(Đồ án hcmute) mô hình lưu kho tự động sử dụng plc omron

Nội dung thự hiện đề tài: Thiết kế phần cứng mô hình lưu kho Tìm hiểu lập trình PLC CP1H, lập trình điều khiển Servo Tìm hiểu lập trình xử lý ảnh phân loại màu dùng ngôn ngữ c# Viết hươn

Đặt vấn đề

Với sự phát triển của xã hội, nhu cầu tiêu dùng hàng hóa ngày càng gia tăng, đòi hỏi các biện pháp quản lý hàng hóa hiệu quả Hiện nay, nhiều công ty và nhà máy đã chuyển sang áp dụng mô hình kho lưu trữ tự động thay vì lưu trữ hàng hóa thủ công Công nghệ này giúp quản lý hàng hóa chính xác, khoa học, giảm chi phí nhân công và nâng cao năng suất làm việc Mặc dù hệ thống lưu kho tự động đã được phát triển và áp dụng rộng rãi trên thế giới, tại Việt Nam, mô hình này vẫn còn mới mẻ và chưa phổ biến, đặc biệt ở các nhà máy vừa và nhỏ, nơi vẫn chủ yếu sử dụng lao động thủ công.

Nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài “Mô hình lưu kho tự động PLC sử dụng Omron” nhằm tìm hiểu và phát triển ứng dụng giải quyết vấn đề lưu kho tại Việt Nam Đây là cơ hội để nhóm áp dụng kiến thức đã tích lũy từ trường lớp vào thực tế, thiết kế và lập trình một hệ thống Qua đề tài này, nhóm hy vọng sẽ cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển hệ thống kho hàng tự động tại nước ta.

Mục tiêu

- Xây dựng được phần cứng mô hình lưu kho

- Ứng dụng PLC OMRON điều khiển được hệ thống gắp h ng hóa lưu kho hoạt động một cách ổn định

- Xây dựng được giao diện điều khiển hệ thống.

Nội dung nghiên cứu

 PLC omron SYSMAC CP1H-X40DT-D

 Phần mềm CX-One, Visual Studio, Visual Studio Code, MySQL

 Động ơ bước và Servo Driver MR-J2S-10A

Thiết kế và xây dựng phần cứng cho mô hình lưu kho tự động sử dụng PLC Omron CP1H, kết hợp lập trình trên PLC và điều khiển giám sát qua phần mềm Visual Studio.

 Tham khảo tài liệu về lập trình PLC Omron và lập trình thực hành trên PLC CP1H trong mô hình

Quan sát các mô hình thực tế và tìm kiếm tài liệu về các đề tài đã được nghiên cứu trước đây là rất quan trọng Hãy tham gia các diễn đàn lập trình để đặt câu hỏi và giải đáp thắc mắc, đồng thời tham khảo các loại sách liên quan để nâng cao kiến thức.

 Nội dung: Đề tài bao gồm 6 hương:

Giới thiệu tổng quát về đề t i “Mô hình lưu kho tự động PLC omron”

 Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Giới thiệu về mô hình lưu kho tự động, giới thiệu về PLC CP1H, Driver Servo, động ơ AC-Servo…

 Chương 3: Tính t án và thiết kế

Thiết kế ơ khí, thiết kế phần điện, thiết kế lưu đồ điều khiển

 Chương 4: Thi công hệ thống

Tiến hành thi phần ơ khí, thi ông phần điện, thi công giao diện điều khiển, hoàn thiện hệ thống

 Chương 5: Kết quả - Nhận xét- Đánh giá

Kết quả đạt được, nhận xét, đánh giá

 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Rút ra kết luận về hệ thống và định hướng phát triển.

Giới hạn

- Hệ thống chỉ phân loại được ba loại sản phẩm dựa trên màu sắc khác nhau

- Hệ thống cần phải sử dụng máy tính để kết nối với giao diện điều khiển

- Chỉ xây dựng mô hình nhỏ gọn không làm thành mô hình sản xuất.

Tổng quan về hệ thống lưu kho tự động

2.1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa

Ngày nay, nền công nghiệp của nước ta đang phát triển mạnh mẽ, dẫn đến việc sản xuất nhiều loại hàng hóa và sản phẩm đa dạng Do đó, nhu cầu về kho bãi lưu trữ cũng gia tăng và đóng vai trò quan trọng trong chuỗi cung ứng.

Hình 2.1 Kho hàng hóa hiện nay [16]

Trước đây, việc đưa sản phẩm vào kho lưu trữ chủ yếu phụ thuộc vào sức người, dẫn đến chi phí nhân công cao, tốn thời gian và không tối ưu hóa không gian kho chứa, đồng thời gây khó khăn trong việc quản lý hàng hóa.

Hiện nay, đất nước đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, dẫn đến sự đa dạng và phong phú của các sản phẩm sản xuất Để quản lý và lưu trữ hàng hóa hiệu quả, cần thiết phải có những hệ thống kho hàng mới nhằm khắc phục nhược điểm của các loại kho hàng trước đây Kho lưu trữ hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ hoạt động của chuỗi cung ứng, được coi là những “điểm nút” trung chuyển hàng hóa và lưu thông hàng hóa.

Hiện nay, có nhiều hệ thống lưu trữ hàng hóa đa dạng tùy thuộc vào từng loại hàng Phần lớn các hệ thống này sử dụng nhân công và xe nâng để sắp xếp hàng hóa Bên cạnh các hệ thống lưu kho truyền thống, hệ thống xếp hàng hóa tự động đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi Các hệ thống kho tự động sử dụng robot và thiết bị gắp hàng tự động, có khả năng điều khiển từ xa Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao, nhưng hệ thống kho tự động mang lại hiệu quả vượt trội như bảo quản hàng hóa tốt, thuận tiện cho quản lý và kiểm soát, cũng như tiết kiệm nhân công và thời gian Do đó, hệ thống kho hàng tự động ngày càng được ưa chuộng.

Một vài hình ảnh về các thiết bị bốc dở hàng hóa:

Hình 2.2 Thiết bị bốc dở hàng hóa 1 [18]

2.1.2 Tìm hiểu về hệ thống lấy cất hàng hóa tự động ASRS Automated Storage

Hệ thống Lưu trữ và Truy xuất Tự động (ASRS) là công nghệ tiên tiến nhất hiện nay, được áp dụng trong các kho hàng hoàn toàn tự động để tối ưu hóa quy trình lấy và cất hàng hóa.

Hệ thống này gồm có hai phần chính là phần cứng và phần mềm:

- Phần mềm gồm có phần mềm quản lý các robot lấy cất hàng (Crane Control Software) và phần mềm quản lý hàng hóa (Warehouse Management Software) [35]

The hardware consists of fixed racking systems, crane control software for automated item retrieval, conveyor systems for transporting goods, and automatic entry and exit doors for efficient inventory management.

Kho ASRS được phát triển để đáp ứng nhu cầu cao về tốc độ xuất nhập và quản lý chuyên nghiệp, hiện đang rất phổ biến trong các nhà máy và kho xưởng ở các nước phát triển như Anh, Pháp, Mỹ, Đức Hệ thống này hoạt động hoàn toàn tự động khi được trang bị thêm băng tải tự động, và các quy trình xuất nhập hàng được thực hiện thông qua phần mềm điều khiển Những ưu điểm nổi bật của kho ASRS bao gồm hiệu quả trong quản lý hàng hóa và tăng cường tốc độ xử lý.

- Mật độ lưu trữ cao, tận dụng đượ ưu thế chiều ao v đường đi nhỏ của robot Tiết kiệm được tới 85% diện tích sàn nhà

Xuất nhập hàng nhanh chóng với các cần trục tự động giúp tối ưu hóa quy trình lưu kho Thời gian xuất nhập kho được rút ngắn đáng kể, mang lại hiệu quả cao và tăng cường tính linh hoạt trong vận hành.

- Tiết kiệm hi phí đầu tư v vận hành

- Thất thoát nhiệt thấp Nhờ vào việc sử dụng diện tích nhỏ hơn á giải pháp lưu trữ khác, khả năng thất thoát nhiệt xuống đất sẽ thấp hơn

- Không sử dụng lao động trong kho: tiết kiệm chi phí nhân công, quản lý, bảo hiểm và thiết bị hỗ trợ

- Đơn giản hóa việc vận hành và bảo trì

- Có hệ thống quản lý chuyên nghiệp và hiệu quả

- Kho ASRS được trang bị phần mềm quản lý kho kết hợp với công nghệ mã vạch hay thẻ từ [4]

Các sản phẩm sau khi được đóng gói sẽ được di chuyển đến vị trí nhập kho Tại đây, sản phẩm sẽ được sắp xếp vào các vị trí thích hợp trong kho và dữ liệu về sản phẩm sẽ được lưu trữ vào máy tính Tương tự, khi xuất kho, dữ liệu về sản phẩm cũng sẽ được ghi lại đầy đủ.

Hình 2.6 Hệ thống kho lưu trữ ASRS [4]

Giới thiệu về PLC CP1H

2.2.1 Giới thiệu chung về PLC

Kỹ thuật điều khiển đã phát triển từ lâu, và để điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời, chúng ta cần sử dụng hệ thống điều khiển logic thay vì các mạch điều khiển tương tự Trước đây, relay được sử dụng để tạo ra các hệ thống logic đơn giản Sự ra đời của máy tính và sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử đã dẫn đến sự xuất hiện của các thiết bị điều khiển logic khả lập trình (PLC) Ngày nay, các PLC có khả năng thay thế cả thiết bị điều khiển logic và thiết bị điều khiển tương tự.

PLC hoạt động dựa trên tín hiệu đầu vào và các thuật toán điều khiển được lập trình sẵn, từ đó xuất ra tín hiệu đầu ra để điều khiển các thiết bị Tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi như cảm biến được đưa vào PLC qua module đầu vào Sau khi tiếp nhận tín hiệu, CPU sẽ xử lý và gửi tín hiệu điều khiển qua module đầu ra để điều khiển các thiết bị bên ngoài theo chương trình đã được lập trình Hiện nay, tất cả các PLC đều bao gồm các thành phần chính như bộ nhớ chương trình (RAM, ROM), bộ vi xử lý trung tâm (CPU) và các module vào/ra tín hiệu.

Hình 2.7 Sơ đồ khối PLC đơn giản [20]

Hiện nay có nhiều loại PLC của nhiều hãng sản xuất khá nhau như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, S hneider, Hita hi, Koyo …

Hình 2.8 PLC CP1H của hãng Omron [21]

Bộ lập trình PLC SYSMAC CP1H của Omron có 24 ngõ vào và 16 ngõ ra, mang đến giải pháp PLC thế hệ mới Sản phẩm này kết hợp các chức năng cơ bản với khả năng mở rộng linh hoạt, đáp ứng nhu cầu tự động hóa hiện đại.

Một số tính năng hính ủa PLC CP1H:

- Hỗ trợ tí h hợp ngõ v o/ra analog (4 v o + 2 ra)

- 4 ngõ ra phát xung lên tới 1 MHz, 4 ngõ v o đếm tố độ ao lên tới 1 MHz

- Hỗ trợ ổng SB kết nối máy tính không ần driver

- 2 ổng truyền thông nối tiếp hỗ trợ ả RS-232C và RS-485, hỗ trợ giao thứ sắp sẵn Modbus-RT Easy Master, thuận tiện khi giao tiếp với biến tần

- Hỗ trợ á loại mạng truyền thông Ethernet, Devi eNet, Controller-link, Compobus-S khi kết hợp với á module mở rộng ủa PLC CJ1

- Ngôn ngữ lập trình theo huẩn IEC 61131-3 với Ladder, Instru tion List, Function Block và Structured Text

- PLC huẩn ó 2 loại 20I/O Digital v loại 40I/O Digital

PLC mang lại nhiều ưu điểm hơn so với á bộ điều khiển khác:

- Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp…

- Có những module chuyên dụng để thực hiện những chứ năng đặc biệt hay những module truyền thống để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng Internet…

- Khả năng lập trình được, lập trình dễ d ng ũng l đặ điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động

Người lập trình không nhất thiết phải có kiến thức sâu về điện tử; điều quan trọng là họ cần nắm vững công nghệ sản xuất và biết cách lựa chọn thiết bị phù hợp để có thể thực hiện lập trình hiệu quả.

- Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được hương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà cần thay đổi lại hương trình

PLC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như hóa chất, cơ khí, xử lý nước thải, thực phẩm, dệt may, khai khoáng, giao thông vận tải, quân sự, điều khiển robot và máy công cụ CNC Ngoài ra, PLC còn được sử dụng hiệu quả trong giám sát và điều khiển hệ thống từ xa.

Hình 2.9 Ứng dụng PLC điều khiển giám sát nồi hơi ông nghiệp [22]

Hình 2.10 PLC điều khiển hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động [23]

Hình 2.12 Động ơ AC Servo v Driver điều khiển [24]

AC Servo motor là động cơ xoay chiều sử dụng điện 3 pha, hoạt động dựa trên nguyên lý nam châm vĩnh cửu, tương tự như các loại động cơ trong máy bơm và máy quạt Điểm khác biệt của AC Servo Motor so với động cơ thông thường là sự tích hợp nhiều công cụ điện tử và cảm biến, cho phép truyền thông tin và điều khiển hiệu quả hơn, bao gồm bộ khuếch đại, bộ điều khiển, bộ mã hóa và màn hình Điều này nâng cao độ chính xác và khả năng điều khiển, đáp ứng yêu cầu sản xuất công nghiệp trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay.

2.3.1 Cấu tạo của động cơ AC-Servo

AC Servo motor được cấu tạo từ 3 bộ phận chính

Bộ điều khiển của AC-Servo Motor bao gồm màn hình, nút bấm và các thiết bị tiếp nhận, phát đi thông tin Nó có chức năng tiếp nhận thông tin về tốc độ, vị trí và moment, sau đó hiển thị trên màn hình chính Nhờ đó, người dùng có thể dễ dàng tùy chỉnh các thông số hoặc thiết lập PLC để động cơ hoạt động phù hợp với từng loại hình công việc.

Bộ khuếch đại Servo (Driver Servo):

Bộ khuếch đại thường được kết hợp với bộ điều khiển để tạo thành một khối hoàn chỉnh Chức năng chính của bộ khuếch đại là tiếp nhận thông tin dưới dạng mã từ bộ mã hóa và chuyển về bộ điều khiển để hiển thị trên màn hình Ngoài ra, bộ này còn có khả năng liên tục điều chỉnh kết quả thực tế nhằm giảm thiểu mức chênh lệch, từ đó phát lệnh hoạt động Tính năng này mang lại sự khác biệt cho động cơ AC-Servo, cho phép tự động hóa cao và độ chính xác cao, như được thể hiện trong các sản phẩm máy cắt CNC.

Thiết bị dò và dẫn động:

Servo motor AC bao gồm hai phần chính: động cơ và bộ mã hóa Động cơ được cấu tạo từ Rotor và Stator, với các thành phần như cuộn dây dẫn thứ cấp, nam châm, phanh điện từ và trục dẫn động, hoạt động dựa trên nguyên lý ứng dụng nam châm vĩnh cửu Bộ mã hóa (Encoder) nhận thông tin từ động cơ, chuyển đổi thành dạng mã hóa và truyền đi để xử lý.

2.3.2 Nguyên lý hoạt động AC Servo Motor

Động cơ AC Servo hoạt động dựa trên nguyên tắc PWM (Điều chế độ rộng xung), trong đó góc quay của nó được điều khiển bởi thời gian của xung áp dụng vào chân điều khiển Động cơ servo chủ yếu được cấu thành từ động cơ DC, được điều khiển bởi một điện trở thay đổi (chiết áp) và một số bánh răng Động cơ này kết hợp với Encoder để cung cấp phản hồi về vị trí và tốc độ Quá trình hoạt động đơn giản là đo vị trí đầu ra và so sánh với vị trí lệnh từ bên ngoài Nếu có sự khác biệt, tín hiệu lỗi sẽ được tạo ra để điều khiển động cơ quay theo hướng cần thiết cho đến khi đạt được vị trí mong muốn Khi vị trí gần đạt, tín hiệu lỗi sẽ giảm xuống và động cơ sẽ dừng lại AC Servo là hệ thống điều khiển vòng kín, sử dụng thông tin phản hồi vị trí để điều khiển chuyển động Nhờ vào Encoder và bộ khuếch đại, thông tin phản hồi được xử lý và tăng cường tần số hoạt động của động cơ, giúp AC Servo Motor tự động điều khiển chính xác.

Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Servo [6]

AC Servo có khả năng thực hiện ba chế độ điều khiển động cơ: điều khiển vị trí, điều khiển tốc độ và điều khiển moment Việc cài đặt chế độ phù hợp sẽ phụ thuộc vào mục đích sử dụng của động cơ.

- Điều khiển vị trí: AC Servo có thể điều khiển vị trí với độ chính xác rất cao Độ chính xác này có thể lên đến từng micromet

- Điều khiển tốc độ: Dùng cho các thiết bị như máy xi mạ lồng quay

- Điều khiển momen: momen là lự dùng để xoay các trục của máy in công nghiệp, máy cnc

Hình 2.14 Dòng AC Servo Delta ASDA-MS [25]

Mỗi AC Servo Motor chỉ tương thích với một Driver của cùng một hãng để hoạt động hiệu quả Tuy nhiên, nhiều Driver hiện nay có khả năng tương thích với nhiều loại động cơ khác nhau.

Driver Servo là một bộ khuếch đại điện tử chuyên dụng, có chức năng cung cấp điện cho các servomechanisms Bộ điều khiển này theo dõi tín hiệu phản hồi từ hệ thống Servo và liên tục điều chỉnh độ lệch để đảm bảo hành vi hoạt động đúng như mong đợi.

Driver Servo nhận tín hiệu lệnh từ hệ thống điều khiển, khuếch đại tín hiệu và truyền dòng điện cho động cơ Servo, tạo ra chuyển động tỉ lệ thuận với tín hiệu lệnh Tín hiệu lệnh có thể đại diện cho vận tốc, mô men hoặc vị trí mong muốn Động cơ Servo được trang bị cảm biến để báo cáo trạng thái thực tế quay trở lại Driver Servo Sau đó, động cơ Servo so sánh trạng thái thực tế với trạng thái được chỉ định và điều chỉnh tần số điện áp hoặc độ rộng xung để sửa lỗi cho bất kỳ độ lệch nào từ trạng thái lệnh.

Hình 2.15 Một Driver Servo của hãng Mitsubishi [26]

Khi hệ thống được cấu hình chính xác, động cơ Servo sẽ quay theo tín hiệu vận tốc từ hệ thống điều khiển Các tham số như độ cứng và giảm chấn có thể được điều chỉnh để đạt được hiệu suất mong muốn Quá trình điều chỉnh này được gọi là điều chỉnh hiệu năng.

2.3.4 Ứng dụng của AC Servo

Servo motor nhỏ nhưng lại được dùng trong rất nhiều ứng dụng yêu cầu độ chính xác của vị trí

Một số ứng dụng quan trọng của động ơ Servo:

- Điều khiển robot hoạt động, các canh tay robot hoạt động chính xác góc quay

- Điều khiển chạy, dừng đối với các loại băng tải hàng có nhiều giai đoạn

- Điều khiển amera hính xá để cải thiện khả năng fo us v o hình ảnh

- Sử dụng trong các robot dạng phương tiện giao thông, có thể di chuyển, dừng, tăng tốc, giảm tốc dễ dàng

- Sử dụng trong các tấm thu năng lượng mặt trời để giúp quay góc chính xác, cải thiện việc hứng ánh sáng mặt trời

- Dùng trong các máy công cụ, giúp di chuyển chính xác theo biên dạng được lập trình sẵn

- Sử dụng trong các hệ thống cửa đóng mở tự động như ở bệnh viện, siêu thị…

2.4 Tìm hiểu chung về xử lý ảnh

2.4.1 Giới thiệu chung về xử lý ảnh

Tìm hiểu chung về xử lý ảnh

2.4.1 Giới thiệu chung về xử lý ảnh

Xử lý ảnh là một lĩnh vực khoa học và công nghệ đang phát triển nhanh chóng, thu hút sự quan tâm của nhiều trung tâm nghiên cứu và ứng dụng Ngành này, mặc dù còn mới mẻ so với các lĩnh vực khoa học khác, đã thúc đẩy sự phát triển của các máy tính chuyên dụng phục vụ cho công việc xử lý hình ảnh.

Xử lý ảnh hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực quan trọng, bao gồm quân sự, giao tiếp với người máy, y tế, bảo an, an ninh và giải trí.

Các phương pháp xử lý ảnh chủ yếu bao gồm nâng cao chất lượng ảnh và phân tích ảnh Một trong những ứng dụng đầu tiên của chúng là cải thiện chất lượng hình ảnh được truyền qua cáp từ Luân Đôn đến New York từ những năm đầu.

Vào năm 1920, vấn đề nâng cao chất lượng ảnh liên quan đến phân bố ánh sáng và độ phân giải ảnh đã được phát triển.

Từ năm 1955 đến nay, công nghệ xử lý và nâng cao chất lượng nhận diện ảnh đã có những bước phát triển vượt bậc Các phương pháp trí tuệ nhân tạo như mạng nơ ron nhân tạo và các thuật toán xử lý hiện đại ngày càng được áp dụng rộng rãi, mang lại nhiều kết quả khả quan Ảnh được thu nhận từ các thiết bị như camera, máy chụp ảnh hoặc vệ tinh, và có thể quét từ ảnh chụp bằng máy quét Trước đây, ảnh thu qua camera chủ yếu là ảnh tương tự, nhưng với sự tiến bộ công nghệ, ảnh màu hoặc đen trắng giờ đây được chuyển trực tiếp thành ảnh số, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo.

Sơ đồ mô tả á bước trong quá trình xử lý ảnh:

Hình 2.16 minh họa cá bướm cơ bản trong xử lý ảnh Ảnh được thu nhận từ camera có thể là màu hoặc trắng đen, thường là ảnh tương tự với camera ống chuẩn CCIR có tần số 1/25, mỗi ảnh chứa 25 dòng Ngoài ra, còn có loại camera số hóa như CCD (Change Couple Device), sử dụng photodiot để tạo ra độ sáng tại mỗi điểm ảnh.

Camera thường dùng là loại quét dòng tạo ra ảnh hai chiều Chất lượng ảnh phụ thuộc vào thiết bị thu v v o môi trường [2] b) Tiền xử lý

Bộ tiền xử lý nâng cao chất lượng ảnh thông qua việc lọc nhiễu và tăng độ tương phản, giúp ảnh trở nên rõ nét hơn Phân đoạn ảnh là quá trình tách ảnh đầu vào thành nhiều phần khác nhau để phục vụ cho phân tích và nhận dạng, nhưng đây là giai đoạn khó khăn và dễ gây lỗi, ảnh hưởng đến độ chính xác Sau khi phân đoạn, ảnh được biểu diễn dưới dạng các điểm ảnh kèm mã liên kết với các vùng lân cận, và việc chuyển đổi dữ liệu này thành định dạng phù hợp là cần thiết cho xử lý ảnh bằng máy tính Trích chọn đặc trưng là quá trình chọn các tính chất để thể hiện ảnh, giúp phân biệt các đối tượng trong ảnh nhận được.

Nhận dạng hính l quá trình xá định ảnh thông qua việc so sánh với mẫu đã được học (hoặ lưu) từ trước [2]

Nội suy l phán đoán theo ý nghĩa trên ơ sở nhận dạng

Theo lý thuyết về nhận dạng, các mô hình toán học về ảnh được phân theo hai loại nhận dạng ơ bản:

 Nhận dạng theo tham số

 Nhận dạng theo cấu trúc [2]

Hiện nay, các đối tượng nhận dạng phổ biến bao gồm ký tự, văn bản, vân tay, mã vạch và khuôn mặt Ảnh là một đối tượng phức tạp với nhiều yếu tố như đường nét, độ sáng tối, dung lượng điểm ảnh và môi trường thu ảnh Trong quá trình xử lý và phân tích ảnh, ngoài việc đơn giản hóa, các phương pháp toán học còn được áp dụng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý Hiện nay, nhiều bước trong quy trình này đã được thực hiện bằng trí tuệ nhân tạo, nhờ đó cơ sở tri thức được phát huy hiệu quả.

2.4.2 Phương há nhận diện sản phẩm theo màu sắc

Không gian màu là các phương pháp định lượng màu sắc được thiết lập theo cách khoa học Hệ thống này cho phép xác định mỗi màu bằng các giá trị số học, từ đó giúp chúng ta chọn và lặp lại các màu một cách chính xác.

Trong thực tế, có nhiều không gian màu khác nhau phục vụ cho các mục đích sử dụng khác nhau Các hệ màu phổ biến bao gồm RGB, HSV và CMYK.

RGB là không gian màu phổ biến trong đồ họa máy tính và các thiết bị kỹ thuật số Từ viết tắt RGB đại diện cho ba màu cơ bản: Đỏ (Red), Xanh lá (Green) và Xanh dương (Blue) Hệ màu RGB hoạt động dựa trên nguyên lý ánh sáng bổ sung, cho phép tạo ra ánh sáng và hình ảnh rực rỡ bằng cách cộng thêm màu trắng vào màu gốc.

Hình 2.17 Không gian màu RGB [7]

Một ảnh sổ được mã hóa bằng 24 bit, với 8 bit cho mỗi kênh màu R, G, B, cho phép mỗi kênh nhận giá trị từ 0 đến 255 Sự kết hợp của các giá trị khác nhau từ các kênh màu tạo ra nhiều màu sắc khác nhau, dẫn đến tổng cộng khoảng 1.66 triệu màu sắc.

Ví dụ: m u đen l sự kết hợp của các kênh màu (R, G, B) với giá trị tương ứng (0, 0, 0) màu trắng có giá trị (255, 255, 255), màu vàng có giá trị (255, 255,

0), m u tím đậm có giá trị (64, 0, 128)

Không gian màu CYMK là một yếu tố quan trọng trong ngành in ấn, bao gồm bốn màu cơ bản: Cyan, Magenta, Yellow và Black Nguyên lý hoạt động của CYMK dựa trên sự hấp thụ ánh sáng, với màu sắc mà con người nhìn thấy là kết quả của ánh sáng không bị hấp thụ Màu sắc này xuất hiện trên các vật thể phản xạ ánh sáng từ nguồn khác.

Kết hợp 4 màu CMYK tạo ra nhiều màu sắc phong phú Màu xanh (Cyan) khi trộn với hồng (Magenta) sẽ tạo ra màu xanh dương, trong khi màu xanh (Cyan) kết hợp với vàng (Yellow) cho ra màu xanh lá Ngoài ra, sự kết hợp giữa màu hồng (Magenta) và vàng (Yellow) sẽ tạo ra màu đỏ.

Hình 2.18 Không gian màu CMYK [7]

Nguyên lý làm việc của hệ CMYK dựa trên việc loại bỏ màu trắng từ nền giấy trắng Khi mỗi màu C, M, Y được in với tỉ lệ khác nhau, chúng sẽ loại bỏ các thành phần màu trắng một cách khác nhau, tạo ra màu sắc mong muốn Đối với việc in màu đen, thay vì sử dụng cả ba màu, người ta sử dụng màu đen để in Điều này khác với hệ RGB, nơi các màu được kết hợp với nhau, trong khi hệ CMYK là sự loại bỏ lẫn nhau của các thành phần màu.

Sơ lược về OPC và KEPServerEX

OPC (OLE for Process Control), where OLE stands for Object Linking and Embedding, is a data communication method that facilitates interaction between software applications in a client-server architecture This approach ensures flexibility and interoperability among different software systems.

OPC là một giao thức cho phép kết nối các phần mềm SCADA với các dòng PLC của nhiều hãng thông qua OPC Server

KEPServer là phần mềm OPC phổ biến được sử dụng rộng rãi với tính năng nổi bật như:

The IoT readiness, in conjunction with the ThingWorx Manufacturing Accelerator, includes the ThingWorx Controls Advisor application, which offers real-time remote display capabilities.

• Tương thí h với VMware và Hyper-V

• Nâng cao bảo mật qua SSL và TLS, kiểm soát truy cập vào máy chủ

• Có á tính năng bảo mật nâng cao

• Nhiều tùy chọn dự phòng để đảm bảo khả năng phục hồi, độ tin cậy cao và thời gian hoạt động trong các ứng dụng quan trọng

Kiến trúc hợp nhất có khả năng mở rộng, mang lại sự linh hoạt trong việc kết hợp các trình điều khiển và sử dụng nhiều giao thức trên một máy chủ duy nhất.

• Giao diện đơn giản dễ sử dụng [43]

TÍNH TOÁN VÀ THI T K

Thiết kế phần điện

- Các thiết bị điện hoạt động đúng hứ năng

- Dây điện đượ đấu nối an toàn, gọn gàng, không bị rò điện

- Đảm bảo an to n điện

- Nguồn điện đảm bảo cung cấp đủ cho 4 Driver và các thiết bị khác hoạt động ổn định

- Phân loại được ba 3 sắ ơ bản: đỏ, xanh, v ng Độ hính xá đạt trên 95%

- Tỉ lệ gắp hàng thành công phải đạt trên 95%

- Có hệ thống cảnh báo khi có sản phẩm khá 3 m u được chọn, sản phẩm lỗi phải được gắp ra ngoài

- Có nút nhấn ngo i để ngừng hệ thống khi gặp sự cố

Hình 3.10 Sơ đồ khối hệ thống

Hệ thống chia làm 7 khối bao gồm:

• Khối phân loại sản phẩm: nhận biết sản phẩm

• Khối giao diện điều khiển: giao diện hiển thị v điều khiển

• Khối Driver: điều khiển động ơ AC Servo

• Khối nguồn: cấp nguồn cho hệ thống

• Khối ơ ấu chấp hành: nhận tín hiệu và xử lý

• Khối xử lý trung tâm: xử lý tín hiệu toàn hệ thống

• Khối ơ ấu đầu vào: cung cấp tín hiệu đầu v o để nhận biết vị trí home, vị trí giới hạn và vị trí gắp vật

3.2.3 Chọn thiết bị cho từng khối

3.2.3.1 Bộ điều khiển trung tâm PLC

Chọn sử dụng dòng PLC Omron CP1H-X40DT-D để điều khiển hệ thống

Dòng PLC CP1H của Omron được thiết kế với 4 ngõ ra phát xung, lý tưởng cho việc cấp xung điều khiển cho 4 driver Ngoài ra, model CP1H-X40DT-D còn sở hữu số lượng chân ngõ vào và ra phong phú, không cần thêm module mở rộng, giúp dễ dàng kết nối nhiều cảm biến và thiết bị khác.

PLC loại này có giá thành rẻ hơn so với thị trường, đi kèm với phần mềm hỗ trợ CX-Programmer có giao diện dễ sử dụng, phù hợp cho sinh viên nghiên cứu Ngoài ra, nó cũng hỗ trợ kết nối với các phần mềm khác như KEPServerE và Visual Studio.

• Bộ lập trình với 24 ngõ vào và 16 ngõ ra

• Kiểu ngõ ra: Transistor output (sinking)

• Tố độ thực hiện lệnh: Lệnh ơ bản: 0.01às; Lệnh đặc biệt: 0.15às

• Bộ nhớ hương trình: 20K steps

• Bộ đếm tố độ cao: 100 kHz (single-phase), 50 kHz (differential phases), 4 axes

• Ngõ ra xung tố độ cao: 100 kHz for 4 axes

• Cổng truyền thông: Trang bị sẵn cổng USB, chọn lựa thêm RS232C, RS422/RS485

• Có thể gắn thêm 7 bộ mở rộng CPM1 và 2 bộ mở rộng CJ1W

• Nhiệt độ làm việc: 0~55oC

• Tiêu chuẩn: IEC 61000; JIS C0040; JIS C0041

Bộ nguồn STEP POWER được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng tự động hóa tòa nhà và nhà thông minh Sản phẩm STEP-PS/1AC/24DC/3.8/C2LPS cung cấp nguồn cho PLC và các thiết bị khác, với đầu vào AC 100-240V và đầu ra DC 24V 3.8A.

Hình 3.12 Bộ nguồn STEP-PS/1AC/24DC/3.8/C2LPS [28] Ưu điểm:

- Gắn kết linh hoạt bằng cách chỉ cần bắt vào thanh ray DIN hoặc vặn vào bề mặt bằng phẳng

- Nguồn điện đáng tin ậy nhờ MTBF cao (thời gian trung bình giữa các lần hỏng hó ) hơn 500.000 giờ v đường đặc tính U / I

- Tiết kiệm năng lượng nhờ hiệu suất năng lượng tối đa v tổn thất chạy không tải cực kỳ thấp

• Điện áp đầu vào:100 VAC; 110 VAC; 115 VAC; 120 VAC; 127

VAC; 190VAC; 200 VAC; 220 VAC; 230 VAC; 240 VAC

• Dải điện áp đầu vào:100-240 VAC

• Kiểu lắp: DIN Rail Mount

• Điện áp đầu ra: 24 VDC

• Cá tính năng đặc biệt: 50,0000 H MTBF

Chọn sử dụng Driver MR-J2S-10A của hãng Misubishi Đây l hãng huyên về thiết bị tự động hóa, thiết bị của hãng được tin dùng ở nhiều nước trên thế giới

Bộ Driver này có rất nhiều tính năng v ưu điểm có thể kể đến như:

• Điều khiển tố độ nhanh và vị trí chính xác

• C i đặt dễ dàng với giao diện hiển thị chi tiết

• Có thể điều khiển với nhiều tính năng khá nhau dựa v o phương pháp i đặt

• Tài liệu được hãng cung cấp đầy đủ và chi tiết, dễ sử dụng với nhiều ví dụ tham khảo

• Phù hợp với nhiều dòng PLC và một số mạch phát xung

Hình 3.13 MR-J2S-10A chụp từ mô hình đã xây dựng Thông số kỹ thuật:

• Ngõ v o điện áp: 3 pha 200-230V AC, 50 / 60Hz | 1 pha 200-230V AC, 50 / 60Hz

• Điện áp ngõ ra: 3 pha 200-230V AC, 50 / 60Hz (1.1A)

• Phương pháp điều khiển: Điều khiển dòng điện / điều khiển PWM Sinusoidal

• Motor tương thí h: HF-KP503, HF-K3 P1

• Phụ kiện nối: MR-J2CN1

• Cáp điều khiển: MR-JHSCBL5M-L

• Khả năng hấp nhận lệnh xung lên đến 500K Hz cùng với thời gian thực thích ứng

• Chứ năng điều khiển bao gồm: tố độ, vị trí và mô-men xoắn

• Phương pháp điều khiển: điều chế xung PWM, điều chỉnh dòng điện

• Khả năng kết nối mạng CC-Link hoặc SSC

Hình 3.14 Sơ đồ kết nối bộ MR-J2S-100A or less [10]

Hình 3.15 Kí h thước của MR-J2S-10A [10]

3.2.3.4 Khối cơ cấu chấp hành a) Động cơ Serv

Lựa chọn sử dụng động ơ Servo HC-KFS13 Mistsubishi để đồng bộ với Diver MR-J2S-10A đã lựa chọn trướ đó

• Có quán tính nhỏ, công suất thấp

• Trang bị phanh điện từ b) Van khí nén

Hình 3.17Van điện từ khí nén 5/2 AIRTAC 4V210-08 [29]

Sử dụng van điện từ khí nén 5/2 AIRTAC 4V210-08 để điều khiển xi lanh kẹp cho tay gắp sản phẩm là lựa chọn tối ưu, vì loại van này chỉ có một đầu dầu điện, giúp việc điều khiển trở nên dễ dàng hơn.

Cấu tạo phía trên của van điện từ AIRTAC 4V210-08 gồm 2 cổng (A) và (B), 2 cổng này kết nối v đưa áp suất trực tiếp đến xi lanh khí nén

Cấu tạo bên dưới của van điện từ khí nén 5/2 AIRTAC 4V210-08 gồm 3 cổng, cổng giữa (P) là cổng đưa áp suất vào, 2 cổng 2 bên (R), (S) là cổng xả

• Kí h thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6)

• Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa

• Loại van hơi 5 ửa 2 vị trí(1 đầu oil điện)

• Hãng sản xuất: AIRTAC (Đ i Loan)

• Dòng series 4V200 có 3 loại như sau:

• Nhiệt độ hoạt động: từ -20 độ C đến 70 độ C

3.2.3.5 Khối cơ cấu đầu vào a) Cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4 Đối với yêu cầu xá định sản phẩm trên băng ần lựa chọn loại cảm biến phù hợp, chiều ngang của băng tải hẹp nên cảm biến cần có khoảng cách phát hiện vật ngắn, vừa đủ phát hiện sản phẩm trên băng tải tránh bị nhiễu

Ta chọn dùng cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4 để phát hiện sản phẩm trên băng tải

Cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4 sử dụng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện vật cản Khi vật cần phát hiện nằm trong vùng làm việc, cảm biến sẽ kích hoạt ngõ ra ở mức ON để báo hiệu sự xuất hiện của vật Ngược lại, khi vật nằm ngoài vùng làm việc, ngõ ra của E3F-DS30C4 sẽ ở mức OFF.

Cảm biến E3F-DS30C4 có độ phản hồi nhanh và ít nhiễu nhờ vào việc sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại với tần số riêng biệt Khoảng cách làm việc của cảm biến này là từ 0 đến 30cm, và có thể điều chỉnh khoảng cách làm việc thông qua biến trở Đầu ra của cảm biến được thiết kế ở dạng cực thu hở NPN, NO.

• Nguồn điện cung cấp: 6-36VDC

• Khoảng cách phát hiện: 0-30cm , có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở

• Dòng kích ngõ ra: < 300mA

• Ngõ ra dạng NPN, NO

• Chất liệu sản phẩm: nhựa

• Có led hiển thị ngõ ra m u đỏ

• Màu Nâu (Brown): chân nguồn dương VCC ấp nguồn từ 6~36VDC

• M u Đen (Bla k): chân tín hiệu SIGNAL đầu ra cấu trúc cực thu hở

• anh Dương (Blue): chân nguồn âm GND 0VDC

Hình 3.19Sơ đồ nguyên lýE3F-DS30C4 [15]

Để phát hiện vị trí home của các trụ xy lanh điện trong mô hình, cần chọn cảm biến phù hợp Cảm biến quang loại khe được khuyến nghị vì độ nhạy cao và tín hiệu đáp ứng nhanh hơn so với công tắc hình trình.

Hình 3.21 Cảm biến EE-SX471 [13]

Cảm biến EE-SX471 thuộc series EE-SX47, là loại cảm biến quang điện khe không điều chế, với khả năng chuyển đổi giữa chế độ dark-ON và light-ON Sản phẩm này có tần số đáp ứng cao lên tới 1 kHz và dải điện áp hoạt động rộng từ 5 đến 24 VDC.

Cảm biến quang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như phát hiện vật thể, linh kiện điện tử, gói hàng ngoài giá để hàng, khay trong dây chuyền chế biến rau quả, và phôi trong máy chế biến gỗ Các ứng dụng này tùy thuộc vào mục đích sử dụng của từng người.

• Loại cảm biến kiểu chữ U

• Nguồn ánh sáng: Hồng ngoại IR

Hình 3.22Kí h thước EE-SX471 [14]

Để đảm bảo an toàn trong quá trình điều khiển và sử dụng, cần lắp đặt công tắc hành trình KW11-N nhằm giới hạn hành trình của thanh xy lanh điện Khi các con trượt của trục chạm đến công tắc, hệ thống sẽ tự động dừng lại, giúp ngăn ngừa sự cố, đặc biệt trong trường hợp mất điều khiển.

Công tắc hành trình KW11-N có giá thành rẻ, kí h thước nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng ũng như đấu nối

Hình 3.24Công tắc hành trình KW11-N [31]

• 2 vị trí (COM - NO - NC) NO: thường mở NC: thường đóng

Hình 3.25 Bản vẽ kí h thướcKW11-N [32]

3.2.3.6 Khối phân loại sản phẩm Để phù hợp với ứng dụng phân loại sản phẩm loại camera sử dụng cần thu được hình ảnh rõ nét v độ phân giải tốt Webcam Logitech C615 là một lựa chọn phù hợp với chất lượng ảnh tốt và giá cả hợp lý

Hình 3.26Webcam Logitech C615 [30] Ưu điểm của Wedcam Logitech:

Thiết kế nhỏ gọn và linh hoạt với khả năng xoay 360 độ giúp dễ dàng định vị góc quay Độ phân giải full HD 1080p mang đến hình ảnh chân thực và rõ nét Công nghệ Fluid Crystal tích hợp giúp hình ảnh tươi sáng hơn, trong khi khả năng chỉnh sáng tự động đảm bảo hình ảnh rõ nét ngay cả trong điều kiện thiếu sáng Chất lượng âm thanh thu âm cũng rất tốt.

• Gọi v quay video full HD 1080P đem lại những hình ảnh, video có chất lượng mượt mờ, hình ảnh ó độ phân giải sắc nét

• Độ phân giải ảnh chụp: 8 megapixel

• Micrô tích hợp ó tính năng tự động giảm tiếng ồn

• Giao tiếp chuẩn USB 2.0 tố độ cao

• Tố độ khung hình 30fps

• Tiêu cự: lấy nét tự động

• Hỗ trợ hệ điều hành: Windows 10, Windows 8.1, Windows 8, Windows 7

Hình 3.27Sơ đồ nối dây plc

Cảm biến băng tải CB.bt, model E3F-DS30C4, hoạt động với nguồn cấp 24V DC Để sử dụng, cần nối hai đầu dây vào nguồn 24V DC và kết nối dây tín hiệu vào chân I1.04 của PLC Khi vật được băng tải đưa đến cảm biến, tín hiệu sẽ được truyền về PLC để xử lý.

CB x, CB y, và CB z là ba cảm biến dùng để nhận tín hiệu khi các trục vít me di chuyển đến vị trí gốc Cách nối dây cấp nguồn cho các cảm biến này tương tự như CB.bt, trong khi các chân nhận tín hiệu được quy định bởi PLC I0.00, I0.02, và I1.00, tương ứng với các ngõ ra phát xung từ 0 đến 2.

Thiết kế lưu đồ điều khiển

- Nhận diện được sản phẩm

- Thực hiện được chế độ xuất nhập kho tự động và bằng tay

- Lưu trữ thông tin về sản phẩm

- Có các chế độ cảnh báo lỗi

- Tự động ngắt khi có sự cố

3.3.1 Thiết kế lưu đồ điều khiển

Hình 3.32Lưu đồ nhập kho

Hình 3.33Lưu đồ xuất kho

THI CÔNG HỆ THỐNG

Giới thiệu

Chúng tôi đã phát triển một hệ thống lưu kho sử dụng PLC Omron nhằm tối ưu hóa việc xếp hàng hóa và quản lý sản phẩm Qua quá trình nghiên cứu và phân tích về cơ khí, điện và kinh phí, mô hình lưu kho này đã được hoàn thiện với thiết kế kho hàng 3 tầng.

3 loại sản phẩm khác nhau phân biệt theo màu sắc, một ơ ấu gắp thả sản phẩm di chuyển 3 trụ YZ để cất và lấy hàng

4.2 Thi công phần cơ khí

4.2.1 Thi công cơ cấu nâng hạ

Hình 4.1Bản vẽ Solidworks ơ ấu nâng hạ

Hình 4.2 Thi công thực tế ơ ấu nâng hạ

Sử dụng ba thanh xy lanh điện kết nối với nhau để tạo ra cơ cấu di chuyển theo ba trục XYZ Chiều dài của thanh xy lanh trục X và trục Y đều là 70cm, trong khi chiều dài của thanh xy lanh trục Z là 50cm Tất cả ba xy lanh đều được điều khiển bằng động cơ Servo HC-KFS13 Ngoài ra, hai xích nhựa 18x25mm dài 1m được lắp dọc theo chiều dài của hai thanh xy lanh trục Y để luồn dây động cơ và dây cảm biến.

Kho hàng được thiết kế với hai thanh nhôm định hình đứng và bốn tấm nhựa song song Sử dụng các tấm formex để phân chia khoảng trống giữa các tấm nhựa, cấu trúc kho có 16 ô, chia thành 3 tầng, mỗi tầng chứa 4 ô để lưu trữ hàng hóa.

Tại mỗi ô chứa hàng sẽ có một chỗ trống lõm xuống để chứa sản phẩm dạng trụ cầu, giúp cho sản phẩm không bị ngã

Hình 4.4 Tay gắp sản phẩm

Tay gắp sản phẩm là một xy lanh kẹp gắn với phần đầu gắp bằng nhựa in 3D được thiết kế để có thể gắp đướcản phẩm hình trụ cầu

Hình 4.5Tay gắp sản phẩm được gắn với xy lanh trục Z

Tay gắp được gắn với on trượt của xy lanh trụ Z để di chuyển lên cao xuống thấp giữa các tầng

Hình 4.6Băng tải nhìn góc ngang

Hình 4.7Băng tải nhìn từ trên xuống Băng tải được kéo bằng động ơ Servo, trên băng tải được gắn cảm biến hồng ngoại để phát hiện sản phẩm

4.2.5 Gắn công tắc hành trình và cảm biến góc

Gắn công tắc hành trình cho xy lanh trục x:

Hình 4.8Công tắc hành trình giới hạn hành trình cho xy lanh trục x

Gắn công tắc hành trình cho xy lanh trục y:

Hình 4.9Công tắc hành trình giới hạn hành trình cho xy lanh trục y

Gắn công tắc hành trình cho xy lanh trục z:

Hình 4.10Công tắc hành trình giới hạn hành trình cho xy lanh trục z

Gán cảm biến xá định góc cho xy lanh trục x:

Hình 4.11Cảm biến góc cho xy lanh trục x Gắn cảm biến xá định góc cho xy lanh trục y:

Hình 4.12Cảm biến góc cho xy lanh trục y

Gắn cảm biến xá định góc cho xy lanh trục z:

Hình 4.13Gắn cảm biến góc xy lanh trục z

4.3.1 Cách đấu nối điều khiển động cơ Serv Để Driver phát xung điều khiển đượ động ơ servo ần tiến h nh đấu nối các chân pin của cáp servo

Cá h đấu phát xung servo dùng nguồn ngoài 24 V:

CHỨC N NG CÁCH ĐẤU CH N

Pin 3 Chân phát xung - PUSLE

Chân com ổng phát xung PLC đấu 0v ( N24 )

Pin 2 Chân họn hiều - DIR

Chân om ổng họn hiều PLC đấu 0v ( N24)

Bảng 1: Đấu dây Jack CN1A

CHỨC N NG CÁCH ĐẤU CHÂN

Pin 3 Chân 3 : COM Chân 3 hụm với hân 13

Pin 13 Chân 13: VDD Chân 3 hụm với hân 13

Pin 5: servo on (SON) Pin 10: chân chung ( SG)

Chân 5, 10, 15, 16,17 hụm lại với nhau

Pin 15: stop (EMG) Pin 16: giới hạn thuận ( LSP)

Pin 17: giới hạn thuận ( LSN )

Bảng 2:Đấu dây Jack CN1B

Hình 4.17Bố trí các thiết bị điện

Các thiết bị chính của bảng điện bao gồm: PLC Nguồn 24v, 4 Driver điều khiển Servo và 1 CB tổng

Gồm có 3 nút nhấn: một nút start, một nút stop và một nút dừng khẩn cấp

C i đặt thông số chế độ điều khiển vị trí cho Driver:

• P00= 0000 chế độ điều khiển vị trí

• P03= 32768 (CM ) v P04= 2500(CDV) để cài 10000 xung/1 vòng quay

Hình 4.18Giới hạng i đặt CMX và CDV [10]

Hình 4.19Ý nghĩa thông số CMX và CDV [10]

P t  [pulse/rev] độ phân giải encoder f: Input pulses [pulse/s]

Pt: Servo motor resolution [pulse/rev]

Công thức tính hệ số khuế h đại:

Vậy để i đặt 10000 xung được 1 vòng tần cần i đặt:

CMX = 32768 Để khi PLC xuất 10000 xung sẽ được 1 vòng

• P21= 0011 hế độ 2 xung (1 xung thuận, 1 xung nghịch)

Hình 4.20 lựa chọn hình thức phát xung [10]

Hình 4.21Lưu đồ hướng dẫn i đặt các thông số cho driver [10]

4.5 Thi công giao diện giám sát điều khiển

4.5.1 Kết nối máy tính với plc thông qua enthernet

C i đặt cấu hình địa chỉ IP ho máy tính tương tí h với địa chỉ của PLC

Hình 4.27C i đặt cấu hình địa chỉ IP máy tính

Thiết lập địa chỉ trên trang web của board Ethernet

Hình 4.28C i đặt địa chỉ ip cho plc trên trang web

Mở phần mềm lập trình CX_program để thiết lập kết nối máy tính với PLC

Hình 4.29C i đặt trong CX_program để kết nối máy tính với plc thông qua

4.5.2 Kết nối Visual Studio với KEPServerEX

Hiện nay, một số hãng PLC không cho phép kết nối trực tiếp với Visual Studio, vì vậy chúng ta cần sử dụng phần mềm trung gian OPC, chẳng hạn như Kepware.

4.5.2.1 Đăng kí OPC Đầu tiên để kết nối Visual Studio với KEPServerEX cần phải đăng kí OPC Đăng kí OPC:

Bước 1: Tải Thư viện OPC ó tên “OPCDAAuto.dll”

Bước 2: Đăng kí OPCDA Auto Servi e

Copy five “OPCDAAuto.dll” v o hai thư mục C:\\Windows\System32 và C:\\Windows\SysWOW64 Đây l thư mục của máy tính để chạy giao diện Visual Studio

Chạy CMD (Command Prompt) bằng quyền Admin: nhập câu lệnh để đăng ký OPC

 Nhập câu lệnh thứ nhất: “%windir%\System32\regsvr32.exe

Hình 4.31Nhập câu lệnh thứ nhất để đăng ký OPC

Hình 4.32Thông báo i đặt câu lệnh thứ nhất thành công

 Nhập câu lệnh tiếp theo: %windir%\SysWoW64\regsvr32.exe

Hình 4.33Thông báo i đặt thành công câu lệnh thứ hai

Bước 3: Add thư viện OPC vào Visual Studio

 Tạo 1 project mới với Windows Form(C#) trong Visual Studio

 Tạo một folder trong project vừa tạo với tên “OPC” hoặc tên bất kỳ sau đó oppy file “interop.OPCAutomation.dll” v o thư mụ đó

Hình 4.34File interop.OPCAutomation.dll

 Bên tag phải của phần mềm project click chuột phải vào Dependencies chọn Add Project References

 Hộp thoại mở ra chọn Browser, tìm đên thư mụ OPC đã tạo trướ đó họn file “interop.OPCAutomation.dll”

Hình 4.36 Chọn File interop.OPCAutomation.dll đã thêm v o thư mục OPC trướ đó

 Kiểm tra “interop.OPCAutomation.dll” đã nằm trong danh sách References

Hình 4.37Interop.OPCAutomation.dll đã được thêm vào Visual Studio

 Ở mục Properties của “interop.OPAutomation.dll” Set “Embed interop Types” >> No Sau đó set “Copy Lo al “>>Yes Còn “Spe ifi Version” >>

Hình 4.38C i đặt á đặc tính cho interop.OPAutomation.dll

4.5.2.2 Cấu hình các tag trong phần mềm KEPserverEX

Sau khi thiết lập kết nối địa chỉ với PLC tiến hành cấu hình các tag trong KEPserverEX

Hình 4.39Cá tag được cấu hình trong KEPserverEX

4.5.2.3 Lập trình thiết kế giao diện trên Visual Studio C#

Thêm lass (chương trình on) để kết nối dữ liệu với KEPserverEX bằng cách tạo chương trình on trong Visual Studio và khai báo các tag đã được định nghĩa trong phần mềm KEPserverEX.

Hình 4.40Khai báo các tag trong KEPserverEX

 Thiết kết form điều khiển và lập trình các chứ năng ho á nút nhấn

4.5.3 Thi công giao diện điều khiển hệ thống trên Visual Studio

Tiến hành xây dựng giao diện cho hệ thống bao gồm: giao diện đăng nhập, giao diện điều khiển bằng tay, giao diện điều khiển tự động

 Thiết kế form cho giao diện đăng nhập và lập trình chứ năng á nút nhấn

Hình 4.41Xây dựng giao diện đăng nhập

 Thiết kế form giao diện cho chế độ điều khiển bằng tay và lập trình chức năng á nút nhấn

Hình 4.42Giao diện điều khiển bằng tay

 Thiết kế form giao diện cho chế độ tự động và lập trình chứ năng á nút nhấn

Hình 4.43Giao diện điều khiển ở chế độ tự động

 Tiến hành kết nối Visual Studio với SQL và thiết lập thông tin lưu trữ sản phẩm

Hình 4.45Lập trình lưu trữ thông tin hàng hóa trong Visual Studio

4.5.4 Webserver Để thiết kế giao diện điều khiển trên webserver tiến h nh á bước:

Bước 1: Cài các module cần thiết trong Visual Code

NPM, viết tắt của Node Package Manager, là công cụ quản lý và tạo thư viện lập trình JavaScript cho Node.js Trong cộng đồng JavaScript, lập trình viên chia sẻ hàng trăm nghìn thư viện với mã nguồn đã được thực hiện sẵn cho các chức năng cụ thể Điều này giúp các dự án mới tiết kiệm thời gian bằng cách tránh việc viết lại các thành phần cơ bản, thư viện lập trình, hoặc thậm chí cả các framework.

Socket IO là công cụ quan trọng để phát triển ứng dụng realtime, cho phép kết nối và truyền dữ liệu ngay lập tức giữa các bên ở những địa điểm khác nhau thông qua server trung gian Nó được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như trò chơi trực tuyến, cập nhật kết quả trận đấu, và trong Webserver để cập nhật giá trị từ PLC lên Website hoặc lấy giá trị từ Website để truyền xuống PLC.

Express là một framework dành cho Node.js, cung cấp nhiều tính năng mạnh mẽ cho cả nền tảng web và ứng dụng di động Nó hỗ trợ các phương thức HTTP và middleware, giúp tạo ra một API dễ sử dụng và hiệu quả Express được sử dụng để xây dựng trang web làm server, hỗ trợ trình duyệt và ứng dụng truy cập dữ liệu từ Webserver.

Lodash là thư viện JavaScript mạnh mẽ, hỗ trợ xử lý đa dạng dữ liệu như Array, Collection, Date, Function, Language, Math, Number, Object, Sequence, String, và Properties Thư viện này cung cấp nhiều chức năng và hàm tiện ích, giúp tối ưu hiệu suất và đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nhiều tình huống khác nhau.

Thư viện Lodash được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu từ PLC sang mảng (Array), giúp truyền dữ liệu qua Web Webserver không thể trực tiếp chuyển đổi dữ liệu từ biến (Variable) sang Web mà cần thông qua mảng (Array), và Lodash sẽ thực hiện chức năng này.

EJS là công cụ giúp viết mã HTML ngắn gọn và đơn giản hơn so với cách thông thường, đồng thời cho phép tái sử dụng mã Nó cũng có khả năng nhận dữ liệu từ phía server và render ra đoạn HTML cuối cùng.

jQuery là một thư viện JavaScript giúp xây dựng các chức năng một cách dễ dàng và nhanh chóng, đồng thời cung cấp nhiều tính năng vượt trội Thư viện này cung cấp các API giúp việc duyệt tài liệu HTML, xử lý sự kiện, thực hiện hoạt ảnh và thao tác AJAX trở nên đơn giản hơn jQuery cũng tương thích tốt với nhiều loại trình duyệt khác nhau.

• C i đặt module kết nối với KepserverEX

Bước 2: Cấu hình KepserverEX và kết nối Webserver với PLC

• C i đặt á tính năng ần thiết để sử dụng chứ năng IoT Gateway ủa phần mềm Kepware

• Cấu hình kết nối Kepware với Visual Studio Code bằng cách khai báo KepserverEX host và port kết nối

Bước 3: Thiết kế giao diện Website cho Webserver

Tạo các thành phần cấu trúc của 1 Website (header,body)

Tạo giao diện m n hình hính, m n hình điều khiển, màn hình dữ liệu và các nút nhấn điều khiển

• Đọc và ghi dữ liệu :

Khai báo các tag sử dụng trong KepserverEX lên Visual Studio Code Tạo h m đọc dữ liệu từ PLC

Liên kết các tag với nút nhấn điều khiển để tiến hành ghi dữ liệu từ Website xuống PLC thông qua KepserverEX

Bước 4: Đưa cơ sở dữ liệu lên Website

• Cấu hình SQL và tạo bảng với phần mềm MySQL

• Khai báo ơ sở dữ liệu MySQL và các tag sử dụng vào Visual Studio Code

• Tạo hàm ghi dữ liệu và quét dữ liệu

• Hiển thị ơ sở dữ liệu lên màn hình dữ liệu đã tạo và tạo hàm tìm kiếm ơ sở dữ liệu theo thời gian đượ lưu trong bảng

Bước 5: Thiết kế thuộc tính CSS, cài đặt tài khoản người dùng và public Website lên internet

Thiết kế các thuộ tính CSS để l m trang Web đẹp và dễ nhìn hơn

Tạo các tài khoản để giới hạn quyền truy cập và quyền sử dụng á tính năng của Web

Sử dụng địa chỉ IP tĩnh được mua ( hoặc sử dụng IP động free để chạy thử) và NAT Port thông qua Modem Router Wifi

Sau khi mở cổng Port thì tiến h nh khai báo địa chỉ IP vào Visual Studio Code để public trang web lên internet

Hình 4.46 Lưu đồ phân loại màu

Bước 1: Chọn màu sắc cần phân biệt

Từ hình ảnh trên camera click chuột chọn màu sắc cần phân biệt Lấy giá trị pixel tại điểm được chọn Giá trị 3 kênh R, G, B

Chuyển giá trị RGB sang HSV áp dụng công thức:

Hình 4.47 Công thức tính giá trị H và S [35]

Hình 4.48 Công thức tính giá trị V [36]

Hình 4.49 Chuyển giá trị RGB sang HSV

Bước 2: Chụp hình ảnh màu sắc cần phân biệt

Sản phẩm đi qua băng tải cảm biến tá động, camera lấy ảnh

Chuyển giá trị RGB của từng pixel sang HSV

Bước 3 : So sánh giá trị

So sánh đồng thời giá trị H, S, V của từng pixel trong ảnh chụp với giá trị pixel H,

Từ đó tăng giá trị biến đếm lên

So sánh giá trị biến đếm giữa á m u được chọn với nhau để phân biệt màu.

Thi công phần điện

4.3.1 Cách đấu nối điều khiển động cơ Serv Để Driver phát xung điều khiển đượ động ơ servo ần tiến h nh đấu nối các chân pin của cáp servo

Cá h đấu phát xung servo dùng nguồn ngoài 24 V:

CHỨC N NG CÁCH ĐẤU CH N

Pin 3 Chân phát xung - PUSLE

Chân com ổng phát xung PLC đấu 0v ( N24 )

Pin 2 Chân họn hiều - DIR

Chân om ổng họn hiều PLC đấu 0v ( N24)

Bảng 1: Đấu dây Jack CN1A

CHỨC N NG CÁCH ĐẤU CHÂN

Pin 3 Chân 3 : COM Chân 3 hụm với hân 13

Pin 13 Chân 13: VDD Chân 3 hụm với hân 13

Pin 5: servo on (SON) Pin 10: chân chung ( SG)

Chân 5, 10, 15, 16,17 hụm lại với nhau

Pin 15: stop (EMG) Pin 16: giới hạn thuận ( LSP)

Pin 17: giới hạn thuận ( LSN )

Bảng 2:Đấu dây Jack CN1B

Hình 4.17Bố trí các thiết bị điện

Các thiết bị chính của bảng điện bao gồm: PLC Nguồn 24v, 4 Driver điều khiển Servo và 1 CB tổng

Gồm có 3 nút nhấn: một nút start, một nút stop và một nút dừng khẩn cấp

C i đặt thông số chế độ điều khiển vị trí cho Driver:

• P00= 0000 chế độ điều khiển vị trí

• P03= 32768 (CM ) v P04= 2500(CDV) để cài 10000 xung/1 vòng quay

Hình 4.18Giới hạng i đặt CMX và CDV [10]

Hình 4.19Ý nghĩa thông số CMX và CDV [10]

P t  [pulse/rev] độ phân giải encoder f: Input pulses [pulse/s]

Pt: Servo motor resolution [pulse/rev]

Công thức tính hệ số khuế h đại:

Vậy để i đặt 10000 xung được 1 vòng tần cần i đặt:

CMX = 32768 Để khi PLC xuất 10000 xung sẽ được 1 vòng

• P21= 0011 hế độ 2 xung (1 xung thuận, 1 xung nghịch)

Hình 4.20 lựa chọn hình thức phát xung [10]

Hình 4.21Lưu đồ hướng dẫn i đặt các thông số cho driver [10]

4.5 Thi công giao diện giám sát điều khiển

Hiện nay, một số hãng PLC không hỗ trợ kết nối trực tiếp với Visual Studio, vì vậy chúng ta cần sử dụng phần mềm trung gian OPC, chẳng hạn như Kepware.

Thêm lớp (hương trình on) để kết nối dữ liệu với KEPserverEX bằng cách tạo hương trình on trong Visual Studio và khai báo các tag đã được định nghĩa trong phần mềm KEPserverEX.

NPM, viết tắt của Node Package Manager, là công cụ quản lý và tạo thư viện lập trình JavaScript cho Node.js Trong cộng đồng JavaScript, lập trình viên chia sẻ hàng trăm nghìn thư viện với các đoạn mã đã được thực hiện sẵn cho những chức năng cụ thể Điều này giúp các dự án mới tiết kiệm thời gian bằng cách tránh việc viết lại các thành phần cơ bản, thư viện lập trình, hay thậm chí cả các framework.

Socket IO là công cụ quan trọng để phát triển ứng dụng realtime, cho phép kết nối và truyền dữ liệu ngay lập tức giữa các bên ở những địa điểm khác nhau thông qua server trung gian Nó được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như trò chơi trực tuyến, cập nhật kết quả trận đấu, và trong Webserver để cập nhật giá trị từ PLC lên Website hoặc lấy giá trị từ Website để truyền xuống PLC.

Express là một framework dành cho Node.js, cung cấp nhiều tính năng mạnh mẽ cho cả nền tảng web và ứng dụng di động Nó hỗ trợ các phương thức HTTP và middleware, giúp tạo ra một API dễ sử dụng và hiệu quả Express được sử dụng để xây dựng trang web làm server, hỗ trợ trình duyệt và ứng dụng truy cập dữ liệu từ Webserver.

Lodash là một thư viện JavaScript mạnh mẽ, giúp xử lý hiệu quả các loại dữ liệu như Array, Collection, Date, Function, Language, Math, Number, Object, Sequence, String, và Properties Thư viện này cung cấp nhiều hàm tiện ích cho từng loại dữ liệu, cho phép người dùng áp dụng trong nhiều tình huống khác nhau với hiệu suất tối ưu.

jQuery là một thư viện JavaScript giúp xây dựng các chức năng một cách dễ dàng và nhanh chóng, đồng thời cung cấp nhiều tính năng vượt trội Thư viện này cung cấp các API giúp việc duyệt tài liệu HTML, xử lý sự kiện, thực hiện hoạt ảnh và thao tác AJAX trở nên đơn giản hơn jQuery tương thích tốt với nhiều loại trình duyệt khác nhau.

Thi công giao diện giám sát điều khiển

Hiện nay, một số hãng PLC không cho phép kết nối trực tiếp với Visual Studio, vì vậy chúng ta cần sử dụng phần mềm trung gian OPC, chẳng hạn như Kepware.

Thêm lass (chương trình on) để kết nối dữ liệu với KEPserverEX bằng cách tạo chương trình on trong Visual Studio và khai báo các tag đã được định nghĩa trong phần mềm KEPserverEX.

NPM, viết tắt của Node Package Manager, là công cụ quản lý và tạo thư viện lập trình JavaScript cho Node.js Trong cộng đồng JavaScript, lập trình viên chia sẻ hàng trăm nghìn thư viện với mã nguồn đã được thực hiện sẵn cho các chức năng cụ thể Điều này giúp các dự án mới tiết kiệm thời gian bằng cách tránh việc viết lại các thành phần cơ bản, thư viện lập trình, hoặc thậm chí cả các framework.

Socket IO là công cụ quan trọng để phát triển ứng dụng realtime, cho phép kết nối và truyền dữ liệu ngay lập tức giữa các bên ở những địa điểm khác nhau thông qua server trung gian Nó được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như trò chơi trực tuyến, cập nhật kết quả trận đấu, và trong Webserver để cập nhật giá trị từ PLC lên Website hoặc truyền dữ liệu từ Website xuống PLC.

Express là một framework dành cho Node.js, cung cấp nhiều tính năng mạnh mẽ cho cả ứng dụng web và di động Nó hỗ trợ các phương thức HTTP và middleware, giúp tạo ra một API dễ sử dụng và hiệu quả Express được sử dụng để xây dựng server web, cho phép trình duyệt và ứng dụng truy cập dữ liệu từ Webserver một cách thuận tiện.

Lodash là một thư viện JavaScript mạnh mẽ, giúp xử lý hiệu quả các loại dữ liệu như Array, Collection, Date, Function, Language, Math, Number, Object, String, và nhiều loại khác Thư viện này cung cấp nhiều hàm tiện ích cho từng loại dữ liệu, cho phép người dùng dễ dàng áp dụng trong nhiều tình huống khác nhau.

jQuery là một thư viện JavaScript giúp xây dựng các chức năng một cách dễ dàng, nhanh chóng và hiệu quả hơn Nó cung cấp các API để duyệt tài liệu HTML, thực hiện hoạt ảnh, xử lý sự kiện và thao tác AJAX một cách đơn giản jQuery tương thích tốt với nhiều loại trình duyệt khác nhau.

K T QUẢ - NH N XÉT – ĐÁNH GIÁ

K T LU N VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Tiêu đề	Mô hình lưu kho tự động sử dụng PLC Omron
Tác giả	Trần Long Vỹ, Ngô Đắc Thắng, Nguyễn Văn Giang
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Tấn Đời
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	11,76 MB