Thiết kế hệ thống phân loại bưu kiện theo mã QR sử dụng PLC S71200

Đồ án Thiết kế hệ thống phân loại bưu kiện theo mã QR sử dụng PLC S71200 Tài liều chỉ để tham khảo vui lòng không sử dụng làm mục đích khác. Tks Tài liều chỉ để tham khảo vui lòng không sử dụng làm mục đích khác. Tks

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN HỌC

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ,đóng góp ý kiến, tận tình chỉ bảo hướng dẫn từ tùy quý thầy cô, bạn bè và giađình

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Th.S, giảng viên phụ trách thực tập

và hướng dẫn đồ án tốt nghiệp của Trường… , người đã tận tình hướng dẫn chỉbảo, sát sao trong suốt quá trình xây dựng hoàn thiện đồ án của em

Em cũng xin cảm ơn quý thầy cô trong Trường…., Khoa Điện - Điện Tử nóiriêng đã dạy dỗ chỉ bảo em kiến thức các môn đại cương cũng như các mônchuyên ngành, tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình học tập trên giảngđường Giúp em có được nền tảng cơ sở lý thuyết vững vàng trong quá trình làmviệc sau này

Tuy nhiên, do sự hạn chế về mặt kiến thức cũng như thời gian nên đồ án khôngtrách khỏi những thiếu sót về nhiều mặt kiến thức cũng như cách trình bày, Kínhmong nhận được sự góp ý của Thầy Cô để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thàn cảm ơn!

e

MỤC LỤC

Tran

MỤC LỤC i

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

1.1 Tổng quan về hệ thống phân loại bưu kiện 4

1.1.1 Khái niệm hệ thống phân loại bưu kiện 4

1.1.2 Những hệ thống phân loại bưu kiện phổ biến 4

1.2 Giới thiệu về QR Code 5

1.2.1 Lịch sử về QR Code 5

1.2.2 Thuật toán QR Code 6

1.3 Ứng dụng xử lý ảnh trong đọc QR Code 8

1.3.1 Tổng quan về hệ thống xử lý ảnh 8

1.3.2 Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh 9

1.3.3 Thu nhận và biểu diễn ảnh 10

1.4 Ứng dụng cơ sở dữ liệu quản lý thông tin bưu kiện 10

1.4.1 Khái quát về cơ sở dữ liệu 10

1.4.2 Chức năng cơ sở dữ liệu 10

1.4.3 Phân loại cơ sở dữ liệu 11

1.4.4 Cơ sở dữ liệu SQL Server 11

1.5 Phần mềm công nghệ ứng dụng cho hệ thống 11

1.5.1 Phần mềm TIA Portal 11

1.5.2 Phần mềm Visual Studio 13

1.6 Kết luận chương 1 15

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG

PHÂN LOẠI BƯU KIỆN THEO MÃ QR 16

2.1 Khối điều khiển 16

2.1.1 Bộ điều khiển PLC 16

2.1.2 Biến tần 20

2.1.3 Relay trung gian 21

2.2 Khối cảm biến 23

2.2.1 Cảm biến tiệm cận 23

2.2.2 Cảm biến quang 24

2.3 Khối chấp hành 25

2.3.1 Băng chuyền 25

2.3.2 Động cơ chạy tải 27

2.3.3 Xy lanh khí nén 27

2.4 Khối giám sát 28

2.5 Khối xử lý ảnh 29

2.6 Kết luận chương 2 29

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN THEO MÃ QR 30

3.1 Phương án thiết kế 30

3.1.1 Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống 30

3.1.2 Phương án thiết kế 30

3.2 Bố trí thiết bị trong mô hình 31

3.2.1 Mô tả hệ thống 31

3.2.2 Giới thiệu thiết bị 32

3.2.3 Khái quát về sản phẩm 32

3.3 Tính toán lựa chọn thiết bị sử dụng trong hệ thống 33

3.3.1 Băng tải 33

3.3.2 Khối cơ cấu chấp hành 33

3.3.3 Khối cảm biến 37

3.3.4 Khối điều khiển 37

3.3.5 Khối xử lý ảnh 41

3.3.6 Khối giám sát 41

3.4 Danh mục các thiết bị sử dụng trong hệ thống 42

3.5 Bản vẽ mạch điện 44

3.5.1 Bản vẽ mạch động lực 44

3.5.2 Bản vẽ mạch điều khiển 45

3.5.3 Bản vẽ truyền thông giữa biến tần V20 và module CM1241 46

3.6 Xây dựng lưu đồ thuật toán 47

3.6.1 Các đầu vào, đầu ra 47

3.6.2 Nguyên lý hoạt động 47

3.6.3 Lưu đồ thuật toán hệ thống 48

3.7 Kết luận chương 3 49

CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG MÔ HÌNH 50

4.1 Yêu cầu xây dựng mô hình 50

4.2 Lựa chọn thiết bị sử dụng trong mô hình 50

4.2.1 Băng tải 50

4.2.2 Khối chấp hành 51

4.2.3 Khối nguồn và bảo vệ 53

4.2.4 Khối cảm biến 54

4.2.5 Khối điều khiển 54

4.2.6 Khối xử lý ảnh 56

4.2.7 Khối giám sát 57

4.3 Bản vẽ mạch điện và bản vẽ đấu nối phần cứng mô hình 57

4.3.1 Bản vẽ mạch động lực 57

4.3.2 Bản vẽ mạch điều khiển 58

4.3.3 Bản vẽ đấu nối phần cứng 59

4.4 Lưu đồ thuật toán mô hình 61

4.5 Thiết kế chương trình điều khiển 63

4.5.1 Tạo cơ sở dữ liệu trong SQL Server 63

4.5.2 Giao diện xử lý mã QR trong Visual Studio 63

4.5.3 Chương trình điều khiển mô hình hệ thống 65

4.6 Kết quả thực nghiệm 66

4.6.1 Hình ảnh phân loại bưu kiện khu vực 1 66

4.6.2 Hình ảnh phân loại bưu kiện khu vực 2 67

4.6.3 Hình ảnh phân loại bưu kiện khu vực 3 68

4.7 Kết luận chương 4 68

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

PHỤ LỤC 70

1 Chương trình xử lý ảnh C# 70

2 Chương trình điều khiển trên TIA 79

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Ngày nay, việc tập trung hóa-tự động hóa công tác quản lí, giám sát và điềukhiển các hệ thống tự động nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình sản xuất, tránh rủi ro tiết kiệm được chi phí Và hạn chế là một hướng tất yếu của quá trình sản xuất nào cũng không thể tránh khỏi, do thời gian cũng với sự phát triểnmạnh mẽ của công nghệ như hiện nay Cùng với sự phát triển vượt bậc của kĩ thuật vi điện tử, kĩ thuật truyền thông và công nghệ phần mềm trong thời gian qua Và lĩnh vực điều khiển tự động đã ra đời, phát triển ngày càng đa dạng đáp ứng được các yêu cầu trong cuộc sống, đòi hỏi quá trình tự động trong các lĩnh vực công nghiệp Chính vì vậy phải lựa chọn quá trình điều khiển nào phù hợp với yêu cầu thực tế đặt ra cho ngành Đảm bảo điều kiện cơ sở vật chất cho phép, tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả sản xuất, dễ dàng bảo trì và sửa chữa hệ thống khi có sự cố

Thực tiễn đó đã đặt ra làm sao để quản lí các nhà máy sản xuất một cáchlinh hoạt ổn định và phù hợp nhất, tiết kiệm nhất và phải an toàn Trước thời cơ

và thách thức của thời đại, do đó sự nhận biết nắm bắt và vận dụng các thànhtựu một cách có hiệu quả nền khoa học kĩ thuật thế giới nói chung và kĩ thuậtđiều khiển tự động nói riêng Việc ứng dụng kĩ thuật điều khiển vào “quá trìnhphân loại sản phẩm” là một trong những đáng kể làm thay đổi một nền sản xuất

cũ mang nhiều hạn chế Làm thay đổi cục diện của nền công nghiệp mạnh mẽ.Chính vì vậy nó trở thành một vấn đề hứng thú đầy tiềm năng cho em tìm hiểuxây dựng thiết kế cải tiến góp phầm vào sự hoàn thiện và phát triển sâu, rộngcủa nó hơn nữa trong đời sống sản xuất của con người

2 Lý do chọn đề tài

Xét điều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đạihóa sử dụng ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các dâytruyền sản xuất Điều này dẫn đến việc hình thành các hệ thống sản xuất linhhoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao trên cơ sở sử dụng các máy CNC,robot công nghiệp Trong đó có một khâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượngsản phẩm là hệ thống phân loại sản phẩm Hệ thống phân loại sản phẩm nhằmchia sản phẩm ra các nhóm có cùng thuộc tính với nhau để thực hiện đóng góihay loại bỏ sản phẩm hỏng Trong kỷ nguyên 4.0 là thời điểm vàng của thươngmại điện tử khi số lượng khách hàng lựa chọn phương thức mua sắm trực tuyếnngày càng gia tăng, tốc độ tăng trưởng của thương mại điện tử lớn Điều này chothấy tiềm năng của thị trường mua sắm tại Việt Nam là rất lớn Công ty chiến

thắng sẽ là những đơn vị mạnh dạn đầu tư công nghệ để tạo ra sự đột phá vềdịch vụ, đáp ứng nhu cầu khách hàng Việc đưa hệ thống phân loại bưu kiện tựđộng vào các đơn vị giao nhận thương mại điện tử là một xu hướng tất yếu vớimột lĩnh vực đang đà phát triển Trong nền công nghiệp 4.0 chất lượng dịch vụ

và tốc độ phục vụ là một trong những yếu tố quan trọng giúp tìm và giữ đượckhách hàng.Xuất phát từ thực tế trên em đã chọn đề tài đồ án là “THIẾT KẾ HỆTHỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN THEO MÃ QR SỬ DỤNG PLC-S7 1200”

3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Thiết kế phần cứng và tạo ra mô hình, sản phẩm hoàn chỉnh

- Lập trình trên PLC S7-1200 điều khiển giám sát “Hệ thống phân loại bưukiện theo mã QR sử dụng PLC S7-1200”

4 Phương pháp nghiên cứu

Đã tiến hành tham khảo tài liệu trên trang chủ http://www.siemens.com kếthợp với thực hành trực tiếp trên CPU 1214 của Siemens trên mô hình để đạtđược kết quả tốt nhất khi thực hiện

Đã mượn và tham khảo một số tài liệu do GVHD cung cấp, mượn các tàiliệu trên thư viện để nghiên cứu; tài liệu trên các diễn đàn liên quan trên cácwebsite, các Blog Nghiên cứu các mô hình ở những khóa trước, từ đó rút rakinh nghiệm để tiến hành thực hiện mô hình

5 Nội dung nghiên cứu

- Thu thập và nghiên cứu tài liệu

- Tìm hiểu PLC S7-1200, phần mềm TIA Portal

- Tìm hiểu công nghệ mã QR

- Tìm hiểu phần mềm Visual Studio

- Viết chương trình

- Xây dựng mô hình, kiểm tra và sửa lỗi

- Kiểm tra, hoàn thiện phần cứng và chương trình

- Hoàn thành đồ án: đánh máy, in ấn, đóng bìa và nộp đề tài

6 Ý nghĩa và thực tiễn của đề tài

- Phục vụ trong công tác học tập, nghiên cứu và giảng dạy trong các trườngđại học, cao đẳng, trung cấp thuộc những khối ngành kỹ thuật trên khắp

cả nước, giúp sinh viên tiếp cận thức tế có cái nhìn khách quan và chânthực nhất trong quá trình học tập

- Tiết kiệm: Sử dụng ít nhân lực và tăng tốc quá trình sản xuất, tối ưu hóadây chuyền sản phẩm, phân loại đơn giản, thay thế nhiều hầu hết các loạicảm biến khác trong dây chuyền

- Chính xác: Nhờ mã QR, người quản lí dễ dàng kiểm tra số lượng bưukiện, phân loại bưu kiện, phân loại theo nơi nhận, phân loại theo người sửdụng Chính xác đến từng đích đến

- Thuận tiện cho người quản lý, rút bớt thời gian củng như không can thiệpnhiều

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan về hệ thống phân loại bưu kiện

1.1.1 Khái niệm hệ thống phân loại bưu kiện

Hệ thống phân loại bưu kiện tự động giúp thực hiện công đoạn phân chiasản phẩm từ thủ công sang tự động hóa theo các đặc tính cụ thể mà người thựchiện yêu cầu Việc phân loại được triển khai dựa trên mã vạch giúp công đoạnnày trở nên nhanh chóng và chính xác

Hình 1.1 Dây chuyền phân loại bưu kiện BEST Express

Hình 1.2 Dây chuyền phân loại bưu kiện trong ngành Logistic

1.1.2 Những hệ thống phân loại bưu kiện phổ biến

- Hệ thống phân loại Cross – Belt Sorter

Hình 1.3 Hệ thống phân loại Cross – Belt Sorter

Là hệ thống phân loại bưu kiện tự động được sử dụng phổ biến nhất hiệnnay, với cấu trúc dựng vòng cùng khả năng tùy chỉnh cửa ra dễ dàng theo khônggian lắp đặt

Hệt hống phân loại Pop-Up

Hình 1.4 Hệ thống phân loại Pop-Up

Là hệ thống phân loại bưu kiện tự động có công suất nhỏ với chi phí đầu tưban đầu thấp Hệ thống này có thiết kế bao gồm nhiều dây đai hẹp, liền mạchgiúp vận

1.2 Giới thiệu về QR Code

1.2.1 Lịch sử về QR Code

Mã QR (mã phản hồi nhanh) là một mã vạch ma trận (hay mã vạch hai

chiều) được phát triển bởi công ty Denso Wave (Nhật Bản) vào năm 1994 Chữ

"QR" xuất phát từ "Quick Response", trong tiếng Anh có nghĩa là đáp ứngnhanh hay xử lí nhanh, vì người tạo ra nó có ý định cho phép mã được giải mã ởtốc độ cao

Hình 1.5 Cấu trúc mã QR

1.2.2 Thuật toán QR Code

Hình 1.6 Thuật toán QRCode

Hình 1.8 Hình ảnh sắp xếp các bit dữ liệu từ dưới lên

Xuống cột Một khi nó đạt đến đỉnh, một cột hai-pixel mới bắt đầu, thời gian này

sẽ đi xuống

Hình 1.9 Hình ảnh sắp xếp các bit dữ liệu từ trên xuống

Chắc chắn bỏ qua mẫu timing

Hình 1.10 Hình ảnh thêm pixel cho QRKhi bạn thêm pixels, hãy chắc chắn để bỏ qua các mô hình thời gian

Và các mẫu timing ở chiều dọc:

có thể là một ảnh “tốt hơn” hoặc một kết luận.

Hình 1.13 Quá trình xử lý ảnh

Hình 1.14 Các bước cơ bản trong hệ thống xử lý ảnh



1.3.2 Các vấn đề cơ bản trong xử lý ảnh

a Một số khái niệm cơ bản

 Ảnh và điểm ảnh: Điểm ảnh được xem như là dấu hiệu hay cường độ sángtại một tọa độ trong không gian của đối tượng và ảnh được xem như làmột tập hợp các điểm ảnh

 Mức xám, màu: Là số các giá trị có thể có của các điểm ảnh của ảnh

b Nắn chỉnh biên dạng

Ảnh thu nhận thường bị biến dạng do các thiết bị quang học và điện tử

Hình 1.15 Ảnh thu nhận và ảnh mong muốn

c Khử nhiễu

Có 2 loại nhiễu cơ bản trong quá trình thu nhận ảnh:

- Nhiễu hệ thống: là nhiễu có quy luật có thể khử bằng các phép biến đổi.

- Nhiễu ngẫu nhiên: vết bẩn không rõ nguyên nhân → khắc phục bằng các

phép lọc

d Chỉnh số mức xám

Nhằm khắc phục tính không đồng đều của hệ thống gây ra Thông thường

có hai hướng tiếp cận: Giảm số mức xám và Tăng số mức xám:

e Phân tích ảnh

Là khâu quan trọng trong quá trình xử lý ảnh để tiến tới hiểu ảnh Trongphân tích ảnh việc trích chọn đặc điểm là một bước quan trọng Các đặc điểmcủa đối tượng được trích chọn tuỳ theo mục đích nhận dạng trong quá trình xử

lý ảnh

1.3.3 Thu nhận và biểu diễn ảnh

a Thu nhận, các thiết bị thu nhận ảnh

Các thiết bị thu nhận ảnh bao gồm camera, webcam, scanner các thiết bịthu nhận này có thể cho ảnh đen trắng Các thiết bị thu nhận ảnh có hai loạichính ứng với hai loại ảnh thông dụng Raster, Vector

1.4 Ứng dụng cơ sở dữ liệu quản lý thông tin bưu kiện

1.4.1 Khái quát về cơ sở dữ liệu

Cơ sở dữ liệu – CSDL (DataBase): Là một kho dữ liệu được tổ chức theomột nguyên tắc nào đó Đó là một tập hợp các tập tin có liên quan với nhau,được thiết kế nhằm làm giảm thiểu sự dư thừa dữ liệu, đảm bảo tính tin cậy khitruy xuất dữ liệu Các tập tin này chứa các thông tin biểu diễn các đối tượngtrong một ứng dụng thế giới thực

 Bảo vệ dữ liệu khỏi mất mát bằng các quá trình sao lưu (backup) và phụchồi (recovery).

1.4.3 Phân loại cơ sở dữ liệu

Hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS): SQL Server Oracle MS server.PosrgreSQL Hệ thống cơ sở hướng tài liệu (DBMS): MongDB Couchbase

1.4.4 Cơ sở dữ liệu SQL Server

- SQL Server

SQL Server là viết tắt của Structure Query Language, nó là một công cụ quản lý

dữ liệu được sử dụng phổ biến ở nhiều lĩnh vực Hầu hết các ngôn ngữ bậc caođều có trình hỗ trợ SQL như Visual Basic, Oracle, Visual C Các chương trìnhứng dụng và các công cụ quản trị cơ sở dữ liệu (CSDL) cho phép người sử dụngtruy nhập tới cơ sở dữ liệu mà không cần sử dụng trực tiếp SQL Đặc điểm củaSQL Server và đối tượng làm việc:

SQL là ngôn ngữ tựa tiếng Anh SQL là ngôn ngữ phi thủ tục, nó không yêu cầu

ta cách thức truy nhập cơ sở dữ liệu như thế nào Tất cả các thông báo của SQLđều rất dễ sử dụng và ít khả năng mắc lỗi SQL cung cấp tập lệnh phong phú chocác công việc hỏi đáp dữ liệu.Chèn, cập nhật, xoá các hàng trong một quanhệ.Tạo, sửa đổi, thêm và xoá các đối tượng trong cơ sở dữ liệu

Các thành phần cơ bản trong SQL Server

Các thành cơ bản trong SQL Server gồm có: Reporting Services, DatabaseEngine, Integration Services, Notification Services, Full Text Search Service,…

Database Engine: Đây là một engine có khả năng chứa dữ liệu ở các quy mô

dưới dạng support và table

Integration Services: là tập hợp các đối tượng lập trình và các công cụ đồ họa

cho việc sao chép, di chuyển và chuyển đổi dữ liệu Khi bạn làm việc trong mộtcông ty lớn thì dữ liệu được lưu trữ ở nhiều nơi khác nhau như được chứa trong:Oracle, SQL Server, DB2, Microsoft Access

Full Text Search Service: là một thành phần đặc biệt trong việc truy vấn và

đánh chỉ mục dữ liệu văn bản không cấu trúc được lưu trữ trong các cơ sở dữliệu SQL Server

1.5 Phần mềm công nghệ ứng dụng cho hệ thống

1.5.1 Phần mềm TIA Portal

a Tổng quan về TIA Portal

TIA Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một

phần mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vậnhành điện của hệ thống.TIA Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiệncác thao tác:

1 Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đadạng

2 Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát

3 Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project đểxác định bệnh, lỗi hệ thống

4 Tích hợp mô phỏng hệ thống

5 Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens

Hiện tại phần mềm TIA Portal có nhiều phiên bản như TIA Portal V14,TIA Portal V15, TIA Portal V16 và mới nhất là TIA Portal V17 Tùy theo nhucầu sử dụng mà người dùng sẽ lựa chọn cài đặt

2 Tất cả các yếu tố: bộ lập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cấuhình trên TIA Portal, cho phép các chuyên viên tiết kiệm thời gian thaotác.

3 Hạn chế: Do tích hợp nhiều phần mềm, cơ sở dữ liệu hệ thống lớn nên

dung lượng bộ nhớ khổng lồ Yêu cầu kỹ thuật cao của người lập trình,quản lý, tốn nhiều thời gian để làm quen sử dụng

c Các thành phần trong bộ cài TIA Portal

1 Simatic Step 7 professional và Simatic step 7 PLCSIM: Giải pháp lậptrình và mô phỏng PLC S7-300, S&-400, Simatic S7-1200, Simatic S7-1500…

2 Simatic WinCC Professional: Được dùng để lập trình màn hình HMI, vàgiao diện SCADA

3 Simatic Start Driver: Được lập trình cấu hình Siemens

4 Sirius và Simocode: Thiết lập cấu hình và chuẩn đoán lỗi linh hoạt

5 Điều khiển chuyển động đơn trục và đa trục với hỗ trợ Scout TIA Thưviện Simatic Robot đầy đủ dữ liệu cho phép người dùng thiết lập cấu hình

Hình 1.18 Hình ảnh Visual Studio

b Các tính năng của phần mềm Visual Studio

Tính đến nay, Visual Studio vẫn được coi là phần mềm lập trình hệ thốnghàng đầu, chưa có phần mềm nào có thể thay thế được nó Được đánh giá caonhư vậy bởi Visual Studio sở hữu nhiều tính năng cực kỳ hấp dẫn Cụ thể:

Đa nền tảng

Đa ngôn ngữ lập trình

Phần mềm hỗ trợ Đa ngôn ngữ lập trình Không chỉ hỗ trợ đa nền tảng,Visual Studio cũng cho phép sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau từ C#,F#, C/C++, HTML, CSS, Visual Basic, JavaScript…

Hỗ trợ website

Visual Studio code cũng hỗ trợ website, đặc biệt trong công việc soạn thảo

và thiết kế web

Kho tiện ích mở rộng phong phú

Mặc dù Visual Studio có hệ thống các ngôn ngữ hỗ trợ lập trình khá đadạng Nhưng nếu lập trình viên muốn sử dụng một ngôn ngữ khác, bạn có thể dễdàng tải xuống các tiện ích mở rộng

Lưu trữ phân cấp

Phần lớn các tệp dữ liệu đoạn mã của Visual Studio đều được đặt trong cácthư mục tương tự nhau Đồng thời, Visual Studio cũng cung cấp một số thư mộtcho các tệp đặc biệt để bạn lưu trữ an toàn, dễ tìm, dễ sử dụng hơn

Kho lưu trữ an toàn

Với Visual Studio, bạn có thể hoàn toàn yên tâm về tính lưu trữ, bởi phầnmềm đã được kết nối GIT và một số kho lưu trữ an toàn được sử dụng phổ biếnhiện nay.

Màn hình đa nhiệm

Visual Studio sở hữu tính năng màn hình đa nhiệm, cho phép người dùng

mở cùng lúc nhiều tập tin, thư mục dù chúng có thể không liên quan tới nhau

Hỗ trợ viết code

Khi sử dụng code vào trong lập trình, với Visual Studio, công cụ này có thể

đề xuất tới các lập trình viên một số tùy chọn thay thế nhằm điều chỉnh đôi chút

để đoạn code áp dụng thuận tiện hơn cho người dùng

Hỗ trợ thiết bị đầu cuối

Phần mềm Visual Studio cũng tích hợp các loại thiết bị đầu cuối, giúpngười dùng không cần chuyển đổi giữa hai màn hình hay trở về thư mục gốc khithực hiện một thao tác cần thiết nào đó

Hỗ trợ Git

Do kết nối với GitHub nên Visual Studio cho phép hỗ trợ sao chép, kéo thảtrực tiếp Các mã code này sau đó cũng có thể thay đổi và lưu lại trên phầnmềm

c Thư viện ZXing (Thư việc đọc QRCode)

Zxing (viết tắt của “zebra crossing”) là một thư viện mã nguồn mở, xử lýnhiều định dạng mã vạch 1 chiều và 2 chiều, được cài đặt bằng Java Mục đíchcủa thư viện này là sử dụng máy ảnh trên điện thoại di động để chụp và giải mãcác mã vạch trên thiết bị Hiện tại thư viện hỗ trợ các định dạng mã vạch sau:

- UPC-A và UPC-E, EAN-8 và EAN-13 ,Code 39, Code 128,QRCode ,Data Matrix, ITF

1.6 Kết luận chương 1

Chương 1 đã trình bày chi tiết tổng quan về hệ thống phân loại bưu kiệntheo mã QR và các công nghệ ứng dụng trong hệ thống Giới thiệu các phầnmềm thường sử dụng thông dụng trong hệ thống

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG

PHÂN LOẠI BƯU KIỆN THEO MÃ QR 2.1 Khối điều khiển

2.1.1 Bộ điều khiển PLC

Bộ điều khiển logic khả trình (tiếng Anh: Programmable Logic Controller,viết tắt: PLC) hay còn gọi là bộ điều khiển lập trình, là thiết bị điều khiển lậptrình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiểnlogic thông qua một ngôn ngữ lập trình

Các ưu điểm của PLC trong tự động hóa:

- Dễ dàng tìm hiểu và làm quen.Thời gian lắp đặt công trình ngắn

- Dễ dàng bảo trì, thay thế khi xảy ra sự cố hoặc hỏng hóc Dễ dàng mởrộng và cải tạo công nghệ do phần mềm linh hoạt.Ứng dụng điều khiểntrong phạm vị rộng

- Độ tin cậy cao, chuẩn hóa được phần cứng điều khiển, thích nghi với môitrường tốt

Cấu trúc bộ điều khiển:

Hình 2.1 Cấu trúc cơ bản 1 bộ PLC

Nguyên lý hoạt động:

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm trachương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trongchương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tớicác thiết bị liên kết để thực thi, chức năng và khả năng của một bộ PLC

1 Đọc trạng thái ngõ vào 2 Thực hiện chương trình

3 Kiểm tra thông tin 4 Truyền dữ liệu ở ngõ ra

IP Ngoài ra, có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485hoặc RS232.

1211C

CPU1212C

CPU1214C

CPU1215C

CPU1217CKích cỡ vật lý 90 x 100 x 75

110 x

100 x75

130 x

100 x75

150 x

100 x75

Bộ nhớ

Kbytes

75Kbytes

100Kbytes

125Kbytes

150Kbytes

Qa.4đếnQb.1

Tốc độ xử lý hàm toán học 2.3 µs/khối lệnh

Tốc độ xử lý khối Bool 0.8 µs/khối lệnh

Phần mềm lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic – hỗ trợ ba ngôn ngữ lậptrình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal củaSiemens

Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này

đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

Nguyên tắc hoạt động:

- Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều một pha hay ba pha được chỉnh lưu và

lọc thành nguồn một chiều Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầudiode và tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất Cos φ của hệ biến tần đều có giá trịkhông phụ thuộc vào tải và giá trị ít nhất 0.96 Điện áp một chiều này được biếnđổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng Công đọa này hiệnnay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transitor lưỡng cực có cổng cách ly)bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM)

- Nhờ tiến độ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay,

tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồncho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ Biến tần được sử dụng hầu hếttrên thị trường hiện nay là loại biến tần nguồn áp

Cấu trúc cơ bản của biến tần nguồn áp:

Hình 2.5 Cấu trúc của biến tần

Bộ chỉnh lưu: gồm 6 diode công suất mắc theo dạng mạch cầu 3 pha cónhiệm vụ chỉnh lưu nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều

Mạch trung gian: gồm có tụ điện một chiều Cf có điện dung lớn (khoảngvài ngàn µF) đấu ngõ vào của bộ nghịch lưu giúp cho mạch trung gian hoạt độngnhư một nguồn áp

Cuộn kháng Lf: có tác dụng nắng dòng chỉnh lưu Công tắc bán dẫn S cónhiệm vụ đóng mạch xả điện áp trên tụ điện qua một điện trở hãm RH mắc songsong với tụ điện khi biến tần hoạt động ở chế độ hãm

Bộ nghịch lưu: gồm 6 công tắc bán dẫn loại IGBT hoặc Mosfet kênh N (đốivới biến tần công suất nhỏ thì 6 công tắc bán dẫn này sẽ được đúc chung mộtkhối gọi là modul công suất) Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điệnmột chiều thành nguồn điện xoay chiều ba pha có tần số thay đồi

Khối xử lí: thường sử dụng loại vi điều khiển hoặc vi xử lí sau khi nhậnđược tín hiệu hồi tiếp dòng điện và điện áp ngõ ra của biến tần khối xử lí sẽ tínhtoán và xuất ra chùm xung kích đưa đến khối Driver opto

Khối Driver opto: có nhiệm vụ cách ly giữa phần điều khiển và công suất,điều khiển công tắc bán dẫn ở phần nghịch lưu của biến tần sau khi nhận đượctín hiệu xung kích từ khối xử lí đưa tới

2.1.3 Relay trung gian

Relay trung gian (Control Relay) là một kiểu nam châm điện có tích hợpthêm hệ thống tiếp điểm Relay trung gian là một công tắc chuyển đổi hoạt động

bằng điện Gọi là công tắc vì Relay có hai trạng thái ON và OFF Relay ở trạngthái ON phụ thuộc có dòng điện đi qua hay không.

Hình 2.6 Relay trung gian

Các loại Relay trung gian:

- Relay trung gian 12V - Relay trung gian 8 chân

- Relay trung gian 14 chân - Relay trung gian 220V

mở NO sẽ đóng, cho dòng điện chạy qua và tải (bóng đèn) sẽ hoạt động (sánglên)

Các thông số kỹ thuật và lựa chọn relay trung gian:

- Dòng điện định mức trên relay trung gian là dòng điện lớn nhất cho phéprelay làm việc trong thời gian dài mà không bị hư hỏng Khi chọn relaytrung gian thì dòng điện định mức của nó không được nhỏ hơn dòng tínhtoán của phụ tải Dòng điện này chủ yếu do tiếp điểm của relay trung gianquyết định Iđm = (1,2 ÷ 1,5) Itt = 23,4 A

- Điện áp làm việc của relay trung gian là mức điện áp mà relay có thể đóngcắt Ulv > U1 = 380 V

- Dòng làm việc của relay trung gian phải lớn hơn dòng điện định mức củađộng cơ Ilv > 15,6 A

- Điện áp định mức cấp cho cuộn hút của relay là mức điện áp mà khi đórelay sẽ hoạt động Điện áp này phải phù hợp với bộ điều khiển PLC nênđiện áp cuộn hút Uh là 24VDC

2.1.4 Van điện từ khí nén 5/2

Cấu tạo van điện từ khí nén 5/2

Cấu tạo gồm 2 phần chính là phần coil điện và phần thân van:

 Phần thân van:

- Cổng vào: Cổng vào tương ứng với cổng số 1 Đây là cổng có vai tròcấp khí

- Cổng ra: Cổng ra của van tương ứng với cổng số 2 và số 4

 Cửa xả: Van có 2 cửa xả cho 2 trạng thái tương ứng với cổng số 3 và số 5

 Phần Coil là nơi tiếp nhận nguồn điện được cấp từ bên ngoài để van cóthể hoạt động được Hiện nay có 2 loại coil phổ biến đó là loại sử dụngnguồn

Hình 2.7 Cấu tạo van điện từ khí nén 5/2Nguyên lý hoạt động:

Khi van khí nén điện từ 5/2 ở trạng thái bình thường (trạng thái van đóng)lúc này cửa số 1 sẽ được thiết kế để thông qua với cửa số 2 Trong lúc này khi

đó thì cửa sổ số 4 sẽ được mở thông với cửa số 5 Cửa số 3 lúc này sẽ bị chặnlại

Khi van được cung cấp khí nén khiến cho các cửa của van nằm trong tìnhtrạng được mở hoàn toàn Lúc này mối quan hệ các van được thay đổi hoàn toànbắt đầu từ cửa số 1 và số 4 Tại đây hiện tượng đảo chiều sẽ được xảy ra cửa số

1 sẽ thông với cửa số 4 Đồng thời lúc này cửa số 2 sẽ thông với cửa số 3 và cửa

số 5 sẽ bị chặn lại

Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động của van điện từ khí nén 5/2

2.2 Khối cảm biến

2.2.1 Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận (còn được gọi là “Công tắc tiệm cận” hoặc đơn giản là

“PROX” tên tiếng anh là Proximity Sensors) phản ứng khi có vật ở gần cảmbiến Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm Cảm biếntiệm cận thường phát hiện vị trí cuối của chi tiết máy và tín hiệu đầu ra của cảmbiến khởi động một chức năng khác của máy Đặc biệt cảm biến này hoạt độngtốt ngay cả trong những môi trường khắc nghiệt

Đặc điểm:

- Phát hiện vật thể không cần tiếp xúc, không tác động lên vật, khoảng cách

xa nhất tới 30mm

- Hoạt động ổn định, chống rung động và chống shock tốt.

- Tốc độ đáp ứng nhanh, tuổi thọ cao so với công tắc giới hạn (limit

switch)

- Đầu sensor nhỏ có thể lắp ở nhiều nơi.

- Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.

Nguyên lí hoạt động:

Cảm biến tiệm cận hoạt động theo nguyên lý trường điện từ phát ra xungquanh cảm biến với khoảng cách tối đa 30mm và gặp vật thể thì nó sẽ phát tínhiệu truyền về bộ xử lý

Hình 2.8 Cảm biến tiệm cận

2.2.2 Cảm biến quang

Cảm biến quang (Photoelectric sensor) hay còn được gọi là mắt thần Đượcdùng để phát hiện vật cản hoặc phát hiện màu Cảm biến quang phát ra một tiasáng, khi có vật cản tia sáng này thì cảm biến phát ra tín hiệu để báo về trungtâm điều khiển.Nó được dùng nhiều trong các dây chuyền tự động hóa Cảmbiến quang như con mắt trong dây chuyền đó, vì vậy nó đóng vay trò rất quangtrọng trong công nghiệp

Nguyên lý hoạt động của cảm biến quang:

Cảm biến phát ra một tia sáng và khi có một vật cản trở tia sáng thì cảmbiến sẽ xuất tín hiệu OUTPUT relay

Cảm biến quang phản xạ gương

Cảm biến quang phản xạ gương có một bộ phát và thu ánh sáng ngay trêncùng 1 cảm biến Đi kèm là một tấm gương hoặc phản quang có mục đích phản

xạ lại ánh sáng phát ra từ đầu cảm biến

Nguyên lý hoạt động: cảm biến luôn phát ra một tia sáng thẳng về phía trước.

Khi gặp gương thì ánh sáng bị phản xạ ngược lại đầu thu ngay trên cảmbiến Lúc này cảm biến sẽ luôn báo trạng thái ON Khi có vật cản đi qua thì sẽlàm mất tín hiệu phản hồi về Lúc đó cảm biến sẽ chuyển trạng thái ON thànhOFF

Tín hiệu ngõ ra ON – OFF được quy định theo loại cảm biến cần dùng Có

ba loại tín hiệu ngõ ra thường dùng là PNP – NPN và Namur

Cảm biến quang thu phát

Cảm biến quang thu phát cần có đủ 2 con lắp đối diện nhau mới hoạt động.Trong đó một con phát ra ánh sáng và một con thu lại ánh sáng Khi có vật cảncắt ngang cảm biến sẽ chuyển từ trạng thái ON sang trạng thái OFF.

Nó có trong các môi trường có tính phản xạ ánh sáng cao hoặc các bề mặthấp thụ ánh sáng mạnh Các loại cảm biến phản xạ gương thu phát chung khôngđáp ứng được

b Cấu tạo băng tải

- Khung băng tải: hiện nay khung thường được làm băng chất liệu thép mạkẽm, inox hoặc khung nhôm định hình

- Mặt băng tải: được sử dụng nhiều loại như dây belt, con lăn, xích, lưới…tùy thuộc và yêu cầu sử dụng mà lựa chọn chất liệu phù hợp

- Con lăn chủ động, con lăn bị động: làm bằng thép, inox với nhiều kíchthước và độ dày khác nhau

- Chân tăng chỉnh, bánh xe, thành chắn

- Bộ điều kiển băng tải gồm: biến tần điều khiển, cảm biến, PLC, …

- Động cơ chuyền động: là động cơ giảm tốc 3 pha, xoay chiều hoặc 1chiều

- Cơ cấu truyền động gồm có: con lăn đỡ, nhông xích

- Hệ thống đường khí nén và đường điện có ổ cắm để lấy điện cho các máydùng tren băng chuyền

- Ngoài ra, tùy thuộc vào từng yêu cầu của khách hàng mà thiết kế thêmphù hợp với nhu cầu và môi trường làm việc

c Băng tải dây belt

Bưu kiện được làm từ bìa cứng nếu xảy ra va chạm sẽ bị méo và hư hỏngsản phẩm bên trong nên việc chạy tải đòi hỏi độ vững cao và ổn định Mặt khác,trong khi vận chuyển bưu kiện có tiếp xúc với mặt tải và băng tải đối với bưukiện nặng phải chịu trọng tải lớn Vì vậy, giải pháp là sử dụng băng tải dây beltvới các tính năng sau:

- Tối ưu được chi phí đầu tư và vận hành thấp

- Vận chuyển được nhiều hàng hóa khác nhau

- Dễ dàng vệ sinh

- Dễ dàng thay thế khi hư hỏng trong quá trình vận hành

Hình 2.9 Băng tải PVC

2.3.2 Động cơ chạy tải

a Động cơ điện 1 chiều

Loại động cơ này có ưu điểm là có thể thay đổi trị số momen và vận tốcgóc trong phạm vi rộng, đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng…Nhưng chúng lại có nhược điểm là giá thành cao, khó kiếm và phải đầu tư thêm

để đặt thiết bị chỉnh lưu, do đó được dùng trong các thiết bị vận chuyển bằngđiện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí nghiệm…

b Động cơ xoay chiều 1 pha

Loại động cơ này có công suất nhỏ thường dùng trong thiết bị sinh hoạt dândụng chủ yếu

c Động cơ ba pha

 Động cơ đồng bộ ba pha:

Loại động cơ này có ưu điểm hiệu suất cao, hệ số tải lớn nhưng có nhượcđiểm thiết bị tương đối phức tạp giá thành cao vì phải có thiết bị phụ để khởiđộng động cơ, do đó chúng được dùng trong các trường hợp cần công suất lớn(>100kW)

 Động cơ không đồng bộ ba pha:

 Động cơ không đồng bộ ba pha roto dây cuốn: cho phép điều chỉnh

vận tốc trong một phạm vi nhỏ (khoảng 5%), có dòng mở máy thấp hệ sốCosφ thấp, giá thành đắt, vận hành phức tạp do đó chỉ dùng trong trườnghợp cần điều chỉnh để tìm ra vận tốc thích hợp của dây chuyền côngnghệ

2.3.3 Xy lanh khí nén

Trong nhiều ngành công nghiệp, có rất nhiều ứng dụng cần đến việc sửdụng khí nén để tạo nên các chuyển động tịnh tiến Trong lĩnh vực van côngnghiệp cũng vậy, việc đóng mở các dòng van cổng hay van cầu đều phải sửdụng chuyển động tịnh tiến

Cấu tạo:

Các tạo của xylanh khí nén gồm các thành phần chính như sau:

- Cổng cấp khí 1 (A),Thanh giằng (B) Cổng cấp khí 2 (C) Piston (D) Thân

xy lanh (E) Trục piston (F)

Hình 2.10 Cấu tạo xy lanh khí nénNhư được thể hiện trong hình, xy lanh được bịt kín hai đầu Bên trongxilanh này, piston điều khiển thanh trục một cạnh tịnh tiến theo chiều dài Khikhí nén đi qua cổng cấp khí 1, pít-tông di chuyển xuống dưới ra đẩy thanh trụcdài ra khỏi xilanh Chuyển động này được gọi là chuyển động dương/cộng vàbuồng liên kết với chuyển động này được gọi là buồng cộng Khoang trừ nằm ở

phía đối diện Khi khí nén đi vào cổng cấp khí 2, thanh được đẩy trở lại vị tríâm.

Nguyên lý hoạt động:

Khi không khí được nén vào trong xilanh thông qua một đầu piston và theo

đó chiếm không gian bên trong xilanh và làm cho piston di chuyển, kéo theoxilanh trượt đi theo hướng trục của xilanh Khi hết hành trình, xilanh lại đẩy khínén ra ngoài tiếp tục vòng tuần hoàn Nhờ vậy đã sinh ra công, điều khiển thiết

IPC (Industrial PC – industrial computer) được dịch sang nghĩa tiếng việt là

“máy tính công nghiệp Máy tính sẽ vận hành với công suất liên tục 24/7 để đảmbảo hệ thống máy móc luôn được vận hành liên tục tùy theo nhu cầu của các nhàtích hợp Máy tính công nghiệp được chế tạo để có thể chịu được những môitrường khắc nghiệt (không thân thiện với máy tính), chẳng hạn như môi trườngnhiệt độ cao, các điều kiện môi trường bẩn, bụi và thậm chí là ẩm ướt, rungđộng mạnh, nguồn điện không ổn định) Máy tính công nghiệp được ứng dụngrộng rãi trong đời sống hằng ngày: Hệ thống tự động hóa nhà máy, Trạm thu phígiao thông, Trạm thu phí bãi xe ô tô, Hệ thống lưu trữ CCTV, Trạm quan trắcmôi trường, Lắp trên các xe quan trắc, xe lưu động…

2.5 Khối xử lý ảnh

Những năm gần đây, camera công nghiệp đang dần trở nên phổ biến, đượcứng dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất, hỗ trợ, thay thế nhân công trongviệc xử lý, phát hiện sản phẩm lỗi một cách nhanh chóng

Camera công nghiệp là các camera được ứng dụng trong các cơ quan, nhàmáy, xí nghiệp dùng để giám sát hoạt động Ví dụ giám sát các giai đoạn sảnxuất tự động với mục đích phân loại và đo lường sản phẩm, kiểm tra sản phẩm

tự động, điều hướng robot, quét mã vạch, … mà không cần tiếp xúc

Industrial camera là một loại camera đặc biệt được sản xuất để làm việctrong các điều kiện khắc nghiệt (nhiệt độ cao, áp suất và rung động) Chúngđược sử dụng để theo dõi các sản phẩm trên băng tải, phát hiện các lỗi siêu nhỏ,

… Do đó, nhìn chung, phạm vi của chúng gần như vô hạn

Đặc điểm:

- Độ bền cao

- Sự chính xác

Ứng dụng của camera công nghiệp trong phân loại:

- Nhận diện, kiểm tra ngoại dạng

- Đo lường, kiểm tra kích thước sản phẩm không cần tiếp xúc

- Kiểm tra kí tự quang học

- Kiểm tra mã vạch sản phẩm

2.6 Kết luận chương 2

Chương 2 giới thiệu khái quát về các thiết bị sử dụng trong hệ thống phânloại bưu kiện theo mã QR, liệt kê ra được những thiết bị cốt yếu của hệ thốngphân loại Từ những đặc điểm tính chất riêng của thiết bị ta sẽ có những so sánhlựa chọn thích hợp cho hệ thống trong phần tính chọn ở chương 4

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BƯU KIỆN THEO MÃ QR 3.1 Phương án thiết kế

3.1.1 Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống

Mục tiêu đặt ra là thiết kế: Thiết kế và thi công một hệ thống phân loại bưukiện bằng QRCode, trong đó sử dụng Webcam để thực hiện việc thu nhận hìnhảnh QRcode, rồi gửi dữ liệu vào máy tính để xử lý phục vụ cho việc phân loạicác bưu kiện Hệ thống sử dụng bộ xử lý trung tâm là PLC S7 1200 nhận dữ liệu

từ máy tính Ngoài ra còn có các vấn đề khác nhau như là: vật liệu mô hình,nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết…

Các vấn đề cần được giải quyết là:

- Vấn đề cơ khí: Phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuậtcủa các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền,

có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa

- Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động

- Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không

bị hỏng

3.1.2 Phương án thiết kế

Phương án 1:

- Sử dụng một băng tải để vận chuyển sản phẩm

- Sử dụng một sensor để ở vị trí camera để quét mã sản phẩm

- Sử dụng hai động cơ Servo có gắn cần gạt làm nhiệm vụ phân loại sảnphẩm

- Sử dụng bộ điều khiển PLC để nhận tín hiệu từ sensor và hoạt động hệthống

Ưu điểm: Hệ thống hoạt động độc lập hơn vì chỉ cần nguồn cấp điện ổn định,

không cần thêm hệ thống khí nén như khi dùng xilanh khí nén

Nhược điểm: Chi phí chế tạo và lắp đặt cao, khó điều khiển.

Phương án 2:

- Sử dụng một băng tải để vận chuyển sản phầm.

- Sử dụng một sensor để ở vị trí camera để quét mã sản phẩm.

- Sừ dụng hai xilanh làm nhiệm vụ phân loại sản phẩm.

- Sử dụng bộ điều khiển PLC để điều khiển hệ thống.

Ưu điểm: Điều khiển dễ dàng, hoạt động ổn định Lắp đặt dễ dàng, giá thành

thấp

Nhược điểm: Phụ thuộc vào hệ thống khí nén, không hoạt động được nếu hệ

thống khí nén có trục trặc

Kết luận: Trong phạm vi yêu cầu của đồ án này ta sẽ chọn phương án 2 vì các

ưu điểm nêu trên và thực tế trong các kho hàng phân loại hiện nay thường có lắpđặt sẵn hệ thống cung cấp khí nén nên sẽ khắc phục được nhược điểm

3.2 Bố trí thiết bị trong mô hình

3.2.1 Mô tả hệ thống

Sơ đồ cấu trúc điều khiển:

Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống phân loạiKhối điều khiển (PLC) thực hiện nhận và xử lý tín hiệu từ khối xử lý ảnh

và cảm biến sau đó cấp tín hiệu điều khiển cho relay để khởi động hoặc dừngkhối cơ cấu chấp hành (xy lanh khí nén và động cơ) thực hiện quá trình phânloại bưu kiện Tất cả chu trình hoạt động hiển thị các thông số lên màn hìnhgiám sát

Mô tả chi tiết hệ thống phân loại bưu kiện theo mã QR:

Đầu tiên, tạo mã QR và thêm các thông tin bưu kiện vào mã QR vàDATABASE bằng giao diện “ADD” trên máy tính điều khiển Các thông tin củabưu kiện bao gồm: mã khu vực, mã QR, bưu cục gửi và bưu cục nhận Hệ thống

sẽ phân loại bưu kiện theo 3 khu vực là khu vực 1, 2 và 3 Trên băng chuyển vậnchuyển bưu kiện sẽ có bố trí một Camera để quét mã QR Khi Camera quét mã,giao diện xử lý ảnh sẽ xử lý mã, sau đó hiển thị kết quả xử lý và gửi một tín hiệuxuống PLC để điều khiển cơ cấu phân loại

3.2.2 Giới thiệu thiết bị

Hình 3.2 Mô phỏng bố trí thiết bị trong hệ thốngChú thích:

1: Băng chuyền bưu kiện 2: Động cơ băng chuyền

3: Tủ điều khiển 4: Camera

Các thông số bưu kiện: Chiều dài tối đa: 50cm, Khối lượng tối đa: 25kg, Chiềurộng tối đa: 25cm

Dây băng truyền động PVC dày 2mm

Động cơ kéo Giảm tốc, công suất 0.2kW-3.2kW

Hình 3.3 Băng tải belt PVC

3.3.2 Khối cơ cấu chấp hành

a Động cơ chạy băng tải

Băng chuyền dài 4000mm, các bưu kiện được xếp cách đều nhau, mỗi bưu kiệncách nhau 800mm nên trên băng tải sẽ có 5 bưu kiện Khối lượng tối đa của mộtbưu kiện là 25kg thì khối lượng của 5 bưu kiện là 125kg

Số liệu đầu vào

Tổng khối lượng bưu kiện: m1 = 125kg

Trọng lượng riêng của belt PVC 2mm là 3,2kg/m2 Diện tích băng tải là 1,28m2.Tổng khối lượng belt: m2 = 4,096kg

Tổng khối lượng tải: m1 + m2 = 130kg

Hệ số ma sát: µ = 0,4

Đường kính puly: D = 100mm

Vận tốc belt: V = 200mm/s

Hiệu suất của một cặp ổ lăn: η1 = 0,99

Hiệu suất bộ truyền: η2 = 0,97

Động cơ không đồng bộ 3 pha, 4 cặp cực số vòng quay: ndc = 1450v/ph

Thời gian hoạt động: 8h/ngày

Lực kéo tối thiểu để chạy băng tải: F = 1300N

Công suất yêu cầu của trục động cơ: Pdc = P ct

η

Trong đó: Pdc là công suất yêu cầu trên trục động cơ

Pct là công suất trên trục công tác