4.1 Cấu trúc hệ thống 4.1.1 Sơ đồ khối hệ thống
Hệ thống cân đóng bao được thiết kế với 3 thành phần chính: khối giao diện người – máy, khối điều khiển và bộ cân. Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng kết nối với máy tính.
Hình 19: Sơ đồ khối hệ thống cân đóng bao 4.1.2 Khối giao tiếp người – máy
Khối giao tiếp người máy (HMI) là một phần không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa với chức năng chính là cầu nối giữa hệ thống và người điều khiển. Thực chất, HMI là một bản mạch với thành phần chính là một màn hình LCD với nhiệm vụ hiển thị thông tin về hệ thống, và một bàn phím để người sử dụng bật/tắt hệ thống, nhập dữ liệu, cũng như lựa chọn các chế độ hoạt động cho hệ thống.
HMI được thiết kế với một thiết bị PSoC riêng với mục đích điều khiển màn hình, bàn phím và giao tiếp với các khối khác qua module UART của mình.
LCD Keyboard
Modbus
M od bu s
CAN/RS232-485
Hình 20: Khối giao tiếp người-máy 4.1.3 Khối điều khiển
Nếu như khối giao diện người – máy được coi như bộ mặt của hệ thống, nơi có các
‘giác quan’ để giao tiếp với con người thì khối điều khiển có thể được xem là bộ não, nơi điều khiển toàn bộ hành vi của hệ thống. ‘Linh hồn’ của khối điều khiển chính là vi điều khiển dsPIC 30F6010. Tại đây, tín hiệu từ HMI cũng như khối cân gửi về qua module UART được xử lý, đồng thời các tín hiệu điều khiển cũng được phát đi theo đúng lưu đồ thuật toán đã phân tích ở trên.
Khối điều khiển cũng được thiết kế với một chip điều khiển truyền thông CAN MCP2515. Đây là một thiết bị được cung cấp bởi MicroChip với đầy đủ thanh ghi, bộ đệm, đồng hồ xung nhịp, khối điều khiển logic... như một chip điều khiển chuyên dụng có khả năng hoạt động độc lập để phục vụ truyền thông CAN. Việc tích hợp thiết bị này
thống tự động được quản lý bởi một máy chủ của nhà máy. Trong khuôn khổ luận văn này, MCP2515 tạm thời chưa được sử dụng đến.
Hình 21: Khối điều khiển 4.1.4 Khối cân
Như đã trình bày ở chương 3, hệ thống cân đóng bao sử dụng thiết bị cân Mettler Toledo IND130. Đây là thiết bị cân có sẵn trên thị trường, được chế tạo nhằm phục vụ cho các bài toán cân mẻ nói chung và cân đóng bao nói riêng. Thiết bị này có một cổng nối tiếp theo chuẩn RS-232/RS485 được sử dụng để truyền dữ liệu cân về khối điều khiển.
4.1.5 Truyền thông trong hệ thống
Hệ thống sử dụng hai giao thức truyền dữ liệu là Modbus và CAN. Với ưu điểm là tính đơn giản, Modbus được lựa chọn để thực hiện việc truyền dữ liệu giữa khối điều khiển với khối HMI và khối cân. Hơn nữa, Modbus được hỗ trợ bởi đường truyền nối tiếp RS-232 hoặc RS-485 được tích hợp trong cả vi điều khiển dsPIC, PSoC, cũng như trong khối cân Mettler Toledo IND130. Modbus được sử dụng trong việc truyền thông giữa HMI và khối điều khiển. Giao thức CAN tỏ ra vượt trội trong việc kết nối hệ thống cân đóng bao với các hệ thống khác cũng như với máy chủ điều khiển toàn bộ các quá trình trong cả nhà máy. Với cơ chế giao tiếp theo phương pháp định địa chỉ và giao tiếp hướng đối tượng của mình, CAN mang lại hiệu quả cao khi đặt trong truyền thông với phạm vi toàn cục.
4.2 Phần mềm giám sát hệ thống
Phần mềm giám sát hệ thống là phần mềm chạy trên máy tính, hệ điều hành WinXP.
Thông qua bộ chuyển đổi USB-RS485, với trình điều khiển thiết bị cho phép người lập trình giao tiếp với mạng RS485 thông qua cổng USB của máy tính bằng một cổng COM ảo. Phầm mềm giao tiếp với hệ thống theo chuẩn truyền thông Modbus, hỗ trợ các hàm 03, 06, 16.
Các tính năng chính của phần mềm giám sát :
• Hiển thị và cho phép người sử dụng thay đổi các thông số của hệ điều khiển như lượng đặt, lượng cắt thô, tinh…
• Giám sát quá trình cân đóng bao theo thời gian thực
• Đếm số bao đã được đóng gói, số bao bị lỗi (thừa/thiếu cân), in và lưu vào cơ sở dữ liệu.