Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loại sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC

Đồ án tốt nghiệp Ứng dụng xử lý ảnh để phân loại sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC nghiên cứu tập trung vào sử dụng ngôn ngữ lập trình Python để xử lý ảnh, tín hiệu được gửi tới PLC S7 – 1200 thông qua cổng Ethernet, quy trình điều khiển tuần tự mà từ đó viết chương trình phân loại sản phẩm dựa theo hình dạng. Mời các bạn cùng tham khảo!

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  ĐẠI HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ  TỰ ĐỘNG HỐ ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN  PHẨM THEO HÌNH DẠNG, ĐIỀU KHIỂN VÀ  GIÁM SÁT QUA WINCC Người hướng dẫn :  ThS. Phan Thị Thanh Vân  Sinh viên thực hiện :  Bùi Anh Dũng     Phạm Lê Bảo Hoàng Mã sinh viên : 1811505520113   1811505520217 Lớp : 18TDH1   18TDH2 Đà Nẵng, tháng 6/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  ĐẠI HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ  TỰ ĐỘNG HỐ ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN  PHẨM THEO HÌNH DẠNG, ĐIỀU KHIỂN VÀ  GIÁM SÁT QUA WINCC Người hướng dẫn :  ThS. Phan Thị Thanh Vân  Sinh viên thực hiện :  Bùi Anh Dũng     Phạm Lê Bảo Hồng Mã sinh viên : 1811505520113   1811505520217 Lớp : 18TDH1   18TDH2 Đà Nẵng, tháng 6/2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT ĐỒ ÁN Tên đề tài: “  Ứng dụng xử lý  ảnh để  phân loại sản phẩm theo hình dạng, điều khiển  và giám sát qua WinCC” Sinh viên thực hiện:   Bùi Anh Dũng Mã SV: 1811505520113 Phạm Lê Bảo Hồng Mã SV: 1811505520217 Lớp: 18TDH1, 18TDH2 Nội dung:  Mơ hình xử lý ảnh để phân loại sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua  WinCC sử  dụng Kit Raspberry Pi 4B và PLC S7 – 1200.  Ở  đây nhóm đã sử  dụng CPU   1214C DC/DC/DC, dịng CPU đời mới, hiện đã và đang được ứng dụng trong các nhà máy   lớn với chức năng điều khiển quy trình hoạt động lớn của một hệ thống sản xuất của một   nhà máy Đề  tài nghiên cứu tập trung vào sử  dụng ngơn ngữ  lập trình Python để  xử  lý ảnh, tín  hiệu được gửi tới PLC S7 – 1200 thơng qua cổng Ethernet, quy trình điều khiển tuần tự mà  từ đó viết chương trình phân loại sản phẩm dựa theo hình dạng Báo cáo về đề tài gồm có 5 phần chính: Chương 1: Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng ­ Giới thiệu tổng quan về hệ  thống phân loại sản phẩm theo hình dạng. Ngun lý   hoạt động của hệ thống. Các cơng nghệ  sử dụng trong hệ thống  : sử dụng Kit Raspberry  4B để xử lý ảnh, sử dụng PLC S7 – 1200 để phân loại sản phẩm. Đưa ra nhiều phương án   thiết kế, so sánh, đánh giá rồi chọn ra phương án thiết kế phù hợp nhất với đề tài Chương 2: Giới thiệu về Rapberry và ngơn ngữ lập trình Python ­ Trình bày tổng quan về Raspberry, giới thiệu ngơn ngữ lập trình Python và thư viện   OpenCV. Tổng quan về xử lý ảnh và tiến hành xử lý ảnh Chương 3: Giới thiệu về PLC S7­1200 và phần mềm TIA Portal ­ Trình bày tổng quan về PLC và giới thiệu PLC S7 – 1200, làm việc với phần mềm   Tia Portal V16. Phương pháp kết nối giữa PLC và WinCC, thiết kế giao diện WinCC Chương 4: Thiết kế và thi cơng mơ hình “Ứng dụng xử lý ảnh để  phân loại sản phẩm  theo hình dạng, điều khiển và giám sát trên WinCC” ­ Trình bày u cầu cơng nghệ của hệ thống. Sơ đồ khối. Lựa chọn thiết bị phù hợp   với đề tài. Sơ đồ bố trí hệ thống. Sơ đồ đấu nối của hệ thống.   Chương 5: Chương trình điều khiển và giám sát hệ thống ­ Lập bảng phân cơng đầu vào/ra. Xây dựng lưu đồ thuật tốn. Vẽ giãn đồ thời gian   Lập trình, điều khiển hệ  thống. Phương pháp giao tiếp và truyền thơng giữa PLC và   Raspberry thơng qua thư viện Snap 7 Kết luận và hướng phát triển Tài liệu tham khảo Phụ lục TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT  KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XàHƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập ­ Tự do ­ Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS. Phan Thị Thanh Vân Sinh viên thực hiện:  Bùi Anh Dũng  Phạm Lê Bảo Hồng Mã SV: 1811505520113 Mã SV: 1811505520217 1.  Tên đề tài: “Ứng dụng xử lý ảnh để phân loại sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát   trên WinCC” 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: ­ PLC S7­1200, Raspberry Pi 4B, camera, động cơ, cảm biến, xi lanh… ­ Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất   bản khoa học ­ kỹ thuật 3. Nội dung chính của đồ án: Chương 1: Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng Chương 2: Giới thiệu về Rapberry và ngơn ngữ lập trình Python Chương 3: Giới thiệu về PLC S7­1200 và phần mềm TIA Portal Chương 4: Thiết kế và thi cơng mơ hình “Ứng dụng xử lý ảnh để phân loại sản phẩm theo  hình dạng, điều khiển và giám sát trên WinCC” Chương 5: Chương trình điều khiển và giám sát hệ thống ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 4. Các sản phẩm dự kiến ­ Mơ hình “Ứng dụng xử lý ảnh để phân loại sản phẩm theo hình dạng, điều khiển   và giám sát trên WinCC” ­ Báo cáo thuyết minh đề tài ­ Chương trình xử lý ảnh trên Python ­ Chương trình điều khiển hệ thống trên TIA Portal 5.  Ngày giao đồ án: 21/02/2022  6.  Ngày nộp đồ án: 30/05/2022 Trưởng Bộ mơn      Đà Nẵng, ngày 21 tháng 02 năm 2022 Người hướng dẫn     ThS. Phan Thị Thanh Vân LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước là một trong một trong những mục tiêu mà   nước ta hiện và đang chú trọng trong những năm vừa qua. Việc áp dụng những dây chuyền   sản xuất tự động ngày càng được áp dụng nhiều trong các nhà máy, xí nghiệp nhằm tăng  năng suất làm việc, tăng lợi nhuận đầu ra, giảm thời gian sản xuất… đáp ứng cầu của thị  trường, sự phát triển hàng ngày hàng giờ của kinh tế và cơng nghệ. Từ đó ngành kỹ thuật  điều khiển và tự động hóa ra đời và càng phát triển hơn, đáp ứng đủ nhu cầu và nguồn lực  cho cơng nghiệp thời đại mới cũng như sự phát triển của nước nhà Sau khoảng thời gian học tập và rèn luyện, được nhận những kiến thức chun   ngành của thầy và cơ khoa Điện – Điện tử, Trường ĐH Sư  phạm Kỹ thuật – Đại học Đà   Nẵng, nhóm chúng em đã tiến hành thực hiện đồ  án “Ứng dụng xử  lý  ảnh để  phân loại   sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC” Đồ án ứng dụng những kiến thức được nhận trên trường lớp cùng với việc tìm hiểu   thơng qua Internet để giải quyết vấn đề đặt ra cũng như đánh giá cơ sở lý thuyết đến giải   quyết thực tiễn. Từ đó là cơ sở nền, vững chắc thêm kiến thức suốt 4 năm đại học Em xin chân thành cảm ơn ThS.Phan Thị Thanh Vân đã tận tình hướng dẫn và giúp  chúng em thực hiện đồ án này. Trong q trình thực hiện đồ án mặc dù đã cố gắng hết sức  nhưng vẫn sẽ khơng thể tránh thiếu sót, mong sự đóng góp ý của thầy/cơ LỜI CAM ĐOAN Tên đề  tài : “Ứng dụng xử  lý ảnh để  phân loại sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và  giám sát qua WinCC.” Sinh viên thực hiện: Bùi Anh Dũng Mã SV: 1811505520113 Phạm Lê Bảo Hồng Mã SV: 1811505520217 Lớp: 18TDH1, 18TDH2 “Tơi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là do chính chúng tơi nghiên cứu và thực hiện. Tơi   khơng sao chép từ bất kì một bài viết nào đã được cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc.  Nếu có bất kì một sự vi phạm nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm.” Sinh viên thực hiện Bùi Anh Dũng Phạm Lê Bảo Hồng MỤC LỤC 10 Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC Hình 5. : Hàm đọc dữ liệu trên PLC bằng thư viện Snap 7 Hình 5. : Hàm ghi dữ liệu trên PLC bằng thư viện Snap 7 86 Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC KẾT LUẬN ­ Kết luận đề tài: Sau khi hồn thành đồ  án tốt nghiệp với đề  tài “Ứng dụng xử  lý  ảnh để  phân loại  sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC”, nhóm em đã có thêm nhiều  kiến thức chun ngành, tìm hiểu các dây chuyền sản xuất tự động hiện nay, các thiết bị  điện được sử dụng phổ biến trong cơng nghiệp, thi cơng mơ hình và tủ điện cơng nghiệp  phù hợp với u cầu đã đặt ra Tìm hiểu và sử  dụng ngơn ngữ  lập trình Python, cách xử  lý  ảnh, phần mềm TIA   Portal V16 trong việc lập trình hệ thống, cũng như WinCC trong việc điều khiển và giám   sát, tạo giao diện giao tiếp HMI, đáp ứng đúng u cầu cơng nghệ  cũng như có khả  năng   ứng dụng vào thực tế. Phân tích, giải quyết và xử  lý những vấn đề  phát sinh trong q   trình nghiên cứu, tìm hiểu, thi cơng đồ án. Tổ chức làm việc nhóm 2 người một cách hiệu  quả, giải quyết cơng việc như đã thảo luận ­ Ưu điểm của đề tài: + Mơ hình là một khâu của một dây chuyền sản xuất hiện đại. Bám sát thực  tế + Mơ hình hoạt động ổn định  + Xử lý ảnh đúng, phân loại sản phẩm chính xác + Có thể giám sát và điều khiển qua WinCC ­ Hướng phát triển đề tài : + Đề tài chỉ là một khâu nhỏ nên có thể đầu tư thêm để phát triển thêm nhiều  khâu khác như  phân loại sản phẩm theo màu sắc, đóng gói sản phẩm,… để  tạo ra   một dây chuyền sản xuất hồn chỉnh với độ chính xác cao hơn + Tăng chất lượng của Camera để việc xử lý ảnh tốt hơn nữa + Thiết kế và lắp đặt các phần cứng ổn định và đẹp hơn + Nghiên cứu và thiết kế giao diện vận hành & giám sát từ xa qua Web server 87 Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] PLCTech (2020). Tài liệu PLC Siemens S7 1200 Tiếng Việt  https://plctech.com.vn/tai­lieu­plc­siemens­s7­1200­tieng­viet/ Lê Phước Sinh (2018). Giáo trình và bài tập thực hành S7 1200.  https://www.ebookbkmt.com/2018/03/giao­trinh­bai­tap­thuc­hanh­s7­1200­le.html Nhật Tri Automation (2020). Giáo trình PLC S7 – 1200 Nguyễn Hiền Minh, Phan Thanh Phong (2019). Ứng dụng xử lý ảnh trong hệ thống  phân loại sản phẩm. https://123docz.net//document/6067077­do­an­tot­nghiep­ung­ dung­xu­ly­anh­trong­he­thong­phan­loai­san­pham.htm  https://python­snap7.readthedocs.io/en/1.0/  88 Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC PHỤ LỤC Chương trình xử lý ảnh  Chương trình PLC Chương trình chính (MAIN):   Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC Chương trình Manual : Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC   Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC   Chương trình Auto Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC   Chương trình Output : Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC Chương trình WinCC: Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC Tên đề tài: Ứng dụng xử lý ảnh để phân loai sản phẩm theo hình dạng, điều khiển và giám sát qua WinCC ... TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ? ?ÁN? ?TỐT NGHIỆP  ĐẠI HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ  TỰ ĐỘNG HỐ ĐỀ TÀI: ỨNG? ?DỤNG XỬ LÝ? ?ẢNH? ?ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN  PHẨM? ?THEO? ?HÌNH DẠNG, ĐIỀU KHIỂN VÀ  GIÁM SÁT? ?QUA? ?WINCC. ..  phạm? ?Kỹ? ?thuật? ?– Đại học Đà   Nẵng, nhóm chúng em đã tiến hành thực hiện? ?đồ ? ?án? ?? ?Ứng? ?dụng? ?xử ? ?lý? ? ảnh? ?để ? ?phân? ?loại   sản? ?phẩm? ?theo? ?hình? ?dạng,? ?điều? ?khiển? ?và? ?giám? ?sát? ?qua? ?WinCC? ?? Đồ? ?án? ?ứng? ?dụng? ?những kiến thức được nhận trên trường lớp cùng với việc tìm hiểu... nhuận lớn hơn cho doanh? ?nghiệp? ?và? ?nhà đầu tư.  Đồ ? ?án? ?? ?Ứng? ?dụng? ?xử? ?lý? ?ảnh? ?để ? ?phân? ?loại? ?sản? ?phẩm? ?theo? ?hình? ?dạng,? ?điều? ?khiển? ?và   giám? ?sát? ?qua? ?WinCC? ?? thơng? ?qua? ?việc sử? ?dụng? ?Kit Raspbbery Pi 4B, PLC Siemens S7 – 1200   và? ?WinCC? ?giám? ?sát? ?cơng đoạn? ?phân? ?loại? ?sản? ?phẩm? ?theo? ?hình? ?dạng của từng? ?sản? ?phẩm,