4.3. Lưu đồ thuật toán
Lưu đồ thuật tốn tổng quan thế hiện tồn bộ quá trình hoạt động của hệ thống (như Hình 4.4) bao gồm cài đặt vận tốc ban đầu, chức năng của dừng khẩn cấp, chế độ nhập hàng và xuất hàng, trong chế độ nhập hàng có chương trình tự động và bằng tay:
Thiết kế và chế tạo mơ hình lưu xuất kho tự động sử dụng PLC S7-1200 và giám sát trên web server
Lưu đồ thuật toán nhập kho chế độ auto (Hình 4.5). Khi cảm biến phát hiện có sản phẩm, thì camera sẽ qt mã QR đã được dán trên những phơi hàng, sau đó dữ liệu sẽ được đưa vào PLC xử lí để phân loại hàng ở tầng 1 hoặc 2 và kiểm tra ô trống gần nhất để đưa hàng vào, tiếp theo sẽ truyền biến và sau 5s thì chương trình sẽ hoạt động nâng hàng và di chuyển đến ô đã kiểm tra ở trước đó, hạ hàng và quay trở về vị trí ban đầu để tiếp tục chu trình tiếp theo.
Thiết kế và chế tạo mơ hình lưu xuất kho tự động sử dụng PLC S7-1200 và giám sát trên web server
Lưu đồ thuật tốn nhập kho chế độ manual (Hình 4.6). Ban đầu khi cảm biến phát hiện có sản phẩm, sau đó ta cần chọn ơ để đưa hàng vào kho, tiếp theo sẽ qua bước kiểm tra điều kiện nếu mà ơ đó chưa có hàng thì sẽ truyền biến bằng 1 để chương trình điều khiển hoạt động. Chọn IN mục đích là dùng để xác nhận bắt bầu thực hiện chu trình, các động cơ sẽ hoạt động di chuyển đưa hàng đến ơ đã được chọn trước đó và hạ hàng. Sau đó sẽ quay trở về vị trí ban đầu để thực hiện chu trình tiếp theo.
Hình 4.6 Lưu đồ thuật tốn chương trình nhập kho chế độ manual
Lưu đồ thuật tốn xuất kho (Hình 4.7). Trước tiên ta chọn ơ hàng cần xuất, sau đó kiểm tra điều kiện nếu ơ đó đã có hàng, tiếp theo sẽ truyền biến bằng 1 để gọi chương trình điều khiển hoạt động. Chọn OUT mục đích là dùng để
xác nhận bắt bầu thực hiện chu trình, các động cơ sẽ hoạt động di chuyển đến ơ đã được chọn trước đó và nâng hàng. Sau khi nâng hàng xong sẽ di chuyển đến vị trí trả hàng và hạ hàng xuống, cuối cùng quay trở về vị trí ban đầu để thực hiện chu trình tiếp theo.
Thiết kế và chế tạo mơ hình lưu xuất kho tự động sử dụng PLC S7-1200 và giám sát trên web server
Lưu đồ thuật tốn camera để qt QR (Hình 4.8). Khi bắt đầu bật camera thì sẽ qt từng khung hình sau đó đưa hình ảnh vào thư viện Open CV để xử lí ảnh và truy xuất dữ liệu theo QR, đưa dữ liệu đã được xử lí gửi đến PLC.
Hình 4.8 Lưu đồ thuật tốn chương trình camera quét QR của hệ thống Quy trình cơng nghệ
Bật CB cấp nguồn cho hệ thống hoạt động: Nhấn Start hệ thống hoạt động.
Nhấn Stop hệ thống vẫn hoạt động chạy hết chu trình thì dừng.
Nhấn nút EMG dùng trong các trường hợp khẩn cấp sẽ dừng toàn bộ hệ thống.
Khi hoạt động ta chọn nhập hoặc xuất kho, sau đó chọn chế độ bằng tay hoặc tự động trên giao diện Wincc hoặc Web Server hệ thống sẽ hoạt động.
Lưu kho:
Ở chế độ tự động, khi cảm biến phát hiện có sản phẩm thì camera qt mã QR dữ liệu sẽ được xử lí và đưa vào PLC phân loại sản phẩm (gồm sản phẩm ở tầng 1 hoặc sản phẩm ở tầng 2). Sản phẩm ở tầng 1 sẽ được lưu vào các ô 1,2,3,4. Sản phẩm ở tầng 2 sẽ được lưu vào các ô 5,6,7,8. Sau 5s tay nâng sẽ di chuyển từ vị trí ban đầu (vị trí 0) đến vị trí để nhận hàng và sau đó đưa hàng tới vị trí trống gần nhất của tầng chứa loại hàng đó. Sau khi đưa hàng tới đúng vị trí thì tay nâng sẽ trở về vị trí ban đầu để tiếp tục xử lý các mặt hàng tiếp theo. Các ơ có hàng sẽ được hiển thị trên Wincc và Web Server. Ở chế độ bằng tay, khi cảm biến phát hiện có sản phẩm và ta chọn vị trí ơ hàng trên Wincc. Sau đó cánh tay sẽ đưa hàng đến vị trí ta đã chọn.
Xuất kho: Sau khi đã có hàng tại các ơ, khi u cầu lấy sản phẩm từ các ô hàng. Người điều khiển sẽ nhập số ơ trên màn hình Wincc hoặc nhập số mã Qr cần chọn để lấy sản phẩm. Lúc này cánh tay sẽ họat động bằng cách di chuyển đến ô đã được chọn lấy hàng và sau khi lấy hàng ra cánh tay sẽ di chuyển đến vị trí IN/OUT và thực hiện thao tác trả hàng. Khi lấy hàng đèn ơ hàng đã xuất trên màn hình Wincc sẽ tắt.
4.4. Chương trình điều khiển
Gồm có 3 chương trình để hệ thống hoạt động. Chương trình điều khiển PLC (Xem phụ lục 1):
Chương trình chính Main dùng để gọi các chương trình con hoạt động. Chương trình Main_1 dùng để cài đặt các thông số vận tốc ban đầu cho động cơ và kết nối điều khiển trên Web Server.
3 khối Driver X,Y,Z dùng để tạo ra 4 khối: MC_Home, MC_Power, MC_Movejob, MC_MoveAbsolute.
Chương trình điều khiển dùng để gọi các nút nhấn và đèn.
Chương trình Auto là chương trình hoạt động ở chế độ tự động sử dụng camera để quét mã QR code của sản phẩm phân loại theo tầng đưa hàng đến ơ gần nhất.
Chương trình Manual là chương trình hoạt động ở chế độ bằng tay sử dụng các nút nhấn chọn ô (Wincc hoặc Web Server) và thực hiện quy trình nhập hàng, ngồi ra cịn có tính năng thêm hàng vào ơ đã có hàng giúp sắp xếp thêm các hàng vào ô nếu tầng đã đầy (nếu cần).
Thiết kế và chế tạo mơ hình lưu xuất kho tự động sử dụng PLC S7-1200 và giám sát trên web server
Chương trình Set home để đưa tất cả các trục về vị trí ban đầu. Chương trình lưu vị trí để cài đặt vị trí di chuyển của 3 động cơ. Chương trình gọi vị trí dùng để gọi tọa độ vị trí của 3 động cơ. Chương trình nâng hàng dùng để điều khiển khâu nâng hàng. Chương trình hạ hàng dùng để điều khiển khâu hạ hàng.
Chương trình di chuyển đến ô hàng để điều khiển đưa hàng đến vị trí chính xác.
Chương trình giám sát để giám sát ơ đã có hàng hay chưa.
Chương trình xuất kho dựa vào mã Qr trên màn hình WinCC, loại hàng (tầng 1 và tầng 2) để có thể chọn sản phẩm cần xuất hàng mong muốn, ngồi ra cịn có thể nhập vào mã Qr ở ô nhập mã Qr để xuất ra ơ cần chọn.
Chương trình camera qt mã QR (xem phụ lục 2): là chương trình được viết trên Visual Studio Code sử dụng ngôn ngữ Python và thư viện Open CV nhằm hỗ trợ nhận diện quét mã QR gửi dữ liệu về PLC.
Chương trình giám sát Web Server (xem phụ lục 3): là chương trình được viết trên Visual Studio Code nhằm hỗ trợ thao tác điều khiển, giám sát dữ liệu qua trình duyệt Web.
4.5. Thiết kế giao diện WinCC và Web Server
Giao diện trên WinCC gồm có 2 màn hình: màn hình 1 (Hình 4.9) dùng để giới thiệu tên đề tài, giáo viên hướng dẫn và sinh viên thực hiện.
Hình 4.9 Giao diện màn hình giới thiệu
Màn hình 2 (Hình 4.10) dùng để điều khiển và giám sát quá trình hoạt động của hệ thống trên màn hình WinCC gồm có bảng cài đặt thơng số động cơ, bảng điều
khiển gồm có các nút nhấn Start, Stop, Reset, EMG và nút Home để set các trục về vị trí ban đầu, bảng vận hành hệ thống ở các chế độ như nhập kho, xuất kho, auto, manual. Ngồi ra cịn có chế độ giả định khi khơng muốn cất hàng vào ơ đó thì nhấn chọn nút điều khiển của ơ mong muốn.
Hình 4.10 Giao diện điều khiển và giám sát WinCC
Giao diện Web Server (Hình 4.11) người dùng có thể giám sát và điều khiển từ xa thông qua mạng Internet, người chủ doanh nghiệp, công nhân xưởng hoặc nhân viên bán hàng khơng cần đến trực tiếp để quản lý hàng hóa mà có thể giám sát hệ thống từ xa, từ đó dễ dàng phán đốn cũng như quan sát phát hiện sự hoạt động không ổn định của hệ thống, nhanh chóng xử lý sự cố, giảm chi phí quản lý và điều hành hệ thống.
Thiết kế và chế tạo mơ hình lưu xuất kho tự động sử dụng PLC S7-1200 và giám sát trên web server
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1. Kết luận
Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Phạm Duy Dưởng đến nay nhóm đồ án đã hồn thành đồ án của mình. Đề tài này chỉ được thiết kế dưới dạng mơ hình nên trong q trình thực hiện đồ án khơng tránh khỏi những sai sót, mong rằng đề tài này sẽ được các bạn sinh viên khóa sau sẽ tiếp tục nghiên cứu và khắc phục những hạn chế của đề tài để tạo ra những sản phẩm tối ưu phục vụ cho sản xuất và đời sống xã hội. Đây là đề tài mang tính thực tiễn cao dễ dàng áp dụng vào cơng nghiệp trong q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa để giảm thiểu sức lao động, tiết kiệm chi phí, an tồn cho q trình sản xuất hàng hóa và tạo ra được sản phẩm có giá thành rẻ có lợi cho người tiêu dùng.
Với những mục tiêu đã đặt ra nhóm đã hồn thành xong đề tài “ Thiết kế và chế tạo mơ hình lưu xuất kho tự động sử dụng PLC S7 – 1200 và giám sát trên WebServer” với kết quả đạt được:
Đã quét được mã QR Code phân loại đúng với mong muốn, yêu cầu đã đặt ra.
Sử dụng phần mềm TIA Portal V15.1 để lập trình thiết kế được giao diện điều khiển, giám sát hệ thống bằng máy tính qua WinCC và thiết kế được gia diện trên Web Server.
Cơ cấu chắc chắn, linh hoạt, độ chính xác cao.
Hệ thống vận hành đơn giản, đáp ứng được yêu cầu đề ra.
Qua đồ án em đã ôn lại được các kiến thức chuyên ngành, học hỏi tham khảo được các tài liệu trong nước cũng như nước ngồi, rèn luyện kĩ năng lập trình, kĩ năng giải quyết vấn đề, cũng như các kĩ năng mềm khác như kĩ năng làm việc nhóm.
Ngồi ra, đề tài cịn có những vấn đề sai sót chưa đạt được như:
Hệ thống chạy cịn chậm, do sử dụng động cơ bước thiết kế tay nâng nên quá trình hoạt động gặp nhiều vấn đề như trượt bước.
Hệ thống camera kết nối còn chậm, gặp một số vấn đề. Màn hình giám sát phản hồi cịn chậm và gặp một số lỗi.
Hệ thống chưa có quản lý dữ liệu để thống kê lưu trữ tìm kiếm truy xuất thơng tin hàng hố.
Do thời gian tìm hiểu và nghiên cứu chưa được nhiều nên đồ án chưa bao quát được hết các tình huống, các vấn đề có thể xảy ra trong dây chuyền khi hoạt động trong thực tế. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của q các thầy cơ và các bạn để giúp đề tài phát triển tốt hơn trong tương lai. Nhóm đồ án xin chân thành cảm ơn!
2. Hướng phát triển
Điều khiển, giám sát hệ thống kết hợp giữa máy tính và màn hình HMI. Kết hợp hệ thống chuyển hàng đến vị trí nhập và xuất hàng.
Sử dụng chức năng báo cáo của WinCC, ngoài ra kết hợp MySQL để thống kê, lưu trữ cơ sở dữ liệu. Kết hợp Webserver và excel để lưu trữ thông tin, lập bảng để dễ dàng truy xuất thơng tin hàng hóa.
Thay thế tay nâng bằng tay gắp để tăng độ chính xác, ngồi ra thay thế hoặc thêm trục xoay để tăng độ linh hoạt của hệ thống.
Thay thế động cơ bước bằng động cơ Servo để điều khiển chính xác đến từng vị trí ơ hàng, tận dụng tối đa không gian trong kho (một ơ có thể chứa được nhiều hàng kích thước khác nhau).
Thiết kế và chế tạo mơ hình lưu xuất kho tự động sử dụng PLC S7-1200 và giám sát trên web server
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Văn Hiếu (2019), Giáo trình Tự động hóa PLC S7-1200, NXB Khoa học và Kỹ thuật, TP. Hồ Chí Minh.
[2] Trần Văn Hiếu (2019), Giáo trình Thiết kế hệ thống HMI/SCADA với TIA PORTAL, NXB Khoa học và Kỹ thuật, TP. Hồ Chí Minh.
[3] Lý Bá Tường (2013). Nghiên cứu, ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển Logo
qua mạng, Tốt nghiệp đại học, Trường Đại học Nha Trang.
[4] 9qrcode (2022). Tạo QR Code Trực Tuyến Miễn Phí Với Logo, Màu Sắc, https://9qrcode.com/, ngày truy cập 1/5/2022.
[5] Admin (2021). Ứng dụng của mã QR code là gì? Hướng dẫn sử dụng và tạo mã QR code, https://caocongnghe.com/ung-dung-cua-ma-qr-code-la-gi-huong-dan-su- dung-va-tao-ma-qr-code/, ngày truy cập 1/5/2022.
[6] Văn thái (2021). Ứng dụng, phân loại và điều khiển động cơ bước tiến, https://linhkienvanthai. com/ung-dung-phan-loai-va-dieu-khien-dong-co-buoc-tien/, ngày truy cập 5/5/2022.
[7] Bùi Xuân Quang (2017). Mạch driver động cơ bước TB6560 3A,
https://icdayroi. com/mach-driver-dong-co-buoc-tb6560-3a, ngày truy cập 2/5/2022. [8] VNK EDU (2020). Cấu tạo nguyên lý làm việc của Aptomat,
https://vnk.edu.vn/he-thong-dien/cau-tao-nguyen-ly-lam-viec-cua-aptomat/, ngày truy cập 2/5/2022.
PHỤ LỤC Phụ lục 1
CHƯƠNG TRÌNH KẾT NỐI CAMERA
Phụ lục 2
Code Python (camera)