Bài tập lớn Điều khiển logic plc Đề tài thiết kế mô hình mạ phôi tự Động

Tối ưu hóa quá trình Điều khiển hệ thống cầu trục mạ điện tự động giúp tối ưu hóa quá trìnhsản xuất bằng cách loại bỏ hoặc giảm thiểu sự can thiệp của con người.Điều này không chỉ làm gi

TP Hồ Chí Minh, Tháng 01/2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MÍNH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN

LOGIC PLC

Đề tài:

THIẾT KẾ MÔ HÌNH MẠ PHÔI TỰ ĐỘNG

GVHD: KS Mai Vạn Hậu NSVTH: Lê Hoài Nam Nguyễn Chí Thoan

Đỗ Tiến Đạt Trần Lương Tiến Huỳnh Bảo Huân

Lớp: CQ.62.TĐHĐK

TP Hồ Chí Minh, Tháng 01/2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MÍNH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN

LOGIC PLC

Đề tài:

THIẾT KẾ MÔ HÌNH MẠ PHÔI TỰ ĐỘNG

GVHD: KS Mai Vạn Hậu NSVTH: Lê Hoài Nam Nguyễn Chí Thoan

Đỗ Tiến Đạt Trần Lương Tiến Huỳnh Bảo Huân

Lớp: CQ.62.TĐHĐK

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nhận xét tổng quát:

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể quý Thầy Cô Trường Phân Hiệu Đại học Giao Thông Vận Tải Tp HCM và quý Thầy Cô khoa Điện – Điện tử đã giúp cho em có những kiến thức cơ bản làm nền tảng đề thực hiện đề tài này

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc nhất tới Thầy Mai Vạn Hậu (Giảng viên môn xử lí ảnh trong công nghiệp và giao thông) Thầy đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, sửa chữa và đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp em hoàn thành tốt bài báo cáo môn học của mình

Trong thời gian một học kỳ đề thực hiện đề tài, em đã vận dụng những kiến thứcnền tảng đã tích lũy đồng thời kết hợp với việc học hỏi và nghiên cứu những kiến thức mới Từ đó, em vận dụng tối đa những gì đã thu thập được để hoàn thành một báo cáo bài tập lớn tốt nhất Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện, em không tránh khỏi được những thiếu sót Chính vì vậy, em rất mong nhận được những sự góp ý từ phía các Thầy Cô nhằm hoàn thiện những kiến thức mà em

đã học tập và là hành trang để em thực hiện tiếp các đề tài khác trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn các quý Thầy Cô!

DANH MỤC KÝ HIỆU, THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Label Propagation

SAPI5 Speech Application ProgrammingInterface 5

DANH MỤC HÌNH Ả

Hình 2.1 Các đặc trưng Haar-Like cơ bản 2

Hình 2.2 Phân loại các đặc trưng Haar-Like 2

Hình 2.3 Kết hợp các bộ phân loại yếu thành bộ phân loại 3

Hình 2.4 Mô hình phân tầng Cascade 3

Hình 2.5 Phát hiện khuôn mặt người và xác định vùng khuôn mặt 4

Hình 2.6 Chia hình ảnh thành ô nhỏ và xác định mẫu nhị phân 5

Hình 2.7 Ảnh đa cấp xám (trái), LBP (giữa) và biểu đồ (phải) của ảnh LBP 5

Hình 2.8 Quá trình thuật toán LBPH trích xuất các đặc trưng của hình ảnh 6

Hình 2.9 Cấu trúc cơ bản của OpenCV 7

Hình 3.1 Lưu đồ thuật toán lấy dữ liệu 9

Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán huấn luyện dữ liệu 12

Hình 3.3 Lưu đồ thuật toán nhận diện khuôn mặt 12

Y Hình 3.4 Sơ đồ quy trình Nhận dạng khuôn mặt 11

Hình 3.5 Phần thiết lập và cập nhật dữ liệu vào cơ sở dữ liệu SQLite 12

Hình 3.6 Sử dụng CascadeClassifier và truy cập wedcam 12

Hình 3.7 Wedcam thu thập dữ liệu hình ảnh, xử lý và lưu vào thư mục 14

Hình 3.8 Quá trình thu thập 15

Hình 3.9 Trong “os” đã có các bộ huấn luyện có sẵn 15

Hình 3.10 Định nghĩa một hàm phát giọng nói 16

Hình 3.11 Phát tín hiệu âm thanh khi thực hiện nhận diện khuôn mặt 18

Hình 3.12 Giao diện giao tiếp người dùng được hiển thị 21

Hình 3.13 Hình ảnh Arduino Uno 22

Hình 3.14 Hình ảnh Mạch cầu H 22

Hình 3.15 Động cơ DC giảm tốc 22

Hình 3.16 Hình ảnh về cấu tạo mô hình cửa cuốn 23 Hình 3.17 Sơ đồ đấu nối tổng thể mô hình 24 Hình 3.18 Bên ngoài, bên trong mô hình 24

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

1.1.1 Nhu cầu thực tiễn

Công nghệ mạ điện là một trong những phương pháp quan trọng trong sảnxuất hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất ô

tô, điện tử, và kim loại Việc tự động hóa quá trình này giúp tăng hiệusuất sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm

1.1.2 Tối ưu hóa quá trình

Điều khiển hệ thống cầu trục mạ điện tự động giúp tối ưu hóa quá trìnhsản xuất bằng cách loại bỏ hoặc giảm thiểu sự can thiệp của con người.Điều này không chỉ làm giảm sai sót mà còn tăng tốc độ và đồng đều hóaquá trình sản xuất

1.1.3 Tiết kiệm chi phí

Tự động hóa quá trình mạ điện có thể giảm thiểu chi phí lao động và tănghiệu suất làm việc của hệ thống Điều này có thể dẫn đến giảm chi phí sảnxuất và tăng cường tính cạnh tranh của doanh nghiệp

1.1.4 Phát triển kĩ thuật

Việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống điều khiển tự động cho côngnghệ mạ điện có thể đóng góp vào sự tiến bộ trong lĩnh vực điều khiển tựđộng và tự động hóa trong sản xuất

1.2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Với đề tài "Mô hình mạ phôi tự động" mục đích của chúng tôi là xây dựng

hệ thống nhận diện khuôn mặt và mở cửa tự động, tích hợp OpenCV,PyCharm và Arduino, với hiệu suất và độ chính xác cao

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: PLC S7-1200

- Phạm vi nghiên cứu: Lập trình PLC bằng ngôn ngữ LAD (Ladder

Diagram)

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để thiết kế mô hình mạ phôi tự động , sau đó xử lý dữ liệu huấn luyện bằngthuật toán LBPH và cuối cùng là nhận diện khuôn mặt xuất tín hiệu raArduino để lệnh mở hoặc đóng cửa được thực thi được áp dụng các phươngpháp nghiên cứu chính như phương pháp phân tích, tham khảo tài liệu,phương pháp tổng hợp tài liệu lý thuyết

1.5 Kết cấu của đề tài

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 3 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH

Chương 4 SO SÁNH VỚI KIẾN THỨC ĐÃ HỌC

- Công tắt hành trình thường được gắn trực tiếp lên cấu trúc của cầu trụchoặc các thiết bị khác và có hai trạng thái hoạt động: mở và đóng Khi cầutrục hoặc vật phẩm chạm vào công tắt, nó sẽ kích hoạt và chuyển đổitrạng thái từ mở sang đóng hoặc ngược lại Thông qua kết nối với bộ điềukhiển, thông tin từ công tắt hành trình được sử dụng để điều khiển quátrình di chuyển của cầu trục, đảm bảo rằng nó chỉ di chuyển trong khoảnggiới hạn được xác định và không vượt quá.

- Sử dụng công tắt hành trình trong hệ thống điều khiển cầu trục cho côngnghệ mạ điện tự động giúp đảm bảo an toàn và chính xác trong quá trình

di chuyển của cầu trục, đồng thời giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc và sự cốkhông mong muốn

Công tắc hành trình Hanyoung HY-M904

2.2 Nút nhấn

- Nút nhấn Momentary (Tạm Thời): Đây là loại nút nhấn chỉ tạo ra tín

hiệu khi nút được nhấn và giữ Khi nút được thả ra, tín hiệu ngừng Loạinút nhấn này thường được sử dụng cho các chức năng như bật/tắt, hoặckích hoạt các quá trình cụ thể chỉ khi cần thiết

- Nút nhấn Latching (Khóa): Nút nhấn loại này giữ lại trạng thái của nút

sau khi được nhấn, cho đến khi nút được nhấn lần nữa để ngừng hoạt

động Loại này thường được sử dụng để bật/tắt các thiết bị và duy trì trạngthái hoạt động cho đến khi người dùng chủ động ngừng hoạt động.

Hình 2.1 Công tắc nút nhấn tạm thời

2.3 Động cơ

- Động cơ Điện: Động cơ điện được sử dụng rộng rãi và bao gồm các loại

như động cơ AC (điện xoay chiều) và động cơ DC (điện một chiều) Động

cơ điện thường được điều khiển bằng cách điều chỉnh dòng điện hoặc điện

áp được cấp vào

Hình 2.2 Động cơ điện

2.4 Rowle trung gian

Rơle trung gian (intermediate relay) là một thiết bị điện tử được sử dụng để điềukhiển các thiết bị điện khác thông qua một tín hiệu điều khiển Rơle trung gian hoạt động bằng cách mở hoặc đóng các liên kết điện, cho phép dòng điện chạy qua hoặc bị cắt ngắt tùy thuộc vào tín hiệu điều khiển

Các ứng dụng của rơle trung gian trong hệ thống điều khiển cầu trục có thể bao gồm:

1 Điều khiển động cơ: Rơle trung gian có thể được sử dụng để kích hoạt

hoặc ngắt mạch của động cơ cầu trục Khi tín hiệu điều khiển được kích hoạt, rơle trung gian sẽ đóng mạch và cho phép dòng điện chạy qua động

cơ, làm cho nó hoạt động Khi tín hiệu điều khiển bị ngắt, rơle trung gian

sẽ mở mạch và ngắt dòng điện đến động cơ, làm cho nó ngừng hoạt động

2 Điều khiển các thiết bị khác: Ngoài việc điều khiển động cơ, rơle trung

gian cũng có thể được sử dụng để điều khiển các thiết bị khác trong hệ thống cầu trục, như bơm, van, hoặc cảm biến Bằng cách kích hoạt hoặc ngắt mạch của các thiết bị này, rơle trung gian giúp điều khiển và tự động hóa các quy trình sản xuất

Với vai trò trung gian, rơle trung gian giúp tăng tính linh hoạt và khả năng điều khiển của hệ thống, đồng thời giảm thiểu các rủi ro về an toàn và nguy cơ hỏng hóc

Hình 2.3 Rơle trung gian

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA MẠ

TỰ ĐỘNG

3.1 Yêu cầu bài toán

- Vị trí ban đầu của hệ thống là vị trí như trên sơ đồ, lúc này Ls1 và Ls7đang đóng Cầu trục có 2 motor được điều khiển quay thuận, quay nghịch

để thực hiện việc sang trái – sang phải và nâng lên – ha xuống

3.2 Yêu cầu công nghệ

- Khi nhấn Start, cầu trục nâng phôi đến khi gặp Ls6 thì ngừng nâng, cầu

trục dịch chuyển sang phải

- Khi cầu trục chạm vào Ls2 thì ngừng sang phải và bắt đầu hạ phôi xuống

bể rửa

- Khi Ls7 đóng thì ngừng quá trình hạ và thực hiện quá trình rửa trong 4s.

Sau 4s cầu trục lại nâng phôi lên cho đến khi chạm Ls6 thì ngừng nânglên và cầu trục lại di chuyển sang phải

- Khi cầu trục gặp Ls3 thì ngừng sang phải và hạ phôi xuống bể tẩy

- Khi Ls7 đóng thì ngừng quá trình hạ và thực hiện quá trình tẩy trong 3s.

Quá trình cứ tiếp tục cho tới các bể mạ Các bể mạ được thực hiện quátrình mạ trong 5s

- Khi phôi được mạ ở bể mạ lần2 xong phôi được kéo lên và dịch chuyển

sang trái (vượt qua Ls4 và Ls3)

- Khi cầu trục dịch chuyển sang trái và gặp Ls2, thì phôi lại được hạ xuống

để rửa lần 2 quá trình rửa được thực hiện trong 4s thì phôi lại được kéolên Khi kéo lên lại gặp Ls6 thì ngừng kéo và cầu trục dịch chuyển sangtrái Khi gặp Ls1 thị hạ phôi xuống để hoàn tất quá trình mạ

4.1 Phân tích tín hiệu vào ra

Địa chỉ Mô tả Địa chỉ Mô tả

I0.3 Công tắc hành trình Ls6 Q0.3 DC_1_sang phải

I1.4 Nút ấn sang phải

I1.5 Nút ấn sang trái

4.2 Các thiết bị dùng để thi công mô hình

Các thiết bị chính bao gồm :

- 2 động cơ DC 24V:

Dùng để điều khiển động cơ nâng lên, hạ xuống và sang trái, sangphải

- 4 Relay trung gian

Dùng để đảo chiều 2 động cơ

Hình 3.4 SYMBOL TABLE CỦA MẠ TỰ ĐỘNG

CHƯƠNG 5: MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN, SƠ ĐỒ NỐI DÂY CÁC THIẾT BỊ PLC

Mạch động lực và mạch điều khiển PLC:

CHƯƠNG 6: SƠ ĐỒ NỐI DÂY VỚI CÁC THIẾT BỊ

PLC

6.1 Đấu nối PLC với các nút ấn, công tắc hành trình

6.2 Đấu nối Relay 14 chân với 2 động cơ DC

CHƯƠNG 7: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN

ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH

CHƯƠNG 8: LẬP TRÌNH – MÔ PHỎNG PHẦN

MỀM

8.1 Chọn chế độ Auto và Man

8.2 Chế độ Thủ công (Manual)

8.3 Chế độ Tự Động (Auto)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

+ Huấn luyện dữ liệu khuôn mặt (Training):

+ Nhận diện khuôn mặt đã huấn luyện(Recognize):

+ Huấn luyện dữ liệu khuôn mặt (Training) cụ thể:

Link code: https://github.com/Vanng89/BTL_XLA