Ị ỐNG HỆ TH ỐNG
Khối ngõ vào bao gồm cảm biến màu sắc và cảm biến vật cản, có chức năng nhận diện màu sắc và nhận diện sản phẩm khi di chuyển qua băng tải.
Khối ngõ ra có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm đến các khu vực xử lý khác trong hệ thống Xilanh khí nén đảm nhận chức năng chặn sản phẩm, giúp đưa sản phẩm phân loại ra khỏi băng chuyền và đóng gói sản phẩm vào từng thùng hàng.
- Khối xử lý trung tâm: có chức năng nhận, xử lý thông tin và điều khiển các khối ngõ vào và khối ngõ ra
- Khối nguồn: các chức năng cấp nguồn cho cả ệ ố h th ng
2.3 LỰA CH N THIỌ ẾT BỊ TRONG HỆTHỐNG Ệ H THỐNG
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu s c có cắ ấu t o chính bao gồm: ạ
- Một động cơ một chiều để kéo băng chuyền
- Cảm biến nhận bi t màu sế ắc và cảm biến vật cản
- Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm.
- Bộ PLC để x ử lý tín hiệu
- Các rơ le trung giang
- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống
2.3.1 Khối ngõ vào a) Khâu xử lí màu sắc
*Nhận biết sản phẩm đến
Sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK để nhận biết có sản phẩm đến vị trí cần đ c màu sọ ắc
Trên thị trường hiện có nhiều loại cảm biến vật cản hồng ngoại như SHARP, R2N1, và E18-D80NK Tuy nhiên, để đảm bảo tính tương thích với Arduino Uno R3 và yếu tố thẩm mỹ, nhóm chúng tôi đã quyết định chọn cảm biến E18-D80NK, vì nó có 3 dây kết nối dễ dàng với Arduino.
• Dạng đóng ngắt: Thường mở (NO Normally Open)-
• Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu)
• Nguồn điện cung cấp: 5VDC
• Khoảng cách phát hiện: 3 ~ 80cm
• Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở.
• Dòng kích ngõ ra: 300mA
Chân tín hiệu ngõ ra sử dụng transistor NPN với nội trở 10k được kéo lên VCC Khi có vật cản, tín hiệu sẽ ở mức thấp (Low GND), và khi không có vật cản, tín hiệu sẽ ở mức cao (High VCC).
• Chất liệu sản phẩm: nhựa
• Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ
Màu nâu: VCC, nguồn dương 5VDC
Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC
Màu đen: Chân tín hiệu cấu trúc Transistor NPN đã kéo trở nội 10k lên VCC
Sơ đồ kết nối với Arduino:
Hình 2.3 Kết nối cảm biến E18-D80NK với Arduino Uno R3
Chân Vcc, GND và OUT của cảm biến được kết nối với chân 5V, GND và chân số 3 của Arduino Khi có vật cản, cảm biến chuyển trạng thái từ High (mức 1) sang Low (mức 0) ở chân OUT, cho phép Arduino xử lý và đọc màu sắc từ cảm biến TCS3200.
*Nhận biết sản phẩm đến
Sử dụng cảm bi n màu s c TCS3200 đế ắ ểnhận bi t màu sế ắc c a sủ ản phẩm
Trên thị thường có nhiều cảm bi n màu khác nhau như TCS34725, TCS230, TCS3200 ế
… Nhóm em chọn cảm biến màu TCS3200 để nhận biết màu sắc của sản phẩm
Hình 2.4 Cảm biến màu TCS3200
• Ngõ ra: 3 tần số xung tương ứng 3 màu đỏ xanh dương và xanh lá
Bảng 2.1 Các chân cảm biến TCS3200
OUT đầu ra tín hiệu tần số
S0, S1 Dùng để lựa chọn tỷ lệ tần số
S2, S3 Dùng để lựa chọn kiểu photodiode
Sơ đồ nối chân TCS3200 v i Arduino:ớ
Hình 2.5 sơ đồ nối chân
Nguyên lý hoạt động cảm biến màu của linh kiện điện tử TCS3200 :
- Cấu tạo cảm biến TCS3200 gồm 2 khối như hình vẽ phía dưới:
Khối đầu tiên là một mảng ma trận 8x8 bao gồm 64 photodiode, trong đó có 16 photodiode lọc màu xanh dương, 16 photodiode lọc màu đỏ, 16 photodiode lọc màu xanh lá và 16 photodiode trắng không lọc Tất cả các photodiode cùng màu được kết nối song song và được sắp xếp xen kẽ nhằm mục đích giảm thiểu nhiễu.
- Bản chất của 4 loại photodiode trên như là các bộ lọc ánh sáng có mầu sắc khác nhau
Có nghĩa nó chỉ tiếp nhận các ánh sáng có cùng màu với loại photodiode tương ứng và không tiếp nhận các ánh sáng có màu sắc khác
Việc lựa chọn 4 loại photodiode này thông qua 2 chân đầu vào S2, S3 :
Khối thứ 2 là bộ chuyển đổi dòng điện từ đầu ra khối thứ nhất thành tần số :
Tần số đầu ra của linh kiện điện tử TCS3200 dao động từ 2Hz đến 500kHz Tín hiệu đầu ra được tạo ra dưới dạng xung vuông, với tần số thay đổi tùy thuộc vào màu sắc và cường độ sáng của đối tượng được phát hiện.
Ta có thể lựa chọn tỉ lệ tần số đầu ra ở các mức khác nhau như bảng trên cho phù hợp với phần cứng đo tần số
Ví dụ : Tần số khi S0 = H,S1=H - Fout = 500Khz thì:
Ánh sáng trắng là sự kết hợp của nhiều ánh sáng với các bước sóng màu sắc khác nhau Cảm biến ánh sáng hoạt động bằng cách chiếu ánh sáng trắng vào một vật thể và ghi lại màu sắc phản xạ từ vật thể đó.
Khi ánh sáng trắng chiếu vào một vật thể, hiện tượng hấp thụ và phản xạ ánh sáng xảy ra tại bề mặt vật thể Dựa trên nguyên lý này và sự phối trộn màu sắc từ ba màu cơ bản là Xanh dương, Xanh lá, và Đỏ, TCS3200 được thiết kế với bốn bộ lọc photodiode: Xanh dương, Xanh lá, Đỏ và trong suốt, nhằm nhận biết màu sắc của vật thể.
Khối sử lý màu sắc dùng để nhận dữ liệu và xử lý màu sắc đọc từ cảm biến E18-D80NK
Arduino Uno R3 vừa đáp ứng đủ nhu cầu các ngõ I/O để điều khiển và vừa tiết kiệm chi phí nhưng vẫn đáp ứng đủ hiệu năng
Module đã tích hợp sẵn chip nạp và nguồn, cho phép sử dụng bình thường chỉ cần cắm cáp sạc USB hoặc cấp nguồn Vin Sơ đồ kết nối với Arduino được thể hiện như sau:
Hình 2.6 Sơ đồ kết nối Arduino b) Khâu nhận biết vật
Cảm biến vật cản hồng ngoại sử dụng cặp LED thu phát hồng ngoại để truyền và nhận dữ liệu, giúp nhận biết vật cản trong môi trường Khi tia hồng ngoại phát ra bị cản trở bởi vật thể, LED trên module sẽ sáng lên, ngược lại, khi không có vật cản, LED sẽ tắt Trên thị trường hiện có nhiều loại cảm biến hồng ngoại như E3P-DS30C4, E18-D50NK, TCRT5000 FC-123, E18-D80NK Tuy nhiên, nhóm đã chọn cảm biến E3F-DS30C4 để phục vụ cho đề tài.
• Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu)
Chân tín hiệu ngõ ra sử dụng transistor NPN với nội trở 10k được kéo lên VCC Khi có vật cản, tín hiệu sẽ ở mức thấp (Low GND), và khi không có vật cản, tín hiệu sẽ chuyển sang mức cao (High VCC).
• Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC
• Khoảng điều chỉnh cảm biến: 7~30cm
• Khoảng cách phát hiện vật cản: 0~30cm
• Góc khuếch tán (góc chiếu): 3~5 độ
• Có thể điều chỉnh khoảng cách nhận của cảm biến bằng biến trở tinh chỉnh
• Dòng kích ngõ ra: 300mA
• Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ
• Chất liệu sản phẩm: vỏ ngoài nhựa ABS, phía trong đổ keo chống nước, chống va đập
• Đen: Chân tín hiệu cấu trúc Transistor NPN đã kéo trở nội 10k lên VCC
Hình 2.7 Mô tả tổng quan cảm biến E3F DS30C4-
Tín hiệu từ cảm biến v t cảậ n s được đưa vào ngõ vào của PLC để xử lý Cảm biến E3F-DS30C4 là loại NPN, do đó khi kích tín hiệu, đầu ra sẽ giảm xuống mức 0V Nhóm sẽ sử dụng mạch công suất để xử lý tín hiệu, chuyển đổi thành 24V trước khi đưa vào PLC Dưới đây là mạch công suất giao tiếp giữa cảm biến E3F-DS30C4 và PLC.
Hình 2.8 Mạch công su t giao tiấ ếp giữa PLC vớ ảm biến E3F-DS30C4 i c
Khi sản phẩm đi qua cảm biến, tín hiệu sẽ được truyền đến mạch công suất và sau đó vào PLC để xử lý hoạt động của các xi lanh.
Hình 2.9 Sơ đồ kết nối mạch công suất với ngõ vào PLC
2.3.2 Khối ngõ ra a) Động cơ
Khối bằng chuyền sẽ chuyển sản phẩm cần phân loại đến vị trí của cảm biến màu và vị trí phân loại trên hệ thống Do giới hạn của mô hình nhỏ, nhóm sử dụng hai động cơ DC với điện áp 12V Một động cơ được sử dụng để lấy sản phẩm và đưa vào băng chuyền, trong khi động cơ còn lại kéo băng chuyền vận hành Động cơ điện DC (viết tắt là "Direct current motor") là động cơ điều khiển trực tiếp, có cấu tạo gồm hai dây (dây nguồn và dây tiếp đất), cho phép quay liên tục.
Thông số kỹ thuật ã Điện ỏp hoại động: 12VDC ã Dũng khởi động: 5A ã Tốc độ khụng tải ở điện ỏp 12VDC: 13000 vũng/ phỳt ã Dũng khụng tải: 1A ã Trục động cơ: 2.3m
Hình 2.10 Đông cơ DC b) Hệ thống đi u khiề ển khí nén
THIẾ T K CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂ Ế N C A H Ủ Ệ THỐNG
XÂY D ỰNG BẢ NG PHÂN CÔNG VÀO RA
Hình 3.1 Bảng phân công đầu ra
XÂY D NG LƯU Đ Ự Ồ THU Ậ T TOÁN
3.2.1 Lưu đồ thuật toán chế độ
- H ệthống được hoạt đ ng dưới 2 chế độ: Bằộ ng tay và T động.ự
- S dử ụng nút switchđểchọn chế động hoạt động từ để điều khiển quá trình hoạt động của H thống ệ
Hình 3.1 Lưu đồ thuật toán chọn chế độ
3.2.2Lưu đồthuật toán cho hệthống ở ch t ng ế độ ự độ
Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán hệthống ở chế độ ự động t Ở chương trình chính của hệ thống ta sẽ tác đ ng vào nút start, stop độ ể khởi động hệ
Lưu đồ thuật toán Stop cho hệ th ng ố
Hình 3.3 lưu đồ thuật toán stop
3.2.3 Lưu đồ thuật toán cho hệthống ở ch b ng tay ế độ ằ
Hình 3.5 Lưu đồ thuật toán ởchế độ bằng tay
3.2.4 Lưu đồthuật toán phần xử lí màu sắc
Hình 3.6 Lưu đồ thuật toán ph n xử lí màu sắcầ
Chương trình xử lý màu sắc sẽ kiểm tra các biến vật thể và so sánh màu sắc nhận được Khi phát hiện màu sắc mới, hệ thống sẽ bật đèn LED có màu tương ứng và xuất tín hiệu ra chân tín hiệu phù hợp với màu đó.
XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
3.3.2 Chương trình mô phỏng chế độ AUTO
3.3.4 Chương trình thực tếchế độ AUTO
3.3.5 Chương trình mô phỏng chế độ MANUAL
3.3.6 Chương trình thực tế ch MANUAL ế độ
CHƯƠNG 4: THI Ế T K Ế GIAO DI ỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM
SÁT 4.1 GIỚI THIỆU VỀ GIAO DIỆN HỆTHỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
WINCC là một trong những chương trình ứng dụng cho mạng HMI, Scada trong lĩnh vực dân dụng cũng như công nghiệp
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của Siemens dùng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong sản xuất Chương trình này thiết kế giao diện Người và Máy HMI trong hệ thống SCADA, với chức năng chính là thu thập số liệu và điều khiển quá trình sản xuất WinCC cho phép người dùng trao đổi dữ liệu với PLC của nhiều hãng như Siemens, Mitsubishi, Allen-Bradley, và Omron thông qua cổng COM với chuẩn RS232 của PC và RS485 của PLC.
Với WinCC, người dùng có thể áp dụng nhiều giải pháp khác nhau để giải quyết công việc, từ thiết kế hệ thống quy mô nhỏ đến lớn, bao gồm cả hệ thống thực hiện sản xuất - MES (Manufacturing Execution System) WinCC cho phép mô phỏng hình ảnh các sự kiện trong quá trình điều khiển dưới dạng chuỗi sự kiện Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày càng phát triển, WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thông báo, ghi báo cáo, xử lý thông tin đo lường và các tham số công thức Đây là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người và Máy - HMI được ưa chuộng nhất hiện nay.
Nhà thiết kế đồ họa: Dễ dàng thực hiện các chức năng mô phỏng và hoạt động thông qua các đối tượng đồ họa trong chương trình WinCC, Windows, I/O và các thuộc tính động.
Alarm Logging là quá trình hiển thị các thông báo và cảnh báo trong khi hệ thống hoạt động Nó nhận thông tin từ các quy trình, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng Ngoài ra, Alarm Logging còn hỗ trợ trong việc phát hiện nguyên nhân của lỗi.
- Tag Logging: Thu thập, lưu trữ và xuất ra dưới nhiều dạng khác nhau từ các quá trình đang thực thi
- Report Designer: Tạo ra các thông báo, kết quả Và các thông báo này được lưu dưới dạng nhật ký sự kiện
User Achivers cho phép người dùng lưu trữ dữ liệu từ ứng dụng và trao đổi với các thiết bị khác Trong WinCC, người dùng có thể soạn thảo, lưu trữ và sử dụng các công thức và ứng dụng trong hệ thống.
Ngoài ra, Wincc còn kết hợp với Visual C++, Visual Basic tạo ra một hệ thống tinh vi và phù hợp cho từng hệ thống tự động hóa chuyên biệt
WinCC cung cấp một giao diện Người và Máy (HMI) cho phép giao tiếp giữa con người và các thiết bị, hệ thống tự động hóa thông qua hình ảnh, số liệu và sơ đồ Giao diện này hỗ trợ người dùng trong việc vận hành và theo dõi từ xa, đồng thời có khả năng cảnh báo và báo động khi xảy ra sự cố.
WinCC là chương trình thiết kế giao diện Người Máy thực sự cần thiết cho các hệ thống tự động hóa cao và hiện đại
4.2.1 Tạo giao diện cho hệ thống: Đầu tiên vào ph n Device configuration đầ ể ế k t nối PLC với WinCC RT Advanced
Hình 4.1: Kết nối PLC với WinCC RT Advanced.
Sau khi tạo kết nối mình tiếp tục vào thiết kết HMI Chọn phần Screens:
Hình 4.2: Chọn Screen để tạo HMI
Hình 4.3: Add new screen tạo giao diện
Sau khi hoàn thành mình s ẽ có được giao diện như hình:
Hình 4.4: Giao diện thiết lập WinCC Ở Toolbox ở góc phải màn hình, ta sử ụng của Options để ạ d t o ra giao diện mong muốn
• Basic Objects : Gồm các hình kh i là đ i tưố ố ợng cơ bản, dùng để cấu thành hình dạng đồ ậ v t trong giao di n ệ
• Elements : gồm các đ i tượng cảố m bi n, cơ cế ấu chấp hành dùng để mô phỏng như động cơ, băng tải, …
• Controls : gồm các bi u để ồhiện thịthông thống.
4.2.2 Gắn HMI Tags cho hệ th ng: ố
Sau khi hoàn thành thiết kế, bước tiếp theo là gắn Tag cho từng cơ cấu chấp hành và cảm biến trong mô phỏng Các Tag này có vai trò quan trọng trong việc đồng bộ hóa dữ liệu giữa thiết bị PLC và các thành phần điều khiển trong WinCC.
Trong tab PC station [SIMATIC PC station] -> chọn HMI_RT_1 [Wincc RT Professional] > chọn HMI tags Trong HMI tags, gồm có:-
• Name: tên cho các thi t bế ị ph n cứng ầ
• Tag table: chọn bảng lưu cho từng tag
• Data type: chọn ki u dữ li u cho từng ể ệ tag (bool, int, dword, read,…).
• Connection: chọn đường liên kết giữa từng tag hmi với plc
• PLC name: chọn PLC để tag HMI liên k t ế
• PLC Tags: ch n t ng tag PLC liên kọ ừ ết v i tớ ừng tag HMI
• Address: chọn địa chỉ cho t ng tag ừ
• Access mode: chọn chế độ truy c p ậ
• Logged/ Synchronization: chọn ghi nh t ký/ chọn đồng bộ ậ hóa.
• Source comment: ngu n bình luồ ận
• Comment: mô tả cho từng tag
Hình 4.8: Gắn Tag HMI cho WinCC
4.2.3 Hiệu chỉnh giao diện: Để ệ hi u chỉnh cơ c u mô phỏng, thông số cho cơ cấu phù hợp với từng chức năng c a mô ấ ủ phỏng, kích vào cơ cấu cần hình chỉnh, gồm 3 tab mà ta có thể hiệu chỉnh:
• Properties : hiệu chỉnh các thông số ủa cơ cấu như màu sắc, kích thước, tên của cơ c cấu thông qua Properties list
Hình 4.9: Thanh hiệu chỉnh Properties.
• Animations : hiệu chỉnh sự chuyển động của vật (movements), cơ c u trong mô ấ phỏng (display), thay đ i tag connections gi a HMI và PLC.ổ ữ
Hình 4.10: Thanh hiệu chỉnh Animations
Hình 4.11: Thanh hiệu chỉnh Events.
4.2.4 Giao di n hoàn thiệ ện
Sau khi hiệu chỉnh, ta được giao diện HMI như sau:
Hình 4 2.1 : Giao diện giám sát WinCC của hệ thông.