Đồ án thiết kế hệ thống tự động phân loại sản phẩm bằng mã vạch

Phân loại sản phẩm là một yêu cầu cấp thiết trong công nghiệp nhằm thay thế cho con người đặc biệt là phân loại sản phẩm theo nhiều tiêu chí khác nhau. Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn, cụ thể như:Giảm sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, cải thiện được điều kiện làm việc của con người, tạo cho con người tiếp cận với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn.Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng.Giúp cho việc quản lý và giám sát trở nên rất đơn giản, bởi vì nó không những thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa…Những ứng dụng nỗi bật áp dụng vào Robot, máy in 3D, thiết bị bay không người lái, trợ lý game, các thiết bị tự động hóa…Đó là những hệ thống tương đối phức tạp, và với mức độ hiểu biết thì em thực hiện đồ án: “Thiết kế hệ thống tự động phân loại hàng hóa theo khu vực bằng mã vạch – Barcode”.

Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, đại hóa, để q trình phát triển nhanh cần tập trung đầu tư vào dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao suất lao động cho sản phẩm có chất lượng cao Phân loại sản phẩm yêu cầu cấp thiết công nghiệp nhằm thay cho người đặc biệt phân loại sản phẩm theo nhiều tiêu chí khác Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho lớn, cụ thể như: Giảm sức lao động, tránh nhàm chán công việc, cải thiện điều kiện làm việc người, tạo cho người tiếp cận với tiến khoa học kỹ thuật làm việc môi trường ngày văn minh Nâng cao suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, thay đổi mẫu mã cách nhanh chóng Giúp cho việc quản lý giám sát trở nên đơn giản, khơng thay đổi điều kiện làm việc cơng nhân mà cịn giảm số lượng cơng nhân đến mức tối đa… Những ứng dụng nỗi bật áp dụng vào Robot, máy in 3D, thiết bị bay không người lái, trợ lý game, thiết bị tự động hóa… Đó hệ thống tương đối phức tạp, với mức độ hiểu biết em thực đồ án: “Thiết kế hệ thống tự động phân loại hàng hóa theo khu vực mã vạch – Barcode” Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Nguyễn Thành Quân, thầy mơn giúp nhóm em hồn thành đồ án tốt nghiệp Do nhiều hạn chế kiến thức nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận góp ý thầy để nhóm em hồn thiện kiến thức ! Khoa Điện Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU U CẦU CƠNG NGHỆ .1 1.1 Đặc tính ưu việt mã vạch 1.2 Hệ thống phân loại hàng hóa Barcode đề tài 1.2.1 Mơ hình lắp đặt .3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BARCODE VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH THIẾT KẾ 2.1 Giới thiệu barcode 2.1.1 Khái niệm barcode 2.1.2 Cấu tạo Barcode .5 2.1.3 Phân loại barcode 2.1.4 Ứng dụng barcode 12 2.1.5 Giới thiệu Barcode EV-X620 14 2.2 Giới thiệu PLC MITSUBISHI FX1N-40MT-001 15 2.3 Giới thiệu van khí nén 17 2.4 Giới thiệu Relay trung gian 18 2.5 Giới thiệu xi lanh khí nén 19 2.6 Giới thiệu nguồn 24VDC 20 2.7 Giới thiệu nút ấn 21 2.8 Giới thiệu động 24VDC 22 2.9 Giới thiệu động bước 57HBP Driver 23 2.10 Card truyền thông FX1N-232DB cho PLC FX1N-40MT 27 CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP THÔNG SỐ VÀ KẾT NỐI CÁC THIẾT BỊ .28 3.1 Thiết lập thông số 28 3.1.1 Kết nối PLC MITSUBISHI FX1N-40MT với phần mềm EXCEL .28 Khoa Điện Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 3.1.2 Kết nối PLC MITSUBISHI FX1N-40MT với HMI GOT1000 thông qua GT Designer 37 3.1.3 Lưu đồ thuật toán 43 3.2 Kết nối thiết bị 44 3.2.1 Kết nối PLC máy tính 44 3.2.2 Kết nối PLC với Barcode 44 KẾT LUẬN 45 CHƯƠNG TRÌNH 46 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU U CẦU CƠNG NGHỆ 1.1 Đặc tính ưu việt mã vạch: Đối với doanh nghiệp nay, đặc biệt doanh nghiệp sản xuất thương mại, giải toán tồn kho vấn đề cấp thiết quan trọng hàng đầu Quản lý kho không tốt dẫn đến: số lượng hàng tồn động kho, quản lý hàng thủ công, tốn nhiều thời gian nguồn nhân lực, cập nhật không kịp thời, kiểm sốt khơng hết số lượng hàng lớn… Những yếu tố ảnh hưởng nghiêm trọng tới chiến lược kế hoạch công ty Ngày nay, mã vạch ứng dụng phổ biến cho mục đích quản lý, phân loại, kiểm sốt hang hóa sản phẩm thông tin liên quan đến danh tính người nhờ đặc tính bật sau: Hiệu suất: Nhận dạng tự động thay ghi chép tay nên giúp giảm nhân công, tiết kiệm thời gian, dẫn tới tăng hiệu suất cơng việc Chính xác: với cấu trúc tiêu chuẩn hóa, an tồn đơn giản Mã số Mã vạch cho phép nhận dạng xác vật phẩm dịch vụ, thay khâu “nhập” “truy cập” liệu tay, cho “kết quả” xác, khơng nhầm lẫn Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì Thơng tin nhanh: Mã vạch giúp giúp thu thập cung cấp thông tin nhanh, giúp cho nhà kinh doanh quản lý có định đắn kip thời hoạt động sản xuất kinh doanh quản lý Thỏa mãn khách hàng: Do tính hiệu suất, xác, thơng tin nhanh mã số mã vạch giúp đáp ứng khách hàng mặt thời gian, số lượng hàng , chủng loại, chất lượng dịch vụ, tính tiền nhanh xác, hướng dẫn lựa chọn hàng hóa dịch vụ theo yêu cầu Kiểm sốt hiệu hàng hóa: Với số lượng hàng hóa lớn, việc kiểm tra thủ cơng phương pháp tốn nhiều thời gian dễ sai sót Bằng việc sử dụng mã vạch thiết bị kiểm kho di dộng, hồng hóa quản lý dễ dàng, nắm bắt số lượng, thông tin sản phẩm nhanh chóng, kiểm sốt hàng hóa lỗi, hết hạn sử dụng, thơng báo kịp thời có chênh lệch so với số lượng thực tế Giảm lỗi từ người dùng: Việc tích hợp hỗ trợ chặt chẽ hệ thống quản lý nghiệp vụ, giải pháp mã vạch giảm thiểu thao tác nhập liệu, hạn chế tối đa nhầm lẫn hoạt động nghiệp vụ, từ đó, tất quy trình từ nhập hàng, xuất hàng, kiểm kê kho hồn tồn xác 1.2 Hệ thống phân loại hàng hóa Barcode: Quy trình vận hành hệ thống phân loại hàng hóa: Sử dụng Barcode EVAWGIB EV-X620 để quét mã vạch gắn sản phẩm Hàng hóa gắn mã vạch khác : Miền Bắc (MB), Miền Trung (MT), Miền Nam (MN) Đầu tiên, hệ thống cấp hàng tự động cấp ngẫu nhiên mã vạch hàng hóa lên băng tải, sau qua máy quét mã để nhận diện khu vực loại hàng Tiếp theo hàng hóa di chuyển tới khu vực cần đến tương ứng với loại hàng hóa nhờ cánh tay robot Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì Hình 1.1: Sản phẩm sử dụng Màu xanh: Miền Nam Màu vàng: Miền Bắc Màu đỏ: Miền Trung 1.2.1 Mơ hình lắp đặt: Chúng em sử dụng mơ hình phân loại sản phẩm phòng thực hành 304 – C3 để cải tiến từ sử dụng camera công nghiệp để phân loại màu sang sử dụng máy qt mã vạch (barcode) có cấp phơi tự động sử dụng cánh tay robot để gắp sản phẩm phân loại đến khoang tương ứng với hang hóa khu vực Mơ hình gồm có: - Phần cấp phơi tự động vào băng tải - Phần cấu phân loại hàng hóa băng tải sử dụng barcode EVAWGIB EV-X620 để quét mã vạch - Sử dụng cánh tay gắp để phân loại sản phẩm theo mã vạch vào khay - Sử dụng PLC MITSUBISHI FX1N-40MT để vận hành điều khiển thiết bị ngoại vi Khoa Điện Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì Hình 1.2: Mơ mơ hình 1.2.2 Ngun lí hoạt động cách vận hành mơ hình: - Kết nối barcode với PLC FX1N thông qua modul FX1N232-BD để truyền thơng - Chạy chương trình mơ HMI phần mềm GT DESIGNER - Nhấn nút reset Đưa cánh tay gốc định.Chú ý cánh tay robot chưa gốc hệ thống không hoạt động hoạt động sai chu trình - Nhấn nút start HMI, hệ thống cấp phôi tự động cấp hàng cho băng tải - Khi cảm biến có tín hiệu nhận biết băng tải có hàng, động băng tải quay, hàng chạy qua barcode, đầu đọc mã vạch quét giải mã tín hiệu Qua phân biệt mã hàng khác gửi tín hiệu PLC - Khi hàng chạm cảm biến 2, động băng tải dừng, cánh tay bắt đầu q trình hút vật nhả vật vào tương ứng với mã vạch hàng hóa ứng với khu vực - Khi vật bị hút khỏi băng tải cánh tay hệ thống lại cấp phơi tự động, cảm biến có tín hiệu, động băng tải quay qua barcode vật chạm cảm biến dừng để đợi cánh tay tới hút vật - Sau nhả vật xong cánh tay tự động quay gốc hút vật - Nhấn nút stop HMI dừng tồn hệ thống Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BARCODE VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH THIẾT KẾ 2.1 Giới thiệu barcode: 2.1.1 Khái niệm barcode: Barcode (hay gọi mã vạch) phương pháp lưu trữ truyền tải thông tin lọai ký hiệu gọi ký mã vạch (Barcode symbology) Ký mã vạch hay gọi tắt mã vạch, ký hiệu tổ hợp khoảng trắng vạch thẳng để biểu diễn mẫu tự, ký hiệu số Sự thay đổi độ rộng vạch khoảng trắng biểu diễn thông tin số hay chữ số dạng mà máy đọc Là cơng nghệ nhận dạng tự động, cho phép thu thập liệu cách nhanh chóng xác 2.1.2 Cấu tạo Barcode: Để đọc ký hiệu mã vạch người ta dùng loại thiết bị gọi máy quét mã vạch, thực chất đầu đọc quang học dùng chùm tia sáng tia laser Khi nhìn vào ký hiệu mã vạch, có ta thấy dãy số nằm bên mã vạch có khơng có Dãy số mã số mà ký hiệu mã vạch mã hóa Vấn đề có mã số hay khơng có mã số phần mềm in mã vạch tạo giúp người nhận dạng mắt thường, quan trọng với người khơng quan trọng máy máy khơng hiểu số mà đọc thân ký hiệu mã vạch – khoảng đen, khoảng trắng Phân loại theo công nghệ chế tạo, máy đọc mã vạch phân thành loại: - Laser Barcode Reader - CCD Barcode Reader Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì Laser Barcode Reader: Hình 2.1 cấu tạo Laser Barcode Reader Loại Laser Barcode Reader có cấu tạo gồm có thành phần sau: laser diode, polygon mirror, motor phần tử nhận ánh sáng (photodiode) Nguyên lý đọc mã vạch sau: (1) Tia laser phát từ laser diode bắn qua gương đa giác (polygon mirror) quét mã vạch (2) Phần tử nhận ánh sáng (photodiode) nhận ánh sáng phản xạ từ barcode (3) Ánh sáng phản xạ dạng sóng analog Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì (4) Barcode reader chuyển đổi dạng sóng từ analog sang digital (A/D conversion) (5) Barcode reader xác định rộng/hẹp vạch rộng/hẹp khoảng trắng sử dụng tín hiệu digital (6) Barcode reader chuyển đổi tín hiệu tổ hợp vạch khoảng trắng thành liệu theo quy tắc mã vạch (decoding) Ngõ liệu giải mã truyền đến thiết bị bên ngoài, qua RS232C giao tiếp tương đương CCD Barcode Reader: Loại CDD Barcode Reader có cấu tạo gồm có thành phần sau: LED nguồn, thấu kính cảm biến hình ảnh CCD (CCD image sensor) Nguyên lý đọc mã vạch sau: Hình 2.2 cấu tạo CDD Barcode Reader (1) LED nguồn phát ánh sáng phía mã vạch (2) Cảm biến hình ảnh CCD (CCD image sensor) nhận ánh sáng phản xạ từ mã vạch hình ảnh (3) Barcode reader quét liệu hình ảnh mã vạch Cảm biến hình ảnh CCD (CCD image sensor) thành dạng sóng analog (4) Barcode reader chuyển dạng sóng analog thành dạng sóng digital (A/D conversion) Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì  Ấn sang tab CSV Logging lưu file liệu  File name to be saved : chọn nơi lưu file  ấn Browse để chọn vị trí đặt tên file lưu 38 Khoa Điện Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì  Ấn Save  Ấn Apply  Ấn OK  Sau ấn Connect kết nối thành công Giá trị khu vực chọn 3.1.2 Kết nối PLC MITSUBISHI FX1N-40MT với HMI GOT1000 thông qua GT: Designer  Cài đặt phần mềm GT Designer3 B1: Tải gói phần mềm GT Works3 từ trang Web MITSUBISHI B2: Giải nén file tải B3:Mở thư mục GT Works3 => autorun.exe 39 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì B4: Ta chọn vào GT Designer B5: Chọn Next 40 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì B6: Màn hình yêu cầu người dùng nhập Key Ta lấy Key file Product_ID_Setup B7: Ta chọn Next chờ phần mềm chạy 41 Khoa Điện Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì B8: Khi phần cài đặt chạy xong, phần mềm bên ⇒ ta chọn Finish để hoàn thành cài đặt Khi cài đặt xong phần mềm trên, máy tính ta có biểu tượng phần mềm sau : 42 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì  Thiết kế giao diện GT Designer3 B1: khởi động phần mềm GT Designer3 B2: Tạo dự án chọn New, tiếp tục ấn Next B3: chọn loại hình ấn Next để tiếp tục 43 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì B4: Chọn điều khiển, hang model ấn Next B5: chọn phương thức truyền liệu, ấn Next để tiếp tục 44 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì Tiếp tục ấn Next đến xuất cửa sổ ấn Finish Vào giao diện thiết kế chính: Chọn đối tượng mục Object: nút ấn, hình, đèn báo … Các tùy chọn khác công cụ  Sau chọn đối tượng cài tham số 45 Khoa Điện Trường Đại học Công nghiệp Việt Trì 3.1.3 Lưu đồ thuật tốn: START/STOP CẤP PHƠI CĨ PHƠI TRÊN BĂNG TẢI CHẠY BĂNG TẢI QT MÃ CÁNH TAY TRỞ VỀ GỐC SO SÁNH VỚI MÃ ĐÃ LƯU ĐÃ THẢ VẬT 46 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì 3.2 Kết nối thiết bị: 3.2.1 Kết nối PLC máy tính:  Sử dụng cáp kết nối PLC Máy tính (USB – SC09)  Phương thức truyền USB – RS422  Sử dụng để viết chương trình nạp trương trình  Sử dụng để kết nối PLC HMI ảo máy tính 3.2.2 Kết nối PLC với Barcode:  Kết nối thông qua card truyền thông mở rộng FX1N-232DB  Card gắn trực tiếp lên PLC  Kết nối PLC tới Barcode thông qua cáp theo chuẩn RS232 47 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì KẾT LUẬN Đồ án “Thiết kế hệ thống tự động phân loại hàng hóa theo khu vực mã vạch ” chúng em tìm hiểu phương pháp điều khiển hệ thống phân loại hàng hóa tự động với mục đích áp dụng vào thực tế nhằm giảm chi phí sản xuất, nâng cao suất lao động Trong đồ án chúng em tìm hiểu đưa phương pháp điều khiển hệ thống phân loại hàng hóa tự động Đồ án thực thời gian ngắn không tránh khỏi sai sót mong thầy thơng cảm giúp đỡ chúng em hoàn thiện đồ án Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Nguyễn Thành Quân hướng dẫn tận tình giúp chúng em hồn thành đồ án Đồng thời chúng em xin cảm ơn tất thầy cô dạy dỗ em suốt bốn năm học vừa qua, nhờ thầy cô, em có kiến thức ngày hơm Chúng em xin chân thành cảm ơn! 48 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì CHƯƠNG TRÌNH 49 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì 50 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì 51 Khoa Điện Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì 52 ... Cơng nghiệp Việt Trì KẾT LUẬN Đồ án ? ?Thiết kế hệ thống tự động phân loại hàng hóa theo khu vực mã vạch ” chúng em tìm hiểu phương pháp điều khiển hệ thống phân loại hàng hóa tự động với mục đích... hồn tồn xác 1.2 Hệ thống phân loại hàng hóa Barcode: Quy trình vận hành hệ thống phân loại hàng hóa: Sử dụng Barcode EVAWGIB EV-X620 để quét mã vạch gắn sản phẩm Hàng hóa gắn mã vạch khác : Miền... nhằm giảm chi phí sản xuất, nâng cao suất lao động Trong đồ án chúng em tìm hiểu đưa phương pháp điều khiển hệ thống phân loại hàng hóa tự động Đồ án thực thời gian ngắn không tránh khỏi sai sót