Nghiên cứu ứng dụng plc để xây dựng mổ số bài thí nghiệm phân loại sản phẩm phục vụ công tác đào tạo tại trường cao đẳng công nghiệp và xây dựng

LÊ THANH TÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PLC ĐỂ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM PHÂN LOẠI SẢN PHẨM PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÀO TẠO TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬ

LÊ THANH TÌNH

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PLC ĐỂ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM PHÂN LOẠI SẢN PHẨM PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÀO TẠO TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2014

LÊ THANH TÌNH

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PLC ĐỂ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM PHÂN LOẠI SẢN PHẨM PHỤC VỤ CÔNG TÁC ĐÀO TẠO TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG

phân loại sản phẩm phục vụ công tác đào tạo tại trường Cao đẳng công nghiệp và xây dựng Quảng Ninh" hoàn toàn do tác giả nghiên cứu, thiết kế và

xây dựng Nội dung, các kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tôi xin chịu mọi trách

nhiệm về tính pháp lý của đề tài

Hà nội, tháng 10 năm 2014

Tác giả đề tài

Lê Thanh Tình

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình Tên các hình Trang 2.1 Một số dây chuyền sản xuất có ứng dụng phân loại sản

phẩm

27

2.2 Cấu tạo cảm biến quang dạng thu phát riêng 29 2.3 Cấu tạo cảm biến quang dạng thu phát chung 29 2.4 Mạch ra kiểu tranzitor NPN cực thu để hở 30 2.5 Mạch ra kiểu tranzitor PNP cực thu để hở 30

2.13 Kết nối các strain gate trong loadcell 39 2.14 Mạch tương đương thevenin của loadcell 40 2.15 Sơ đồ kết nối 1 loadcell và mạch tương đương Thevenin 40 2.16 Sơ đồ nguyên lý Junction Box 4 loadcell 40

3.3 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 53

3.10 Sơ đồ nối dây công tắc hành trình Omron Z-15GW2-B 59

3.12 Kích thước động cơ điện một chiều Excem D840-30B 60

3.14 Lưu đồ thuật toán mô hình phân loại theo kích thước 62

3.16 Sơ đồ kết nối rơ le trung gian với động cơ 65 3.17 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 66 3.17 Sơ đồ kết nối công tắc hành trình với PLC 66 3.19 Sơ đồ nguyên lý Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu

3.23 Hình dáng xilanh sử dụng trong mô hình thí nghiệm 72

3.26 Van đảo chiều 5/3 73

3.29 Lưu đồ thuật toán mô hình phân loại sản phẩm theo màu

sắc

3.30 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 83

3.32 Sơ đồ kết nối rơ le trung gian với cuộn hút van đảo chiều 84

3.34 Sơ đồ kết nối cảm biến với đầu vào PLC 84 3.35 Sơ đồ kết nối cảm biến nguyên điểm với đầu vào PLC 84 3.36 Sơ đồ kết nối cảm biến màu sắc với PLC 85 3.37 Sơ đồ nguyên lý mô hình phân loại sản phẩm theo khối

lượng

87

3.39 Lưu đồ thuật toán bài thí nghiệm phân loại SP theo khối

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.1 Đặc điểm và thông số của một số loại CPU S7-200 52 3.2 Các đầu vào mô hình phân loại SP theo kích thước 61 3.3 Các đầu ra mô hình phân loại SP theo kích thước 61 3.4 Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị bài thí nghiệm phân loại SP theo

kích thước

66

3.5 Các đầu vào mô hình phân loại SP theo màu sắc 74 3.6 Các đầu ra mô hình phân loại SP theo màu sắc 75 3.7 Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị bài thí nghiệm phân loại SP theo

màu sắc

85

3.8 Các đầu vào mô hình phân loại SP theo khối lượng 90 3.9 Các đầu ra mô hình phân loại SP theo khối lượng 90 3.10 Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị bài thí nghiệm phân loại SP theo

khối lượng

101

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa………

Lời cam đoan………

Mục lục……… ……… 1

Danh mục các hình vẽ……… … 7

Danh mục các bảng……… ……… 10

Mở đầu ……… ……… ………… 11

1 Tính cấp thiết của đề tài ……… 11

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ……… ……… 11

3 Mục đích của đề tài 12

4 Phương pháp nghiên cứu 13

5 Nội dung nghiên cứu 13

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 13

7 Cấu trúc của luận văn 14

Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG QUẢNG NINH 15

1.1 Giới thiệu chung về trường 15

1.1.1 Vị trí địa lí 15

1.1.2 Chức năng, nhiệm vụ của Trường 15

1.1.3 Lịch sử hình thành và phát triển 16

1.1.4 Tổ chức hành chính ……….… 17

1.2 Giới thiệu hệ thống phòng thí nghiệm hiện tại của trường 17

1.3 Đánh giá thực trạng hệ thống phòng thí nghiệm hiện tại và xu thế

phát triển của Nhà trường 20

1.3.1 Xu thế phát triển của Trường 20

1.3.2 Thực trạng hệ thống phòng thí nghiệm điện tử - tự động hóa 22

Chương 2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 26

2.1 Đặt vấn đề 26

2.2 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước 28

2.2.1 Giới thiệu ……… 28

2.2.2 Phạm vi ứng dụng hệ phân loại theo kích thước ……… 28

2.2.3 Phương pháp phân loại ……… 28

2.2.3.1 Cảm biến quang điện E3F3 ……… 29

2.2.3.2 Cảm biến cảm ứng từ E2E 31

2.2.3.3 Cảm biến cảm ứng từ E3JK ……… 32

2.3 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 33

2.3.1 Giới thiệu ……… 33

2.3.2 Phạm vi ứng dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc ……… 33

2.3.3 Phương pháp nhận biết màu sắc 34

2.3.3.1 Cảm biến màu E3X-DA-S 34

2.3.3.2 Cảm biến màu E3X-SD ……… 35

2.4 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng 36

2.4.1 Khái quát ……… 36

2.4.2 Phạm vi ứng dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng …… 37

2.4.2 Phương pháp phân loại ……… 38

2.4.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của loadcell ……… 38

2.4.2.2 Ứng dụng của loadcell ……… 41

2.4.2.3 Một số loadcell thông dụng ……… 41

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PLC ĐỂ XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM PHÂN LOẠI SẢN PHẨM TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG QUẢNG NINH

45 3.1 Tổng quan về bộ điều khiển PLC 45

3.1.1 Giới thiệu về PLC 45

3.1.2 Lợi ích của việc sử dụng PLC 46

3.1.3 Ưu, nhược điểm khi sử dụng và lập trình hệ thống điều khiển PLC … 48 3.1.3.1 Ưu điểm của PLC ……… 48

3.1.3.2 Nhược điểm của PLC 49

3.2 Cấu trúc của PLC 49

3.2.1 Bộ xử lý của PLC 49

3.2.2 Bộ nguồn 49

3.2.3 Bộ nhớ 50

3.2.4 Thiếp bị lập trình ……… 50

3.2.5 Các phần nhập và xuất 50

3.3 Giới thiệu bộ điều khiển logic khả trình PLC S7 - 200 50

3.3.1 Giới thiệu chung ……… 50

3.3.2 Đặc điểm và thông số của một số loại CPU S7-200 52

3.3.3 Ngôn ngữ lập trình của bộ điều khiển PLC 53

3.4 Xây dựng bài thí nghiệm phân loại sản phẩm theo kích thước ……… 54

3.4.1 Mục đích, yêu cầu bài thí nghiệm 54

3.4.1.1 Mục đích 54

3.4.1.2 Yêu cầu bài thí nghiệm 54

3.4.2 Nội dung thí nghiệm ……… 54

3.4.3 Các khối trong mô hình thí nghiệm 55

3.4.3.1 Khối nguồn ……… 56

3.4.3.2 Khối vào ra(I/O) ……… 56

3.4.3.3 Khối xử lý trung tâm PLC 59

3.4.3.4 Khối máy tính điều khiển 59

3.4.3.5 Khối cơ cấu chấp hành 59

3.4.4 Bảng gán địa chỉ các đầu vào/ra của PLC với thiết bị ngoại vi 61

3.4.5 Lưu đồ thuật toán chương trình thí nghiệm ……… …… 62

3.4.6 Chương trình điều khiển ……… 63

3.4.7 Sơ đồ kết nối mô hình thí nghiệm ……… 65

3.4.8 Hướng dẫn thí nghiệm ……… ……… 66

3.5 Xây dựng bài thí nghiệm phân loại sản phẩm theo màu sắc ………… 68

3.5.1 Mục đích, yêu cầu bài thí nghiệm 68

3.5.1.1 Mục đích ……….… 68

3.5.1.2 Yêu cầu bài thí nghiệm 68

3.5.2 Nội dung thí nghiệm ……….………… 68

3.5.3 Các phần tử sử dụng trong mô hình thí nghiệm 70

3.5.3.1 Khối nguồn ……… 70

3.5.3.2 Phần tử điều khiển 70

3.5.3.3 Nút bấm 70

3.5.3.4 Động cơ truyền động băng tải (M2, M3, M4, M5) 70

3.5.3.5 Động cơ quay cánh tay rô bốt gắp vật (M1) 70

3.5.3.6 Rơ le trung gian 72

3.5.3.7 Xilanh khí nén và van điều khiển 72

3.5.3.8 Cảm biến màu sắc 73

3.5.3.9 Cảm biến vị trí 73

3.5.3.10 Bộ đếm sản phẩm 73

3.5.3.11 Sản phẩm phân loại trong mô hình thí nghiệm 74

3.5.4 Bảng gán địa chỉ các đầu vào/ra của PLC với thiết bị ngoại vi 74

3.5.5 Lưu đồ thuật toán chương trình thí nghiệm 76

3.5.6 Chương trình điều khiển 77

3.5.7 Sơ đồ kết nối mô hình thí nghiệm ……… 83

3.5.8 Hướng dẫn thí nghiệm ……….…… 85

3.6 Xây dựng bài thí nghiệm phân loại sản phẩm theo khối lượng 86

3.6.1 Mục đích, yêu cầu bài thí nghiệm 86

3.6.1.1 Mục đích ……… 86

3.6.1.2 Yêu cầu bài thí nghiệm 86

3.6.2 Nội dung thí nghiệm ……….… 87

3.6.3 Các phần tử sử dụng trong mô hình 88

3.6.3.1 Nút bấm 88

3.6.3.2 Khối nguồn ……… 88

3.6.3.2 Phần tử điều khiển ……… 88

3.6.3.3 Cảm biến vị trí ……… 89

3.6.3.4 Cảm biến trọng lượng ……… 89

3.6.3.5 Động cơ truyền động băng tải ……… 89

3.6.3.6 Xilanh khí nén và van đảo chiều ……… 89

3.6.3.7 Rơ le trung gian ……… 89

3.6.4 Bảng gán địa chỉ các đầu vào/ra của PLC với thiết bị ngoại vi 90

3.6.5 Lưu đồ thuật toán của bài thí nghiệm ……… 91

3.6.6 Chương trình điều khiển ……… 92

3.6.7 Sơ đồ kết nối mô hình thí nghiệm ……… 100

3.6.8 Hướng dẫn thí nghiệm ……… 101

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103

1 Kết luận ……….……… 103

2 Kiến nghị ……….… 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 104

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây Dựng Quảng Ninh đã trải qua

37 năm phát triển và trưởng thành có xuất phát điểm là Trường Cơ Giới và Xây dựng Trong đó hệ thống phòng thí nghiệm Điện- Điện tử của Trường nói chung cũng như phòng thí nghiệm về điện tử tự động hóa nói riêng cho ngành Điện tử, tự động hóa còn rất đơn giản, chưa sát thực tế, các thiết bị cũng như các tài liệu hướng dẫn thực hành để củng cố kiến thức lý thuyết cho sinh viên chuyên ngành còn hạn chế

Hơn nữa với nhu cầu phát triển của Trường về chất lượng đào tạo cũng như quy mô đòi hỏi Nhà trường cần phải có một hệ thống các phòng thực hành, thí nghiệm đáp ứng được yêu cầu chung cũng như các tài liệu về thực hành môn học là cần thiết

Vì vậy, việc nghiên cứu xây dựng một số bài thí nghiệm phân loại sản phẩm cho ngành điện tử, tự động hóa, phục vụ công tác đào tạo của Trường Cao đẳng Công Nghiệp và Xây Dựng Quảng Ninh sẽ giải quyết được một phần những hạn chế của Trường nhằm đáp ứng nhu cầu về tài liệu học tập, kỹ năng thực hành cho sinh viên của Trường

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu các bài giảng lí thuyết và thực hành của môn kỹ thuật lập trình PLC; Kỹ thuật cảm biến; đo lường điện, trang bị điện để từ đó xây dựng một số bài thí nghiệm ứng dụng PLC để phân loại sản phẩm, củng cố kiến thức lí thuyết và tạo kỹ năng lập trình, kỹ năng kết nối PLC với thiết bị ngoại

vi cho học sinh sinh viên Dùng các phần mềm đã học (PSIM, MULTISIM, phần mềm lập trình PLC của hãng Siemens……) để mô phỏng các bài thí nghiệm trên

Do hạn chế về thời gian, và khuôn khổ của bản luận văn thạc sỹ kỹ thuật nên trong bản luận văn chỉ chú ý đến một số bài thí nghiệm như sau:

Bài thí nghiệm hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước

Bài thí nghiệm hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

Bài thí nghiệm phân loại sản phẩm theo khối lượng

3 Mục đích của đề tài

Hầu hết các mô hình thí nghiệm về hệ thống phân loại sản phẩm có trong phòng thí nghiệm và trong các phòng thực hành hiện tại của trường đều

đã sử dụng được một số năm, có hao mòn thiết bị Trong trường chưa có đầy

đủ mô hình thí nghiệm phân loại sản phẩm Một số mô hình để làm thí nghiệm và thực hành đã xuống cấp và thiếu, chưa đáp ứng được quy mô đào tạo cũng như chất lượng đào tạo hệ cao đẳng chuyên nghiệp cũng như đào tạo

hệ công nhân kỹ thuật lành nghề của nhà trường

Mặc dù một số mô hình thí nghiệm và thực hành có ứng dụng các tiến

bộ khoa học kỹ thuật công nghệ mới được bổ xung trong vài năm gần đây, song vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu học tập, thực hành, làm thí nghiệm

Để đáp ứng được những yêu cầu trên Nhà trường đang quan tâm hơn nữa tới việc đầu tư thêm các hệ thống trang thiết bị điện, các mô hình thí nghiệm và thực hành về điện tử, tự động hóa của trường Đặc biệt là các mô hình thí nghiệm, các bài thí nghiệm và thực hành về lĩnh vực ứng dụng PLC lập trình cho hệ thống phân loại sản phẩm, phục việc học tập tại trường và phục vụ công việc sau khi sinh viên ra trường

Đi đôi với việc trang bị đầy đủ các thiết bị học tập thì tài liệu phục vụ cho học sinh, sinh viên cũng như giáo viên giảng dạy về lí thuyết và thực hành thí nghiệm ứng dụng PLC là một vấn đề cấp thiết Bên cạnh đó, việc sử dụng các phần mềm hỗ trợ và hướng dẫn khai thác hệ thống thí nghiệm để phục đào tạo trong Trường cũng là một vấn đề không thể thiếu Chính vì vậy

mà việc nghiên cứu, xây dựng một số bài thí nghiệm ứng dụng PLC phân loại sản phẩm phục vụ cho công tác đào tạo của trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng Quảng Ninh là điều cần thiết

4 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá tổng quát về hệ thống phòng thí nghiệm điện tử, tự động hóa của Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng

- Đề xuất, xây dựng một số bài thí nghiệm ứng dụng PLC phân loại sản phẩm, đưa ra mục tiêu và nội dung các bài thí nghiệm để phục vụ công tác đào tạo của nhà Trường

- Sử dụng phần mềm lập trình PLC Step 7 của hãng Siemens,…để mô phỏng mạch điện cho một số bài thí nghiệm ứng dụng PLC phân loại sản phẩm trong môn học kỹ thuật lập trình PLC, thực hành PLC, kỹ thuật cảm biến

5 Phương pháp nghiên cứu

Tổng quan về hệ thống phòng thí nghiệm của Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng Quảng Ninh

Sử dụng phương pháp nghiên cứu phân tích lý thuyết, kết hợp với sử dụng phần mềm Step 7 microwin của PLC hãng Siemens,……để lập trình bài toán phân loại sản phẩm

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Có thể giúp sinh viên, các thầy cô giáo nắm vững về lý thuyết, củng cố kiến thức về lập trình PLC, kỹ thuật cảm biến Có cái nhìn tổng quan và sâu sắc hơn về vai trò của PLC trong công nghiệp Cung cấp cho sinh viên một tài liệu hữu ích trong thí nghiệm, thực hành môn kỹ thuật lập trình PLC, kỹ thuật cảm biến, kỹ thuật điện tử

Đề tài nghiên cứu ứng dụng PLC để xây dựng một số bài thí nghiệm phân loại sản phẩm, phục vụ công tác đào tạo của Trường Cao đẳng Công

nghiệp và Xây dựng Quảng Ninh phù hợp với xu thế phát triển của Trường, dùng làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên ngành Điện tử, tự động hóa và các ngành có liên quan

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn bao gồm phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận

Trong quá trình thực hiện luận văn tác giả đã gặp nhiều khó khăn, nhưng với sự giúp đỡ của các Thầy, cô giáo, các bạn đồng nghiệp trong Khoa Điện trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng Quảng ninh, của Thầy giáo hướng dẫn Đào Đắc Tuyên, các thầy, cô trong bộ môn Điện khí hóa, bộ môn

Kỹ thuật điện – điện tử trường Đại học Mỏ Địa chất đến nay luận văn đã hoàn

thành Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS Đào Đắc Tuyên Cảm

ơn các Thầy, Cô trong Bộ môn điện khí hóa, Bộ môn kỹ thuật điện – điện tử của trường Đại học Mỏ Địa chất, cũng như các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ

tác giả trong quá trình thực hiện luận văn

Mặc dù đã nỗ lực cố gắng nhưng chắc chắn bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp chân thành của các Thầy, Cô giáo cùng các bạn đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn chỉnh hơn

Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG

NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG QUẢNG NINH 1.1 Giới thiệu chung về trường

1.1.1 Vị trí địa lí

Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng Quảng Ninh có trụ sở chính thuộc Xã Phương Đông, Thành Phố Uông Bí, tỉnh Quảng Ninh, là đơn

vị trực thuộc Bộ Công Thương

Phía Bắc giáp núi Nóc, xa hơn về phía trong là danh sơn Yên Tử, thuộc

xã Thượng Yên Công sát Quốc lộ 18B dọc theo vòng cung Đông Triều Phía Nam giáp Quốc lộ 18A, bên kia là thôn Bí Trung- Xã Phương Đông Ra ngoài một chút là xã Phương Nam, ranh giới giữa hai tỉnh Quảng Ninh và Thành phố Hải Phòng là con sông Đá Bạc - Nối liền tỉnh Quảng Ninh với các tỉnh thành phố vùng đồng bằng sông Hồng là Quốc lộ 10 Phía đông là phường Phương Đông và phường Thanh Sơn, Yên Thanh, cách trung tâm Thành phố Uông Bí 7 km Cách thành phố Hạ Long, thủ phủ Tỉnh Quảng Ninh khoảng 40km Phía Tây giáp xã Phạm Hồng Thái Đông, đi chừng 15km là Mỏ than Mạo Khê, 22 km là huyện lỵ Đông Triều, một vùng đất được mệnh là: “Địa linh nhân kiệt” ở tất cả các thời kỳ dựng nước và giữ nước Từ đây về Hà Nội theo quốc lộ 18A qua Phả Lại về Bắc Ninh rẽ Quốc lộ 83 hoặc đến Sao Đỏ, huyện Chí Linh về Quốc lộ 5 đều thuận tiện với khoảng cách trên dưới 100km

1.1.2 Chức năng, nhiệm vụ của Trường

Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng là đơn vị hành chính sự nghiệp trực thuộc Bộ Công Thương

Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng giáo dục đào tạo, khoa học - công nghệ, nhiều ngành, nhiều nghề nhiều loại hình và là một môi

trường học tập thuận lợi tạo cơ hội tiếp cận cho các đối tượng, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước và hội nhập quốc tế

Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng đào tạo nguồn, bồi dưỡng nhân lực ở trình độ Cao đẳng và trình độ thấp hơn gồm các chuyên ngành chủ yếu: Công nghệ tự động, Công nghệ hệ thống điện; Công nghệ kỹ thuật điện; Công nghệ thông tin; Công nghệ kỹ thuật cơ khí; Công nghệ kỹ thuật hàn, Kế toán; Quản trị kinh doanh; Công nghệ kỹ thuật ô tô; Công nghệ cơ điện mỏ; Công nghệ khai thác mỏ; Xây dựng công nghiệp và dân dụng; Kinh tế xây dựng; Sư phạm kỹ thuật công nghiêp; Việt Nam học

Ngoài ra nhà trường còn liên kết với các trường Đại học lớn và uy tín hàng đầu như Đại học Bách khoa Hà Nội; Học viện Tài chính; Đại học Mỏ Địa chất; Đại học Điện lực… mỗi năm đào tạo từ 300 đến 500 sinh viên các ngành như: Hệ thống Điện; Quản trị Kinh doanh; Cơ khí động lực, kỹ thuật điện và một số ngành khác

1.1.3 Lịch sử hình thành và phát triển

Trường được thành lập từ ngày 01-10-1977 theo quyết định số 1800/ĐT-TCCB3 ngày 01-10-1977 của Bộ Điện và Than do Thứ trưởng Trần Anh Vinh ký với tên là Trường Công nhân kỹ thuật cơ khí, vận hành máy thi công – gọi tắt là Trường Công nhân kỹ thuật cơ khí Ngày đầu thành lập nhà trường có 3 phân hiệu: Phân hiệu Cơ khí ở thôn Thượng Đông, xã Hồng Thái Đông- Đông Triều Phân hiệu Vận tải ở thôn Tân Lập- Xã Phương Đông- Thị

xã Uông Bí Phân hiệu Cơ giới ở khu Tiểu Liên Phương- Xã Phương Đông – Thị xã Uông Bí

Từ ngày 03-04-1978 trường đổi tên thành Trường Công nhân kỹ thuật xây lắp trực thuộc Tổng Công ty Than Việt Nam Từ ngày 22-07-1997 đổi tên thành Trường Đào tạo nghề Cơ giới và Xây dựng trực thuộc Tổng Công ty Than Việt Nam đến năm 1999 chuyển sang Bộ Công nghiệp

Từ ngày 02-11-2004 Trường được nâng cấp và đổi tên thành Trường Trung học Công nghiệp và Xây dựng trực thuộc Bộ Công nghiệp

Từ tháng 6-2006 Trường được nâng cấp và đổi tên thành Trường Cao Đẳng Công nghiệp và Xây Dựng trực thuộc Bộ Công thương

1.1.4 Tổ chức hành chính

Bộ máy lãnh đạo của Nhà trường tổ chức theo mô hình trực tuyến chức năng một cách gọn gàng, hoạt động tốt, việc điều hành hoạt động thông qua các khoa và các phòng chức năng, do đồng chí Hiệu trưởng nhà trường chịu trách nhiệm điều hành trực tiếp

Nhà trường gồm hai bộ phận chính: Các khoa và trung tâm gồm: Khoa Điện- Điện tử; Khoa Cơ khí - Động lực; Khoa Kỹ thuật mỏ; Khoa Xây dựng; Khoa Kinh tế; Trung tâm đào tạo; Trung tâm đào tạo lái xe và các Phòng chức năng gồm: Phòng Đào tạo; Phòng Hành chính tổng hợp; Phòng Công tác học sinh- sinh viên; Phòng Kế toán; Phòng Kế hoạch vật tư

Tổng số cán bộ công nhân viên chức là 350 người, trong đó 250 giáo viên Một trăm phần trăm số giáo viên đạt chuẩn, năm mươi phần trăm có trình độ sau đại học

1.2 Giới thiệu hệ thống phòng thí nghiệm hiện tại của trường

Khoa Điện - Điện tử là một trong những khoa lớn của Trường, có bề dày lịch sử với số lượng cán bộ giảng dạy, sinh viên, học sinh theo học tương đối đông của Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng Khoa phụ trách giảng dạy các môn học lí thuyết và thí nghịêm cơ sở, thực tập thuộc chuyên ngành điện điện tử, tự động hóa, hệ thống điện, điện công nghiệp Khoa còn tham gia vào các chương trình đào tạo liên kết với các trường chuyên nghiệp

và dạy nghề ở một số Trung tâm Hướng nghiệp và một số tỉnh trong khu vực, đào tạo nghề và nghiên cứu khoa học Mở rộng liên kết giảng dạy với một số trường Đại học

Khoa có 22 cán bộ, giáo viên trong đó có 14 thạc sỹ và 8 kỹ sư có năng lực, chuyên môn tương đối vững vàng đã có nhiều đóng góp cho sự phát triển

kỹ thuật và nền kinh tế khu vực Quảng Ninh cũng như một số tỉnh lân cận bằng các kết quả đào tạo và nghiên cứu khoa học Các thế hệ sinh viên, học sinh của khoa sau khi tốt nghiệp đã và đang làm việc trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật và đóng góp cho sự nghiệp xây dựng và phát triển kinh tế xã hội

Để đạt được mục tiêu trên và đáp ứng nhu cầu giảng dạy, học tập của giáo viên và sinh viên trong và ngoài khoa trong Trường, ban xây dựng mảng thực tập điện tử được thành lập do Trưởng khoa kí và quyết định thành lập Phòng thí nghịêm thực tập điện tử, tự động hóa do Hiệu trưởng nhà trường kí

Do mới được thành lập nên Phòng thí nghiệm điện tử của khoa Điện- điện tử hiện là một trong những phòng thí nghiệm còn đơn giản, nhỏ hẹp với diện tích chưa lớn, có sức chứa cùng lúc khoảng 60 sinh viên Các trang thiết

bị phục phụ việc học tập, thực hành chưa được đồng bộ Hệ thống phòng thí nghiệm điện tử bao gồm: Phòng thí nghiệm điện tử công nghiệp, Phòng thí nghiệm Vi điều khiển, Phòng thí nghiệm điện tử tương tự- số, phòng thực hành PLC Phục vụ cho các môn thực hành PLC, cơ sở lý thuyết mạch điện,

kỹ thuật đo lường, kỹ thuật điều khiển và sử dụng các thiết bị đo lường, tự động

Các mô hình, thiết bị ở đây được lắp đặt nhằm giới thiệu, làm thí nghiệm và thực hành cho học sinh học, sinh viên Tuy nhiên trong những nămgần đây chất lượng tay nghề của người thợ khi ra trường đòi hỏi ngày một nâng cao Nhà trường đã không ngừng đầu tư trang thiết bị giảng dạy, các mô hình học cụ, các bộ thí nghiệm các máy móc, thiết bị điều khiển vào sản xuất, nhằm thay thế dần các mô hình thí nghiệm đã cũ Cụ thể đối với phòng thí nghiệm nhà trường đã đầu tư thêm một số bộ thí nghiệm về điện tử, tự động hóa

Với các mô hình tự làm và sản xuất trong nước, đối với các phòng thực hành

đã trang bị thêm một phòng thực hành tự động hoá quá trình điều khiển

Phòng thí nghiệm điện tử có nhiệm vụ cho các sinh viên chính quy, sinh viên tại chức, học sinh nghề và học sinh các lớp địa phương, các lớp cạnh

xí nghiệp của các ngành điện, điện tử, tự động Phòng thí nghiệm nằm trong khu thực hành của trường bao gồm:

+ Phòng thí nghiệm kỹ thuật điện gồm có các mô hình về các môn học:

Đo lường, trang bị điện, máy điện, cơ cấu đo, máy đo

+ Phòng thí nghiệm PLC có các mô hình thực tế như mô hình đèn đường giao thông, thang máy, băng tải, trục tải

+ Phòng thực hành tự động hóa có các mô hình thực tế: Cân băng định lượng; Tự phân loại sản phẩm theo mầu sắc; Tự động đếm và đóng gói sản phẩm

+ Phòng thực hành điện tử có các mô hình điện tử tương tự, điện tử số, truyền động điện

Cơ sở vật chất của phòng thí nghiệm điện tử gồm một số phòng chức năng khác nhau dùng để thực tập kĩ năng nghề cho sinh viên chính quy và tại chức (trong và ngoài khoa) Ngoài mặt bằng còn có một số phương tiện, dụng

cụ, nhà xưởng thực tập tay nghề, có các trang thiết bị phục phụ cho việc dạy thực tập và một số phòng chức năng của phòng thí nghiệm như phòng thực tập đấu nối lắp ráp, phòng thực tập lắp ráp hoàn chỉnh, phòng thực tập sửa chữa Các phòng thực hành chuyên môn nghề sửa chữa điện tử được bố trí liền sát nhau tại xưởng thực hành nằm ở phía đông của trường, mỗi phòng rộng 60m2 Trong từng phòng được lắp đặt bố trí đầy đủ các máy móc thiết bị điện, điện tử mô hình các bảng điện, điện tử Về cơ bản có đủ các chủng loại máy móc thiết bị điện đang được sử dụng rộng rãi ngoài thực tế, các phòng thực hành chuyên môn của trường như một hệ thống sản xuất của nhà máy

thu hẹp, nhằm giúp học sinh sau khi học lý thuyết được trực tiếp làm quen với các máy móc thiết bị điện, cũng như thực hành các phương pháp đấu nối, vận hành sửa chữa các hư hỏng của chúng trong quá trình sản xuất

1.3 Đánh giá thực trạng hệ thống phòng thí nghiệm hiện tại và xu thế phát triển của Nhà trường

1.3.1 Xu thế phát triển của Trường

Trải qua quá trình phát triển của ngành than và các ngành công nghiệp khác nhiều lần thay đổi mô hình tổ chức, kéo theo sự thay đổi của Trường về tên gọi, cũng như cơ quan chủ quản, nhưng nhiệm vụ chiến lược của Trường vẫn là đào tạo công nhân kĩ thuật điện, chất lượng cao Chủ yếu phục vụ cho

sự phát triển của ngành điện, than và các ngành kinh tế khác vùng Đông bắc Sau 27 năm thành lập, trường được đổi tên thành Trường Trung học Công nghiệp và Xây dựng

Đất nước bước vào thời kì hội nhập kinh tế quốc tế, tỉnh Quảng Ninh nằm trong vùng động lực kinh tế phía Bắc, có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao,

có nhiều khu công nghiệp, khu kinh tế tổng hợp, nhu cầu cán bộ có trình độ cao đòi hỏi phải có các trường có năng lực và kinh nghiệm đào tạo ở bậc cao

Vì vậy, tháng 06/2006, trường được nâng cấp thành Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng, mô hình đào tạo khá đa dạng: Cao đẳng chuyên nghiệp, trung cấp chuyên nghiệp, cao đẳng nghề, trung cấp nghề, trung học phổ thông

cơ sở, với quy mô 2000 đến 5000 sinh viên, học sinh vào các năm 2006 –

2013

Hơn 35 năm xây dựng và trưởng thành, Trường Cao đẳng Công nghiệp

và Xây dựng đã đào tạo trên 30.000 cán bộ cao đẳng kỹ thuật, trung cấp kỹ thuật và công nhân kỹ thuật cho đất nước nói chung, vùng Đông bắc nói riêng, trường trở thành cơ sở đào tạo có uy tín, tin cậy trong khu vực, luôn đặt nhiệm vụ nâng cao chất lượng giảng dạy lên trên

Xuất phát từ một cơ sở đào tạo nghề, Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng luôn bám sát mục tiêu là đào tạo cán bộ có trình độ trung cấp chuyên nghiệp các ngành: Điện công nghiệp và dân dụng; Điện tử, tin học; Sửa chữa khai thác thiết bị cơ khí; Xây dựng công nghiệp và dân dụng; Hạch toán kế toán và đào tạo công nhân lành nghề các nghề: Điện công nghiệp; Điện dân dụng; Điện tử và các nghề cơ khí; Xây dựng; Đồng thời, trường còn bồi dưỡng kiến thức quản lí cho đội ngũ cán bộ quản lí từ tổ trưởng sản xuất, đốc công, công nhân theo yêu cầu của các doanh nghiệp

Trường thường xuyên ký hợp đồng với các cơ sở đào tạo, nghiên cứu

và sản xuất kinh doanh trong và ngoài nước để thực hiện đa dạng hoá các loại hình đào tạo, gắn việc đào tạo và nghiên cứu ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ nhằm khai thác có hiệu quả cơ sở vật chất, năng lực, trình độ của giáo viên

Trường có 350 cán bộ, giáo viên, công nhân viên, trong đó có 250 giáo viên Ngoài ra trường thường xuyên ký hợp đồng với nhiều giáo viên có trình

độ cao, các chuyên gia, các kỹ thuật viên chuyên nghành, để tham gia giảng dạy và hướng đẫn Hàng năm, trường đều cử cán bộ, giáo viên theo học Cao học và bồi dưỡng chuyên môn, nghiệp vụ Phấn đấu đến năm 2015, trường sẽ

có 75% – 85% giáo viên có trình độ thạc sĩ

Với những thành tích đạt được trong 37 năm qua, Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng đã được Đảng và Nhà nước, bộ Công thương trao tặng Huân, Huy chương và nhiều danh hiệu, phần thưởng khác của Chính phủ, của các ngành, các cấp

Những năm tới, Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng tiếp tục đổi mới toàn diện và mở rộng quy mô đào tạo, bậc đào tạo, nâng cao chất lượng đào tạo, xứng đáng là một trường cao đẳng được sinh ra và trưởng thành tại “cái nôi” của một vùng công nghiệp lớn

1.3.2 Thực trạng hệ thống phòng thí nghiệm điện tử - tự động hóa

Theo quy hoạch phát triển chung của Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng từ nay đến năm 2020, dự kiến số cán bộ, giáo viên của Khoa Điện

sẽ là khoảng 32 người Yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo và nghiên cứu khoa học đòi hỏi số cán bộ trẻ, giáo viên trẻ của khoa phải không ngừng học tập, nâng cao trình độ về mọi mặt

Tăng cường xây dựng cơ sở vật chất của Khoa và trang thiết bị của phòng thí nghiệm, trang thiết bị của xưởng thực hành điện tử - tự động hóa từ mọi nguồn có thể Tìm cơ hội để các hãng sản xuất thiết bị thí nghiệm điện tử

- tự động hóa các doanh nghiệp trong và ngoài nước chọn Khoa là đối tác

Tăng cường về quy mô đào tạo với việc duy trì đào tạo liên tục hệ cao đẳng chính quy, đào tạo tại chức tại những nơi có nhu cầu về Điện- điện tử, tự động hóa, liên thông các ngành nghề

Với mục tiêu đào tạo theo hướng nghề nghiệp ứng dụng đa cấp, đa lĩnh vực, đặc biệt đào tạo các ngành nghề phục vụ ngành điện, điện tử - tự động hóa và công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, Trường phải không ngừng mở rộng giao lưu liên kết với các trường cùng lĩnh vực trong khu vực nhằm giúp sinh viên, học sinh chuyên ngành có thể được tiếp cận và được thực hành thao tác trên các loại máy móc và trang thiết bị hiện đại Để sau khi ra trường sinh viên nhanh chóng tiếp cận công việc

Trong thời gian tới, trường sẽ mở rộng công tác đào tạo, đồng thời tiếp tục nghiên cứu thị trường lao động để xây dựng thêm các chương trình cho các ngành đào tạo mới, phát triển đội ngũ giáo viên cả về số lượng và chất lượng phù hợp với nhu cầu phát triển của ngành điện, điện tử nói riêng và nền kinh tế nói chung Nhà trường cần luôn luôn cố gắng để có những chương trình phù hợp, cải tiến tài liệu, giáo trình cho phù hợp với xu thế phát triển chung của giáo dục cao đẳng, đại học

Để đáp ứng những thử thách trong thời đại phát triển nhanh về công nghệ, mục tiêu hoạt động của Khoa là phát triển và duy trì môi trường đào tạo công nhân điện kỹ thuật cao với chất lượng tốt, nỗ lực cập nhật, cải tiến chương trình đào tạo theo hướng gắn liền với ứng dụng thực tiễn và đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn về nguồn nhân lực chất lượng cao

Với mục tiêu đẩy mạnh hơn nữa sự nghiệp đào tạo và nghiên cứu khoa học, từng bước hoà nhập vào nền giáo dục của các trường trong khu vực thì tập thể ban lãnh đạo và cán bộ công nhân viên Khoa Điện nói riêng và Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng nói chung cần được hỗ trợ từ các

tổ chức Nhà nước, cần học hỏi nâng cao trình độ chuyên môn để đưa ra được các biện pháp tối ưu nhằm đáp ứng được nhu cầu phát triển chung

Tuy nhiên, Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng có xuất phát điểm là một trường công nhân dạy nghề chất có quy mô không lớn, nên tất cả các cơ sở vật chất phục vụ cho việc học tập còn hạn chế Ví như, phòng thí nghiệm điện của Trường còn đơn giản Khoa điện hiện có 4 phòng thí nghiệm

và 10 xưởng thực hành trong đó một phòng thí nghiệm kỹ thuật điện, một phòng thí nghiệm kỹ thuật điện tử một phòng PLC Với một số mô hình thí nghiệm của các môn học đo lường, điều khiển, tự động hóa, Nhận thấy hiện trạng về trang thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, thực hành của phòng thí nghiệm điện tử của trường còn đơn giản, một số môn học còn chưa có mô hình thí nghiệm, dụng cụ, trang thiết bị thí nghiệm như môn cơ sở Kỹ thuật điện tử; Điện tử công suất cũng như các tài liệu hướng dẫn thí nghiệm, thực hành phục phụ những ham muốn, tìm hiểu của giáo viên và học sinh, sinh viên Phòng thí nghiệm điện tử chưa cân xứng với quy mô, ngành nghề đào tạo, chất lượng đào tạo của hệ thống dạy và học

Tóm lại qua tìm hiểu hệ thống các phòng thí nghiệm và thực hành về điện của trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng cho thấy:

Hầu hết các mô hình thí nghiệm điện, điện tử có trong phòng thí nghiệm và các thiết bị điện, điện tử - tự động hóa trong các phòng thực hành hiện tại của trường đều đã sử dụng trên 6 năm Một số mô hình để làm thí nghiệm và thực hành đã xuống cấp và thiếu chưa đáp ứng được quy mô đào tạo cũng như chất lượng đào tạo hệ cao đẳng chuyên nghiệp cũng như hệ công nhân kỹ thuật lành nghề của nhà trường

Mặc dù một số mô hình thí nghiệm và thực hành có ứng dụng các tiến

bộ khoa học kỹ thuật công nghệ mới được bổ xung trong vài năm gần đây, song vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu học tập, thực hành, làm thí nghiệm về một số ứng dụng của thiết bị điện tử và bán dẫn trong thực tế sản xuất

Với sự phát triển khoa học kỹ thuật hiện nay các hệ thống trang bị điện, điện tử của các thiết bị điện tử đã và đang thay đổi Đặc trưng cơ bản của nó

là ứng dụng các thiết bị điện tử - bán dẫn, và cũng nhờ đó mà nâng cao mức

độ tự động hoá Vì thế, thực tế đòi hỏi đội ngũ công nhân kỹ thuật ra trường phải nắm vững được những kiến thức cơ bản không những để khai thác các thiết bị sẵn có mà còn có thể tính toán, thay thế sửa chữa những hệ thống thiết

bị, nắm bắt được công nghệ mới và các phương thức điều khiển mới áp dụng thực tế vào sản xuất có như vậy làm ra mới được nhiều sản phẩm và giá thành hạ

Để đáp ứng được những yêu cầu trên Nhà trường cần quan tâm hơn nữa tới việc đầu tư thêm các hệ thống trang thiết bị điện, điện tử các mô hình thí nghiệm và thực hành về điện, điện tử - tự động hóa của trường Đặc biệt là các mô hình thí nghiệm Xây dựng các bài thí nghiệm và thực hành về lĩnh vực ứng dụng các thiết bị điện tử và bán dẫn mới, hiện đại đang được sử dụng trong thực tế hiện nay

Để làm tốt việc giảng dạy gắn lý thuyết với thực hành cũng như đáp ứng được quy mô đào tạo và phù hợp với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ thống các phòng thí nghiệm, thực hành về điện, điện tử của trường

cần được trang bị thêm và xây dựng các bài thí nghiệm Với những lý do nêu

ở trên và đáp ứng phần nào yêu cầu đó, nhiệm vụ của đề tài là: " Nghiên cứu,

ứng dụng PLC để xây dựng một số bài thí nghiệm phân loại sản phẩm phục vụ công tác đào tạo tại trường Cao đẳng công nghiệp và xây dựng"

Chương 2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP

PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 2.1 Đặt vấn đề

Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay Việc ứng dụng tự động hóa là xu thế chung trong công nghiệp hiện nay, hòa chung vào quá trình tự động hóa trong sản xuất, khâu phân loại sản phẩm trong các dây chuyền công nghiệp là một ví dụ điển hình Trước kia, việc phân loại chủ yếu là dựa vào sức người, công việc này đòi hỏi

sự tập trung cao và có tính lặp lại nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kỹ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống

tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau Tuy nhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điều kiện của Việt Nam Vì vậy hiện nay đa số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới chỉ được áp dụng trong các hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc

Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hoá đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hoá ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…) Mặt khác nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết

bị điều khiển khả trình PLC Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt đựợc số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế Các Công

ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng công nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mềm tự động Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống

xã hội

Bên cạnh các băng chuyền để vận chuyển sản phẩm thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm Còn rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như: Phân loại sản phẩm theo kích thước, Phân loại sản phẩm theo màu sắc, Phân loại sản phẩm theo khối lượng, Phân loại sản phẩm theo mã vạch, Phân loại sản phẩm theo hình ảnh v.v… Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nhau nên có nhiều thuật toán, hướng giải quyết khác nhau cho từng sản phẩm, đồng thời các thuật toán này có thể đan xen, hỗ trợ lẫn nhau Ví dụ như muốn phân loại vải thì cần phân loại về kích thước và màu sắc, về nước uống (như bia, nước ngọt) cần phân loại theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài, khối lượng, phân loại gạch granite theo hình ảnh v.v… Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy trên băng chuyền ngang qua cảm biến quang thứ 1 nhưng chưa kích cảm biển thứ 2 thì được phân loại vật thấp nhất, khi sản phẩm qua 2 cảm biến đồng thời thì được phân loại vật cao nhất

Hình 2.1 Một số dây chuyền sản xuất có ứng dụng phân loại sản phẩm

2.2 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước

2.2.1 Giới thiệu

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại mà vẫn còn sử dụng nhân công, vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả Sản xuất phải nâng cao năng suất lao động, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao Trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải

có kích thước chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới

2.2.2 Phạm vi ứng dụng hệ phân loại theo kích thước

Công việc phân loại và đếm gạch men, các loại trái cây như dừa, bưởi, các thùng hàng theo kích thước là một công việc mất khá nhiều thời gian và

dễ gây sự nhầm lẫn Ngày nay để nâng cao năng suất lao động, nâng cao chất lượng và ổn định chất lượng sản phẩm, người ta đã đưa vào các thiết bị sản xuất trong công nghiệp với hệ thống phân loại tự động từng phần hoặc toàn

bộ trong quá trình sản xuất

2.2.3 Phương pháp phân loại

Để nhận biết kích thước của các sản phẩm người ta sử dụng các cảm biến vị trí, cảm biến quang đặt ở các vị trí khác nhau để nhận biết chiều cao,

kích thước của sản phẩm Số lượng các cảm biến tác động ứng với số lượng

các sản phẩm có kích thước khác nhau

Một số cảm biến vị trí thông dụng:

2.2.3.1 Cảm biến quang điện E3F3

Cấu tạo chung cảm biến quang gồm 2 bộ phận: phát quang và thu quang:

Hình 2.2 Cấu tạo cảm biến quang dạng thu phát riêng

Hình 2.3 Cấu tạo cảm biến quang dạng thu phát chung

+ Phần phát gồm một Led phát hồng ngoại hoặc Led phát Laze có vai trò như một nguồn phát sáng được đặt ngay tại tiêu điểm của thấu kính hội tụ phát nhằm mục đích tạo ra chùm tia sáng hẹp để chiếu đến phần thu

+ Phần thu gồm một transistor quang đặt ngay tại tiêu điểm của thấu kính hội tụ thu nhằm mục đích tập trung ánh sáng rọi vào tranzitor Tranzitor thu quang được nối vào mạch ra để tạo mức logic ở ngõ ra

Mạch ra của cảm biến:

Led phát

Thấu kính hội tụ Tranzitor thu quang

Cảm biến thu phát

Tranzitor thu quang

Thấu kính hội tụ Led phát

Hình 2.4 Mạch ra kiểu tranzitor NPN cực thu để hở

Hình 2.5 Mạch ra kiểu tranzitor PNP cực thu để hở

Cảm biến quang điện E3F3 hình trụ có sẵn bộ khuếch đại, chống nhiễu tốt Khoảng cách phát hiện dài (30cm) với bộ điều chỉnh độ nhạy cho loại khuếch tán

Thông số kỹ thuật của cảm biến quang E3F3 của omron:

+ Nhiệt độ môi trường khi hoạt động: -25 tới 55oC

+ Nhiệt độ môi trường bảo quản: -30 tới 70oC

- Độ ẩm môi trường: Hoạt động 35% tới 85%; bảo quản 35% tới 95%

- Trở kháng cách điện: tối thiểu 20M ở 500VDC giữa các bộ phận mang điện và vỏ

- Mức độ chịu rung: 10 tới 55Hz, biên độ rung 1,5mm hoặc 300m/s2trong 1 giờ theo mỗi hướng x, y và z

- Dòng tiêu thụ: tối đa 45mA

- Vật thể phát hiện tiêu chuẩn: vật mờ đục có đường kính tối thiểu 11mm

- Trọng lượng tối đa 170g

- Vật phát hiện: kim loại có từ tính

- Khoảng cách phát hiện 0 tới 18mm

- Vật nhận biết tiêu chuẩn: 30x30x1mm

- Đầu ra điều khiển (dòng đóng mở): 3 tới 100mA

- Trễ đầu ra chuẩn đoán: 0,3 tới 1s

- Nhiệt độ môi trường: Hoạt động -25 tới 70oC

- Độ ẩm môi trường: hoạt động 35% tới 95%

- Ảnh hưởng nhiệt độ: tối đa 15% khoảng cách phát hiện ở 23oC trong dải nhiệt độ từ -25 tới 70oC

- Ảnh hưởng điện áp: tối đa 1% khoảng cách phát hiện trong dải điện

- Kích thước nhỏ gọn: 50x50x17,4mm

- Ngõ ra rơ le với tuổi thọ cao và dòng đóng mở đến 3A, 250VAC

- Loại phản xạ gương với chùm tia phân cực cho phép phát hiện vật thể bóng loáng (dạng gương)

- Khoảng cách phát hiện:

+ 5m với dạng thu phát (E3JK-5M1, E3JK-5M2)

+ 2,5m với dạng phản xạ gương (E3JK-R2M1, E3JK-R2M2)

+ 30cm với dạng phản xạ khuếch tán (E3JK-DS30M1, E3JK-DS30M2)

- Điện áp nguồn cung cấp: 12 tới 240VDC, 24 tới 240VAC, f = (50  60)Hz

- Công suất tiêu thụ: Tối đa 3W

- Thời gian đáp ứng: tối đa 3s

- Chỉ thị: đèn đỏ

- Nhiệt độ môi trường: hoạt động : -25 tới 55oC, bảo quản: -30 tới 70oC

2.3 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

2.3.1 Giới thiệu

Trong các lĩnh vực phân loại sản phẩm hay nhận dạng vật thể, khuôn mặt, chúng ta vẫn chưa đưa ra được phương án tối ưu nhất và ứng dụng nó vào thực tiễn và hầu như chưa chế tạo được các thiết bị chuyên dùng để ứng dụng trong lĩnh vực này Một số bãi đỗ xe, để quản lý xe ra, vào bãi cũng đã

áp dụng bài toán xử lý ảnh để nhận dạng biển số xe

Trong lĩnh vực nhận dạng cũng đã có nhiều thiết bị chuyên dùng như các loại cảm biến màu sắc, các hệ thống chuyên dùng sử dụng camera có độ phân giải cao để nhận dạng

2.3.2 Phạm vi ứng dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

Bên cạnh việc phân loại sản phẩm dựa vào kích thước, hình dáng bao

bì, các sản phẩm hiện nay còn đa dạng về số lượng màu sắc khác nhau nên việc phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc là thực sự cần thiết

Ví dụ: Trong các dây chuyền sản xuất gạch, đá granite hay trong chế biến nông sản (như cà phê, gạo, trái cây,… ) người ta phân loại thành các sản phẩm loại một, loại hai dựa vào màu sắc của chúng

Hạt ngũ cốc có màu sắc không đặc trưng thường là các hạt không tốt hoặc hư hỏng Để tách các hạt có màu khác thường ra khỏi khối hạt, có thể

dùng máy tách hạt màu Máy tách hạt màu làm việc dựa theo nguyên tắc phân biệt hạt màu bằng cảm biến màu của dòng hạt đang trượt trên rãnh Nếu phát hiện hạt có màu khác lạ, một ống thổi khí sẽ thổi hạt màu ra khỏi rãnh và rơi xuống máng hứng bên dưới Máy có thể tách hầu hết các hạt có màu sẫm ra khỏi hạt có màu sáng

2.3.3 Phương pháp nhận biết màu sắc

Để phân loại được sản phẩm theo màu sắc trên băng chuyền, ta có thể dùng cách đơn giản là sử dụng cảm biến màu, hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến màu của những hãng nổi tiếng khác nhau, như: Omron

(có E3X-DA, E3X-DAC, E3MC,E3ZM-V, ), Sick của Đức (có G-1481-9624,

NT6-GC-22, CS1-P1111, ), hay Datasensor của Ý có TL10

Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc của sản phẩm: các cảm biến phân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phẩm đi ngang qua nếu cảm biến nào nhận biết được sản phẩm thuộc màu nào sẽ được cửa phân loại

tự động mở để sản phẩm đó đựợc phân loại đúng Phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố là tỷ lệ phản chiếu của một màu chính (ví dụ như đỏ, xanh lá cây hoặc xanh trời) được phản xạ bởi các màu khác nhau theo các thuộc tính màu của đối tượng Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi là FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát ra màu đỏ, xanh lá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn E3MC sẽ thu ánh sáng phản chiếu của các đối tượng thông qua các cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánh sáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm nhận Phân loại sản phẩm dùng webcam: sử dụng 1 camera chụp lại sản phẩm khi chạy qua và đưa ảnh về so sánh với ảnh gốc Nếu giống thì cho sản phẩm đi qua, còn nếu không thì loại sản phẩm đó

2.3.3.1 Cảm biến màu E3X-DA-S

- Đặc điểm kỹ thuật của E3X-DA-S:

+ Sử dụng phân tích màu thực sự trên 3 tín hiệu màu cơ bản RGB(Red, green, blue), cho kết quả chính xác với một nguồn sáng duy nhất Kết quả đo cũng không bị ảnh hưởng trong trường hợp vật thể chuyển động dọc theo trục nguồn sáng

+ Nút chỉnh giúp người sử dụng dễ dàng nhận biết vị trí thích hợp nhất của vật thể

+ Hai đầu ra cho phép phát hiện 2 màu khác nhau đồng thời (tùy model)

+ Có khả năng cài đặt từ xa (remote setting)

+ Đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng trong ngành điện tử, bán dẫn, đóng gói, bao bì

+ Nhiều kiểu đầu đo dùng cáp quang cho nhiều ứng dụng

+ Có sẵn timer On-delay, Off-delay (1ms-5s), báo ổn định

+ Nguồn: 10-30 VDC (có thể ghép chung nguồn nuôi nhiều sensor với đầu cắm loại master)

+ Khoảng cách phát hiện (tùy theo loại cáp quang sử dụng): 15-150mm với loại cáp E32-DC200B

Hình 2.10 Hình dáng cảm biến màu sắc E3X-DA-S

2.3.3.2 Cảm biến màu E3X-SD

Đặc điểm: Bộ khuyếch đại cho cảm biến sợi quang loại mới với 1 giá trị hiển thị số, kết hợp hài hòa các tính năng khoảng cách phát hiện xa, chính xác và tốc độ cao

- Các model chính: E3X-SD11 (NPN), -SD41 (PNP)

- Có các model phản xạ khuếch tán & phản xạ gương (cho phép phát hiện cả vật trong suốt)

- Đầu ra NPN hoặc PNP có sẵn dây nối

- Khoảng cách phát hiện: 100mm/300mm (model phản xạ khuếch tán)

& 2m (model phản xạ gương)

- Đơn giản và dễ sử dụng với tính năng cao

- Màn hiển thị sáng, dễ dàng xác định trạng thái và cường độ sáng

- Các tính năng cơ bản thích hợp cho nhiều ứng dụng

- Nguồn sáng (độ dài sóng) LED đỏ (620 nm)

- Điện áp cấp:12 tới 24 VDC±10%, độ nhấp nhô đỉnh (p-p): tối đa 10%

- Đầu ra điều khiển: Đầu ra collector hở (NPN hoặc PNP)

- Công suất tiêu thụ điện: tối đa 960 mW (nguồn cấp 24V, tiêu thụ dòng: tối đa 40mA)

- Nguồn của tải: tối đa 26,4V, dòng của tải: tối đa 50 mA (điện áp dư: tối đa 1,5 V)

- Thời gian đáp ứng: Tối đa 200µs cho hoạt động và đặt lại tương ứng

- Điều chỉnh độ nhạy: đặt trực tiếp bằng phím UP/DOWN

- Bảo vệ mạch: bảo vệ chống sai cực tính nguồn cấp, ngắn mạch đầu ra, chống sai cực tính đầu ra

- Chức năng định giờ (timer): ON/OFF-delaytimer: 10 ms (cố định)

- Độ chiếu sáng môi trường (phía nhận): Đèn dây tóc: tối đa 10.000 lux

- Ánh sáng: tối đa 20.000 lux

- Nhiệt độ hoạt động:

+ Nhóm 1 màu tới 3 bộ khuếch đại : -25ºC tới 55ºC

+ Nhóm 4 màu tới 11 bộ khuếch đại: -25ºC tới 50ºC

+ Nhóm 12 màu tới 16 bộ khuếch đại: -25ºC tới 45ºC

- Nhiệt độ môi trường: Bảo quản: -30ºC tới 70ºC

2.4 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng

2.4.1 Khái quát

Trong thực tế việc bảo quản và chế biến nông sản cũng được chia ra nhiều công đoạn, mỗi công đoạn có một vai trò quan trọng riêng Trong đó không thể không kể đến công đoạn sàng lọc và phân loại Vì một loại nông sản muốn được bảo quản tốt và hiệu quả cao thì đều trải qua quá trinh sàng

lọc và phân loại rồi đi đến các công đoạn chế biến tiếp theo

Máy phân loại chia khối vật liệu ban đầu thành nhiều loại khác nhau dựa trên một số đặc điểm, tính chất nào đó Thí dụ: phân chia hạt thóc thành loại hạt ngắn loại hạt dài, phân chia hạt đậu thành hạt lớn hạt bé Trong công nghệ thực phẩm máy phân loại được chia thành hai nhóm: Nhóm đơn giản: Các máy phân loại có nhiệm vụ phân loại hỗn hợp thành hai thành phần theo một dấu hiệu riêng Thí dụ: mặt sàng với một loại lỗ (cùng kích thước và hình dạng lỗ), máy chọn theo cỡ hạt, ống phân loại Nhóm phức tạp: các máy phân loại có cấu tạo gồm 2 hoặc nhiều máy đơn giản trong một hệ thống hoàn chỉnh và có thể tách một hỗn hợp thành 3 hoặc 4 thành phần trở lên theo những tính chất riêng Thí dụ: sàng quạt có thể phân loại hỗn hợp thành nhiều thành phần theo kích thước khối lượng riêng và tính chất khí động của các loại tạp chất như: rác, bụi, hạt lép được tách riêng ra khỏi khối hạt chính

2.4.2 Phạm vi ứng dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng

Các tạp chất như đất, đá, sỏi, mảnh thủy tinh v.v rất khó tách ra khi phân loại theo kích thước vì chúng rất gần với kích thước của hạt Tuy nhiên

do khối lượng riêng của chúng khác nhau nên có thể dựa vào sự khác nhau đó

để phân loại Nếu các cấu tử trong hỗn hợp cần phân loại có sự khác nhau rõ rệt về khối lượng riêng thì càng dễ để phân chia riêng ra Khối lượng riêng khác nhau có thể dẫn tới sự phân lớp của hạt hoặc có hướng chuyển động khác nhau do tác động của lực quán tính Sự phân lớp xảy ra khi khối hạt có chuyển động thích hợp sẽ làm cho thành phần khối lượng riêng nhỏ nổi lên phía trên còn thành phần khối lượng riêng lớn nằm ở dưới