Nghiên cứu xây dụng Hệ thống thu thập dữ liệu và truyền thông qua mạng không dây

Tuy nhiên, do trình độ còn hạn chế, thời gian thực hiện có hạn và đây là đề tài đầu tiên thực hiện một cách có hệ thống nên chắc chắn trong bài báo cáo này sẽ không tránh khỏi những thiế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ



BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU VÀ TRUYỀN

THÔNG QUA MẠNG KHÔNG DÂY

HOÀNG TRỌNG ĐẠI NGUYỄN VĂN HÙNG

Biên Hòa, tháng 11 năm 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ



BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU VÀ TRUYỀN

THÔNG QUA MẠNG KHÔNG DÂY

GVHD: ThS TRẦN VĂN THÀNH SVTH: HOÀNG TRỌNG ĐẠI

NGUYỄN VĂN HÙNG

Biên Hòa, tháng 11 năm 2013

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, nhóm xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường cùng toàn thể thầy cô Trường Đại Học Lạc Hồng đã chỉ dẫn chúng em trong những năm tháng học tập tại trường

Nhóm cũng xin cảm ơn thầy trưởng khoa Cơ Điện - Điện Tử TS NGUYỄN VŨ QUỲNH đã có những buổi gặp gỡ, thảo luận và có những buổi báo cáo tiến độ đề tài trao đổi kinh nghiệm, thầy đã truyền đạt cho chúng em những kinh nghiệm quý báu cả

về cuộc sống đến những vấn đề liên quan đến đề tài nghiên cứu

Đồng thời nhóm cũng xin cảm ơn thầy hướng dẫn ThS TRẦN VĂN THÀNH đã giúp đỡ, chỉ bảo và đưa ra những đóng góp ý tưởng trong suốt thời gian thực hiện đề tài, các thầy cô trường Đại Học Lạc Hồng nói chung và các thầy cô trong khoa Cơ Điện-Điện Tử nói riêng đã truyền đạt những kiến thức và giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường

Kế đó nhóm xin chân thành cảm ơn đến ban giám đốc của công ty Tae Kwang Vina và tập thể công nhân viên công ty đã giúp đỡ chúng em nhiệt tình trong quá trình thực hiện đề tài này

Cuối cùng nhóm xin gửi đến ba mẹ lời cảm ơn vì đã quan tâm, chăm sóc tạo mọi điều kiện để nhóm hoàn thành tốt đồ án nghiên cứu này

Tuy nhiên, do trình độ còn hạn chế, thời gian thực hiện có hạn và đây là đề tài đầu tiên thực hiện một cách có hệ thống nên chắc chắn trong bài báo cáo này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để đề tài này hoàn chỉnh hơn

Nhóm xin chân thành cám ơn!

NHẬN XÉT BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

I NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Điểm: (Bằng chữ: )

ĐH Lạc Hồng, ngày tháng năm 2013

GVHD (GVHD ký và ghi rõ họ tên)

II NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Điểm: (Bằng chữ: )

ĐH Lạc Hồng, ngày tháng năm 2013

GVPB (GVPB ký và ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại công nghệ phát triển mạnh mẽ, các thiết bị số đang đóng vai trò quan trọng với công nghiệp và đời sống con người và đang dần chiếm ưu thế về số lượng và chủng loại Công nghệ số được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực trong cuộc sống, chủ yếu làm nhiệm vụ chính như: đo lường, điều khiển cơ cấu máy, truyền thông giữa các thiết bị…tạo sự tiện dụng của con người khi sử dụng các thiết bị điện tử Với tính ưu việt của vi điều khiển với các hệ thống vừa và nhỏ thực hiện một hoặc nhiều quá trình, trong đề tài này hệ thống vi điều khiển được dùng trong lĩnh vực thường gặp khi nhắc tới vi điều khiển: đếm sự kiện Một trong những ứng dụng của nó trong thực tế là đếm sản phẩm trong các dây chuyền công nghiệp hiện nay

Việt Nam đang bước vào kỷ nguyên Tự Động Hóa & Hiện Đại Hóa hòa mình cùng thế giới để phát triển Việc xây dựng các hệ thống điều khiển ứng dụng trong các quá trình công nghệ vào công nghiệp tự động hóa của nước nhà là điều vô cùng quan trọng Trên cơ sở tiếp thu tri thức của nhân loại để phục vụ cho việc đi tắt, đón đầu là một vấn đề vô cùng cấp thiết Đề tài hướng vào việc tìm hiểu, khám phá lĩnh vực điều khiển chính xác và làm rõ bản chất của vi điều khiển để điều khiển một quá trình để phục vụ cho yêu cầu điều khiển thực tế

Từ những kiến thức đã học và tìm hiểu tham khảo thêm nhiều nguồn thông tin cùng với sự trợ giúp của thầy cô và bạn bè Với mong muốn nắm vững kiến thức về lĩnh vực tự động, ứng dụng trong công nghiệp, phục vụ cho ứng dụng thực tiễn, yêu

cầu công việc của bản thân nhóm đã quyết tâm thực hiện thành công đề tài “HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU VÀ TRUYỀN THÔNG QUA MẠNG KHÔNG DÂY”

Nhóm tác giả

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu 2

1.3 Nội dung và phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Ý nghĩa khoa học 3

1.5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài nghiên cứu 3

1.6 Phương pháp nghiên cứu 4

1.7 Kết quả nghiên cứu 4

1.8 Thời gian thực hiện đề tài 4

1.9 Yêu cầu của công ty Tae Kwang Vina 5

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM 9

2.1 Tìm hiểu tình hình thực tiễn tại công ty 9

Lịch sử công ty Tae Kwang Vina 9

Tìm hiểu máy dập thủy lực 9

Tìm hiểu quy trình làm việc của công nhân 12

2.2 Phân tích quy trình hoạt động 13

2.3 Thực trạng và giải pháp 13

Thực trạng 13

Giải pháp 13

2.4 Phương án thiết kế hệ thống 14

Đếm và hiển thị dùng vi điều khiển 14

Lựa chọn giải pháp truyền thông 15

2.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 16

Tình hình trong nước 16

Tình hình ngoài nước 17

2.6 Mục tiêu hướng đến của đề tài 17

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 18

3.1 Thiết kế phần cứng Slave 18

Thiết kế khối xử lý trung tâm (vi xử lý) 18

Thiết kế khối LED 7 đoạn 21

Thiết kế khối hiển thị LCD 22

Thiết kế khối giao tiếp cảm biến 23

Thiết kế khối nút nhấn tác động từ bên ngoài 24

Thiết kế khối phát hiện mất nguồn 25

Thiết kế khối cảnh báo 26

Chọn module giao tiếp uart 26

Thiết kế vỏ hộp 30

Thiết kế khối nguồn 31

3.2 Thiết kế phần cứng Master 33

Sơ đồ tổng quan Master 33

Chọn chip điều khiển 33

Chọn chuẩn giao tiếp 36

3.3 Lập trình 36

Giải thuật điều khiển Slave 36

Giải thuật điều khiển Master 44

3.4 Thiết kế phần mềm 47

Xử lý khung dữ liệu nhận được từ vi điều khiển 47

Giao diện phần mềm 47

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 50

4.1 Tổng quan hệ thống 50

4.2 Đánh giá và nhận xét 50

Tính mới tính sáng tạo 50

Khả năng áp dụng 50

Ưu điểm 50

Nhược điểm 51

Giải quyết 51

4.3 Kết quả đạt được 51

Kết quả đạt được phiên bản 1 51

Kết quả đạt được phiên bản 2 52

4.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế đạt được của hệ thống 53

4.5 Hướng phát triển tương lai của hệ thống 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 1 55

PHỤ LỤC 2 60

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

WRAN: Wireless Regional Area Network

WAN: Wide Area Network

WLAN:Wireless Local Area Network

WPAN:Wireless Personal Area Network

WIFI:Wireless Fidelity

RF:Radio Frequency

AGV: Automated Guided Vehicle

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Yêu cầu thiết kế Counter từ Tae Kwang Vina 5

Hình 1.2 Yêu cầu phiên bản 2 7

Hình 1.3 Sản lượng hàng ngày hiển thị trên máy tính 8

Hình 2.1 Công ty Cổ Phần Tae Kwang Vina Industrial 9

Hình 2.2 Hình ảnh máy dập thủy lực 10

Hình 2.3 Tủ điều khiển máy dập thủy lực 11

Hình 2.4 Bản vẽ chi tiết máy dập thủy lực 11

Hình 2.5 Công nhân làm việc với máy dập 12

Hình 2.6 Chip vi điều khiển 14

Hình 2.7 Sơ đồ tổng quát chuyển đổi giữa RS232 và RS485 15

Hình 2.8 Sơ đồ tổng quát hệ thống 16

Hình 2.9 Một số hình dạng Counter 17

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan Slave 18

Hình 3.2 Vi điều khiển PIC16F887 19

Hình 3.3 Sơ đồ khối trung tâm Slave 20

Hình 3.4 Sơ đồ mạch LED 7 đoạn 21

Hình 3.5 Khối hiển thị LCD 20x4 22

Hình 3.6 Màn hình LCD khi nhập đủ 4 giá trị 23

Hình 3.7 Màn hình LCD khi nhấn PAUSE 23

Hình 3.8 Sơ đồ khối giao tiếp cảm biến 23

Hình 3.9 Sơ đồ khối nút nhấn tác động từ bên ngoài 24

Hình 3.10 Sơ đồ khối phát hiện mất nguồn 25

Hình 3.11 Sơ đồ khối cảnh báo 26

Hình 3.12 Cấu hình Module RF APC220-43 29

Hình 3.13 Hình ảnh Module RF 29

Hình 3.14 Bản vẽ kỹ thuật hộp Counter 30

Hình 3.15 Mặt trước và mặt sau hộp Counter 31

Hình 3.16 Hình ảnh Adapter 12VDC-4A 32

Hình 3.17 Sơ đồ khối nguồn 5VDC-3A 32

Hình 3.18 Sơ đồ tổng quan Master 33

Hình 3.19 MCU dsPIC30F4011 34

Hình 3.20 Sơ đồ mạch Master 35

Hình 3.21 Sơ đồ khối giao tiếp máy tính 36

Hình 3.22 Giải thuật nhập liệu và điều khiển Slave 37

Hình 3.23 Giải thuật ngắt USART 39

Hình 3.24 Giao diện khi nhập Production 39

Hình 3.25 Giao diện khi nhập Pieces/Prs 40

Hình 3.26 Giao diện khi nhập Layer 40

Hình 3.27 Giao diện khi nhập Pieces/Die 41

Hình 3.28 Trạng thái đếm và tính toán 41

Hình 3.29 Giải thuật điều khiển Master 44

Hình 3.30 Giao diện phần mềm 48

Hình 3.31 Giao diện lọc dữ liệu xuất file excel, pdf, word 49

Hình 4.1 Lắp đặt phiên bản 1 52

Hình 4.2 Lắp đặt phiên bản 2 53

CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Lý do chọn đề tài

Trong kỷ nguyên của xã hội loài người mọi lĩnh vực trong đời sống đều phát triển mạnh mẽ trong đó phải kể đến sự bùng nổ của công nghệ thông tin và những thành công của khoa học kỹ thuật trong vài thập niên gần đây, những ý tưởng sáng tạo đã đưa con người dù ở cách xa nhau cũng có thể liên lạc được, điển hình phải nói tới là công nghệ mạng có dây như WRAN, WAN, WLAN, WPAN…hay mạng không dây như WIFI, RF, sự phát triển này nhằm đáp ứng nhu cầu tất yếu của con người nó ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu chia sẻ thông tin trao đổi dữ liệu người dùng Ở nước ta ngành công nghệ thông tin truyền dẫn số liệu tuy phát triển sau nhưng các nhà mạng như Viettel, Mobiphone, Vinaphone… đã đạt được những thành công rực rỡ, những thành công này góp phần đóng góp rất lớn vào nền kinh tế Việt Nam, các thành tựu khoa học và công nghệ đã được ứng dụng vào mọi lĩnh vực của cuộc sống, khoa học

đã làm đảo lộn nhiều quan niệm truyền thống, nó làm cho sức sản xuất xã hội tăng lên hàng trăm lần so với vài thập niên gần đây

Ở các trường Đại Học nước ngoài đố án tốt nghiệp là một công trình nghiên cứu của sinh viên thực hiện vào học kỳ cuối để tốt nghiệp ra trường, các trường Đại Học ở Việt Nam cũng có một số trường lấy kết quả thi một số môn học mà không phải làm

đồ án tốt nghiệp Khái niệm đồ án tốt nghiệp cũng tương đương với luận văn tốt nghiệp, nhưng luận văn mang tính chất lý thuyết, nghiên cứu nhiều hơn, còn đồ án tốt nghiệp thì mang tính chất thực hành, có thể tạo thành sản phẩm phục vụ cho đời sống con người

Với trường Đại Học Lạc Hồng thì mỗi sinh viên cả ngành kỹ thuật và kinh tế đều phải thực hiện thực tập tại các doanh nghiệp 6 tháng, báo cáo và làm đồ án tốt nghiệp với những sinh viên có điểm tổng kết 4 năm học từ 7.0 trở nên Trong thời gian thực tập tại Công ty AZ là công ty có bề dày kinh nghiệm về sản xuất các sản phẩm tự động hoá như: Thiết bị vận chuyển hàng thông minh (SmartAGV), hệ thống robot tự động, hệ thống kho tự động bên cạnh đó công ty còn đi đầu trong việc các giải pháp tổng thể sự kết hợp hệ thống điện và tự động hóa ứng dụng các công nghệ mới nhất

trong lĩnh vực điều khiển như: SCADA, DCS, PCS7, STEP7, CEMAT, BATCH CONTROL, S7-200/300/400/1200… cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau

Trong thời gian học tập, thực tập làm việc tại công ty nhóm đã nhận được yêu cầu của Công Ty Tae Kwang chuyên sản xuất giày cho nhãn hàng Nike tại khu công nghiệp Long Bình- Biên Hòa- Đồng Nai đặt suy nghĩ giải pháp giảm sự nặng nhọc của công nhân với máy dập Qua thời gian khảo sát thực tế tại Công ty Tae Kwang nhóm

đã đưa ra giải pháp giải quyết vấn đề Thời gian làm việc nhóm đã quyết định đặt tên

đề tài là: “HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU VÀ TRUYỀN THÔNG QUA MẠNG KHÔNG DÂY”

1.2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu

 Mục đích

- Giúp sinh viên củng cố, tổng hợp và nâng cao kiến thức đã học, tiếp cần

và biết vận dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học; tạo điều kiện để sinh viên đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu những vấn đề cụ thể mà thực tế đặt ra

- Bước đầu giúp sinh viên làm quen với môi trường làm việc công nghiệp trong công ty, tiếp cận với máy móc, thiết bị hiện đại trong công nghiệp

- Nghiên cứu, phát triển những ý tưởng nhằm tạo ra máy móc, thiết bị, hệ thống phục vụ nhu cầu thực tiễn của con người

- Nâng cao kiến thức cho sinh viên, nâng cao chất lượng đào tạo và tự đào tạo, phát hiện và bồi dưỡng tài năng trẻ cho đất nước, góp phần đưa đất nước sớm hội nhập công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

- Vận dụng kiến thức nhất định để thiết kế ra hệ thống thực tiễn mà công

ty yêu cầu, bước đầu học cách làm việc nhóm, áp lực công việc

- Giúp sinh viên năm cuối có kinh nghiệm thiết kế trước khi làm việc trong môi trường công nghiệp

- Giúp sinh viên tốt nghiệp ra trường

- Thiết kế phần mềm cài đặt ở máy tính, thực hiện lưu trữ thông tin thu thập ở máy tính và có khả năng xuất báo cáo theo thiết bị, theo ngày tháng, theo tuần…

- Hệ thống chạy ổn định với môi trường nhiễu cao

- Giá thành hợp lý khi đi vào sản xuất với số lượng lớn

- Đề tài là tổng hợp các môn đã học như vi điều khiển, vi điều khiển nâng cao, chuyên đề tổng hợp, điện tử thông tin và hệ thống viễn thông, chuyên đề tổng hợp, điện tử công suất, anten và truyền sóng…qua đó giúp nhóm hiểu rõ, nắm sâu hơn về những kiến thức đã được học tại trường

1.3 Nội dung và phạm vi nghiên cứu

- Thiết kế board Master

- Thiết kế board Slave

- Lập trình

 Phạm vi nghiên cứu

- Số lượng thiết bị có thể truy cập tối đa là 60 thiết bị

- Khoảng cách truyền dữ liệu từ Master tới Slave là 250m ở tốc độ baud 9600bps

- Giá tiền 1 sản phẩm nhỏ hơn 2 triệu

1.4 Ý nghĩa khoa học

- Xây dựng hệ thống truyền thông theo chuẩn Master –Slave không dây được sử dụng riêng cho Tae Kwang Vina

- Xây dựng mạng thu thập dữ liệu làm việc tốt trong công nghiệp

1.5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài nghiên cứu

- Tăng năng suất lao động

- Giảm nguồn nguyên vật liệu

- Giải phóng lao động trí óc trong quá trình sản xuất

- Vận dụng những kiến thức đã học ứng dụng vào thực tiễn sản xuất tại công ty

- Kết quả nghiên cứu này làm cơ sở phát triển nhiều giải pháp khác của công ty

AZ với các đối tác khác

- Hệ thống góp phần rất quan trọng trong việc phát triển ứng dụng công nghệ mới ứng dụng vào dây chuyền sản xuất của công ty Tae Kwang Vina Industrial

1.6 Phương pháp nghiên cứu

1 Khảo sát yêu cầu thực hiện đề tài ở công ty

2 Nghiên cứu giải pháp thực hiện, đề xuất với công ty

3 Nghiên cứu lý thuyết về linh kiện và thiết bị liên quan

4 Thiết kế phần cứng, phần mềm và phần mềm giao diện

5 Lắp đặt và nhận ý kiến phản hồi

6 Hoàn thiện sản phẩm

7 Thực hiện báo cáo

1.7 Kết quả nghiên cứu

1 Sản phẩm chuyển giao theo yêu cầu của công ty Tae Kwang Vina

2 Báo cáo nghiên cứu khoa học

1.8 Thời gian thực hiện đề tài

- Nhận yêu cầu từ công ty thiết kế ra bộ đếm Counter phiên bản 2

 Từ 02/09/2013 đến 09/09/2013

- Chọn loại vi điều khiển và thiết kế ra board Main, Slave

- Chọn Module RF giao tiếp USART với vi điều khiển

- Chọn loại vật liệu thiết kế hộp

 Từ 10/09/2013 đến nay

- Tiến hành lắp đặt và chạy thử nghiệm Counter phiên bản 2 tại NOS Plant

D, công ty Cổ Phần Tae Kwang Vina Industrial, KCN Biên Hòa II, thành phố Biên Hòa, Đồng Nai

1.9 Yêu cầu của công ty Tae Kwang Vina

 Yêu cầu Phiên bản 1:

- Màn hình LED hiển thị giá trị sản lượng hiện tại

- Màn hình LCD hiển thị số PV (Preset Value), có thể cấu hình giá trị Layer (số lớp trên một lần dập) và số sản phẩm

- Chuông (đèn báo) với cường độ tăng dần khi số sản lượng hiện tại còn

đủ 3 lần cắt với cường độ tăng dần

Hình 1.1 Yêu cầu thiết kế Counter từ Tae Kwang Vina

- Nguyên lý hoạt động:

 Nhấn nút set nếu muốn thay đổi các thông số thiết lập

 Nhấn nút set lần 1 nếu muốn thay đổi các thông số thiết lập

200

100 LED

Màn hình LCD

Ma trận 4x4

 Nhấn nút set lần 1: Con trỏ sẽ đặt ở Production cho phép nhập liệu

 Nhấn nút set lần 2: Con trỏ đặt ở Layer cho phép nhập liệu

 Nhấn nút set lần 3: Board trở về trạng thái đếm, nhận tín hiệu từ cảm biến

 Trong lúc đang cấu hình không nhận tín hiệu đếm

 Trong lúc đếm có chế độ “PAUSE” ngừng đếm

 Yêu cầu với phiên bản 2:

- Tất cả các bộ Counter phải kết nối với một máy tính chủ, tại máy chủ có thể truy cập từng máy cắt

- Counter cần kết nối với máy dập theo hai nguyên tắc: Tự động và bằng tay Khi đã sử dụng chế độ tự động thì người công nhân sẽ không cắt được nếu không nhập đơn hàng mới

- Màn hình hiển thị phần mềm cần hiển thị tên sản phẩm, mã hàng, nếu

mã hàng mới thì cho phép cập nhật thêm

- Dữ liệu thiết lập ở Counter gồm:

 Mã hàng cắt bao gồm 9 mã ký tự số

 Số lượng cắt tối đa 6 ký tự

- Phần mềm được cài trên máy chủ làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ Main

và hiển thị lên màn hình Cho phép đọc và cấu hình thông số của toàn bộ hệ thống board Main và Slave

- Phần mềm có thể cài ở nhiều máy khác nhau, được thiết lập trên cơ sở gói phần mềm cài đặt dùng riêng cho Tae Kwang Vina

- Phần mềm có khả năng xuất file báo cáo excel, pdf, word cho mục đích

dữ liệu khác nhau

- Phần mềm cho phép cấu hình thông số thay đổi mã hàng

- Phần mềm cho phép hiển thị các chức năng theo yêu cầu ở trên của công

ty

- Nguyên lý hoạt động:

 No of Stroke: Mỗi lần máy dập tác động sẽ cộng lên một

 Minus count= Production input-Stroke/Prs Stroke/Prs= (Layer*Pieces/Die): (Pieces/Prs)

 Production: Số đôi của một đơn hàng

 Pieces/Prs: Số miếng trên một lần dập

 Layer: Số lớp cắt

 Pieces/Die: Loại khuôn cắt

- Dữ liệu hiển thị có thể truy cập từ Counter:

 Downtime (thời gian ngưng máy 20s bắt đầu tính, thời gian nghỉ trưa, giải lao không tính)

Hình 1.2 Yêu cầu Phiên bản 2

ADD

2 5 8 0

3 6 9

BACK

UP

MENU DOWN

ENT

Ca 1: 6h-14h (Ăn cơm 10h30’-11h)

Ca 2: 14h-22h (Ăn cơm 17h30’-18h)

Ca 3: 22h-6h sáng hôm sau (Ăn cơm 1h45’-2h30’)

 Target: Mục tiêu sản xuất của ngày, tuần, tháng

 Real Production: Thực tế sản xuất được bao nhiêu đôi

 Remain: Sản lượng thực tế còn lại sản xuất

 Total: Tổng sản lượng của ngày, tuần, tháng

Hình 1.3 Sản lượng hàng ngày hiển thị trên máy tính

Machine No

Date -

Model Running Target Real Production Remain Downtime 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 - - - - - - - -

- - - - - - - -

- - - - - - - -

- - - - - - - -

- - - - - - - -

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM

2.1 Tìm hiểu tình hình thực tiễn tại công ty

Lịch sử công ty Tae Kwang Vina

Công ty Cổ Phần Tae Kwang Vina Industrial là một tập đoàn lớn của Hàn Quốc, công ty có vốn đầu tư 100% Hàn Quốc Lĩnh vực sản xuất là giày thể thao nhãn hiệu Nike Công ty có hơn 23000 cán bộ - công nhân viên, tại Biên Hòa Đồng Nai hiện nay công ty có ba chi nhánh, năng lượng, công nghiệp hóa chất và công nghiệp giải trí

Hình 2.1 Công ty Cổ Phần Tae Kwang Vina Industrial

Tìm hiểu máy dập thủy lực

 Máy dập thủy lực được sử dụng rộng rãi dùng để ép, định hình các chi tiết, đột lỗ các loại vật liệu khi có yêu cầu, máy gồm:

- Một động cơ AC dùng để di chuyển bệ dập sang trái hoặc phải

- Bơm thủy lực

- Xy lanh thủy lực

- Hai nút nhấn liên kết điều khiển dập

- Hai nút nhấn điều khiển bệ dập di chuyển trái phải

- Một công tắc hành trình làm cảm biến đếm đưa về bộ Counter có sẵn của máy

- Tín hiệu cảm biến và nút nhấn đưa về board điều khiển có sẵn trong máy

- Một công tắc dùng để bật tắt đèn 220VAC

- Hai biến trở dùng để chỉnh bệ dập xuống nhanh hay chậm

- Một công tắc khởi động máy dập

Hình 2.2 Hình ảnh máy dập thủy lực

Hình 2.3 Tủ điều khiển máy dập thủy lực

 Bản vẽ kỹ thuật chi tiết kích thước máy dập thủy lực

Hình 2.4 Bản vẽ kỹ thuật máy dập thủy lực

Tìm hiểu quy trình làm việc của công nhân

Mỗi ngày làm việc công nhân được giao vật liệu phù hợp để cắt mỗi đơn hàng với các khuân chi tiết khác nhau Các chi tiết sau khi qua giai đoạn này được chuyển qua khâu sản xuất khác để tiếp tục quy trình sản xuất liên tục

Với các chi tiết, đơn hàng khác nhau công nhân cắt đủ số chi tiết yêu cầu

mà quản lý mỗi chuyền đưa ra, công nhân sẽ tiến hành đếm số đôi (trái, phải của giày) đủ 12 đôi Công việc này chỉ được thực hiện khi công nhân đếm đủ sản lượng từ khi bắt đầu cắt cho tới lúc đủ đơn hàng yêu cầu Những đơn hàng khác thực hiện tương tự với số đôi là 12 đôi hoặc 24 đôi

Một cách thực hiện khác là công nhân đồng thời cắt và đếm đủ 12 đôi hoặc 24 đôi thì tiến hành cột lại để di chuyển đến chuyền khác tiếp tục dây chuyền sản xuất

Hình 2.5 Công nhân làm việc với máy dập

2.2 Phân tích quy trình hoạt động

Quy trình làm việc của công nhân như vậy sẽ phải làm đồng thời nhiều việc một thời điểm dẫn tới tốn thời gian

Những đơn hàng khác nhau có những chi tiết lớn cắt sẽ nhanh hơn chi tiết nhỏ dẫn tới thời gian hoàn thành công việc của công nhân khác nhau và sai sót trong quá trình làm việc với những chi tiết nhỏ

Một nhược điểm nữa là quản lý không thể biết mỗi ngày công nhân thực hiện được bao nhiêu lần dập trên mỗi máy dập

- Yêu cầu giải phóng sức lao động đầu óc và đưa tự động hóa vào sản xuất

- Nâng cao năng suất lao động

Giải pháp

Cần thiết kế một bộ đếm thu thập dữ liệu đáp ứng được các yêu cầu sau:

- Tăng năng suất lao động

- Bộ thu thập (Slave) thay thế công nhân trong quá trình đếm và tính toán

- Slave có khả năng phát hiện và lưu trữ dữ liệu đếm hiện tại khi công nhân tắt máy, nghỉ trưa hay mất điện

- Bộ giám sát (Master) thu thập dữ liệu qua mạng không dây từ các Slave

- Hệ thống có thể làm việc trong môi trường công nghiệp

- Tác động tới máy dập khi công nhân chưa nhập đủ các thông số không cho máy dập thủy lực hoạt động

- Phần mềm thu thập dữ liệu từ Master gửi lên để tính toán, xuất ra file excel để giám sát quá trình làm việc của công nhân

- Slave có chức năng “PAUSE” khi công nhân thực hiện chèn khuân để tiết

kiệm vật liệu sản xuất

2.4 Phương án thiết kế hệ thống

Đếm và hiển thị dùng vi điều khiển

Thiết bị yêu cầu: Chip vi điều khiển, linh kiện điện tử, board mạch, hộp tự thiết kế chế tạo

Hình 2.6 Chip vi điều khiển

Ưu điểm:

- Gọn, nhẹ

- Nguồn cung cấp nhỏ

- Phù hợp với môi trường bề mặp lắp đặt nhỏ

- Chi phí thi công, lắp đặt và bảo dưỡng thấp

Nhược điểm:

- Thiết bị không có sẵn phải tự thiết kế, vẽ đặt mạch in, hàn linh kiện

và lập trình

- Thời gian thiết kế trung bình

- Chi phí thiết kế trung bình

Lựa chọn giải pháp truyền thông

Trong quá trình nghiên cứu nhóm đã tìm được hai giải pháp giải quyết vấn

đề đặt ra

 Dùng Module RS232RS485 để truyền dẫn thu thập dữ liệu

Sơ đồ tổng quát của hệ thống:

Hình 2.7 Sơ đồ tổng quát chuyển đổi giữa RS232 và RS485

Do tính không có chuẩn của RS485 nên ta phải có một bộ chuyển đổi giữa chuẩn RS232 và RS485 Những bộ chuyển đổi RS232/RS485 cho phép người dùng giao tiếp với bất kì thiết bị mà sử dụng liên kết nối tiếp RS232 thông qua liên kết RS485 Liên kết RS485 được hình thành cho việc thu nhận dữ liệu ở khoảng cách xa và điều khiển cho những ứng dụng Những đặc điểm nổi trội của RS485 là nó có thể hỗ trợ một mạng lên đến 32 trạm thu phát trên cùng một đường truyền, tốc độ có thể lên tới 115.200 baud cho một khoảng cách là 1200m Mặt khác với hệ thống như trên ta chỉ có thể có tối đa 31 module điều khiển Như vậy nếu nhóm lựa chọn giải pháp giao tiếp giữa máy tính, Master và Slave thì cần module chuyển đổi, đi dây phức tạp không phù hợp với tình hình thực tiễn tại công ty

 Dùng Module RF APC220-43[3] để truyền dẫn thu thập dữ liệu: Phương án này được nhóm lựa chọn thực hiện thiết kế trong đề tài Theo

đó thì mỗi máy cắt sẽ được gắn một bộ Slave với Module RF

APC220-43 để truyền thông dữ liệu về Master qua mạng không dây Master có chức năng nhận yêu cầu truy xuất dữ liệu từ phần mềm, quét lấy dữ liệu

từ các Slave và gửi dữ liệu lên máy tính để hiển thị, lưu trữ vào database

Sơ đồ khối tổng quát mà nhóm thực hiện trong đề tài:

COUNTER 1 (SLAVE 1)

COUNTER n (SLAVE n)

COUNTER 2 (SLAVE 2)

MASTER

Hình 2.9 Một số hình dạng Counter

Tình hình ngoài nước

Các bộ đếm được sử dụng rất rộng rãi nhưng chưa có bộ đếm kết hợp với thu thập dữ liệu và quản lý bằng phần mềm

2.6 Mục tiêu hướng đến của đề tài

Thiết kế ra một hệ thống với đầy đủ chức năng nhập liệu, báo hiệu và thu thập

dữ liệu truyền thông qua mạng không dây nhằm tạo ra bước cải tiến trong qui trình sản xuất giày của công ty Tae Kwang Vina và thay thế công việc đếm cho công nhân nhằm tăng năng suất lao động, giảm nhân sự quản lý tại các chuyền, đem lại lợi nhuận cho công ty Tae Kwang Vina

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế phần cứng Slave

 Sơ đồ tổng quan của Slave

Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan Slave

Thiết kế khối xử lý trung tâm (vi xử lý)

Bộ xử lý trung tâm là phần điều khiển chính, nó sẽ lấy tín hiệu từ ma trận phím, các cảm biến bên ngoài từ máy dập để xử lý và đưa ra các phương án điều khiển hiển thị lên LCD, LED 7 đoạn và cảnh báo để công nhân biết Board Slave

sử dụng chíp xử lý PIC16F887 [1] là vi điều khiển hãng Microchip

 Giới thiệu chung về vi điều khiển PIC

- PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Microchip Technology

- PIC bắt nguồn là chữ viết tắt của “Programmable Intelligent Computer” (Máy tính khả trình thông minh) là một sản phẩm của hãng General Instrument đặt cho dòng sản phẩm đầu tiên của họ là PIC1650

- Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng với hàng loạt các module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC ), với bộ nhớ chương trình từ 512 Word đến 32K Word

Modul RF

MCU

Khối cảnh báoKhối hiển thị

- Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng, nhưng chúng ta có thể điểm qua một vài nét như sau:

+ 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard có sửa đổi + FLASH và ROM có thể tuỳ chọn từ 256 byte đến 256 Kbyte + Các cổng Xuất/Nhập (I/O ports) (mức logic thường từ 0V đến 5.5V, ứng với logic 0 và logic 1)

+ MSSP Peripheral dùng cho các giao tiếp I²C, SPI, và I²S

+ Bộ nhớ nội EEPROM có thể ghi/xoá lên tới 1 triệu lần

+ FLASH (dùng cho bộ nhớ chương trình) có thể ghi/xóa 10.000 lần

+ Hỗ trợ giao tiếp USB

+ Hỗ trợ điều khiển Ethernet

+ Hỗ trợ giao tiếp CAN

+ Một số dòng có tích hợp bộ RF (PIC16F639, và rfPIC)

+ DSP những tính năng xử lý tín hiệu số (dsPIC)

Hình 3.2 Vi điều khiển PIC16F887

 Những đặc điểm và tính năng của PIC16F887

- PIC16F887 có 44 chân trong đó có 35 chân I/O, điện áp hoạt động

- 368 Bytes SRAM nội

- Ghi/Xóa: 100.000 Flash / 1.000.000 EEPROM

Col1

D5

C1 1F

EN

Row1

VCC-ME D4

33 31 29 27 25 23

RC7/RX/DT RD4 RD5/P1B

RD7/P1D VSS VDD RB0/AN12/INT RB1/AN10/C12IN3- RB2/AN8 RB3/AN9/PGM/C12IN2

RE0/AN5 RA5/AN4/SS/C2OUT RA4/T0CKI/C1OUT

Khối xử lý trung tâm sử dụng thạch anh 5MHz đã qua bộ chia 4, nguồn cung cấp 5V Dùng để nhận dữ liệu nhập từ bàn phím ma trận 4x4, tính toán

và so sánh, hiển thị các giá trị ra LCD 20x4 và LED 7 đoạn, điều khiển khối cảnh báo và truyền dữ liệu về bộ Master

Thiết kế khối LED 7 đoạn

Hình 3.4 Sơ đồ mạch LED 7 đoạn

TD62783

1 3 5 7

11 13 15 17

I1 I3 I5 I7

O8 O6 O4 O2

9 10

E

C DP B

F G

e LED2

4094

4 6 14 12 9 10

U7 LED7

1

4 6

9 10

E

C DP B

F G d

9 10

E

C DP B

F G

b a

9 10

E

C DP B

F G d

f

a U?

4094

4 6 14 12 9 10

9 10

E

C DP B

F G

9 10

E

C DP B

F G d

g e

f d

18 16 14 12

COM GN

IN1 IN3 IN5 IN7

OUT1 OUT3 OUT5 OUT7 LED4

e

g

VCC-5V

f e

U12 LED7

1

4 6

9 10

E

C DP B

F G STR

U5 LED7

1

4 6

9 10

E

C DP B

F G e

Data

LED1

liệu số (09) Khi U14 nhận được 8 bits, khi bắt đầu nhận bits thứ 9 xung CLK cạnh xuống thì bits Q7 được dịch và là dữ liệu bắt đầu của QS2 (data của U7), cứ như vậy cho tới khi nhận đủ 16 bits chân STR ở mức cao thì cả dữ liệu quét và data được đẩy ra hiển thị LED 7 đoạn IC TD62783 nhận data và xuất dữ liệu mức 1 (12VDC) qua điện trở 470 (Ohm) hạn dòng cho LED IC ULN2803 có nhiệm vụ rút dòng về Tần

số quét 8 LED 7 đoạn là 1/16 (ms) =0.0625 KHz

Thiết kế khối hiển thị LCD

- Production: Giá trị sản lượng của đơn hàng nhập

- Pieces/Prs: Số miếng trên một lần dập

- Layer: Số lớp

- Pieces/Die: Số đôi phụ thuộc loại khuôn công nhân sử dụng Màn hình giao diện LCD cho phép hiển thị 4 giá trị nhập từ bàn phím ma trận và hiển thị tình trạng đếm hay ngưng đếm khi công nhân chuyển thực hiện với loại khuôn khác, lúc này board Slave sẽ ngưng đếm

D6 EN

LCD20X4 U2

10k

D5 D4

VCC-5V

VCC-5V

D7

INPUT SENSOR

2 1

ISO5 OPTO ISOLATOR

Thiết kế khối nút nhấn tác động từ bên ngoài

ra 2 chân cb1 và cb2, chân 4 của hai Opto PC817 sẽ được nối xuống mass

Từ đó kích cho 2 transistor Q2 và Q4 hoạt động, điều khiển khối điều khiển

có sẵn của máy dập hoạt động Điện áp sẽ đi từ E về C của Q2 và Q4 đưa

Q2 A1013 R7

4k7

J7

CB2

1 2

J3

CB1

1 2

R11

4k7

Thiết kế khối phát hiện mất nguồn

đó tiếp tục quá trình tính toán trước đó Tụ 1000uF được sử dụng để lưu trữ nguồn cho một mình vi điều khiển khi mất điện một khoảng thời gian đủ lớn để nó có thể lưu hết dữ liệu Diode D1 là để cách ly không cho nguồn nuôi các khối khác như LCD hay LED 7 đoạn khi mất điện Bình thường khi có điện opto PC817 được kích làm chân vi điều khiển hiểu mức 0V Khi mất điện xảy ra, opto không được kích, chân vi điều khiển sẽ là mức 1 từ tụ 1000uF, điện áp này sẽ giảm cho tới khi tụ xả hết thì vi điều khiển sẽ mất điện hoàn toàn, lúc này dữ liệu đã được lưu vào eeprom xong

R17

220

D7

LED D1

DIODE VCC-5V

VCC-ME

VCC-ME

ISO6 OPTO ISOLATOR-A

check

R16 10K

Thiết kế khối cảnh báo

Chọn module giao tiếp uart

Module APC220-43 được tích hợp song module thu phát với tốc độ MCU cao và IC RF với dung lượng lớn Sửa lỗi hiệu quả cao với công nghệ mã hóa Interleaving, nó có thể chống nhiễu và độ nhạy cải thiện cao Nó có thể có hiệu suất tốt trong môi trường nhiễu phức tạp ví dụ như trong công nghiệp Kỹ thuật này hiệu quả cao trong truyền dữ liệu khu vực

VCC-5V

R2

470

Q1 PNP BCE

Q2 PNP BCE

DS1

12VDC

1 2

U2 BUZZER

APC220-43 là module có chi phí hợp lý và dễ ứng dụng nó không chỉ truyền nhận với bộ đệm lớn mà còn cải thiện lên đến 100 kênh Đó là các thông

số dễ dàng thiết lập lý tưởng cho việc truyền dẫn dữ liệu không dây

 Ứng dụng:

- Tự động Meter Reading (AMR)

- Cảm biến không dây

- Tự động hóa công nghiệp

- Việc kiểm soát các tín hiệu giao thông

- Thiết bị đầu cuối cầm tay không dây

- Điều khiển từ xa và giám sát

- Việc quản lý xe ôtô

- Thay thế truyền dẫn bằng dây phức tạp

- Giao tiếp UART/TTL

- Hơn 256 bytes đệm dữ liệu

- Phù hợp để chuyển dữ liệu lớn

- Thuận tiện cài đặt trên phần mềm

 Cài đặt:

- Sơ đồ chân

APC220-43

3 EN Cho phép nguồn cung cấp >=1.6V, <=1.5V ngủ