Thiết kế khâu giám sát chất lượng dây chuyền sản xuất mì ăn liền thông qua khối lượng vắt mì đầu ra

Thiết kế khâu giám sát chất lượng dây chuyền sản xuất mì ăn liền thông qua khối lượng vắt mì đầu ra

CHƯƠNG 1

YÊU CẦU CÔNG NGHỆ

Các mặt hàng sản xuất từ công nghiệp đến dân dụng đang được sản xuấtngày càng nhiều bởi các nhà máy trong nước So với công nghệ sản xuất ở cácnước tiên tiến tuy còn nhiều hạn chế nhưng nền công nghiệp nước ta đangngày càng phát triển và sâu sát với nhu cầu của thị trường Vốn đầu tư chocông nghiệp ở nước ta không chỉ đến từ các nhà đầu tư trong nước mà còn đến

từ các nhà đầu tư ngoài nước với mục đích sản xuất các sản phẩm với thờigian ngắn hơn, vốn ít hơn, chất lượng cao hơn và chuyên sâu hơn, nhằm giảmcác chi phí do thuê nhân công và hao phí trong sản xuất Cũng bởi lí do đó, mà

tự động hóa sản xuất đang dần dần khẳng định vị trí của mình trong nền côngnghiệp nước ta, đưa sức mạnh các máy tự động thay thế dần cho sản xuất thủcông

1.1 Đặc điểm dây chuyền sản xuất

Dây chuyền sản xuất mì ăn liền gồm băng tải có định hướng được vậnhành bởi các động cơ kéo và các thiết bị hỗ trợ công nghệ Đặc điểm của cácdây chuyền này là sản xuất đại trà với tốc độ cao, số sản phẩm làm ra trongmột ca làm việc có thể lên tới hàng nghìn sản phẩm Các dây chuyền làm việcsong song liên tục và được phân ra làm nhiều phần chuyên biệt, thông thường,

có các công đoạn như sản xuất, đóng gói, đóng hộp Dây chuyền có tốc độ

móc đều được tự động hóa dưới sự hoạt động của các cảm biến và cơ cấu chấphành.

Hệ thống giám sát chất lượng đầu ra dựa trên nhiều chỉ tiêu đánh giá,trong đó, có chỉ tiêu đánh giá về khối lượng sản phẩm Khu phân xưởng có 8line, mỗi line có 4 dây chuyền sản xuất một sản phẩm khác nhau Tổng cộng,nhà máy có 32 dây chuyền sản xuất sản phẩm, mỗi dây chuyền sản xuất trungbình 120 sản phẩm mỗi phút

Để giám sát chất lượng, hiện tại, cần nhân viên thu thập 5 vắt mì trênmỗi dây chuyền để làm sản phẩm mẫu và cân theo chu kì cứ mỗi 30 phút mộtlần Sau đó, kết quả được tổng hợp lại dưới dạng số liệu trên giấy và đượcnhập lại vào máy tính, kết quả thống kê sử dụng công thức tính toán trênExcel Số liệu được lưu trữ trên máy tính dưới dạng các tệp theo ngày, và kếtthúc mỗi tuần, tháng, quý, hoặc năm, số liệu được lấy ra để tổng hợp và gửilên ban quản lý

Nhận thấy ưu điểm của khâu giám sát chất lượng theo phương pháp này

là dễ dàng quản lý và sửa đổi sản xuất để nâng cao chất lượng thành phẩm,bám sát mục tiêu sản xuất

Tuy nhiên, nhược điểm là tốn nhân công, thời gian, việc lưu trữ và xử lýthông tin mất rất nhiều công sức, chưa kể đến người thao tác cố thể do vô tìnhhay cố tình ghi hoặc nhập sai số liệu, tạo lên các báo cáo ảo, không sát vớithực tế

Trong bản đồ án chuyên ngành này, em xin được trình bày quá trìnhthiết kế khâu giám sát chất lượng dây chuyền sản xuất mì ăn liền thông quakhối lượng vắt mì đầu ra

1.2 Thiết bị hiện có

Thiết bị hiện có tại khu nhà xưởng là cân điện tử KB-TBED của Nhật:

Hình 1.1 Cân điện tử hỗ trợ giao tiếp Rs232

1.2.1 Đặc điểm kĩ thuật

1 Hiển thị LED 7 thanh điện tử, trường hiển thị 7 số

2 Hỗ trợ 3 đơn vị khối lượng cơ bản ( g/ct/ozt, 1ct =0.2g, 1ozt=31.1034768g)

3 Có khả năng đếm;

4 Hỗ trợ giao tiếp Rs232;

5 Sử dụng nguồn một chiều 8V, có cổng cái nhận Adapter điện nguồn 1chiều, có sử dụng pin

125 mm x 145 mm (dạng vuông, khối lượng tối đa cho phép >1000g)

1.2.2 Các thông số

Báo giá trị 0 Khi nút này được nhấn, giá trị trên cân sẽ đượcđưa về giá trị 0

Chọn trọng lượng bìBáo năng lượng thấpBáo khối lượng ổn định

PCS Cân ở chế độ đếm

CT Báo đơn vị là Ct

OZT Báo đơn vị là OZT

g Báo đơn vị là gam

Phím bật tắt nguồnPhím chuyển đổi đơn vịPhím mẫu, sử dụng cho trích mẫu khối lượng đơn vị

- - - - Cảnh báo có lỗi

1.2.3 Cấu trúc khung bản tin ở dạng giao tiếp Rs232

Mã sản phẩm sử dụng tín hiệu UART EIA – RS232 C với định dạng:

12

13

14

15

16

17

18

1920

HEAD1 (2BYTES ) HEAD2 (2BYTES)

Us – unstable NT – net weght mode

DATA (8BYTES)

2D (HEX) =”-“ (negative sign) 20 (HEX) =” “ (Blank)

2E (HEX) =”-“ (Decimal point)

UNIT (4 BYTES)

G = 20 (HEX) ; 20 (HEX) ; 20(HEX) ; 67 (HEX)

CT = 20(HEX) ; 20(HEX) ; 63 (HEX) ; 74 (HEX)

OZT = 20 (HEX) ; 6F (HEX) ;7A (HEX) ;74(HEX)

CR(4 BYTES)

Ví dụ: cân báo : stable net +0.168 g

Tức là: HEAD1, HEAD2, DATA, UNIT CR

ST , NT, +0.168 g 0D0A

1.3 Yêu cầu công nghệ

Với đặc điểm kĩ thuật của dây chuyền sản xuất mì tôm và cân đo địnhlượng sử dụng trong dây chuyền, bài toán đặt ra là cần có một chương trình

đáp ứng được các yêu cầu về đọc và ghi dữ liệu từ cân theo từng dây chuyền,tổng hợp kết quả mỗi khi thực hiện xong quá trình cân mẫu cho mỗi hàng vàlưu trữ kết quả vào cơ sở dữ liệu theo bảng mẫu sau:

Chuẩn

Hàng1

81

CHƯƠNG 2

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Phương án sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS232

Truyền thông nối tiếp sử dụng RS232 là cổng giao tiếp phổ biến và rộngrãi, còn có tên là cổng COM Việc truyền dữ liệu được tiến hành theo phươngthức nối tiếp Định dạng của khung truyền dữ liệu theo chuẩn RS-232 như sau:

Hình 2.1 Khung dữ liệu RS232Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232 như sau:

Chiều dài cáp cực đại 15mTốc độ dữ liệu cực đại 20 KbpsĐiện áp ngõ ra cực đại ± 25VĐiện áp ngõ ra có tải ± 5V ÷ ±15V

Độ nhạy ngõ vào ± 3VTrở kháng ngõ vào 3K ÷ 7K

Các tốc độ truyền dữ liệu thông dụng trong cổng nối tiếp là: 1200 bps,

STB (Stop Bit) = 0: 1 bit stop, =1: 1.5 bit stop (khi dùng 5 bit dữ liệu) hay 2bit stop (khi dùng 6, 7, 8 bit dữ liệu).

Từ những hiểu biết cơ bản về phương thức truyền thông sử dụngRS232, ta có thể đưa ra phương án cho yêu cầu công nghệ nêu trên:

Hình 2.3 Sơ đồ sử dụng RS232Trong sơ đồ trên, các cân được nối thẳng về máy tính trung tâm bằngcáp RS232 Mỗi cân đều được nối trực tiếp không qua thiết bị chuyển đổi nào

Ưu điểm:

Đơn giản, máy tính và cổng cân đều có hỗ trợ cổng RS232 nên kết nối

và đọc dữ liệu khá đơn giản Cấu trúc bản tin của cân cũng đã có sẵn nên việcthao tác với phần mềm dựa trên nền cổng nối tiếp được hỗ trợ nhiều Khôngcần thiết bị trung gian, an toàn và tin cậy

Nhược điểm:

Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là sử dụng trực tiếp cáptruyền thông RS232, trên các máy tính hiện nay không hỗ trợ nhiều hơn 2cổng COM, cho nên, việc cần thiết là phải mua thêm các module mở rộngcổng COM, các module này được kết nối với khe cắm PCI-E của máy tính.Mỗi máy tính hỗ trợ tối đa 2 khe cắm PCI-E nên số cổng COM mở rộng đượcchỉ có tối đa là 5 cổng (mỗi PCI-E nhận tối đa 2 cổng COM và 1 cổng tích hợpsẵn) Như vậy, với lượng đầu ra của các cân đưa về, máy tính sẽ không có khảnăng tiếp nhận Nhược điểm tiếp theo là độ dài cho phép của cáp Rs232 không

có khả năng đáp ứng đối với khu xưởng rộng, gây ra nhiễu và sai số Thôngthường, cáp RS232 thích hợp với truyền thông 1-1 ở khoảng cách không dài

2.2 Phương án sử dụng chuẩn giao tiếp Rs485

RS232 trong cấu hình đấu ghép tối thiểu sử dụng 3 dâyTX(truyền),RX(nhận) và GND (đất) , trong đó trạng thái logic của tín hiệu sửdụng mức chênh áp giữa TX hoặc RX so với dây đất GND.

RS485 là sự cải tiến từ RS232, sử dụng chênh lệch điện áp giữa 2 dây A

và B để phân biệt logic 0 và 1, chứ không so với đất Khi truyền tín hiệu xa,nếu có sụt áp thì đồng thời sụt trên cả 2 dây nên tín hiệu vẫn đảm bảo

Do vậy RS-485 cho phép truyền tín hiệu xa hơn và tốc độ truyền chophép cũng cao hơn RS-232 Thêm nữa RS-485 cho phép liên kết đa điểm,gồm nhiều đối tác truyền thông trong 1 mạng, so với RS-232 chỉ đấu ghépđiểm- điểm, trực tiếp giữa 2 đối tác truyền thông

Sử dụng phương thức giao tiếp sử dụng RS485 yêu cầu phải có thiết bịchuyển đổi RS232 – RS485 – RS232 Mục tiêu của phương pháp này là nângcao tầm truyền nhận, chống nhiễu tín hiệu:

Hình 2.6 Sơ đồ sử dụng RS485

Sơ đồ trên sử dụng các cổng chuyển đổi RS232 – RS485 nối với cânlàm thiết bị trung gian, mỗi cân được trang bị 1 bộ chuyển đổi loại này, các bộchuyển đổi này được gộp chung lại theo phương thức ghép nối rẽ nhánh vàđưa tới bộ chuyển đổi RS485 – RS232 và đưa về máy tính

Ưu điểm:

Ưu điểm của phương thức này là khắc phục được vấn đề hạn chế

về số lượng cổng giao tiếp của máy tính Các bộ chuyển đổi RS232 – RS485làm việc khá ổn định và giá thành tương đối rẻ, tín hiệu truyền về không cónhiễu đối với tầm gần Thao tác với thiết bị khá đơn giản, linh hoạt trong khắcphục sự cố

Nhược điểm:

Nhược điểm của phương thức này là số cổng trong một mạng đưa về tớimáy tính bị giới hạn ở mức 32 đơn vị, đương nhiên có thể nâng cao số lượngnày vì máy tính có thể nhận nhiều hơn 1 cổng RS232 Tuy nhiên, thao tácphần mềm sẽ gặp khó khăn vì phải lọc dữ liệu truyền về một cách cực kì chínhxác

Mặt khác, với phân xưởng sản xuất rộng, việc bù nhiễu cho đoạn cápRS485 cũng là một vấn đề đáng nói Các bộ chuyển đổi thông thường sử dụngnguồn cấp ra từ thiết bị, do đó, cần sử dụng các bộ chuyển đổi có khả năng tựcung cấp nguồn

2.3 Phương thức sử dụng chuẩn giao tiếp Ethernet

a Khái niệm chung

Chuẩn Ethernet ra đời với thuật ngữ Ethernet dùng để chỉ đến họ mạngcục bộ được xây dựng theo chuẩn IEEE 802.3 sử dụng giao thức CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) để chia sẻ đườngtruyền chung

Các chuẩn mạng gồm có:

Chuẩn mạng 802.3:

- Có tên là mạng Ethernet

- Tốc độ truyền tải dữ liệu là 10 Mbps

- Hỗ trợ 4 chuẩn vật lý là 10Base-5 (cáp đồng trục béo), 10Base-2 (Cápđồng trục gầy), 10Base-T (Cáp xoắn đôi) và 10Base-F (Cáp quang)

Chuẩn mạng 802.3u

- Có tên là mạng Fast Ethernet

- Tốc độ truyền tải dữ liệu là 100 Mbps

- Hỗ trợ 3 chuẩn vật lý là 100Base-TX (Cáp xoắn đôi), 100Base-T4(Cáp xoắn đôi) và 100Base-FX (Cáp quang)

Chuẩn mạng 802.3z

- Có tên là mạng Giga Ethernet

- Tốc độ truyền tải dữ liệu là 1 Gbps - Hỗ trợ 3 chuẩn vật lý là

1000Base-LX, 1000Base-SX, 1000Base-CX 1000Base-LX, 1000Base-SX sửdụng cáp quang 1000Base-CX sử dụng dây cáp đồng bọc kim

Chuẩn mạng 802.3ab

- Có tên là mạng Giga Ethernet over UTP

- Tốc độ truyền tải dữ liệu là 1 Gbps

- Hỗ trợ chuẩn vật lý 1000Base-TX sử dụng dây cáp xoắn đôi không

bọc kim

Cáp truyền thông của chuẩn Ethernet thường dung là loại cáp gồm haiđường dây dẫn đồng được xoắn vào nhau nhằm làm giảm nhiễu điện từ gây rabởi môi trường xung quanh và giữa chúng với nhau

Cáp xoắn đôi có 8 sợi, xoắn lại với nhau từng đôi một tạo thành 4 đôivới bốn màu đặc trưng: Cam (Orange), xanh dương (Blue), xanh lá (Green) vànâu (Brown) Một đôi gồm một sợi được phủ màu hoàn toàn và một sợi màutrắng được điểm vào các đốm màu tương ứng

Hình 2.7 Cáp đồng xoắn đôi UTP.

Ethernet có 2 chuẩn bấm đầu dây là T568A và T568B:

Chuẩn T568A qui định: Chuẩn T568B qui định:

• Pin 1: White Green / Tx+

Tùy theo ứng dụng thực tiễn mà ta chọn theo chuẩn T568A/B Thôngthường tại môi trường kết nối các PC với nhau thông qua Switch ta thườngchọn chuẩn T568A Với các ứng dụng đặc thù trao đổi giữa 2 computer thìbấm theo chuẩn T568B

Chuẩn Ethernet sử dụng Internet Protocol (IP) Địa chỉ IP được tạo ra

và gán cho địa chỉ Media Access Control (MAC) - là địa chỉ vật lý của thiết bị

và không thể thay đổi được

Các thiết bị đầu nối sử dụng địa chỉ IP được gán để liên lạc tới địa chỉMAC Chỉ cần có địa chỉ MAC của một thiết bị là ta có thể gán được địa chỉ

IP cho thiết bị đó

Dựa vào những tìm hiểu trên ta có thể ứng dụng phương thức truyềnthông Ethernet vào yêu cầu công nghệ, sử dụng bộ chuyển đổi RS232 –Ethernet để làm khâu truyền nhận trung gian từ thiết bị về tới máy tính:

Hình 2.9 Phương án sử dụng Ethernet

Ưu điểm:

Dây cáp đồng xoắn đôi chống nhiễu ở tầm xa tốt, các thiết bị nhỏ gọn,cho phép kết nối tầm xa và kết nối tới 254 đơn vị trong cùng một mạng Giaotiếp với máy tính thông qua cổng nhận Ethernet Cho phép nhận diện thiết bịtheo địa chỉ IP nên có khả năng lọc nhiễu gần như tuyệt đối

Nhược điểm:

Cần phải trang bị thêm một bộ chuyển đổi RS232 – Ethernet có nguồncấp riêng và có thể đặt được địa chỉ IP Phần mềm phức tạp hơn do đọc dữliệu sử dụng định dạng khung bản tin theo phương pháp truyền Ethernet

Nhận xét:

Qua phân tích đánh giá các ưu điểm nhược điểm của từng phương án đã

đề xuất ở trên, ta thấy sử dụng phương thức chuyển đổi RS232 –Ethernet làhợp lý hơn cả Tuy giá thành thiết bị có thể cao hơn so với 2 phương án cònlại nhưng đem lại chất lượng tín hiệu không nhiễu và đáp ứng được tầm xatruyền nhận tối ưu Khả năng phân biệt và lọc dữ liệu cao, không gây sai sốtrong quá trình hoạt động Hơn nữa, tốc độ truyền thông sử dụng Ethernetvượt xa 2 phương thức còn lại

Vậy, em chọn phương thức truyền nhận dữ liệu thông qua bộ chuyểnđổi Ethernet làm phương án giải quyết yêu cầu công nghệ

- C# khá giống C / C++ về diện mạo, cú pháp, biểu thức, toán tử.

- Các chức năng của C# được lấy trực tiếp từ ngôn ngữ C / C++nhưng được cải tiến để làm cho ngôn ngữ đơn giản hơn

- C# được sử dụng cho nhiều dự án khác nhau như: tạo ra ứngdụng xử lý văn bản, ứng dụng đồ họa, xử lý bảng tính; thậm chítạo ra những trình biên dịch cho các ngôn ngữ khác.

- C# là ngôn ngữ sử dụng giới hạn những từ khóa Phần lớn các từkhóa dùng để mô tả thông tin, nhưng không gì thế mà C# kémphần mạnh mẽ Chúng ta có thể tìm thấy rằng ngôn ngữ này cóthể được sử dụng để làm bất cứ nhiệm vụ nào

3.1.2 Biến, hằng, toán tử

3.1.2a Biến

a) Khái niệm:

- Biến có thể được gán giá trị và cũng có thể thay đổi giá trị trong khi thựchiện các lệnh của chương trình.

b) Khai báo biến: Sau khi khai báo biến phải gán giá trị cho biến

<Kiểu_Dữ_Liệu> <tên_biến> [ = <giá_trị> ] ;

+ Biểu tượng hằng (symbolic constants)

+ Kiểu liệt kê (enumerations)

b) Giá trị hằng:

Sau khi gọi ra tên một hằng, ta phải gán cho hằng giá trị đầu tiên Ví dụ:

x = 100; // 100 được gọi là giá trị hằng

c) Biểu tượng hằng:

Gán một tên hằng cho một giá trị hằng Kiểu khai báo:

<const> <Kiểu_Dữ_Liệu> <tên_hằng> = <giá_trị> ;

3.1.2c Toán tử

a) Toán tử toán học: + , - , * , / , %

b) Toán tử tăng / giảm: += , -= , *= , /= , %=

c) Toán tử tăng / giảm 1 đơn vị: ++ ,

d) Toán tử gán: =

e) Toán tử quan hệ: == , != , > , >= , < , <=

f) Toán tử logic: ! , && , ||

g) Toán tử 3 ngôi: (Điều_Kiện) ? (Biểu_Thức_1) : (Biểu_Thức_2) ;

3.1.3 Quy tắc lập trình, ứng dụng Console Application

Quy tắc lập trình

Khi tạo một chương trình trong C#, chúng ta nên thực hiện theo các bước sau:

Bước 1: Xác định mục tiêu của chương trình

Bước 2: Xác định những phương pháp giải quyết vấn đề

Bước 3: Tạo một chương trình để giải quyết vấn đề

Bước 4: Thực thi chương trình để xem kết quả

Các kiểu đặc thù:

Namespace - NET cung cấp một thư viện các class rất đồ sộ, trong đó

Console là một class nhỏ trong thư viện các class này.

- Mỗi class có một tên riêng, vì vậy người lập trình khôngthể nào nhớ hết tên các class trong NET Để giải quyết vấn

đề này là việc tạo ra một namespace, namespace sẽ hạn chế

phạm vi của một tên, làm cho tên này chỉ có ý nghĩa trongvùng đã định nghĩa

từ khóa using.

- Ta có thể dùng dòng lệnh sau ở đầu chương trình:

using System; Khi đó, thay vì viết đầy đủ System.Console.

ta chỉ cần viết Console.

Từ khóa static Từ khóa static chỉ ra rằng hàm Main() có thể được gọi mà

không cần phải tạo đối tượng

Từ khóa this Từ khóa this dùng để tham chiếu đến thể hiện hiện hành của

đối tượng

Chú thích - Một chương trình được viết tốt thì cần phải có chú thích

các đoạn mã lệnh được viết

- Mục đích chính là làm cho đoạn mã lệnh nguồn rõ ràng và

dễ hiểu

- Có 2 loại chú thích:

+ Chú thích một dòng: //

+ Chú thích nhiều dòng: /* */

Toán tử “.” Toán tử ' ' được sử dụng để truy cập đến phương thức hay

dữ liệu trong một class và ngăn cách giữa tên class đến mộtnamespace

Ví dụ: System.Console.WriteLine()

Câu lệnh Một chỉ dẫn lập trình đầy đủ được gọi là một câu lệnh

Ví dụ: int bankinh = 5 ; // một câu lệnhchuvi = 2 * bankinh * PI ; // một câu lệnh khác

Kiểu chuỗi ký

tự

Kiểu chuỗi ký tự là một mảng các ký tự