80
4.1.2 Lƣu đồ giải thuật khối nhận biết màu sắc
Chƣơng trình xử lý màu sắc sẽ thực hiện kiểm tra tín hiệu tiếp đến sẽ kiểm tra màu mà cảm biến nhận đƣợc với mỗi màu sẽ xuất tín hiệu ra chân tín hiệu tƣơng ứng với màu đó.
Hình 4.2 Lƣu đồ giải thuật của hệ thống phân loại màu 4.2 Quá trình hoạt động 4.2 Quá trình hoạt động
Khi nhấn START băng tải hoạt động đƣa vật di chuyển, cảm biến hồng ngoại phát hiện đƣợc vật và băng tải sẽ dừng lại cảm biến màu phát hiện vật. Sản phẩm có 3 màu: đỏ, vàng, xanh. Sản phẩm đỏ và xanh sẽ đƣợc xi lanh phân loại vào vị trí định sẵn, sản phẩm màu vàng sẽ di chuyển đến cuối băng tải. Nhấn STOP, hệ thống dừng lại.
81
Hình 4.3 Phơi màu sắc 4.3 Chƣơng trình lập trình PLC
Bảng 4.1 Bảng định địa chỉ Input và Output
STT Input Địa chỉ Output Địa chỉ Ghi chú
1 Nút nhấn 1 (ON) X1 Băng tải Y3
2 Nút nhấn 2 (OFF) X2 Xi lanh 1 Y1
3 Cảm biến hồng ngoại X0 Xi lanh 2 Y2
4 K1 (Đỏ) X3
5 K2 (Xanh) X4
82
Hình 4.4 Chƣơng trình điều khiển hệ thống
83
Hình 4.6 Chƣơng trình điều khiển hệ thống
84
Hình 4.8 Chƣơng trình điều khiển hệ thống 4.4 Sơ đồ nối dây PLC 4.4 Sơ đồ nối dây PLC
85
4.5 Lập trình Arduino
Bước 1: Kích đúp vào biểu tƣợng Arduino trên Desktop.
Hình 4.10 Giao diện lập trình Arduino trên Desktop
Bước 2: Giao diện lập trình Arduino.
86
Bước 3: Viết chƣơng trình.
Hình 4.12 Chƣơng trình code Arduino
Bước 4: Nạp chƣơng trình vào broad Arduino.
87
Hình 4.14 Sơ đồ nối dây của Arduino với cảm biến màu sắc và mạch relay 4.6 Code lập trình Arduino 4.6 Code lập trình Arduino #define S0 2 #define S1 3 #define S2 4 #define S3 5 #define OUT 6 #define LedRed A2 #define LedGreen A0 #define LedYellow A1 int R,G,B = 0; void setup() { pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT);
88 pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(OUT, INPUT); pinMode(LedRed, OUTPUT); pinMode(LedGreen, OUTPUT); pinMode(LedYellow, OUTPUT); // Setting frequency-scaling to 20% digitalWrite(S0,HIGH); digitalWrite(S1,LOW); Serial.begin(9600);
for (int i=0; i<=5; i++){
digitalWrite(LedRed, !digitalRead(LedRed)); digitalWrite(LedGreen, !digitalRead(LedGreen)); digitalWrite(LedYellow, !digitalRead(LedYellow)); delay(300); } } void loop() {
// Setting red filtered photodiodes to be read Red frequency digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,LOW);
R = pulseIn(OUT, LOW); // Reading the output Red frequency delay(300);
89 digitalWrite(S2,HIGH);
digitalWrite(S3,HIGH);
G = pulseIn(OUT, LOW); // Reading the output Green frequency delay(300);
// Setting Blue filtered photodiodes to be read Yellow frequency digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,HIGH);
B = pulseIn(OUT, LOW); // Reading the output Yellow frequency delay(300);
//----------------------------------------------------------Detect colors based on sensor values
if (R>115 && R<200 && G>515&& G<600 && B>310 && B<450){ // to detect red
digitalWrite(LedRed, HIGH); }
else if (R>580 && R<730 && G>300 && G<380 && B>415 && B<480){ // to detect green
digitalWrite(LedGreen, HIGH); }
else if (R>65 && R<130 && G>100 && G<145 && B>195 && B<245){ // to detect Yellow digitalWrite(LedYellow, HIGH); } else{ digitalWrite(LedRed, LOW); digitalWrite(LedGreen, LOW); digitalWrite(LedYellow, LOW); }
90
//----------------------------------------------------------
// Print RGB Sensor Values Serial.print("R= "); Serial.print(R); Serial.print(" | "); Serial.print("G= "); Serial.print(G); Serial.print(" | "); Serial.print("B= "); Serial.print(B); Serial.println(); delay(200); }
91
5 CHƢƠNG 5
THI CƠNG VÀ CHẠY THỬ MƠ HÌNH 5.1 Thi cơng
Thiết kế băng tải và gắn động cơ vào băng tải, cấp nguồn chạy thử xem băng tải hoạt động thế nào, điều chỉnh chiều cho băng tải.
Hình 5.1 Thiết kế băng tải, cấp nguồn động cơ
- Gắn cố định thêm xilanh và sensor cho mơ hình - Tiếp đó nạp code arduino cho TCS3200
- Thiết kế lắp đặt các thiết bị sao cho phù hợp để khơng bị chiếm diện tích q nhiều.
- Nối dây các thiết bị điện nhƣ nguồn, sensor, xilanh, nút nhấn, động cơ và các thiết bị khác
- Nối dây cho ngõ vào và ngõ ra của PLC. - Nạp chƣơng trình cho PLC
- Cấp nguồn và chạy thử xem chế độ hoạt động có đúng với mong muốn khơng. - Điều chỉnh timer sao cho xilanh đẩy đúng sản phẩm phân loại vào đúng băng
trƣợt.
92
Hình 5.2 Kết nối các thiết bị 5.2 Phân loại sản phẩm theo màu sắc 5.2 Phân loại sản phẩm theo màu sắc
5.2.1 Mô phỏng phân loại sản phẩm theo màu sắc
Để làm mơ hình mơ phỏng ta cần 3 phần mềm chính gồm: GX Works2 ,
MX OPC Configurator và Factory IO .
5.2.2 Chƣơng trình PLC Mitsubishi (GX Works 2)
Bƣớc 1: Ta mở chƣơng trình GX Works 2 trên màn hình Desktop.
Bƣớc 2: Chọn New tạo một trang làm việc mới, khi đó sẽ xuất hiện bảng New
Project. Chọn Series: FXCPU, Type: FX3U/FX3UC (vì mình đang dùng PLC FX3U). sau đó nhấn OK để tạo trang mới.
93
Bƣớc 3: Nhập chƣơng trình PLC đã thiết kế ở chƣơng 3 vào sau đó nhấn F4.
Hình 5.4 Nhập chƣơng trình PLC đã thiết kế
Bƣớc 4: Để mơ phỏng chƣơng trình trên máy ta vào Debug chọn Start/Stop
Simulation hoặc chọn biểu tƣợng Start/Stop Simulation trên thanh công cụ
.Sau đó xuất hiện Write to PLC chọn close và GX Simulator2 xuất hiện. khi đó chƣơng trình PLC đã đƣợc mơ phỏng.
94
5.2.3 Chƣơng trình MX OPC Configurator
MX OPC Configurator là phần mềm trung gian giúp kết nối Factory IO với GX Works2. Vì Factory IO khơng hổ trợ kết nối với GX Works 2.
Bƣớc 1: Mở phần mềm MX OPC Configurator trên màng hình desktop. Để tạo Dev
nhấn chuột phải chọn New MX Device.
Hình 5.6 Chƣơng trình MX OPC Configurator
Bƣớc 2: Xong bƣớc 1 xuất hiển bảng chọn MX Transfer Setup -> chọn Configure -
> xuất hiện thêm MX Transfer Setup Wizard chọn PC side I/F: GX Simulator 2, CPU Series: FXCPU -> next -> finish -> OK -> save.
95
Hình 5.7 Chƣơng trình MX OPC Configurator
Bƣớc 3: Nhấn đúp vào DEV17 ( DEV vừa tạo) xuất Right click to add a DataTag
or Group. Nhấp phải chuột chọn New DataTag. Xuất hiện Tag Properties sau đó thay đổi Name và I/O Address cho giống với địa chỉ đã lập trình ở GX Works 2. chọn Save & New nếu còn địa chỉ cần lƣu hoặc Save nếu đã hết. Sau khi lƣu hết ta đƣợc kết quả bên dƣới.
96
Bƣớc 4: Chọn Monitor View để biết đƣợc tình trạng hoạt động của các địa chỉ đã
gắn.
Hình 5.9 Tình trạng hoạt động của các địa chỉ đã gắn 5.2.4 Chƣơng trình Factory IO 5.2.4 Chƣơng trình Factory IO
Phần mềm Factory IO để mô phỏng các thiết bị tự động, các nhà máy ảo, các dây chuyền tự động hóa.
Bƣớc 1: Mở phần mềm Factory IO trên màng hình Desktop. chọn new để tạo trang
giả lập mới.
Bƣớc 2: Để tạo mơ hình mơ phỏng ta cẩn có:
- 1 băng tải 6m (Belt conveyor 6m) - 1 băng tải 2m (Belt conveyor 2m) - 2 xi lanh (Pusher)
- 1 giá gắn sensor - 1 sensor
- 2 băng trƣợt (chute conveyor)
- 1 sản phẩm đầu vào chƣa phân loại (emitter) - 2 sản phẩm đầu ra đã phân loại (Remover)
97 - 1 tủ điện
- 2 nút nhấn
Sau khi thiết kế ta đƣợc kết quả nhƣ hình:
Hình 5.10 Thiết kế mơ hình trên Factory IO Lƣu Ý: Lƣu Ý:
- Để di chuyển thiết bị theo chiều dọc thì ta nhấn giữ V và di chuyển chuột.
- Các bị phải nối dính vào nhau .
- Có thể test các thiết bị hoạt động bằng cách nhấn nút .
Bƣớc 4: Sau khi hoàn thành phần thiết kế, ta đến phần gắn địa chỉ cho các thiết bị.
Vào File -> chọn Drivers hoặc nhấn F4. xuất hiện bảng Driver chọn OPC Clinet DA/UA. Sau đó nhấn vào CONFIGURATION. Ở OPC Server -> chọn mitsubishi.MXOPC6. Sau đó chọn
98
99
Bƣớc 5: Nối các địa chị cẩn thiết vào, sau đó trở lại trang chính và chạy mơ phỏng.
Và chỉnh sửa sao cho phù hợp.
Hình 5.12 Nối các thiết bị, chỉnh sửa và cho chạy mô phỏng 5.3 Cân định lƣợng 5.3 Cân định lƣợng
5.3.1 Chƣơng trình GX Works 2
Bƣớc 1: Ta mở chƣơng trình GX Works 2 trên màng hình desktop
Bƣớc 2: Chọn New tạo một trang làm việc mới, khi đó sẽ xuất hiển bảng New
Project. Chọn Series: FXCPU, Type: FX3U/FX3UC (vì mình đang dùng PLC FX3U). sau đó nhấn OK để tạo trang mới.
10 0
Hình 5.13 Chƣơng trình GX Works 2 Bƣớc 3: Viết chƣơng trình cho cân định lƣợng sau đó nhấn F4. Bƣớc 3: Viết chƣơng trình cho cân định lƣợng sau đó nhấn F4.
Hình 5.14 Giao diện viết chƣơng trình GX Woks 2 cho cân định lƣợng
Bƣớc 4: Để nạp chƣơng trình cho PLC ta cần cấp nguồn 24VDC cho PLC sau đó
cần một sợi cắp RS232 để kết nối PLC với máy tính. sau khi nạp chƣơng trình xong ta chọn Start Monitoring để chạy chƣơng trình trên PLC.
5.3.2 Lập trình trên HMI
10 1
Bƣớc 1: Mở phần mềm DOP soft trên màng hình Desktop, chọn New để mở trang
làm việc mới.
Bƣớc 2: Nhấp chuột phải vào trang trắng để chọn các mục cần thiết kế (ví dụ nhƣ
Button, Display).
Hình 5.15 Chọn các mục cần thiết kế
Bƣớc 3: Nạp chƣơng trình đã thiết kế vào HMI, sau khi cấp nguồn 24VDC cho
HMI ta cần một dây cắp USB-type-B để kết nối HMI với máy tính.Nhấn vào Download Screen để tải về HMI.
Bƣớc 4: Sau khi tải xuống HMI ta cần kết nối PLC với HMI bằng cắp DOP-FK-
232, và kết nối thêm với Loadcell và bộ chuyển đổi sau đó test chƣơng trình. Điều chỉnh sao cho phù hợp với chƣơng trình.
5.4 Kết quả thi cơng mơ hình vật lý
Sau một thời gian trải qua q trình nghiên cứu và thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm theo màu sắc. Em có đã có thêm kinh nghiệm thiết kế, chọn linh kiện phù hợp cho hệ thống mình sẽ thiết kế và đúng theo nhiệm vụ của đề tài đã đề ra từ trƣớc. Đây là hình ảnh mơ hình sau khi đã hồn thành.
10 2
Hình 5.16 Mơ hình vật lý hồn chỉnh
5.5 Kết quả thi công mô phỏng trên Factory IO
10 3
Hình 5.18 Mơ phỏng trên Factory IO
Hình 5.19 Mơ phỏng trên Factory IO
10 4
6 CHƢƠNG 6
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 6.1 Đánh giá kết quả
6.1.1 Thực hiện và kết quả
Bảng 6.1 Quá trình thực hiện và kết quả
Sản phẩm Tổng số lần thử nghiệm Số lần phân loại đƣợc Số lần không phân loại đƣợc Hiệu suất Xanh 50 48 2 96% Vàng 50 47 3 94% Đỏ 50 45 5 90% Tổng hiệu suất 93.3% 6.1.2 Đánh giá
Mơ hình chƣa hoạt động chính xác 100% vì ảnh hƣởng của ánh sáng. Sự thay đổi ánh sáng của môi trƣờng xung quanh tác động đến việc nhận dạng của phần mềm xử lý ảnh. Vì cảm biến TCS3200 là một thiết bị vô cùng nhạy cảm với ánh sáng, chỉ cần có sự thay đổi nhỏ của ánh sáng sẽ dẫn đến sự nhận dạng sai.
Xi lanh khí nén có thể bị thiếu áp suất nên cũng sẽ có sai sót trong khâu đƣa sản phẩm vào thùng chứa.
Giám sát chƣa thực sự đồng bộ hoá đúng thời gian thực của hệ thống.
6.2 Kết luận
6.2.1 Thực hiện đƣợc
- Nắm vững hơn về cấu tạo, đặc điểm của các thiết bị: PLC, các cảm biến quang, cảm biến tiệm cận, cảm biến màu sắc,… Qua đó đã hiểu cách điều khiển, lập trình và kết nối giữa bộ điều khiển lập trình PLC với các thiết bị ngoại vi.
- Biết thêm về đấu nối các thiết bị sao cho có liên kết, đẹp thẩm mĩ, chặc chẻ, và an toàn.
10 5
- Biết thêm về các phầm mềm học tập liên quan về PLC, Arduino, HMI và các phầm mô phỏng nhƣ: GX Works2, MX OPC, Factory IO, Arduino, DOP soft.
6.2.2 Chƣa thực hiện đƣợc
- Hệ thống phân loại sản phẩm là hệ thống có khả năng điều chỉnh nhanh các thiết bị, tuy nghiên trong quá trình hoạt động cho thấy sự chƣa ăn khớp. Cũng do việc sử dụng không đồng bộ hệ thống tự động hố mà q trình sản xuất chƣa đạt đƣợc kết quả tốt nhất.
- Mơ hình chƣa đƣợc hồn hiện đúng với đề tài đã đăng ký. - Cịn nhiều hạn chế cho mơ hình.
6.2.3 Thuận lợi
- Đƣợc thầy cơ hƣớng dẫn và chỉ bảo tận tình, bạn bè và các anh chị cùng góp ý. - Mơi trƣờng nghiên cứu năng động, gần với thực tiễn.
- Sau khi đƣợc ra thực tế bằng thực tập tốt nghiệp đã làm quen thêm nhiều thiết bị, và đƣợc học thêm nhiều chuyên mơn, mơ hình
- Đƣợc Quý công ty hổ trợ thêm về các dụng cụ để làm mơ hình.
6.2.4 Khó khăn
- Hạn chế về tài liệu tiếng Viết, đa số là tiếng Anh và tiếng Trung - Khó khăn về kinh tế
- Đang trong đợt dịch covid-19 nên đi lại khó khăn và khó gặp đƣợc các thành viên trong nhóm để thảo luận làm việc nhóm đƣợc dễ dàng, đa số liên lạc qua online.
- Vì ảnh hƣởng của covid-19 nên mơ hình khơng thể hồn thiện đƣợc, chỉ làm đƣợc những gì nhóm có thể.
6.2.5 Đề nghị
- Cải thiện nguồn sáng để tăng hiệu suất nhận dạng.
- Tìm hiểu thêm nhiều phƣơng pháp mới, hiện đại có tính xác và xử lí cao hơn. - Quy mô lớn hơn, thiết bị hiện đại hơn mơ hình hiện tại.
10 6
6.2.6 Hƣớng phát triển đề tài
- Xây dựng và mở rộng thêm nhiều khâu để đa dạng hoá hệ thống, giúp hệ thống có thể phân loại nhiều màu sắc, loại hình.
10 7
7 TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lê Văn Doanh, Nguyễn Văn Hoà, Võ Thạch Sơn, “Các bộ cảm biến trong kỹ thuật điều khiển”, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2003
[2] Nguyễn Phú Cơng, “Bài giảng điều khiển logic khả trình PLC”, 2016 [3] Trần Thế San, “Hƣớng dẫn thiết kế và lập trình PLC”, NXB Đà Nẵng, 2005 [4] Nguyễn Văn Hồ, “Giáo trình đo lƣờng điện và cảm, biến đo luòng”, NXB Giáo dục, 2005
[5] “Programmable Controllers Operation Mual”, Cat. No. W317-E1-1 [6] https://www.seneca.it/media/1358/mi002636-e.pdf