4.1 Thiết kế cơ khí
4.1.4.2 Tấm chắn ngoài
Hình 4.22: Trục xoay
61 4.1.4.3 Tắm chắn trong 4.1.4.4 Nhôm 30x30 dài 180mm 4.1.4.5 Nhôm 30x30 dài 155mm Hình 4.24: Tấm chắn trong Hình 4.25: Nhơm 30x30 dài 180mm Hình 4.26: Nhơm 30x30 dài 155m
62
4.1.4.6 Hoàn thành băng tải cong 90 độ
4.1.5 Hồn thiện mơ hình
Hình 4.28: Góc nhìn ngang của mơ hình Hình 4.27: Băng tải cong 90 độ Hình 4.27: Băng tải cong 90 độ
63
Hình 4.29: Góc nhìn từ trên xuống của mơ hình
64
4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 4.2.1 Nguyên lý hoat động 4.2.1 Nguyên lý hoat động
Nhấn nút Start các băng tải hoạt động lần lượt. Mỗi 5 giây băng tải sẽ hoạt động lần lượt để tránh trường hợp bị quá tải dẫn đến sập nguồn. Băng tải cuối cùng hoạt động đồng thời chuyền ớt chng đi qua vị trí có camera.
Trường hợp trái ớt màu đỏ được chuyền qua camera, lúc này camera sẽ nhận diện và đếm số lượng trái đỏ đồng thời truyền tín hiệu lên hệ thống, lúc này xi lanh 1 cũng sẽ ở trạng thái chờ cho đến khi trái ớt đi qua cảm biến 1 được đặt ngay xi lanh 1 thì xi lanh 1 sẽ hoạt động đẩy trái ớt đỏ tới băng tải đối diện và khi xi lanh 1 đẩy hết hành trình sẽ đụng cảm biến trước lúc này xi lanh sẽ đẩy ngược trở về đụng cảm biến sau rồi trở về trạng thái ban đầu.
Trường hợp trái ớt màu xanh được chuyền qua camera lúc này camera sẽ nhận diện và đếm số lượng trái ớt xanh đồng thời truyền tín hiệu lên hệ thống, lúc này xi lanh 2 cũng sẽ ở trạng thái chờ cho đến khi trái ớt xanh đi qua cảm biến 2 được đặt ngay xi lanh 2 thì xi lanh 2 sẽ hoạt động đẩy trái ớt xanh tới băng tải đối diện và khi xi lanh 2 đẩy hết hành trình sẽ đụng cảm biến trước lúc này xi lanh sẽ đẩy ngược trở về đụng cảm biến sau rồi trở về trạng thái ban đầu.
Trường hợp ớt màu vàng được chuyền qua camera, lúc này camera nhận diện và đếm số lượng ớt vàng đồng thời sẽ được chuyền tới vị trí được phân loại còn lại.
Nhấn nút Stop hệ thống dừng hoạt động.
65
4.2.2 Bảng phân công thiết bị vào/ra
STT Kí hiệu Địa chỉ Chức năng
NGÕ VÀO
1 Start X25 Nút bấm khởi động hệ thống
2 Stop X26 Nút bấm dừng hệ thống
3 Reset X27 Nút reset đếm số lượng
4 Sensor_Do X30 Cảm biến phát hiện vật ở xi lanh 1 5 Sensor_Xanh X31 Cảm biến phát hiện vật ở xi lanh 2 6 Front_XL1 X21 Cảm biến giới hạn trước của xi lanh 1 7 Back_XL1 X22 Cảm biến giới hạn sau của xi lanh 1 8 Front_XL2 X23 Cảm biến giới hạn trước của xi lanh 2 9 Back_XL2 X24 Cảm biến giới hạn sau của xi lanh 2
NGÕ RA
10 Xi_lanh1 Y60 Xi lanh phân loại ớt đỏ
11 Xi_lanh2 Y61 Xi lanh phân loại ớt xanh
12 Bt_ngan1 Y63 Băng tải phân loại ớt đỏ 13 Btai_ngan2 Y64 Băng tải phân loại ớt xanh 14 Btai_ngan3 Y65 Băng tải phân loại ớt vàng 15 Bt_vongcung Y66 Băng tải cong 90 độ
16 Bt_dai Y67 Băng tải chuyền ớt đến các xi lanh
66
4.2.3 Viết chương trình điều khiển hệ thống
4.2.3.1 Quy trình tạo IO Server
- Bước 1: Tạo Dev: nhấp chuột phải chọn New Mx Device.
Hình 4.31: Tạo Dev: nhấp chuột phải chọn Nex MX Device
- Bước 2: Chọn Configure rồi ở mục PC side I/F chọn GX Simulator3 xong ấn Next.
67 - Bước 3: Ở mục CPU type chọn R04EN.
Hình 4.33: ở mục CPU type chọn R04EN
- Bược 4: Nháy đúp vào thư mục đã tạo Dev1, rồi nháy đúp chuột ở khu vực Right click to add a Data Tag or Group để tạo Tag chọn New DataTag.
Hình 4.34: Nháy đúp chuột ở khu vực Right click to add a Data Tag or Group – New
68
- Bước 5: Trong bảng Tag Properties chọn Name : Ot_xanh và I/O Address :
M31. Tương tự cho các Tag khác.
Hình 4.35: Trong bảng Tag Properties – Name: Ot_xanh và I/O Address : M31. Tương
tự cho các Tag khác.
❖ Bản hoàn chỉnh đầy đủ các Tag.
69
4.2.4 Lập trình xử lý ảnh bằng labview
4.2.4.1 Kết nối Labview với PLC thông qua OPC cần thực hiện những
bước sau :
- Bước 1: Chọn Blank Project rời nhấn Finish.
Hình 4.37: Chọn Blank Project rồi nhấn Finish
70
- Bước 2: nhấn chuột phải vào My Computer chọn New rồi chọn I/O Server.
71
- Bước 3: chọn OPC Client rời nhấn Continue sau đó chọn Mitsubishi.MXOPC.6 rời nhấn OK.
Hình 4.39: Chọn OPC Client rời nhấn Continue sau đó chọn Mitsubishi.MXOPC.6 rời
72
- Bước 4: Vào Untitled Library1 nhấn chuột phải vào OPC1 chọn Create Bound Variables.
Hình 4.40: Vào Untitled Library1 nhấn chuột phải vào OPC1 chọn Create Bound
73
- Bước 5: chọn tất cả các mục đã tạo trong OPC rời nhấn Add>> sau đó nhấn OK.
Hình 4.41: Chọn tất cả các mục đã tạo trong OPC rời nhấn Add>> sau đó nhấn OK
- Bước 6: nhấn chuột phải vào My Computer chọn New chọn VI.
74 - Bước 7: nhấn giữ đưa tất các Tag vào VI.
Hình 4.43: Nhấn giữ đưa tất các Tag vào VI
4.2.4.2 Viết chương trình xử lý ảnh trên Labview
Trong Labview có nhiều hàm hỗ trợ xử lý ảnh như:
- NI-IMAQ: hàm này thu nhập các hình ảnh đầu vào từ thư viện ảnh có sẵn trong
máy tính, video có sẵn trong bộ nhớ, hay từ camera.
- Image Processing: ở hàm này thì nó sẽ xử lý màu của ảnh thu thập được, lọc
ảnh, phân tích ảnh…
- Machine Vision: Trong hàm này nó chưa các hàm đếm số lượng vật, đo khoảng
75
Nhưng để thuận lợi cho việc sử dụng thì LabVIEW tích hợp sẵn các hàm này vào trong thư viện Vision Express. Trong thư viện này nó có chứa hai hàm: Vision
Acquisition và Vision Assistant. Do đó nhóm em sử dụng thư viện Vision Express để
lập trình xử lý ảnh cho hệ thống. Sau đây là các bước để lập trình:
- Bước 1: Sử dụng hàm Vision Acquisition.
Hình 4.44: Hàm Vision Acquisition
• Hàm Vision Acquisition: có nhiệm vụ là thu nhận hình ảnh từ thư viện ảnh,
video sẵn có hay là từ camera vào.
• Khi lấy hàm này từ thư viện hàm Vision Express. Nháy đúp chuột vào Vision
Acquisition thì sẽ xuất hiện giao diện như hình 4.45
• Ở mục Select Acquisition Source chúng ta có thể chọn Folder of Images hoặc
AVI ( chọn ảnh từ thư viện ảnh có sẵn ) trong mục Simulated Acquisition hoặc
tùy chọn các thiết bị thu nhận hình ảnh trong mục NI-IMAQdx Devices. Với mục đích lấy ảnh trực tiếp từ bên ngoài qua camera nên chúng em chọn thiết bị
cam2: e2eSoft iVCam sau đó nhấn biểu tượng để nhận hình ảnh từ bên ngoài, rời nhấn Next để chuyển sang mục tiếp theo.
76
Hình 4.45: Chọn camera trong hàm Vision Acquisition
• Ở mục Select Acquisition Type chọn Continuous Acquisition with inline
processig để có thể nhận diện màu sắc một cách liên tục, rồi nhấn Next.
Hình 4.46: Ở mục Select Acquisition Type - Continuous Acquisition with inline
77
• Ở mục Configure Acquisition Settings chọn độ phân giải của ảnh 640x480
RGB24 25.00fps rời sau đó nhấn Next.
78
• Ở mục Configure Image Logging Settings chúng ta có thể tích vào ơ Enable
Image Logging để lưu ảnh vào máy tính hoặc có thể khơng chọn, rời nhấn Next.
79
• Ở mục Select Controls/Indicator xuất hiện rất nhiều thơng số nhưng nhóm em thì chỉ chọn 3 thơng số chính ở trên hình rời sau đó nhấn Finish.
- Stop (F): dừng ảnh truyền về.
- Stopped: dừng vòng lặp.
- Image Out: hình ảnh xuất ra màn hình trên labview.
80
• Sau khi kết thúc quy trình thiết lập trong hàm Vision Acquisition thì sẽ xuất hiện một vịng lặp While Loop như sau:
Hình 4.50: Kết thúc quy trình thiết lập trong hàm Vision Acquisition
- Bước 2: Sử dụng hàm Vision Assistant.
Hình 4.51: Hàm Vision Assistant
• Hàm Vision Assistant: ở đây các ảnh sẽ được xử lý, phân tích điểm, lọc điểm
nhiễu thiết lập mục đích của việc xử lý ảnh thu được.
• Khi lấy hàm từ thư viện Vision Express. Nháy đúp chuột vào Vision Assistant thì sẽ xuất hiện giao diện như hình và trong phần Processing Functions chọn mục Color rồi chọn mục Color Matching như hình để thiết lập xử lý màu sắc của sản phẩm.
81
Hình 4.52: Thiết lập xử lý màu sắc của sản phẩm
• Khi chọn vào mục Color Matching thì quét vùng mà chúng ta cần học ảnh rồi chọn Create Template.
82
• Khi đã chọn Create template rời thì qt vùng màu đỏ để labiew nhận diện sau đó nhấn OK.
Hình 4.54: Quét vùng màu đỏ để nhận diện màu
• Lưu giữ hình ảnh màu sắc mới được tạo.
83
• Chọn Select Controls rời chọn vào ô Match Score.
84
• Làm tương tự cho màu xanh và vàng từ bước 2 trở đi. Sau đó khi kết thúc thiết lập labview sẽ trở về giao diện lúc đầu, lúc này nhấn chuột phải để tạo Local
Variable.
85 • Vào thư viện Array chọn Index Array.
86 • Vào thư viện Comparison chọn Greater?.
Hình 4.59: Chọn khối so sánh Greater?
• Sau khi hoàn thành lấy các khối thì tiến hành đấu nối các chân của các khối lại với nhau.
87
4.2.5 Chương trình PLC
4.2.5.1 Thao tác trên PLC
- Bước 1: Vào Project chọn New – series: RCPU – type: R04EN – OK.
Hình 4.60: Tạo Project
- Bước 2: nháy đúp chuột vào Module Configuration.
88
- Bước 3: chọn Main Base – chọn R38B giữ chuột kéo main base ra bên ngoài.
Hình 4.62: Chọn Main Base – R38B
- Bước 4: Chọn Power Supply – chọn R62P giữ chuột kéo ra và đưa vào POW
trên main.
89
- Bước 5: kéo R04ENCPU đã hiện thị sẵn vào CPU trên main.
Hình 4.64: Chọn R04ENCPU
- Bước 6: chọn CPU Extension – chọn RJ71EN71(CCIEF) giữ chuột kéo ra và
đưa vào main 0.
90
- Bước 7: chọn Input – chọn RX42C4 giữ chuột kéo ra và đưa vào main 1.
Hình 4.66: Chọn module RX42C4
- Bước 8: chọn Output – chọn RY42NT2P giữ chuột kéo ra và đưa vào main 2.
Hình 4.67: Chọn module RY42NT2P
- Bước 9: khi hoàn thành xong các bước trên thì sẽ tiến hành viết chương trình
91
4.3 Thiết kế giao diện Labview
4.3.1 Thiết trang chính Labview
Trang chính Labiew được thiết kế cơ bản gồm: Logo trường, tên đề tài, giảng viên hướng dẫn, sinh viên thực hiện. Và có chức năng đăng nhập để khi người dùng muốn vận hành máy trên Labview thì phải nhập đúng tên đăng nhập và mật khẩu. Nhằm đảm bảo bảo mật và tránh những sự cố không mong muốn xảy ra làm hiệu suất làm việc của máy bị gián đoạn.
Hình 4.68: Giao diện trang chính trên Labview 4.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát sát SCADA 4.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát sát SCADA
Giao diện điều khiển và giám sát gờm có màn hình hiển thị hình ảnh thu được từ camera, các nút nhấn, đèn báo có chức năng điều khiển và giám sát giúp cho người vận hành máy có thể nắm bắt được tình hình hoạt động của hệ thống và khởi động hệ thống khi các nút nhấn vật lý bị hư hỏng nhằm đảm bảo không làm ảnh hưởng đến năng suất làm việc của hệ thống.
92
Hình 4.69: Giao diện bảng giám sát và điều khiển hệ thống trên labview 4.4 Quy trình thiết kế mơ phỏng 4.4 Quy trình thiết kế mơ phỏng
- Chọn băng tải chính từ thư viện và kéo ra ngoài mô phỏng.
93
- Chọn băng tải cong từ thư viện và kéo ra đặt khớp vào với băng tải chính.
Hình 4.71: Băng tải cong
- Chọn băng tải phụ từ thư viện và kéo ra đặt khớp với băng tải chính và băng tải cong.
94
- Chọn xi lanh 1 và xi lanh 2 từ thư viện và kéo ra đặt vào vào đối diện với băng tải phụ 1 và băng tải phụ 2 để lúc xi lanh đẩy vật vào đúng băng tải mà khơng bị lệch ra ngoài.
Hình 4.73: Xi lanh
- Chọn cảm biến từ thư viện và kéo ra đặt ngay cạnh xi lanh 1 và xi lanh 2.
95
- Chọn tủ điện, cột trụ, các nút nhấn (start, stop, reset), các đèn (xanh, đỏ, vàng), màn hình hiển thị từ thư viện và kéo ra lắp đặt.
Hình 4.75: Tủ điện
- Hệ thống mô phỏng sau khi đã hoàn thành.
96
4.5 Thông số kỹ thuật phần cứng 4.5.1 Main base unit: R38B
Hình 4.77: Main base unit R38B
- Thông số kỹ thuật
Số lượng module có thể lắp 8
Mơ hình bộ chuyển đổi ray DIN R6DIN1
Dòng điện tiêu thụ (5VDC) 0.71A
Kích thước lỗ lắp Lỗ vít M4
Kích thước 101 x 328 x 32.5 mm
Khối lượng 0.55 kg
97
4.5.2 Module nguồn Mitsubishi: R62P
- Chức năng: cấp nguồn cho các module.
- Thông số kỹ thuật
Điện áp đầu vào 100 – 240 VAC
Tần số đầu vào 50/60 Hz ± 5 %
Công suất biểu kiến 120 VA
Dòng điện đầu ra
5 VDC 3.5 A
24 VDC 0.6 A
Kích thước 106 X 54.6 X 110 mm
Khối lượng 0.45 Kg
Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật module R62P Hình 4.78: Module ng̀n R62P Hình 4.78: Module ng̀n R62P
98
4.5.3 CPU Mitsubishi MELSEC iQ-R: R04ENCPU
- Chức năng: Bộ xử lý trung tâm.
- Thông số kỹ thuật
Tổng số điểm I/O 4096
Ngơn ngữ lập trình LD, SFC, ST, FBD
Số lượng chương trình thực thi 124
Số lượng Tệp FB 64
Input (X) 12288 points (fixed)
Output (Y) 12288 points (fixed)
Counter (C) 512 points
Internal relay (M) 12288 points (user-changeable)
Timer (T) 1024 points (user-changeable)
Thanh ghi dữ liệu (D) 18432 points (user-changeable)
Khối lượng (kg) 0.4
Kích thước (W x H x D) mm 106 x 56 x 110 mm
Bảng 4.4: Thông số kỹ thuật R04ENCPU
99
4.5.4 Mô-đun đầu vào MITSUBISHI: RX42C4
- Chức năng: Nơi một tín hiệu bên ngoài được cung cấp từ một chuyển mạch đầu
vào nhận được và được chỉ ra bởi phần tử kí hiệu X.
- Thông số kỹ thuật
Số điểm đầu vào 64
Điện áp định mức 24VDC
Dòng điện định mức 4.0 mA
ON voltage/ON current 19V or higher/3mA or higher
OFF voltage/OFF current 6V or lower/1.0mA or lower
Điện trở đầu vào 5.3kΩ
Số chân bên ngoài 40 Pin
Khối lượng 0.13 kg
Bảng 4.5: Thông số kỹ thuật RX42C4 Hình 4.80: Module đầu vào RX42C4 Hình 4.80: Module đầu vào RX42C4
100 - Sơ đồ mạch
Hình 4.81: Sơ đờ mạch RX42C4
4.5.5 Mơ-đun Đầu Ra Transitor Mitsubishi PLC: RY42NT2P
- Chức năng: là một cổng ra trên PLC để điều khiển tải bên ngoài và được chỉ ra
bởi phần tử kí hiệu Y.
101 - Thông số kỹ thuật
Số điểm ngỏ ra 64 points
Điện áp tải định mức 12/24VDC
Dòng tải tối đa 0.2A/point, 2A/common
Dòng quá tải tối đa cho phép 0.4A 10ms hoặc thấp hơn
Thời gian đáp ứng OFF -> ON: 0.5ms hoặc thấp hơn
ON -> OFF: 1ms hoặc thấp hơn