3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp và ngăn xếp
Để xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bể ghi và ngăn xếp, nhóm thực hiện đã nghiên cứu một số thiệt bị chia chọn hiện có trên thế giới, dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật đã được đăng ký để xây dựng các sơ đồ khối các module và hệ thống. Nghiên cứu lý thuyết điều khiển cũng như khảo sát các thiết bị điều khiển hiện đang có bán tại Việt nam và trên thế giới, từ đó xác định thiết bị điều khiển sẽ dùng trong đề tài. Qua nghiên cứu và khảo sát kỹ lưỡng, nhóm thực hiện đưa ra giải pháp sử dụng thiết bị điều khiển PLC S7-200 của Siemens hiện đang rất thông dụng ở Việt nam. Nhóm thực hiện đã xây dựng hệ thống điều khiển các module đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn xếp dựa trên thiết bị và công nghệ của PLC dòng S7-200 của Siemens. Sơ đồ mạch tín hiệu của module đọc Barcode và sơ đồ mạch điều khiển tín hiệu của module bẻ ghi và ngăn xếp như ở dưới đây
Gạt 1 Gạt 2 Gạt 3 Gạt 4 Controller Giao diện Các nam châm gạt thư tại các ngăn tương ứng (4 nam châm) Các cảm biến quang điện trước khi tới ngăn và trong ngăn (10 cặp)
Sơ đồ mạch điện điều khiển của module bẻ ghi các ngăn xếp
Thuật toán điều khiển luồng thư được xác định sau khi nhóm thực hiện đề tài nghiên cứu kỹ nguyên lý hoạt động của hệ thống chia chọn và các kiểu chia thư. Ở đây có 3 kiểu chia thư, Sơ đồ của các kiểu chia thư như sau :
• Kiểu chia thư hình sao
Chia thư kiểu hình sao nghĩa là một thư sau khi đi qua đầu đọc Barcode sẽ được xác định chính xác địa chỉ sắp tới và được bẻ ghi sang hướng tới ngăn chia tương ứng. Ở đây các ngăn chia được bố trí theo hình sao như sơ đồ dưới đây :
Đầu đọc
Barcode Bẻ ghi Thư bị loại (Reject)
Ngăn chia 1 2 3... n Thư đến
Theo như sơ đồ này thì bẻ ghi là đầu cuối của băng truyền. Nhận được thông báo từ đầu đọc Barcode nó sẽ bẻ ghi cho thư vào ngăn chia tương ứng. Việc chia thư kiểu này dễ thực hiện do việc xử lý thư được thực hiện từng thư một. Tuy nhiên về mặt thiết kế cơ khí số ngăn chia sẽ bị hạn chế do không gian quanh một thiết bị bẻ ghi có hạn và khả năng mở rộng là không có. Do đó đề tài không đi theo hướng này.
Thưđến Đầu đọc
Barcode B1 ẻ ghi B2 ẻ ghi
Ngăn xếp n Ngăn xếp 2 Ngăn xếp 1 Bẻ ghi n Thư bị loại (Reject)
Theo kiểu chia này các thư sau khi đi qua đầu đọc Barcode sẽ đi tiếp qua các thiết bị bẻ ghi đấu nối tiếp với nhau. Tuỳ theo vị trí nào mà bẻ ghi sẽ gạt thư vào ngăn chia tương ứng đó. Với cách bố trí này có thể tăng số ngăn đựng thư hay số địa chỉ tương ứng bằng cách lắp đặt nối tiếp thêm một số ngăn thư bổ xung. Về mặt thiết kế cơ khí cũng như sử dụng kiểu chia này rất thuận tiện cho phát triển trong tương lai. Chúng cũng được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Vì thếnhóm thực hiện đi theo hướng này.
• Kiểu chia thư kết hợp hình sao và phân tầng
Kiểu chia này thường được áp dụng với những hệ thống chia chọn bưu phẩm lớn với số ngăn chia lến đến hàng trăm. Hệ thống chia chọn thư COSMOS S1-VR-M128, đã được lắp đặt và đang sử dụng thử nghiệm tại VPS cũng áp dụng kiểu chia này. Sơ đồ một thiết bị chia thư kiểu này được mô tả trong sơ đồ dưới đây.
Thư đến Đầu đọc
Barcode B1 ẻ ghi Bn ẻ ghi
Ngăn xếp 1 Ngăn xếp n Phân tầng Bẻ ghi 1 Bn ẻ ghi Ngăn xếp 1 Ngăn xếp n Tầng tiếp Tầng 3 Tầng 2 Tầng 1 B1 ẻ ghi Ngăn xếp n Ngăn xếp 1 Bẻ ghi n Thư bị loại (Reject)
Theo sơ đồ này các thư sao khi đi qua đầu đọc Barcode sẽ được phân tầng trước khi đưa đến các ngăn chia tương ứng
Các thuật toán điều khiển dựa vào các kiểu chia thư ở trên có :
• Điều khiển về phía trước (feed forward)
• Thuật toán sử dụng thời gian trễ
Bộđếm thời gian Thứ tự thư và ngăn Ngăn 1 Ngăn 2 Ngăn 3 Ngăn 4 Ngăn 5 Ghi chú 9(5) T10(t5) 8(2) T2(t2) 7(4) T8(t4) 6(1) T1(t1) 5(2) T3(t2) 4(4) T7(t4) 3(3) T4(t3) 2(2) T2(t2) Ngăn 1 cần 1 timer, ngăn 2 cần 2... ngăn 5 cần 5 timer, do khoảng cách từ barcode tới càng xa
• t1, t2... t5 : độ trễ từđầu đọc Barcode tới ngăn tương ứng
Trong thuật toán này, mỗi thư sau khi chạy qua đầu đọc Barcode sẽ được gán một thời gian trễ tương ứng với thời gian cần thiết để chạy từ đầu đọc Barcode tới ngăn chia tương ứng. Việc này đòi hỏi bằng truyền phải chạy với một vận tốc ổn định. Cộng với cảm biến trước khi tới bẻ ghi ở ngăn tương ứng có thể ra được lệnh kịp thời để gạt thư vào ngăn. Trong thuật toán này điều phức tạp là việc xử lý và điều phối các bộ đếm thời gian. Càng đi xa số bộ đếm thời gian dành cho ngăn tương ứng càng nhiều, phụ thuộc vào khoảng cách vật lý từ đầu đọc Barcode và tốc độ băng truyền. Số bộ đếm dành cho một ngăn sẽ bằng khoảng cách vật lý từ đầu đọc Barcode tới ngăn đó chia cho tốc độ băng truyền. Ví dụ với đề tài KC.03.16 có thể đặt ngăn sau nhiều hơn ngăn trước 1 bộ đếm thời gian. Một bộ đếm sau khi hoàn thành có thể được sử dụng lại. Ở đây việc quản lý các bộ đếm thời gian tương đối phức tạp, nhất là khi số ngăn nhiều lên. Việc xử lý thuật toán logic để kích hoạt bẻ ghi tương ứng cũng vậy. Nó đòi hỏi số lượng thuật toán logic càng tăng theo số ngăn. Tính cả sai số về tốc độ băng truyền có thể hay một trục trặc nào đó sẽ khiến cho việc vận hành lại khi cần rất phức tạp. Với số ngăn như yêu cầu của đề tài phương pháp này hoàn toàn có khả năng đáp ứng được. Nếu phát triển tiếp lên sẽ gặp nhiều khó khăn.
• Thuật toán sử dụng bảng mã
Tương ứng cho các ngăn 1 2 3 4 5 Dành cho cảm biến số: Giá trị tương ứng 1 3 7 15 31 Quy ra số
Bit5 (24) 0 0 0 0 1 Cảm biến 5 (ngăn cuối)
Bit4 (23) 0 0 0 1 1 Cảm biến 4 (ngăn 4) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bit3 (22) 0 0 1 1 1 Cảm biến 3 (ngăn 3)
Bit2 (21) 0 1 1 1 1 Cảm biến 2 (ngăn 2)
Bit1 (20) 1 1 1 1 1 Cảm biến 1 (ngăn 1)
Thư số … đã được mã hoá 5 4 3 2 1 Chiều đi vào
Theo thuật toán này mỗi thư khi sau khi chạy qua đầu đọc Barcode được gán cho một địa chỉ gồm một số bit liên tục tương ứng với số ngăn chia thư của thiết bị và được xếp theo cột trong một bảng mà số cột bằng số lượng thư có thể từ đầu đọc Barcode tới ngăn chia cuối cùng (bằng khoảng cách vật lý từ đầu đọc Barcode tới ngăn cuối đó chia cho tốc độ băng truyền). Mỗi bit tương ứng cho ngăn mà nó phải đi qua sẽ được đặt là 1. Mỗi khi thư chạy qua một ngăn, bit tương ứng của ngăn đó sẽ được đặt lại
bằng 0. Việc xác định vị trí của thư sẽ được thực hiện qua việc đánh giá các cột trong bảng.
Nhóm thực hiện đề tài đã sử dụng kiểu chia thư nối tiếp và thuật toán điều khiển luồng thư sử dụng bảng mã để xây dựng và phát triển hệ thống điều khiển và các phần mềm điều khiển. Hệ thống chia chọn thư được chế tạo có số hưứong chia it (4 hướng và 1hướng Reject) và có tốc độ thấp do đó việc lựa chọn kiểu chia thư nối tiếp là hợp lý. Khi mở rộng hệ thống với tốc độ cao hơn và số hướng nhiều hơn có thể lựa chọn giải pháp chia nối tiếp và phân tầng để có thể đạt được tốc độ yêu cầu và giảm không gian của thiết bị. Phần mềm điều khiển hệ thống được xây dựng dựa vào công cụ lập trình Step 7 Micro/Win32 phiên bản 3.1 và được xây dựng cho từng module sau đó tích hợp lại.
4. Kết luận
Những kết quả của đề tài đã được kiểm chứng trên thiết bị cho những kết quả rất khả quan, khẳng định tính đúng đắn của các giải pháp điều khiển mà nhóm thực hiện đưa ra. Qua đó cũng khẳng định được triển vọng phát triển sản phẩm với tốc độ cao hơn và số hướng nhiều hơn để có thể áp dụng sản phẩm vào được thực tế.
Chương 5 : Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử
lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc
1. Sản phẩm
Nhánh đề tài này đã có sản phẩm sau:
• Báo cáo “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc” (Quyển 5 kèm theo)
• Phần mềm xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc
2. Tóm tắt nội dung báo cáo
Báo cáo có các nội dung chính sau:
• Xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu, cảnh báo hỏng hóc:Nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu, tìm hiểu các nguyên nhân gây hỏng hóc và tắc nghẽn để thiết kế các nguyên lý hoạt động cảnh báo.Kết hợp với các module điều khiển hệ thống để xây dựng nguyên lý thu thập và xử lý số liệu. Phần này có các nội dung sau:
Thiết kế nguyên lý hoạt động cho cảnh báo tắc nghẽn trên băng tải Thiết kế nguyên lý hoạt động cho cảnh báo tắc nghẽn trên khay chứa Thiết kế nguyên lý hoạt động cho hệ thống thu thập và xử lý số liệu
• Lựa chọn thuật toán điều khiển cho hệ thống tổng hợp xử lý số liệu, cảnh báo hỏng hóc:
Lựa chọn thuật toán cho cảnh báo tắc nghẽn Lựa chọn thuật toán cho thu thập số liệu Lựa chọn thuật toán cho xử lý số liệu
• Phát triển phần mềm xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc
Lựa chọn công cụ phát triển phần mềm
Xây dựng chương trình thu thập và xử lý số liệu Xây dựng chương trình cảnh báo hỏnh hóc