Từ phân tích trên ta có cấu trúc chương trình trên phần mềm Step 7 V13 như sau.
Lê Văn Nguyên – CB120361
76
2.5.3Xây dựng chương trình cho PLC điều khiển khu vực phân loại hành lý
2.5.3.1 Xây dựng cấu trúc chương trình PLC khu vực phân loại hành lý
Với hệ thống gồm nhiều băng tải ở nhiều khu vực khác nhau và yêu cầu công nghệ với nhiều bài toán nhỏ. Do đó ta sử dụng khối chương chình con FC để điều khiển cho 1 băng tải hay 1 bài toán nhỏ. Khối OB1 là khối chương trình chính. Khối OB1 sẽ gọi lần lượt các khối chương trình con FC. Với mỗi băng tải ta sử dụng 1 khối FC để điều khiển và mỗi một bài toán ta sử dụng 1 hay nhiều FC để giải quyết. từ yêu cầu công nghệ như trên ta có danh sách các chương trình con như sau.
Bảng 2.13 Danh sách chương trình PLC điều khiển hệ thống phân loại
STT TÊN CHƯƠNG
TRÌNH TÊN KHỐI NHIỆM VỤ
1 Chương trình chính OB1 Gọi các chương trình con
2 BT1 FC1 Điều khiển băng tải 1
3 BT2 FC2 Điều khiển băng tải 2
4 BT3 FC3 Điều khiển băng tải 3
5 BT4 FC4 Điều khiển băng tải 4
6 BT5 FC5 Điều khiển băng tải 5
7 BT6 FC6 Điều khiển băng tải 6
8 CHUTE 1 FC7 Điều khiển băng tải chute 1
9 CHUTE 2 FC8 điều khiển băng tải chute 2
10 CHUTE 3 FC9 Điều khiển băng tải chute 3
11 CHUTE 4 FC10 Điều khiển băng tải chute 4
12 CHUTE 5 FC11 Điều khiển băng tải chute 5
13 CHUTE 6 FC12 Điều khiển băng tải chute 6
14 KIỂM TRA NGUỒN
ĐIỆN FC13 KIỂM TRA NGUỒN ĐIỆN
Lê Văn Nguyên – CB120361
77
16 CHUYỂN MB100
VÀOMB101 FC15
Chuyển dữ liệu từ máy tính vào vùng nhớ vị trí số 1 17 START/STOP LINEAR MOTOR FC16 khởi động và dừng động cơ tuyến tính 18 CHUYỂN MB135 VÀO MB101 FC17 chuyển dữ liệu từ vùng nhớ vị trí khay 35 sang 1 19 ĐIỀU KHIỂN LẬT
KHAY FC18 Dđiều khiển lật khay
20 PHÂN LOẠI HÀNH
LÝ FC19 Phân loại hành lý
2.5.3.2 Lập trình hệ thống phân loại trên phần mềm STEP7 V13
Từ phân tích trên ta có cấu trúc chương trình trên phần mềm Step 7 V13 như sau.
Hình 2.51 Cấu trúc chương trình PLC điều khiển hệ thống phân loại trên STEP7 V13
Lê Văn Nguyên – CB120361
78
2.6 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀUKHIỂN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG
2.6.1Tìm hiểu về phần mềm WinCC v13
Phần mềm Wincc V13 được tích hợp trong gói phần mềm Tia portal V13 được hãng Siemens phát hành vào đầu năm 2014
Hình 2.52 Các phần mềm được Siemens tích hợp trong gói phần mềm Tiaportal V13
Phần mềm TIA portal V13 tích hợp nhiều ứng dụng quan trọng của hãng Siemens. Như STEP7 , WinCC, PLCSIM, Simantic RF manager, wincc Flixable
Lê Văn Nguyên – CB120361
79
Hình 2.53 Giao diện cấu hình phần cứng trong bản Tia portal V13
Hình 2.53 cho thấy phần mềm Tial portal có giao diện thiết kế trực quan đễ hiểu, hình ảnh thiết bị giống với thiết bị thực.
Lê Văn Nguyên – CB120361
80
Hình 2.55 Giao diện thiết kế màn hình giám sát trong WINCC V13.
2.6.2Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho màn hình HMI tại tủ điều
khiển PLC01.
Như đã chọn thiết bị ở phần trước, màn hình điều khiển tại tủ PLC01 đó là màn hình KTP700 của Siemens.
Thiết kế màn hình với giao diện như sau:
Lê Văn Nguyên – CB120361
81
Màn hình này có nhiệm vụ thông báo sự cố cho người vận hành biết sự cố ở khu vực nào và khắc phục sự cố. đồng thời ghi lại sự kiện.
Bảng 2.14 Alarm PLC01
ID Alarm text [en-US], Alarm text Class Trigger bit
1 Bộ khởi động băng tải thu gom
hành lý lỗi Errors DB1.DBX1.1
3 Bộ khởi động băng tải 5 lỗi Errors DB1.DBX1.3
4 Bộ khởi động băng tải 4 lỗi Errors DB1.DBX1.2
5 Bộ khởi động băng tải 6 lỗi Errors DB1.DBX1.4
6 Bộ khởi động băng tải 7 lỗi Errors DB1.DBX1.5
7 Bộ khởi động băng tải 8 lỗi Errors DB1.DBX1.6
8 Bộ khởi động băng tải 9 lỗi Errors DB1.DBX1.7
9 Bộ khởi động băng tải 10 lỗi Errors DB1.DBX2.0
10 Bộ khởi động băng tải 11 lỗi Errors DB1.DBX2.1
11 Bộ khởi động băng tải 12 lỗi Errors DB1.DBX2.2
12 Bộ khởi động băng tải 13 lỗi Errors DB1.DBX2.3
13 Bộ khởi động băng tải 14 lỗi Errors DB1.DBX2.4
14 Bộ khởi động băng tải 15 lỗi Errors DB1.DBX2.5
15 Bộ khởi động băng tải 16 lỗi Errors DB1.DBX2.6
17 E-Stop at check in ch1 Errors DB1.DBX3.0
18 E-Stop at check in ch2 Errors DB1.DBX3.1
19 E-Stop at check in ch3 Errors DB1.DBX3.2
20 E-Stop at check in ch4 Errors DB1.DBX3.3
21 E-Stop at check in ch5 Errors DB1.DBX3.4
22 E-Stop at check in ch6 Errors DB1.DBX3.5
23 E-stop at safty room Errors DB1.DBX3.6
Lê Văn Nguyên – CB120361
82
2.6.3Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho màn hình HMI tại tủ điều
khiển khu vực phân loại
Như đã chọn thiết bị ở phần trước, màn hình điều khiển tại tủ PLC01 đó là màn hình TP900 của Siemens.
Thiết kế màn hình với giao diện như hình 2.57 sau với nhiệm vụ thông báo sự cố cho người vận hành biết và khác phục sự cố. đồng thời ghi lại sự kiện
Hình 2.57 Giao diện màn hình HMI tủ điều khiển khu vực phân loại
Lê Văn Nguyên – CB120361
83
Hình 2.58 liệt kê 1 số lỗi có thể gặp khi vận hành. Khi có lỗi các lỗi trên sẽ được thông báo lên màn hình HMI. Qua đó người vận hành có thể biết lỗi ở vị trí nào và khắc phục.
2.6.4 Xây dựng giao diện điều khiển và giám sát toàn hệ thống trên WINCC
Hệ thống băng tải xử lý hành lý được xây dựng trên 1 diện tích rộng. Để có thể hiển thị hết hệ thống trên một màn hình thì ta cần một màn hình lớn. với màn hình của một máy tính thông thường khó có thể hiện thị hết toàn bộ hệ thống. Do vậy ta sử dụng 2 màn hình wincc để giám sát hệ thống. Màn hình số 1 sẽ sử dụng để điều khiển giám sát hệ thống check in, phòng kiểm tra hành lý và băng tải vận chuyển hành lý. Màn hình số 2 sử dụng để điều khiển giám sát hệ thống phân loại hành lý.
Một điều cần chú ý trước khi thiết kế giao diện giám sát trên wincc đó là cần thiết lập cài đặt cho màn hình wincc có độ phân giải và kích thước bằng với kích thước màn hình sẽ hiển thị màn hình wincc đó.
Hình 2.59 Giao diện thiết lập cài đặt màn hình giám sát trên WINCC.
Hình 2.59 thể hiện giao diện thiết lập kích thước màn hình giám sát trên WINCC V13.
Lê Văn Nguyên – CB120361
84
Ta sử dụng các khối có sẵn trong thư viện của phần mềm WinCC V13 để thiết kế giao diện. Yêu cầu quan trong đó là giao diện giám sát phải giống với mặt bằng bố trí băng tải. Điều này sẽ giúp người vận hành và giám sát sẽ dễ dàng giám sát hệ thống.
Trên giao diện điều khiển giám sát ta sẽ thể hiện các cảm biến, Băng tải, máy X-ray, các tín hiệu nguồn điện, nút Reset và bảng cảnh báo “ Alarm”.
Quy ước: Cảm biến quang không bị che thì có màu xanh, bị che thì màu xám
+Băng tải đang chạy thì có màu xanh lục, băng tải dừng thì màu xám
+Đèn nguồn : khi có nguồn thì màu xanh lục sáng, khi mất nguồn thì màu tối
+Các nút E-Stop khi hệ thống chạy bình thường thì không hiển thị nút E-stop. Khi có ai đó ấn E-Stop thì nút tín hiệu E-top sẽ nhấp nháy trên màn hình.
+Cảm biến tiệm cận khi có kim loại ở gần thì màu cam, không có kim loại ở
gần thì màu xám.
+Các khay nghiêng khi có hành lý thì màu xanh, không có hành lý thì màu xám.
+Các thiết bị truyền tín hiệu lật khay T1 đến T6 khi tác động thì màu xanh,
không tác động thì màu xám.
Lê Văn Nguyên – CB120361
85
Lê Văn Nguyên – CB120361
86
Lê Văn Nguyên – CB120361
87
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 MÔ PHỎNG TRÊN PLCSIM
Do chương trình PLC gồm nhiều chương trình con, khối lượng đầu vào đầu ra lớn nên trong phần này ta chỉ mô phỏng một số đoạn chương trình chính.
Sử dụng phần mềm PLCSIM kết hợp với win cc để mô phỏng hệ thống để mô phỏng hệ thống.
Điều kiện ban đầu để hệ thống chạy đó là các cảm biến không bị che, hệ thống nguồn được bật, các bộ khởi động động cơ không bị lỗi.
Trên PLCSIM ta sẽ tích vào các đầu vào cảm biến và chế độ auto của bộ khởi động động cơ (LMS AUTO=1).
Trước khi mô phỏng ta đổ chương trình sang PLCSIM và chọn chế độ online trong Tia Potal
Hình 3.1: Giao diện PLCSIM khi mô phỏng.
Để thể hệ các cảm biến không bị che ta tích vào các bít input tương ứng với địa chỉ của các cảm biến.
3.1.1 Mô phỏng chương trình con check in
Ta kiểm tra chương trình cho chương trình con điều khiển check in như sau:
Các cảm biến băng tải 1 và 2 phải đang có giá trị là 1 (i0.2=1; i0.3=1; i1.0=1;i1.1=1). Chuyển ch1 key on =1 (i0.0 =1)
Lê Văn Nguyên – CB120361
88
Hình 3.2: Kết quả khi ấn nút gắn nhãn I0.1=1
Khi kích hoạt nút gắn nhãn. I0.1=1 băng tải 1 chạy thuận Q0.0=1,
Hình 3.3: Kết quả khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 1 (i0.3 =0)
Lê Văn Nguyên – CB120361
89
Hình 3.4: Kết quả khi ấn nút chuyển hành lý I1.2=1
Khi ấn nút chuyển hành lý i1.2=1thì băng tải 1 và băng tải 2 chạy.
Hình 3.5: Kết quả khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 2( I 1.1 =0)
khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 2( I 1.1 =0) thì băng tải 1 dừng (q0.1=0) và băng tải 2 dừng (q0.0 =0).
Lê Văn Nguyên – CB120361
90
Hình 3.6: Khi băng tải thu gom di chuyển được 9m thì chạy băng tải 2.
Từ quá trình kiểm tra chạy thử chương trình con điều khiển hệ thống check in. đối chiếu với thuật toán ban đầu ta thấy rằng. Chương trình đã đáp ứng được thuật toán đề ra.
3.1.2Mô phỏng đoạn chương băng tải thu gom hành lý
Lê Văn Nguyên – CB120361
91
Hình 3.7: thể hiện trạng thái ban đầu trước khi chạy băng tải thu gom hành lý. Bộ khởi động ở chế độ tự động. các cảm biến số 2 băng tải 2 các kênh check in không bị che.
Hình 3.8: Kết quả khi có cảm biến 2 băng tải 2 bị che
Khi có 1 trong các cảm biên số 2 băng tải 2 bị che. Băng tải thu gom hành lý chạy.
Hình 3.9: Kết quả khi tất cả các cảm biến số 2 băng tải 2 không bị che
Lê Văn Nguyên – CB120361
92
Hình 3.10: Kết quả sau khi timer đếm ngược về 0
Nếu trong 50s mà không có hành lý che các cảm biến số 2 băng tải 2 check in thì băng tải thu gom hành lý dừng.
Kiểm tra phần đo chiều dài di chuyển của băng tải thu gom hành lý. Bộ phát xung PPI được kết nối với địa chỉ đầu vào I32.3. ta sử dụng một bộ đếm tiến để đếm xung. Khi có 9 xung. Tức là băng tải thu gom hành lý di chuyển được 9m. tạo trễ 1s ( thời gian để hành lý từ các băng tải số 2 vào được băng tải thu gom hành lý. Sau khi trễ xóa bộ nhớ bộ đếm để đếm lại từ đầu.
Quá trình mô phỏng được thể hiện trong các hình sau:
Lê Văn Nguyên – CB120361
93
Ta tick vào bít i32.3 để giả tín hiệu xung của PPI. Khi đó bộ đếm C1 sẽ đếm tiếng. khi C1 đếm đến 9 thì set ô nhớ M40.1 =1 báo băng tải thu gom đã di chuyển được 9m.
Hình 3.12: Kết quả khi timer đếm đến giá trị đặt
Khi băng tải đi được 9m thì tạo trễ 1s để reset bộ đếm và lặp lại chu kỳ đếm.
3.1.3Mô phỏng chương trình điều khiển băng tải vận chuyển hành lý
Xét băng tải số 8.
Hình 3.13 Kết quả khi có hành lý cắt ngang cảm biến 1 băng tải số 6
Lê Văn Nguyên – CB120361
94
Hình 3.14: Khi hành lý đi qua cảm biến số 1 băng tải số 6
BT6-PEC01 =1 (i34.2=1)Timer bắt đầu đếm ngược.
Hình 3.15: Kết quả khi timer đếm ngược về 0
Trong khoảng thời gian timer đếm ngược về đến 0 mà cảm biến số 1 băng tải số 6 vẫn không có hành lý cắt qua dừng băng tải 8
Lê Văn Nguyên – CB120361
95
3.2 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN WINCC
3.2.1 Giao diện giám sát khu vực check in và băng tải vận chuyển hành lý
Hình 3.16: Hệ thống trước khi hoạt động. các cảm biến không bị chắn
Hình 3.16 thể hiện giao diện winCC khi trước khi hệ thống hoạt động. các cảm biến không bị che và nguồn đã được bật.
Lê Văn Nguyên – CB120361
96
3.2.2Giao diện điều khiển giám sát khu vực phân loại hành lý
Trên PLCSIM ta sẽ tích vào các đầu vào cảm biến và chế độ auto của bộ khởi động động cơ (LMS AUTO=1). Khi đó ta được trạng thái các cảm biến và trang thái hệ thống hoạt động bình thường trên giao diện wicc như hình sau
Hình 3.18: Giao diện hệ thống phân loại khi hệ thống hoạt động bình thường
Lê Văn Nguyên – CB120361
97
3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Trên cơ sở thiết kế trong chương 2, chương 3 chúng ta đã mô phỏng chạy thử nghiệm trên phần mềm PLCSIM, Tia portal V13 trên giao diện giám sát WinCC.
Từ kết quả chạy mô phỏng trên PLCSim và đối chiếu với các thuật toán công nghệ được trình bày ở chương 2 ta thấy rằng hệ thống thiết kế đã đáp ứng được yêu cầu công nghệ đề ra của đề tài.
Tuy nhiên kết quả vẫn chưa được kiểm chứng trên hệ thống xử lý hành lý trong thực tế, Đó là phần hạn chế của nghiên cứu!
Lê Văn Nguyên – CB120361
98
KẾT LUẬN
Trên đây là phần trình bày luận văn với nội dung “ Nghiên cứu phát triển hệ thống xử lý hành lý tại các sân bay ở Việt Nam.” Với cùng một yêu cầu công nghệ phân loại hành lý bằng các thẻ mã vạch thì việc sử dụng các máy tính công nghiệp của Siemens đã cho thấy khả năng áp dụng rộng rãi của loại thiết bị này.
Đề tài mới chỉ dừng lại ở thiết kế hệ thống với quy mô nhỏ. ở các sân bay lớn quy mô có thể lớn hơn gấp cả chục lần. Mặt khác do kiến thức và nhận thức của bản thân còn hạn chế nên một số đoạn chương trình của PLC còn chưa được tường minh. Phần thiết bị đọc mã vạch và cách thức kết nối với PLC chưa được đề cập ở đây.
Mặc dù vậy ý tưởng của đề tài cũng có tham vọng sẽ không chỉ dừng lại ở vấn đề xây dựng mô hình trên máy tính mà mong muốn sẽ được áp dụng trong thực tế. cũng bằng ý tưởng này của đề tài. Hy vọng có thể phát triển xây dựng nhiều mô hình điều khiển băng tải và phân loại sản phẩm khác với các hình thức phân loại khác nhau.