Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng dịch vụ bưu chính viễn thông ở việt nam

Trước khi bắt đầu thực hiện các công việc thiết kế và chế tạo hệ thống, chúng tôi đã nghiên cứu và xây dựng phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn tự động dựa trên hệ thống chia chọn của h

Bộ Bưu chính Viễn thông Viện Khoa học và Kỹ thuật Bưu điện

122 Hoàng Quốc Việt Hà Nội

Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:

Nghiên cứu ứng dụng các Công nghệ Tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng Dịch vụ Bưu chính Viễn

thông ở Việt nam

PGS.TS Nguyễn Minh Dân

5701

01/03/2006

Hà Nội, 4-2005

Danh sách những người thực hiện

A Chủ nhiệm đề tài

PGS.TS Nguyễn Minh Dân

Bộ Bưu chính Viễn thông

B Cán bộ tham gia nghiên cứu

1 KS Trần minh Sơn Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

2 TS Lê Anh Tuấn Viện Tên lửa-Trung tâm KHKT & CNQS

3 KS Đoàn Đình Phương Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và

Công nghệ Việt nam

4 Ths Nguyễn Thái Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

5 KS Trần Thế Truyền Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

6 Ths Phạm Quốc Huy Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

7 TS Nguyễn Xuân Huy Viện Tên lửa-Trung tâm KHKT & CNQS

8 KS Nguyễn Hồng Quyền Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và

Công nghệ Việt nam

9 KS Lê Tuấn Minh Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và

Công nghệ Việt nam

10 KS Biện Văn Quang Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện

Tóm tắt báo cáo tổng hợp đề tài KC.03.16

Mục tiêu của đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng dịch vụ Bưu chính ở Việt nam” là nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm

hệ thống chia chọn thư tự động với các tính năng kỹ thuật: Tốc độ chia thư: 4000 thư/giờ, Số hướng chia: 4 hướng và 1 hướng Reject, kích cỡ phong bì từ 105x190 đến 245x210mm Với yêu cầu đặt ra như thế, nhóm thực hiện đề tài đã khảo sát và nghiên cứu các loại thiết bị chia chọn trên thế giới, đặc biệt là thiết bị chia chọn thư của hãng COSMOS hiện đang hoạt động tại Công ty Bưu chính liên tỉnh và quốc tế (VPS).Với những gì mà nhóm thực hiện đã khảo sát được, chúng tôi đã tìm ra được hướng đi để thực hiện đề tài Trước khi bắt tay vào xây dựng và chế tạo hệ thống, chúng tôi đã xác lập mô hình và những yêu cầu kỹ thuật cơ bản của hệ thống Nội dung này làm tiền đề cho việc xác định công nghệ và các công cụ thực hiện sau này Trước khi bắt đầu thực hiện các công việc thiết kế và chế tạo hệ thống, chúng tôi đã nghiên cứu và xây dựng phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn tự động dựa trên hệ thống chia chọn của hãng COSMOS của Công ty VPS Qua phần mềm mô phỏng, một lần nữa chúng tôi lại nghiên cứu kỹ hơn về hệ thống chia chọn COSMOS về các chức năng hoạt động và tính năng kỹ thuật của hệ thống Để có thể thiết kế và chế tạo hệ thống, chúng tôi cần phải xác định nguyên lý điều khiển cho hệ thống điều khiển Dựa vào nguyên lý trên chúng tôi đã thiết kế cụ thể các module cơ khí đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn xếp, thiết kế chi tiết các cơ cấu cơ khí Chế tạo các cơ cấu, lắp ráp và hoàn chỉnh về phần cơ khí của hệ thống Về phần điều khiển, chúng tôi đã nghiên cứu và đưa ra các thuật toán điều khiển, xây dựng và phát triển các phần mềm điều khiển hệ thống: Phần mềm đọc Barcode, Phần mềm phân phối thư Hệ thống tổng hợp số liệu và cảnh báo hỏng hóc được xây dựng dựa trên nguyên lý điều khiển hệ thống và nguyên lý cơ khi khi chế tạo Công việc tích hợp các module và tích hợp hệ thống dựa trên các chuẩn tích hợp Hệ thống chia chọn thư tự động mà nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng và chế tạo đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật đặt ra trong đề cương

MỤC LỤC

Lời nói đầu……… 1

Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước……… 3

Đối tượng nghiên cứu………7

Các công trình Khoa học có liên quan……… 9

Chương 1: Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động……….10

1 Lập mô hình hệ thống chia chọn tự động……….10

2 Xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn tự động……… 15

3 Kết luận……….16

Chương 2: Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động………17

1 Phương pháp mô phỏng……… 17

2 Mô hình hóa các thực thể mô phỏng ………18

3 Phát triển phần mềm mô phỏng… ……… 19

4 Đánh giá kết quả thu được………24

5 Kết luận và kiến nghị……….24

Chương 3: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode……….25

1 Sản phẩm……… 25

2 Tóm tắt nội dung báo cáo……….25

3 Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống cơ khí cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp……….25

4 Kết luận………32

Chương 4: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp……… 33

1 Sản phẩm……….33

2 Tóm tắt nội dung báo cáo……… 33

3 Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp… 37

4 Kết luận……….42

Chương 5: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc 43

1 Sản phẩm……….43

2 Tóm tắt nội dung báo cáo……… 43

3 Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống tổng hợp số liệu, cảnh báo hỏng hóc 43

4 Kết luận……….50

Chương 6: Tích hợp các module của hệ thống chia chọn……….51

1 Sản phẩm……….…51

2 Tóm tắt nội dung báo cáo……….……….51

3 Tóm tắt kết quả đạt được……….….51

4 Kết luận……….……51

Kết quả của đề tài………53

Kết luận và khuyến nghi……… 54

Tài liệu tham khảo……… 56

Lời mở đầu

Ngành Bưu chính nước ta trong thời gian gần đây phát triển rất nhanh, nhiều dịch vụ mới được đưa vào khai thác và bước đầu đã tạo nên bộ mặt mới của Bưu chính Việc ứng dụng công nghệ mới, tiên tiến để nâng cao chất lượng phục vụ cũng như hiệu quả kinh doanh của Ngành là rất cần thiết Tin học hoá công việc quản lý và điều hành đã từng bước được áp dụng và đã đem lại những hiệu quả ban đầu Tuy nhiên công nghệ khai thác bưu gửi của Ngành hầu như vẫn là thủ công và tốn rất nhiều công sức Tự động hoá trong qui trình khai thác sẽ nâng cao được chất lượng phục vụ và hiệu quả kinh doanh của Ngành Hiện nay mới có Trung tâm I của Công ty VPS tại Hà nội được trang bị hệ thống chia thư và bưu kiện tự động Các Công ty bưu chính của các tỉnh, thành phố vẫn khai thác thủ công Tuy nhiên giá thành một hệ thống chia chọn tự động rất cao, vì thế không thể đầu tư các thiết bị chia chọn tự động vào nhiều điểm trong mạng lưới Bưu chính Quốc gia ngay được

Giải pháp nghiên cứu và chế tạo từng phần trong hệ thống chia chọn thư tự động để tiến tới chế tạo toàn bộ hệ thống chia chọn thư tự động với những chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng được yêu cầu công việc ở những Trung tâm hoặc các Công ty Bưu chính tỉnh, thành phố có lưu lượng Bưu gửi thấp là một nhu cầu thực sự Với việc nghiên cứu và chế tạo trong nước các thiết bị chia chọn, Giá thành của hệ thống sẽ thấp hơn rất nhiều

so với nhập ngoại Đồng thời đáp ứng một cách linh hoạt các yêu cầu kỹ thuật cũng như công việc của Ngành Bưu chính

Đề tài KC.03.16 “Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hoá tiên tiến để

nâng cao chất lượng dịch vụ bưu chính ở Việt Nam” thuộc Chương trình Khoa học

Công nghệ Nhà nước về Tự động hoá là bước đi đầu tiên cho giải pháp nghiên cứu và chế tạo ở trong nước các hệ thống tự động để phục vụ và nâng cao hiệu xuất sản xuất Sản phẩm của chính đề tài là hệ thống chia chọn thư tự động có hai module: Module đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn xếp cùng các phần mềm điều khiển kèm theo hệ thống và phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động theo như đề cương của

đề tài Đề tài được chia làm 6 chương

1 Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động

2 Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động

3 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp

4 Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho modul đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp

5 Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc

6 Tích hợp các modul của hệ thống chia chọn

Kết quả nghiên cứu của các nội dung sẽ được trình bày phần sau

Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

• Ngoài nước

a) Tình hình phát triển tự động hoá chia chọn bưu phẩm ở các nước

Hiện nay, ở các nước phát triển việc ứng dụng tự động hoá trong Bưu chính đã phát triển từ lâu và đã được ứng dụng hầu hết các nước Một số nước như: Mỹ, Nhật bản, Đức, Pháp đã chế tạo và thương mại hoá các thiết bị chia chọn tự động Các nước trong khu vực như Trung quốc, Thái lan, Indonesia cũng đang sử dụng các thiết

bị chia chọn tự động của các hãng châu Âu và Nhật bản

Các hệ thống chia chọn tự động tiên tiến ngày nay đã đạt được tốc độ và tính mềm dẻo rất cao Tốc độ của hệ thông chia chọn bưu phẩm cỡ nhỏ có thể đạt được 40.000 thư/giờ (hệ thống của hãng SOLYSTIC), các hệ thống chia chọn bưu phẩm cỡ lớn có thể chia chọn được các dạng phong bì lớn (thiết bị của hãng ALCATEL) Tuy nhiên, giá thành của hệ thống rất cao (hệ thống của SOLYSTIC khoảng trên 3 triệu USD)

Các hệ thống chia chọn bưu phẩm tuy về mặt công nghệ không quá phức tạp mang tính bí quyết nhưng hệ thống chia chọn bưu phẩm tự động đòi hỏi khả năng hệ thống hoá, ghép nối, chính xác và đồng bộ ở trình độ rất cao Hệ thống đã được nghiên cứu và phát triển trong nhiều năm với đầu tư lớn và nền tảng về tự động hoá của các nước chế tạo là rất cao

b Các sản phẩm của các hãng nước ngoài đang được sử dụng phổ biến:

Sản phẩm của hãng NEC Nhật bản: có thể đạt đến tốc độ 30.000 thư/giờ hoạt động cả 2 chế độ nhận dạng (OCR) hoặc chế độ người đọc (VCS) Có hai kiểu máy là kiểu đựng thư bằng thùng và đựng thư bằng ngăn xếp Hệ thống sử dụng VCS có thể hoạt động theo hai chế độ trực tiếp (online) hoặc gián tiếp (offline) Các máy đều hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia Ngoài các hệ thống chia chọn NEC còn đưa ra một số máy móc phụ trợ khác như: máy xoá tem, Dung lượng của máy có thể giao động từ vài chục ngăn đến vài trăm ngăn tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng Hãng NEC đã bán ra số lượng máy ở nước ngoài khoảng

trên 100 cho trên 10 nước ở cả châu Âu và châu á, tại Nhật bản số lượng máy của NEC khoảng trên 200 máy

Sản phẩm của hãng ALCATEL: hãng ALCATEL đưa ra sản phẩm máy chia thư cỡ lớn có tốc độ 21.600 thư/giờ Máy này có thể chia được phong bì giao động từ 90x140 đến 260x360, độ dày từ 0.5 mm đến 20 mm cân nặng từ 10 đến 1000 gam Máy của ALCATEL hoạt động ở cả chế độ nhận dạng hoặc chế độ người đọc Nguyên lý hoạt đông của máy là thư sau khi được nhận dạng thì được chia đến các thùng Máy của ALCATEL được sử dụng tại Pháp và một số nước ở châu Âu Máy hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia Sản phẩm của hãng SIEMENS: Hãng SIEMENS đưa ra máy chia từ nhỏ đến lớn, số lượng ngăn có thể từ 10 đến 20 ngăn, tốc độ của máy <47.000 thư/giờ, tốc độ truyền tải là 3,8 m/s, có khả năng mềm dẻo cho các loại phong bì khác nhau có kích thước từ 89x156 đến 152x255 trọng lượng lên đến 1 kg Máy của SIEMENS hoạt động ở cả chế độ nhận dạng hoặc chế độ người đọc Nguyên lý hoạt đông của máy là thư sau khi được nhận dạng thì được chia đến các thùng hoặc các ngăn xếp Máy hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia

Sản phẩm của hãng SOLYSTIC: đây là hãng đa quốc gia Thiết bị chính được sản xuất tại Pháp nhưng do một công ty của Mỹ thiết kế Máy này được công ty VPS mới nhập đang trong giai đoạn thử nghiệm Máy do công ty VPS chỉ hoạt động theo chức năng người đọc địa chỉ, có thể mở rộng ra thành OCR Tốc độ của máy đạt được 40.000 thư/giờ, kích cỡ phong bì loại nhỏ Máy hoạt động trên nguyên lý ngăn xếp Dung lượng 128 ngăn Hệ thống truyền tải sử dụng băng tải để chuyển thư Máy hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia

Sản phẩm của hãng BELL + HOWELL: đây là hãng của Anh Máy chia được các loại phong bì từ C6 đến B4, độ dầy có thể đạt được dến 15 mm, tốc độ của máy có thể điều chỉnh được Máy của BELL + HOWELL hoạt động ở cả chế độ nhận dạng hoặc chế độ người đọc Máy hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia

• Trong nước

Một số sản phẩm áp dụng công nghệ điều khiển tự động hoá đã được nghiên cứu phát triển và ứng dụng trong nước Các sản phẩm trên hầu hết có quy mô nhỏ, đơn

lẻ và khả năng áp dụng trong Bưu chính hạn chế Tuy nhiên, với kinh nghiệm và kiến thức thu được cùng với sự hỗ trợ của nhà nước và ngành, khả năng chế tạo một thiết bị chia chọn tự động cho ngành Bưu chính là hoàn toàn có thể

Hiện nay, công nghệ tự động hoá và cơ khí chế tạo trong nước tuy chưa cao nhưng đối với thiết bị chia chọn tự động bưu phẩm thì khả năng trong nước có thể chế tạo được Tuy nhiên, việc chế tạo một sản phẩm tự động hoá cần phải có thời gian cũng như kinh phí khá nhiều để đạt được Một số thiết bị nhỏ lẻ trong nước chưa chế tạo được hiện nay có thể nhập từ nước ngoài với giá thành không đắt giúp cho chế tạo các dây chuyền tự động hoá trở nên dễ dàng hơn

Trước nhu cầu tất yếu tách Bưu chính khỏi Viễn thông, ngành Bưu điện cần hiện đại hoá lĩnh vực Bưu chính để theo kịp các nước trong khu vực, đay cũng là hướng ưu tiên của nhà nước Các Bưu điện Tỉnh sẽ tách thành 2 công ty Bưu chính và Viễn thông Lưu lượng ngày càng tăng cao của dịch vụ Bưu chính, việc chia chọn tại ngay các Bưu điện tỉnh là thực sự cần thiết, nó giúp cho các công ty Bưu chính giảm được chi phí chuyên chở

Ngành Bưu điện sẽ ban hành và thống nhất mã Bưu chính cho các vùng, các Bưu cục Từ đó, việc nhận biết địa chỉ thông qua mã Bưu chính sẽ được thực hiện Một số công trình nghiên cứu đã được thực hiện trong nước là những tài liệu tham khảo bổ ích cho việc thực hiện đề tài như:

o Đề tài cấp Nhà nước KHCN-04-07"Nghiên cứu, ứng dụng và thử nghiệm SCADA trong một số lĩnh vực quan trọng”

o Đề tài cấp Nhà nước KHCN-04-09"Nghiên cứu tiếp cận và ứng dụng một số công nghệ tiên tiến và phương pháp hiện đại trong tự động hoá”

o Đề tài cấp Nhà nước KHCN-04-DA02"Sản xuất các thiết bị và phần mềm của

hệ thống tự động hoá liên nghành: Thuỷ lợi, thuỷ điện, thuỷ văn và phòng chống bão lụt”

o Đề tài cấp Tổng Công ty 94-97-TCT-RD "Nghiên cứu xây dựng hệ thống mã Bưu chính Việt nam theo địa chỉ chuyển phát và hệ cơ sở dữ liệu danh bạ mã Bưu chính Việt nam phục vụ sản xuất kinh doanh các dịch vụ Bưu chính”

Đối tượng nghiên cứu

• Cách tiếp cận và phương pháp luận

Nghiên cứu, tìm hiểu nắm bắt công nghệ và kỹ thuật của các hệ thống chia chọn bưu phẩm của các hãng nước ngoài

Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật điều khiển tự động cho các dây truyền cơ khí Nghiên cứu các công nghệ cơ khí về hút tách, truyền tải và phân chia bưu phẩm, từ đó lựa chọn công nghệ thích hợp đối với chia chọn bưu phẩm

Từng bước áp dụng các kết quả nghiên cứu để chế tạo sản phẩm chia chọn tự động bưu phẩm

• Kỹ thuật sử dụng để phát triển sản phẩm

Mô hình hoá hệ thống chia chọn theo cấu trúc modul

Xây dựng phần mềm, chạy trên các card Controller

Chế tạo các thiết bị cơ khí cho hệ thống chia chọn (một số thiết bị trong nước chưa sản xuất được thì nhập khẩu) sử dụng công nghế chế tạo chính xác đảm bảo theo chức năng yêu cầu

Sử dụng các phần mềm thiết kế để thiết kế các cụm, máy, hệ thống

Các phương tiện, thiết bị chuyên dụng cần thiết để phát triển sản phẩm:

o Hệ thống chia chọn tự động của hãng SOLYSTIC tại công ty VPS

o Hệ thống máy tính và các thiết bị chuyên dụng

• Tính mới và tính khoa học của đề tài

Đây là đề tài nghiên cứu về lĩnh vực tự động hoá đầu tiên ứng dụng trong ngành Bưu chính

Hệ thống chia chọn bưu phẩm hiện nay trên thế giới mới chỉ có một số hãng đã phát triển và các hãng này đều thuộc các nước có nền công nghiệp cũng như tự động hoá phát triển nhất thế giới (như Mỹ, Pháp, Đức, Nhật ) Sản phẩm đã được thương mại hoá có giá thành rất cao (khoảng 3 triệu USD)

Hệ thống tự động chia chọn là một hệ thống tự động lớn, hệ thống điều khiển và giám sát phức tạp, các thông số và số liệu đầu vào của hệ điều khiển rất nhiều, xử lý tốc độ cao, độ chính xác cao Các card điều khiển cho hệ thống rất phức tạp, được chế tạo công nghệ rất cao, giá thành khá cao

Do tính đặc thù của nghiệp vụ chia chọn bưu phẩm, hệ thống dây truyền cơ khí đòi hỏi rất phức tạp, độ chính xác và tính đồng bộ cao Hệ thống cơ khí của hệ thống chia chọn đòi hỏi thiết kế và chế tạo ở trình độ cao

Các công trình khoa học có liên quan

1 Bài báo Khoa học “Nghiên cứu thuật toán điều khiển luồng thư cho hệ thống chia chọn thư tự động”, hội nghị toàn quốc lần thứ VI về tự động hóa

Tác giả: PGS.TS Nguyễn Minh Dân, TS Lê Anh Tuấn

2 Bài báo Khoa học “Nghiên cứu và phát triển PLC cho hệ thống chia chọn thư tự động”, hội nghị toàn quốc lần thứ VI về tự động hóa

Tác giả: PGS.TS Nguyễn Minh Dân, TS Lê Anh Tuấn, TS Nguyễn Xuân Huy

3 Bài báo Khoa học “Thiết kế hệ thống phân loại thư cho các Công ty Bưu chính tại các Bưu điện Tỉnh ”, Hội nghị Khoa học của Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Tác giả: ThS Nguyễn Thái

4 Bài báo Khoa học “Ứng dụng mạng Neural trong nhận dạng chữ số viết tay ”, Hội nghị Khoa học của Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông

Tác giả: KS Trần Minh Sơn, KS Trần Duy Dũng

Chương 1: Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động

Chương này giới thiệu mô hình hệ thống chia chọn tự động và lựa chọn công nghệ cho

hệ thống chia chọn đã đăng ký trong đề cương Chương này gồm 2 nội dung chính

1 Lập mô hình hệ thống chia chọn tự động

Phần này đề cập đến phương pháp và nguyên lý lập mô hình hệ thống chia chọn thư tự động Các nội dung chính được chúng tôi đề cập tới:

• Nghiên cứu các loại hệ thống chia chọn tự động trên thế giới : Nghiên cứu các

modul chính của các hệ thống chia chọn bưu phẩm tự động hiện có trên thế giới Nghiên cứu các tính năng kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của từng modul Nhóm

thực hiện đề tài đã tìm hiểu kỹ các thiết bị và nhận thấy rằng:

Các thiết bị chia chọn chọn bưu phẩm của các hãng trên thế giới được chia thành các chủng loại sau: thiết bị chia chọn bưu phẩm cỡ nhỏ và thiết bị chia chọn bưu phẩm cỡ lớn

Về tốc độ thì các thiết bị của các hãng không có sự chênh lệch đáng kể

Về tính năng của các thiết bị tuỳ thuộc vào từng hãng cũng như mô hình lớn nhỏ của thiết bị

Về nguyên lý hoạt động tương đối giống nhau

Sơ đồ khối một thiết bị chia chọn thư tự động với đầy đủ các module chức năng được trình bày theo sơ đồ dưới đây

Sơ đồ khối thiết bị chia chọn thư tự động hoàn chỉnh

Module nạp thư

Module căn bằng thư

Module đọc barcode

Module phân phối thư 1 Các ngăn chứa thư

Chiều thư vào

Module giữ chậm Module in mã vạch

Module phân tầng Tầng 2

Tầng n Tầng 1

Module phân phối thư 4

• Xây dựng yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống chia chọn thư tự động: Nhóm thực hiện

đề tài đưa ra các yêu cầu cơ bản của hệ thống chia thư sẽ được xây dựng theo đề cương của đề tài Các lựa chọn của nhóm dựa theo yêu cầu đủ của hệ thống Các yêu cầu chính là:

Tốc độ chia chọn thư: 4000 thư/giờ

Tốc độ băng truyền: 50 cm/giây

Tốc độ xử lý tín hiệu: <10ms

Số cổng tín hiệu cần thiết: 64 (Analog và digital Input/Output)

Động cơ điện: Công suất 250-500W

Điều khiển động cơ: Biến tần

Cảm biến: Sensor thu phát, điện áp tiêu chuẩn 5V

Nguồn nuôi: 220V,50Hz, 5KVA tiêu chuẩn; Điện áp ra: 5V

• Lựa chọn cấu trúc hệ thống chia chọn thư tự động: Đưa ra cấu trúc hệ thống

chia chọn thư tự động dựa trên nguyên lý băng tải kẹp thư để chuyển thư và mã vạch địa chỉ để chia thư Cấu trúc sản phẩm dự kiến và sự kết nối giữa hệ thống chia thư và

Hệ thống thu thập số liệu và cảnh báo hỏng hóc Nhóm thực hiện đề tài lựa chọn cấu trúc hệ thống cho thiết bị chia chọn thư tự động theo như đăng ký trong đề cương của

đề tài Thiết bị chia chọn thư của đề tài bao gồm hai module chính: Module đọc Barcode và Module bẻ ghi và ngăn xếp( module chia thư) Thư được đưa vào module đọc Barcode bằng tay và đã được in mã vạch địa chỉ Sơ đồ dưới đây mô tả cấu trúc hệ thống chia chọn tự động Hệ thống chia chọn thư tự động là một hệ thống mở, ta có thể

mở rộng ra nhiều hướng chia (từ 24 đến 32 ngăn chứa) tuy theo nhu cầu của thực tế

Modul phân phối thư 1 Modul phân tầng 1

Phần có thể

nâng cấp và

mở rộng Modul phân tầng n Modul phân phối thư n

Sơ đồ cấu trúc hệ thống chia chọn tự động của đề tài

• Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn thư tự động: Dựa vào các nghiên cứu

trên nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng mô hình của hệ thống chia chọn thư tự động:

Mô hình tổng thể và các khối chức năng Hệ thống điều khiển thiết bị chia chọn được chia ra làm 2 module chính: Module đọc Barcode và modul phân phối thư Các modul này được liên kết qua trung tâm xử lý, Trung tâm xử lý thu nhận thông tin, xử lý và gửi các số liệu cũng như yêu cầu điều khiển đến tùng bộ phận Hệ thống điều khiển có thể mở rộng và nâng cấp dễ dàng bằng cách ta chỉ cần bổ sung các PLC điều khiển phân phối thư theo yêu cầu của hệ thống Sơ đồ khối hệ thống điều khiển được trình bày dưới đây

Phần dùng để mở rộng và nâng cấp

PLC điều khiển băng truyền

PLC điều khiển module đọc barcode

PLC điều khiển module phân phối thư 1

Gửi số liệu đã xử lý tới

module phân phối thư tương

ứng

Xác định thư theo số liệu nhận

được từ module đọc barcode

Điều khiển bẻ ghi các ngăn

chia tương ứng

Thông báo kết quả

PLC điều khiển module phân phối thư n (nếu có)

Nhận thông tin từ các cảm

biến và xử lý

Máy tính PC: lập trình, lưu dữ liệu, giao diện, điều khiển

và báo lỗi hệ thống

2 Xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn tự động

Phần này xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn thư tự động và các giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống Các nội dung chính được trình bày sau đây:

• Nghiên cứu và lựa chọn card điều khiển cho hệ thống chia chọn: Nhóm thực

hiện đề tài đã nghiên cứu và khảo sát một số card điều khiển đã được thương mại hóa trên thế giới Từ đó đưa ra sự lựa chọn thiết bị cho hệ thống chia chọn Nhóm thực hiện lựa chọn thiết bị PLC của hãng Siemens dòng S7 vì những lý do sau:

Dòng sản phẩm S7 cung cấp rất nhiều lựa chọn khác nhau, từ CPU, modul

mở rộng, RAM mở rộng, giao diện các loại Tùy theo độ phức tạp của vấn đề điều khiển có thể chọn các dòng S7 khác nhau Với PLC dòng S7 có thể thực hiện các nhiệm vụ điều khiển từ đơn giản tới phức tạp và mở rộng phát triển vẫn trên nền một

• Lựa chọn giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống: Giải pháp ghép nối và tích

hợp hệ thống được lựa chọn dựa trên giải pháp điều khiển Từ gải pháp điều khiển đưa

ra giải pháp cơ khí Chính vì thế giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống cũng được đưa ra dựa trên các giải pháp đó Trong nội dung này nhóm thực hiên đề ra các giải

pháp sau:

Giải pháp điều khiển: Thiết bị điều khiển hệ thống chia chọn thư tự động

được chọn là các PLC công nghiệp dòng S7-200 của Siemens, một sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Dòng S7-200 có cấu trúc gọn nhẹ, giá thành thấp, có

số lượng lệnh lớn, thích hợp cho các ứng dụng tự động hoá cỡ nhỏ Ngoài ra với sự đa dạng các mẫu, khả năng mở rộng và liên kết cao, cộng với công cụ lập trình trong Windows cho phép giải quyết các vấn đề một cách linh hoạt Việc kết nối mạng cũng như các cảm biến phải đạt tiêu chuẩn an toàn Nhà nước và tiêu chuẩn công nghiệp Các thiết bị được chọn phải đảm bảo độ hoạt động tin cậy theo môi trường công nghiệp với các quy định cụ thể về nhiệt độ và độ ẩm

Giải pháp cơ khí: Thiết bị được thiết kế dựa trên nguyên lý thư đi thẳng kẹp

giữa hai băng tải, có bộ phận rẽ nhánh để đưa thư vào hướng được chia Bộ phận bẻ ghi áp dụng nguyên lý điện từ, thanh gạt Các đoạn băng tải dài có thiết bị kéo căng

Giải pháp tích hợp hệ thống: Phương pháp ghép nối và tích hợp các hệ thống điều khiển của các modul dựa trên các tiêu chuẩn áp dụng cho các PLC công nghiệp dòng S7-200 của Siemens Có ba phương pháp chính: là PPI Multi-Master cables, CP communication cards và Ethernet communication cards Phương pháp đầu được hỗ trợ sẵn, hai phương pháp sau đòi hỏi có các card tương ứng, phức tạp hơn nhưng tính năng mở rộng và tốc độ cao hơn Với yêu cầu hiện tại của chương trình, có thể sử dụng PPI Multi-Master cables để kết nối và tích hợp các hệ thống điều khiển

3 Kết luận : Nhóm thực hiện đã xây dựng mô hình hệ thống chia chọn, đưa ra các yêu

kỹ thuật cũng như công nghệ điều khiển để có thể chế tạo thành công hệ thống theo các chỉ tiêu kỹ thuật đã đang ký trong đề cương Việc xác định rõ mô hình cũng như công nghệ tạo điều kiện thuận lơi cho việc tìm giải pháp và chế tạo các module của hệ

thống chia chọn cả phần cơ khí lẫn điều khiển

Chương 2 : Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động

Chương này nghiên cứu về phương pháp mô phỏng, các bước thực hiện để phát triển phần mềm mô phỏng Chương này có các nôi dung chính được trình bày dưới đây

1 Phương pháp mô phỏng:

Nhóm thực hiện đề tài đã đưa ra phương pháp mô phỏng, giới hạn bài toán mô phỏng

hệ thống chia chọn thư tự động là kết hợp giữa mô phỏng và mô tả Tìm hiểu các phần mềm mô phỏng chia chọn thư trên thế giới từ đó đưa ra kiến trúc phần mềm mô phỏng

• Kiến trúc chung:

trung tâm phần mềm cấu thành bởi hai bộ phận chính là modul mô phỏng MASSIM

(Mail Sortation SIMulation) và modul mô tả MASAM (Mail Sortation AniMation)

Giao tiếp giữa hai modul này là thông qua Web Server nhằm tạo ra sự linh hoạt giữachúng

Giao diện GUI Giao diện CBT

Thành phần

mô phỏng MASSIM

Web Server Modul giao tiếp CGI

Thành phần

mô tả MASAM

Nền máy tính (CPU, RAM, Bus,

Đó là hình thức kiến trúc phân mức, hoặc phân bậc(hay lớp) được ứng dụng rộng rãi trong các khung chương trình mô phỏng

2 Mô hình hoá các thực thể mô phỏng: Thực chất của việc mô phỏng, là nằm xung quanh việc mô hình hoá (modling) hệ thống thực bằng một hình thức toán học và

lập trình và thực hiện các vận hành (simulation) trên mô hình toán học trừu tượng đó

Báo cáo trình bày các mô hình diễn giải trên máy tính tương ứng với các modul vật lý

và điều khiển

Mô hình hoá hệ thống: Đặc trưng lớn nhất của hệ thống chia chọn thư tự động nếu xét

ở mức hệ thống là có đơn vị lưu lượng là rời rạc (là các bưu phẩm) Vì thế công nghệ

mô phỏng sự kiện rời rạc DES được lựa chọn cho bài toán này

Mô hình lưu lượng thư: Để xây dựng mô hình lưu lượng thư, nhóm thực hiện đã đưa ra giải thuật tiến trình lưu lượng thư, khảo sát lưu lượng thư và phát triển mô hình lưu lượng thư bằng các phương pháp biến đổi toán học và xấy dựng các phân bố xác xuất

Mô hình hoá thư: Thư được mô tả thành một tiến trình bởi vì thư cần nhận biết nó đang được xử lý bởi modul nào Tiến trình thư có các pha chính như sau:

Pha 1: Khởi tạo, thư được khởi tạo với các thông số cơ bản như địa chỉ, kích thước,

khối lượng, điều kiện bề mặt, điều kiện tem Sau khi được khởi tạo, thư xếp hàng trước

bộ nạp và tự chuyển sang trạng thái nghỉ

Pha 3: Thư sau khi được xử lý tại một modul, nó di chuyển trong băng chuyền chờ

đến khi được tiếp nhận bởi modul tiếp theo

Letter address dimension weight stampPosition stamp

faceDirection hardness type init()

FlowUnit ID

Address name street city province country postalCode

Dimension length height width

Mô hình lưu lượng thư

Mô hình hoá thiết bị và các modul chức năng: Các modul được mô hình hoá thành Server trong mô hình Queue-Server, trong đó mỗi modul là một tiến trình

3 Phát triển phần mềm mô phỏng: Phần này trình bày các nội dung trong quy trình phát triển phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động và nội dung của phần mềm Nhóm thực hiện đã đưa ra các yêu cầu chức năng, các công nghệ và công

cụ phát triển phần mềm và phát triển các thành phần của phần mềm: MASSIM, MASSAM

Thành phần MASSIM

o Thiết kế mô hình được thực hiện trên ngôn ngữ mô tả UML (Unified Modeling Language), thông qua bộ Rational Rose và Visual Modeler của Visual Studio Rose và Visual C++ hoạt động rất tốt với nhau, hỗ trợ các thao tác dịch xuôi (forward engineering) hoặc dịch ngược (reverse engineering)

o Môi trường phát triển được lựa chọn là Visual C++, một môi trường trên hệ điều hành Windows đủ mạnh và rất thông dụng

o Môi trường biên dịch C++ giả Unix là Cygwin B20 Đây là phần mềm giả lập Unix trên Windows, hỗ trợ trình biên trình ngôn ngữ ANSI C/C++ là gcc và g++ Môi trường này được sử dụng để kiểm tra tính tương thích của phiên bản MASSIM cho Unix

Thành phần MASSAM

Điều rất thuận lợi là Flash MX hỗ trợ bốn nguyên tắc trên một cách tự nhiên Ngôn ngữ lập trình ActionScript hỗ trợ hình thức lập trình hướng đối tượng và hình thức phân lớp, phân cảnh, và phân tách giữa GUI và lập trình của Flash MX có thể dễ dàng thể hiện được kiến trúc UCM (User Interface – Control Object – Model)

của thiết bị là định nghĩa được các trạng thái của các phần tử và trạng thái của cả hệ thống, và việc chuyển đổi giữa các trạng thái đó Trạng thái được biểu diễn bằng một công cụ đó là Biểu đồ trạng thái (State Chart) - một công cụ được sử dụng rất rộng rãi trong việc mô hình hoá các hệ thống phần mềm và thiết bị phần cứng

Mô phỏng có thể được thực hiện bởi phần mềm MASSIM chạy độc lập, hoặc thông qua giao diện MASAM và Web khi chạy trên chế độ WBT Quy trình các bước chạy

mô phỏng như sau:

Bước 1: Thiết lập tham số cấu hình hệ thống

a Thiết lập thông qua giao diện GUI của MASSIM (Hình 2. 1)

b Thiết lập thông qua giao diện GUI của MASAM (Hình 2. 2)

c Thiết lập thông qua giao diện Web (Hình 2. 3)

Bước 2: Chạy mô phỏng

Bước 3: Quan sát kết quả thống kê (Hình 2. 4, Hình 2.5)

Hình 2 1: Thiết lập tham số cấu hình trong chế độ PC

Hình 2 2: Thiết lập tham số cấu hình trên giao diện của MASAM trong chế độ Web

Hình 2 3: Thiết lập tham số cầu hình trên Web trong chế độ Web

Hình 2 4: Kết quả thống kê trong chế độ PC

Hình 3 5: Kết quả thống kê trên giao diện của MASAM trong chế độ Web

Hình 2 6: Kết quả thống kê trên Web trong chế độ Web

4 Đánh giá kết quả thu được

Nhóm thực hiện đã xây dựng được phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động dựa trên thiết bị COSMOS đang được sử dụng tại công ty VPS Phần mềm trên đáp ưng được nhu cầu nghiên cứu cũng như giảng dạy tại Việt nam do thiết bị thực ít(

có 1 hệ thống tại Công ty VPS) và rất đắt, Việc nghiên cứu trực tiếp trên máy là không hiện thực Phần mềm mô phỏng được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa mô phỏng và

mô tả Ỏ đây phần mô tả thực hiện nhiều chức năng hơn đã giúp cho toàn nhóm thực hiện đề tài có điều kiện nghiên cứu kỹ hơn trong quá trình thực hiện

5 Kết luận và khuyến nghị

Việc nghiên cứu và xây dựng phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động

nhóm thưc hiện đề tài chia ra làm 3 giai đoạn chính Giai đoạn I nghiên cứu lý thuyết,

công nghệ và các mô hình cần thiết để phát triển phần mềm Giai đoạn II thực thi các ý tưởng thành dạng sản phẩm phần mềm Giai đoạn còn lại nhằm thử nghiệm, đánh giá, hoàn thiện sản phẩm cuối cùng Bộ tài liệu và phần mềm là một sản phẩn có ích cho việc nghiên cứu và đào tạo về hệ thống chia chọn thư tự động

Chương 3: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí

cho modul đọc Barcode

1 Sản phẩm

Nhánh đề tài này đã có các sản phẩm sau:

• Báo cáo “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode, modul bẻ ghi và ngăn xếp ( Quyển 3 kèm theo)

• Bản vẽ thiết kế hệ thống cơ khí modul đọc Barcode, modul bẻ ghi và ngăn xếp (Quyển 3 kèm theo)

• Hệ thống cơ khí modul đọc Barcode, modul bẻ ghi và ngăn xếp ( Hệ thống chia chọn thư)

2 Tóm tắt nội dung báo cáo:

• Tổng quan các loại thiết bị chia chọn thư trên thế giới

• Nguyên tắc lựa chọn giải pháp cơ khí cho hệ thống chia chọn

Công nghệ chia thư tại Việt nam

Tiêu chí lựa chọn phương án thiết kế phần cơ khí

• Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cơ cấu cơ khí máy chia thư tự động

Thiết kế nguyên lý cơ khí của máy chia thư

Thiết kế và chế tạo hệ thống bẻ ghi

Thiết kế và chế tạo modul chia thư

Thiết kế và chế tạo modul đọc Barcode

Thiết kế và chế tạo hệ thống ngăn xếp

Thiết kế và chế tạo hệ thống Puli

3 Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống cơ khí cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp

Cơ khí là phần việc đầu tiên trong việc chế tạo hệ thống điều khiển Để có thể chế tạo phần cơ khí được thành công, nhóm thực hiện đề tài đã khảo sát rất kỹ hệ thống chia chọn thư tự động của hãng COSMOS tại Công ty VPS Từ những kết quả khảo sát và yêu cầu cụ thể sản phẩm của đề tài, nhóm thực hiện đã đưa ra các nguyên lý hoạt động

và những tiêu chí lựa chọn phương án thiết kế phần cơ khí Các nguyên lý thiết kế tuân thủ theo các điểm sau:

Thiết kế sẽ dựa trên nguyên lý thư đi thẳng kẹp giữa hai băng tải mềm

Dựa trên nguyên lý rẽ nhánh của một số hãng để thiết kế phần rẽ nhánh Bước đầu sử dụng 01 môtơ để đảm bảo cùng một tốc độ trên toàn bộ hệ thống

Toàn bộ phần chia thư được đặt trên một tấm phẳng, mặt trên là hệ thống băng tải và nhánh rẽ chia thư, bên dưới là hệ thống dây đai dẫn động

Thiết bị bẻ ghi được thiết kế trên nguyên lý điện từ, thanh gạt có thể quay được 1 góc 150, nam châm điện dùng dòng điện 1 chiều DC 24V

Các đoạn băng tải dài (dẫn động và băng tải đường chính) phải có thiết bị kéo căng

Các nguyên lý thiết kế được cụ thể hóa bằng sơ đồ sau:Toàn bộ các băng tải kẹp thư được chạy và đỡ trên hệ thống puli, hệ thống puli này cố định phía trên tấm đế phẳng

có kích thước 2250 x 530 mm có chiều dày từ 7 mm làm bằng thép không gỉ inox Phía dưới tấm đế gắn mô tơ và hệ thống puli dẫn động, mỗi một băng tải chuyển động độc lập phía trên đều được kéo bằng một puli dẫn động phía bên dưới Riêng nhánh phụ hỗ trợ không có puli dẫn động bên dưới mà chạy bằng ma sát với dây đai của nhánh rẽ trước và nhánh rẽ sau Kích thước và vận tốc của các puli cũng như vận tốc của môtơ được quyết định bởi vận tốc dài của băng tải sẽ được tính toán ở phần sau Ngoài ra tất các các băng tải còn được kéo căng bằng hệ thống puli căng để đảm bảo khả năng kẹp thư cũng như hoạt động của băng tải

Nguyên lý cơ bản của máy được mô tả tại hình dưới đây như sau: Thư được nạp bằng tay vào giữa 2 băng tải mềm chạy sát nhau theo chiều thẳng đứng, mỗi băng tải cao 35

mm Đầu tiên thư được băng tải kẹp chạy thẳng trên quãng đường dài khoảng 0,5 mét Tại đây sẽ đặt thiết bị đọc barcode để đọc và nhận các thông số của thư (thiết bị barcode reader) Sau khi qua phần đọc code và nhận dạng, thư được băng tải đưa chạy qua vùng chia thư Theo tín hiệu điều khiển từ bộ phận điều khiển nếu thư chạy đến cửa thứ nhất mà có tín hiệu thư chia vào vùng 1 thì cơ cấu bẻ ghi (thiết bị bẻ ghi) sẽ quay thanh gạt một góc 150 và thư chạy vào phần kẹp giữa của băng tải hỗ trợ và

không có tín hiệu chia thư vào vùng 1 thì cơ cấu bẻ ghi vẫn ở vị trí "đi thẳng" và thư sẽ tiếp tục đi thẳng đến thư vùng 2 hoặc thư vùng 3, vùng 4 Nếu thư đi qua cả 4 cửa mà không có tín hiệu từ trung tâm điều khiển bẻ ghi vào một trong 4 cửa trên thì thư sẽ chạy thẳng và rơi xuống thùng thư loại

Sơ đồ nguyên lý cơ bản của máy chia thư có 04 cửa thư

a) Sơ đồ băng truyền, puli phần chia thư vào các ngăn ( phía trên tấm đế)

b) Sơ đồ dây đai, puli phần dẫn động ( phía dưới tấm đế)

c) Sơ đồ băng tải, dây đai và puli biểu diễn trên một mặt ghép chung cho cả hai phần chia thư và dẫn động

Tính toán vận tốc băng tải

• Các thống số đầu bài gồm:

Công suất chia chọn là 4.000 ( thư /giờ)

Kích thước phong bì thư lấy theo tiêu chuẩn là 100 x170 mm

Khoảng cách giữa các phong bì thư kẹp trên băng tải khi nạp bằng tay lấy bằng

1280 mét/giờ : 0,7111 = 1.800 mét/giờ = 30 mét/phút = 0,5 mét/giây

Vận tốc dài của băng tải hay là vận tốc chuyển động cơ bản của phong bì thư là 0,5

m/s Đây là vận tốc cơ sở để tính toán hệ thống điều khiển như thời gian bẻ ghi, thời

gian đọc barcode, vị trí đặt các photocell

Dựa trên sơ đồ nguyên lý chung, nhóm thực hiện thiết kế và chế tạo các bộ phận riêng

rẽ sau đó lắp ráp và tích hợp lại.Dưới đây là một số bản vẽ thiết kế các bộ phận của hệ thống cơ khí đã được chế tạo

Thiết bị bẻ ghi

• Vật liệu và công nghệ chế tạo

Toàn bộ tấm đế được chế tạo bằng thép không rỉ SUS 304L đảm bảo không hút

từ, công nghệ chế tạo là cắt trên máy tia lửa điện kỹ thuật số và hàn lắp ghép sau đó

Cơ cấu truyền lực được gia công bằng thép inox trên máy tiện CNC và máy cắt

tia lửa điện kỹ thuật số

Thanh cao su truyền lực được ép từ cao su nhựa trong khuôn thép đảm bảo tính

cứng vững và đàn hồi cần thiết

• Kết quả đạt được

Chế tạo xong 04 bộ bẻ ghi đưa đi thử nghiệm với các thông số chính sau đây

Điện thế điều khiển: 24V Dòng điều khiển: 0,5±0,05A

Thời gian đặt điện áp ngắn nhất tại một cuộn là: 40 ms

Thời gian trễ ở một vị trí (gạt – thẳng) 120 ms

Tấn suất gạt nhanh nhất đã thử là: 5 lần /giây

Cơ cấu tổng thể của thiêt bị bẻ ghi

Sơ đồ bố trí vị trí các puli, băng tải mặt dẫn động và mặt chia thư được thể hiện ở các hình dưới đây

Sơ đồ vị trí Puli, băng tải mặt dẫn động

Sơ đồ vị trí Puli, băng tải phần chia thư

Chiều cao của thân puli mặt chia là 40mm, mặt dẫn động là 25mm

Thiết kế các puli theo nguyên lý vát 2 đầu để băng tải không bị xê dịch khi chạy trên puli Sơ đồ của 2 loại puli nói trên được trình bày ở hình dưới đây

Thân puli

Trục

Tấm đế

Lò so Puli

Puli căng dây đai kẹp thư

Thiết bị căng dây đai dẫn động

Chương 4: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp

1 Sản phẩm

Nhánh đề tài này đã có các sản phẩm sau:

• Báo cáo “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode,

bẻ ghi và ngăn xếp”(Quyển 4A kèm theo)

• Phụ lục Báo cáo “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp”(Quyển 4B kèm theo)

• Hệ thống điều khiển module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp

• Phần mềm điều khiển hệ thống chia chọn

o Phần mềm điều khiển đọc Barcode

o Phần mềm điều khiển module bẻ ghi và ngăn xếp

o Phần mềm kiểm tra các nam châm của hệ thống bẻ ghi

o Phần mềm mô phỏng thuật toán điều khiển luồng thư

• Bài báo khoa học trong nước và quốc tế

o Trong nước: 2

2 Tóm tắt nội dung báo cáo:

Báo cáo này có các nội dung chính sau:

• Nguyên lý thiết kế hệ thống điều khiển cho hệ thống chia chọn: Phần này

nghiên cứu một số thiết bị chia chọn tự động đặc biệt là COSMOS S1-VR-M128, từ

đó đưa ra thiết kế lựa chọn cho hệ thống Dựa vào thiết kế tổng thể hệ thống điều khiển thiết bị chia chọn và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống để đưa ra thiết kế cho các

module

Thiết kế module đọc Barcode

Thiết kế module bẻ ghi và ngăn xếp

• Nghiên cứu về lý thuyết điều khiển tự động: Nghiên cứu các nguyên lý cơ bản

về điều khiển

Nguyên lý điều khiển PI ( điều khiển tỷ lệ-tích phân)

Nguyên lý điều khiển PID

Nguyên lý điều khiển bằng logic mờ

• Nghiên cứu và lựa chọn Card điều khiển thích hợp cho hệ thống chia chọn:

Công nghệ điều khiển bằng PLC

Xác định công nghệ và thiết bị điều khiển cho hệ thống chia chọn

• Lựa chọn thuật toán điều khiển cho hệ thống: Nghiên cứu các kiểu chia thư và xác định thuật toán điều khiển luồng thư

Thuật toán điều khiển về phía trước (feed forward)

Thuật toán sử dụng thời gian trễ

Thuật toán sử dụng bảng mã

• Xây dựng phần mềm điều khiển: Nghiên cứu công cụ lập trình PLC S7-200, thiết kế và xây dựng các phần mềm

Thiết kế hệ thống điều khiển và các phần mềm điều khiển

Sơ đồ khối hệ thống phần mềm điều khiển thiết bị chia chọn thư tự động của đề tài được trình bày dưới đây Ghép nối giữa máy tính và PLC thông qua chuyển đổi RS232/RS485 Phần mềm giao diện giữa máy tính và PLC để điều khiển, thu thập dữ liệu và thông tin báo lỗi Phần mềm chạy trên PLC dùng điều khiển hai module: Master module sử dụng PLC S7-200 hoặc S7-300 tùy theo yêu cầu của hệ thống Slave module sử dụng PLC S7-200, số lượng Slave module tùy thuộc vào hệ thống có bao nhiêu hướng chia và phần này có thể nâng cấp và mở rộng dễ dàng bằng việc ghép thêm các module Slave

Sơ đồ khối hệ thống phần mềm điều khiển thiét bị chia chọn thư tư động

Chương trình giao diện giữa PC và PLC trên nền Visual Basic để điều khiển, thu thập dữ liệu và thông báo lỗi; Chương trình Step7/Microwin để lập trình cho các Module S7-200/300

Master Module: PLC S7-200/300

Master Program điều khiển băng truyền, đọc Barcode, phát địa chỉ thư tới module phân phối thư tương ứng gồm các khối sau:

Main: Xử lý tín hiệu từ cảm biến để gọi chương trình con (SBR) tương ứng và điều khiển tốc độ băng truyền

SBR0: Cài đặt phương thức trao đổi của mạng SBR1: Đặt Ngăn theo lệnh

SBR2: Xử lý số liệu đọc từ đầu đọc Barcode SBR3: Phát địa chỉ thư tới Slave module tương ứng

SBR4: Nhận thông báo từ các Slave Module INT0: interrupt routine nhận lệnh từ PC INT1, 2: interrupt routine nhận số liệu từ đầu đọc Barcode

Slave Module 1: PLC S7-200

Slave Program điều khiển module phân phối thư

1 n với các ngăn chia tương ứng, thông báo kết

quả tới Master module gồm các khối sau:

Main: Xử lý tín hiệu từ cảm biến để gọi chương

trình con (SBR) tương ứng

SBR0: Cài đặt phương thức trao đổi của mạng

SBR1 – SBR8: Điều khiển bẻ ghi của Ngăn thư

Lưu đồ thuật toán điều khiển sử dụng cho Master và Slave module được trình bày dưới đây