Chương 5 : ĐIỀU KHIỂN
5.2. Thiết kế điều khiển cho cơ cấu phân loại theo tỉ trọng
5.2.2 Thuật toán điều khiển
Theo thơng số của Loadcell, tín hiệu trả về có giá trị rất nhỏ 1.0 ± 0.15 (mV/V) nhưng cổng tín hiệu Analog của PLC lại nhận giá trị 0 – 10V DC, nếu kết nối trực tiếp thì PLC khơng thể nào đọc được tín hiệu của Loadcell nên cần có 1 bộ
58
khuếch đại tín hiệu điện áp kết nối với Loadcell để khuếch đại tín hiệu ra của Loadcell từ 1.0 ± 0.15 (mV/V) lên 0 – 10V DC.
Thông số kỹ thuật bộ khuếch đại:
- VO đầu ra 0-5V & 0-10V - Điện áp nguồn cấp: 24 VDC
- Độ nhạy: 2mV/V
- IO đầu ra: 4-20mA .
- Chân GNDD: chống nhiễu có thể lắp hoặc khơng.
Hình 5.10 Mạch khuếch đại tín hiệu cảm biến (Nguồn Internet)
59
Để đọc được giá trị chính xác của khối lượng trái xồi, nhóm tiến hành lấy tín hiệu trả về từ loadcell kết hợp giữa chương trình điều khiển PLC trên phần mềm Tia portal v13 SP1 và Visual Studio 2017.
Kết nối giữa PLC S7-1200 trên Studio Tia Portal V13 SP1 và Visual 2017
Bước 1: Kết nối PLC S7-1200 với Tia Portal V13 SP1 qua cổng Profinet dùng chuẩn truyền TCP/IP để kết nối phần cứng và nộp code
Bước 2: Sử dụng thư viện S7.net thiết kế giao diện trên WPF để truy xuất trực tiếp vào vùng nhớ PLC thông qua cổng mạng Profinet dùng chuẩn truyền TCP/IP
Hình 5.12 Cách kết nối giữa PLC S7 – 1200 (Tia portal) với Visual C
Trong khi kết nối lưu ý Click vào 2 mục Full access và Permit access (tô đỏ) để PLC mới có thể truy xuất vào vùng nhớ của C# lấy dữ liệu lưu trữ.
60
Khối lượng trái xoài
Các bước tiến hành xác định khối lượng trái xoài
Bước 1: Kết hợp giữa cảm biến và Loadcell
Phía trên Loadcell được bố trí 1 cảm biến hồng ngoại để phát hiện vật. Khi trái xồi đi đến cảm biến phát hiện trả tín hiệu về Visual, đồng thời lúc này Loadcell phía dưới cũng tiền hành cân các giá trị của trái xoài với tốc độ 10ms.
Để có được khối lượng trái xồi nhóm tiến hành xây dựng phương trình tính tốn khối lượng xoài dựa vào các kết quả thực tế thu được từ thực nghiệm. Sau khi nhận tín hiệu Analog trả về từ Loadcell, PLC thực hiện tính tốn theo phương trình được xác định như sau
Đầu tiên nhóm thực nghiệm trên 10 trái xoài với kết quả thực tế như sau: STT Khố lượng thực tế cân được
(y)
Khối lượng khi cân với băng tải v = 4,21 (v/p) (x) 1 410.4543 329.5663 2 469.9725 382.7528 3 323.1496 243.6132 4 551.0186 459.2086 5 442.9044 356.4762 Kết hợp cảm biến và Loadcell
61 6 432.1404 348.2459 7 451.4862 367.7153 8 399.6903 316.5863 9 393.7589 313.2621 10 469.9725 383.5443
Từ kết quả trên bảng ta dễ dàng nhận thấy rằng khối lượng khi cân trên băng tải động sẽ luôn nhỏ hơn khối lượng gốc một giá trị nào đó. Kết quả được đưa vào Excel để tính, ta thấy mối quan hệ giữa 2 đại lượng này (khối lượng gốc và khối lượng cân trên băng tải) có quan hệ tuyến tính với nhau theo phương trình bậc nhất:
y = a.x +b Trong đó: y là khối lượng trái xồi cần tính
x là khối lượng trái ồi khi cân băng tải a, b là hệ số
hệ số a, b được xác định bằng các hàm SLOPE (tìm hệ số a), INTERCEPT (tìm hệ số b). Lệnh xác định:
a = SLOPE(các giá trị y, các giá trị x) = 1.060952497
b = INTERCEPT(các giá trị y, các giá trị x) = 63.01837755
→ Phương trình cần tìm: y = 1,060952497.x + 63,01837755
Từ phương trình vừa tìm được ta xây dựng theo khối trong PLC để tiến hành tính tốn ra khối lượng chính xác. Ta có kết quả sai số:
62 STT Khối lượng thực tế Khối lượng tính bằng phương trình Sai số 1 410.4543 412.6726 -2.21827 2 469.9725 469.1009 0.8716 3 323.1496 321.4804 1.6692 4 551.0186 550.2169 0.8017 5 442.9044 441.2227 1.6817 6 432.1404 432.4907 -0.3507 7 451.4862 453.1468 -1.6604 8 399.6903 398.9014 0.7889 9 393.7589 395.3746 -1.6153 10 469.9725 469.9407 0.0318
→ Sai số trung bình ∆𝛿 = ± 2 𝑔𝑎𝑚 → sai số chấp nhận được → Phương trình hợp lý
Bước 2: Tạo mảng giá trị trên Visual Studio
Các giá trị khối lượng tính tốn được từ tín hiệu Loadcell trả về được tập hợp tạo thành một mảng các giá trị khối lượng khác nhau bắt đầu khi cảm biến phát hiện xoài, khi trái xoài qua hết khỏi vùng quét của cảm biến thì lúc này mảng ngừng nhận giá trị từ Loadcell.
Bước 3: Tính ra được khối lượng trái xồi
Từ mảng vừa được tạo phía trên, ta dùng hàm chọn ra giá trị lớn nhất, lúc này giá trị đó chình là khối lượng cần tìm của trái xồi.