Giới thiệu dự án

Trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0 và chuyển đổi số sản xuất, tự động hóa các khâu hoàn thiện đóng gói và phân loại sản phẩm là điều kiện tiên quyết để tối ưu hóa năng suất nhà máy. Tại các doanh nghiệp chế biến nông sản, sản xuất vật liệu xây dựng (gạch, ngói) và đóng gói thực phẩm, khâu phân loại theo khối lượng truyền thống bằng nhân công thủ công bộc lộ nhiều điểm nghẽn nghiêm trọng: sai số do mệt mỏi thị giác và thao tác lặp lại dao động từ 10% đến 18%, tốc độ phân loại chậm (chỉ đạt 10–15 sản phẩm/phút/lao động), đồng thời làm tăng chi phí quản lý vận hành.

Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng, thực hiện bởi sinh viên Võ Duy Tuyền và Bùi Ngọc Huy dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Phú Sinh, tập trung giải quyết bài toán cốt lõi: "Thiết kế, chế tạo mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng". Đề tài phát triển một hệ thống cơ điện tử hoàn chỉnh, tích hợp bộ điều khiển lập trình công nghiệp PLC (Programmable Logic Controller) S7-1200, cảm biến lực Loadcell, cơ cấu chấp hành khí nén và giao diện giám sát HMI/SCADA trên nền tảng WinCC.

flowchart LR
    A["Trạm Cân Loadcell<br/>(Strain Gauge + JY-S60)"] -->|Tín hiệu Analog 0-10V| B["PLC Siemens S7-1200<br/>(CPU 1214C DC/DC/DC)"]
    B -->|Xung / Relay 24VDC| C["Cơ cấu chấp hành<br/>(Xy lanh khí nén 5/2 & Step)"]
    B -->|Profinet TCP/IP| D["HMI / SCADA WinCC<br/>(Giám sát & Cài đặt)"]
    E["Băng tải PVC<br/>(Động cơ giảm tốc 12VDC)"] -->|Dẫn động phôi| A

Mục tiêu kỹ thuật của dự án

  1. Thiết kế cơ khí chính xác: Chế tạo bàn cân động và băng tải PVC kích thước chuẩn $1200 \times 600\text{ mm}$, tải trọng vận hành danh định $1.0\text{ kg}$, đảm bảo độ ổn định và giảm thiểu rung động ảnh hưởng đến cảm biến.
  2. Xử lý tín hiệu đo lường Analog: Đọc và giải mã tín hiệu mili-volt (mV/V) từ cảm biến lực Loadcell thông qua mạch khuếch đại chuyên dụng chuyển đổi sang dải chuẩn công nghiệp ($0-10\text{V}$ hoặc $4-20\text{mA}$), kết nối trực tiếp vào ngõ vào tương tự của PLC với chu kỳ quét dưới $20\text{ ms}$.
  3. Lập trình logic phân loại 4 cấp độ: Phân cấp chính xác vật phẩm vào 4 dải khối lượng: vật nhẹ ($<0.5\text{ kg}$), vật trung bình ($0.5-1.0\text{ kg}$), vật nặng mức 1 ($1.0-1.5\text{ kg}$) và vật nặng mức 2 ($1.5-2.0\text{ kg}$).
  4. Tích hợp hệ thống SCADA/WinCC: Xây dựng giao diện điều khiển giám sát thời gian thực, lưu trữ số lượng sản phẩm phân loại theo ca và cho phép cấu hình trực tiếp ngưỡng cân trên phần mềm.

Phạm vi và giới hạn kỹ thuật

  • Không gian thực thi: Kích thước tổng thể $120 \times 60\text{ cm}$, sử dụng nguồn cấp một chiều công nghiệp 24VDC/5A.
  • Dải đo lường: Tối đa $2.0\text{ kg}$/sản phẩm với sai số tuyệt đối $\le \pm 5\text{ g}$.
  • Cơ cấu chấp hành: Sử dụng kết hợp khí nén (xy lanh tác động kép hành trình $50\text{ mm}$, van điện từ 5/2) và động cơ bước (Step size 42) phân hướng.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng và giải pháp công nghệ

Để xác định phương án kỹ thuật tối ưu giữa chi phí đầu tư và độ ổn định công nghiệp, nhóm nghiên cứu đã đánh giá ba giải pháp phân loại phổ biến:

Tiêu chí kỹ thuật Phân loại thủ công Hệ thống dùng Vi điều khiển (Arduino/STM32) Hệ sinh thái PLC Công nghiệp (Đồ án đề xuất)
Độ chính xác chu kỳ 80% - 85% (giảm dần theo ca) 92% - 95% $\ge 98.5%$ ổn định liên tục
Khả năng kháng nhiễu công nghiệp Không áp dụng Kém (dễ treo vi xử lý khi đóng cắt tải cảm ứng/van từ) Rất cao (cách ly quang, chuẩn công nghiệp EMC)
Tốc độ xử lý (Scan time) Chậm ($>3\text{ s}$/sản phẩm) Nhanh ($50-100\text{ ms}$) Rất nhanh ($0.1\text{ }\mu\text{s}$ cho lệnh Boolean, scan time $<10\text{ ms}$)
Khả năng mở rộng SCADA/MES Không thể Phức tạp, phải viết thêm giao thức UART/Modbus rời Dễ dàng qua Profinet/Ethernet công nghiệp và WinCC
Chi phí bảo trì & thay thế Chi phí nhân công định kỳ cao Khó bảo trì công nghiệp, thiếu module chuẩn hóa Dễ bảo trì, module tiêu chuẩn hóa toàn cầu

Tính toán động lực học và thiết kế băng tải

Hệ dẫn động băng tải PVC được tính toán nghiêm ngặt dựa trên yêu cầu vận tốc và mô-men xoắn để chống trượt và đảm bảo vận tốc tuyến tính không gây rung động tại trạm cân:

  • Chiều dài băng tải: $L = 600\text{ mm}$, chiều rộng bề mặt $B = 100\text{ mm}$, tải trọng vận chuyển $m = 1.0\text{ kg}$.
  • Đường kính con lăn dẫn động: $D = 39\text{ mm} \implies$ Chu vi con lăn: $$C = \pi \times D = \pi \times 39 \approx 122.5\text{ mm}$$
  • Vận tốc dài thiết kế của băng tải: $V = 2940\text{ mm/phút} = 0.049\text{ m/s}$.
  • Tốc độ quay cần thiết của trục con lăn: $$N = \frac{V}{\pi \times D} = \frac{2940}{122.5} \approx 237\text{ vòng/phút}$$
  • Tính toán mô-men xoắn tối thiểu trục động cơ ($g = 10\text{ m/s}^2$): $$T = \frac{m \times g \times D}{2} = \frac{1.0 \times 10 \times 0.039}{2} = 0.195\text{ N}\cdot\text{m} = 195\text{ mN}\cdot\text{m}$$
  • Công suất cơ học yêu cầu trên trục tải: $$P = \frac{T \times N}{9.55} = \frac{0.195 \times 237}{9.55} \approx 4.76\text{ W}$$

Nhóm quyết định chọn động cơ giảm tốc 12VDC tích hợp hộp số có dòng định mức $60\text{ mA}$, tốc độ điều chỉnh tuyến tính, kết hợp bộ nguồn xung công nghiệp 24VDC-5A (S-120-24) đảm bảo hệ thống dư tải trên 200%.

Kiến trúc phần cứng và công nghệ sử dụng

               +-------------------------------------------------------+
               |                  SCADA / PC STATION                   |
               |                (TIA Portal V15 / WinCC)               |
               +---------------------------+---------------------------+
                                           | Profinet (TCP/IP)
                                           v
+--------------------------------------------------------------------------------------+
|                               PLC SIEMENS S7-1200                                    |
|                             (CPU 1214C DC/DC/DC)                                     |
|  - 14 Digital Inputs (24VDC)                      - 10 Digital Outputs (24VDC)       |
|  - 2 Analog Inputs (0 - 10V)                      - 100 KB Work Memory               |
+-------------------+-----------------------------------+------------------------------+
                    ^                                   |
    Analog Signal   |                                   | Control Outputs
   (0-10V / %IW64)  |                                   | (24VDC / Relays)
                    |                                   v
+-------------------+-------------------+   +-----------+----------------------------------+
|          KHỐI ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN       |   |             KHỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH            |
| - Loadcell dạng Strain Gauge (S-120)  |   | - 4 x Relay trung gian LY2N 24VDC-5A         |
| - Mạch khuếch đại Analog JY-S60       |   | - Van điện từ khí nén 5/2 (Coil 24VDC, 0.8MPa)|
| - Cảm biến quang CX-441 (NPN, 1ms)    |   | - Xy lanh kép hành trình 50mm, tốc độ 70mm/s |
| - Cảm biến tiệm cận quang E3F-DS30    |   | - Động cơ bước Size 42 + Driver phân hướng   |
+---------------------------------------+   | - Động cơ giảm tốc DC kéo băng tải PVC      |
                                            +----------------------------------------------+

Kiến trúc phần mềm và cấu trúc khối chương trình (TIA Portal V15)

Phần mềm điều khiển được lập trình cấu trúc theo tiêu chuẩn IEC 61131-3 trên môi trường TIA Portal V15 của Siemens:

  • Organization Block (OB):
    • OB1 (Program Cycle): Điều phối luồng quét logic chính, xử lý tín hiệu ngoại vi và gọi các hàm chức năng liên tục.
    • OB100 (Startup): Khởi tạo giá trị thông số ban đầu, cấu hình cờ truyền thông HMI và đặt lại các biến lưu trữ.
  • Function (FC):
    • FC_Analog_Scale: Thực thi giải thuật chuẩn hóa tín hiệu NORM_X và SCALE_X để chuyển đổi dải raw integer (0 - 27648) từ ngõ %IW64 sang khối lượng thực tế dạng thực (0.0 - 2.0 kg).
    • FC_Pneumatic_Ctrl: Quản lý logic điều khiển kích mở van điện từ 5/2 và giám sát hành trình xy lanh.
  • Function Block (FB) & Data Block (DB):
    • FB_Sorting_Logic đi kèm DB_Sorting: Lưu trữ trạng thái hoạt động của từng vị trí cảm biến, tracking sản phẩm chạy trên băng chuyền và đồng bộ với WinCC RT Advanced qua thẻ tag kết nối Ethernet.

Implementation và kết quả

Bảng phân công địa chỉ I/O trên PLC S7-1200 CPU 1214C

Ký hiệu Tag Địa chỉ PLC Loại dữ liệu Chức năng kỹ thuật trong hệ thống
START_BTN %I0.0 BOOL Nút nhấn khởi động hệ thống (NO)
STOP_BTN %I0.1 BOOL Nút nhấn dừng khẩn cấp hệ thống (NC)
RESET_BTN %I0.2 BOOL Nút nhấn xóa cờ đếm và đặt lại trạng thái ban đầu
OPT_SENS_SCALE %I0.4 BOOL Cảm biến quang CX-441 xác nhận phôi đặt vào bàn cân
OPT_SENS_TRACK %I0.5 BOOL Cảm biến quang định vị sản phẩm tại trạm chia nhánh
RAW_LOADCELL %IW64 WORD Giá trị điện áp tương tự ($0-10\text{V}$) từ mạch khuếch đại
CONVEYOR_RUN %Q0.1 BOOL Relay R5 kích chạy động cơ băng tải 12VDC
CYLINDER_FEED %Q0.2 BOOL Relay R1 kích van khí nén đẩy sản phẩm lên băng tải
CYLINDER_LIGHT %Q0.4 BOOL Relay R2 kích xy lanh phân loại sản phẩm nhẹ ($<0.5\text{ kg}$)
STEP_DIR_PIN %Q0.5 BOOL Tín hiệu xung logic đổi hướng xoay động cơ bước
LAMP_RUN %Q1.0 BOOL Đèn chỉ thị hệ thống ở trạng thái hoạt động (Green)

Giải thuật xử lý tín hiệu cân và logic điều khiển

Giải thuật đo và phân loại khối lượng được chuẩn hóa theo quy trình 3 bước xử lý số:

  1. Lọc và chuẩn hóa (Normalization): Chuyển đổi tín hiệu analog từ thanh ghi %IW64 thành tỷ lệ tuyến tính $0.0 - 1.0$.
  2. Co giãn dải đo (Scaling): Ánh xạ giá trị tỷ lệ sang đơn vị khối lượng thực ($0.0 - 2.0\text{ kg}$).
  3. Phân nhánh quyết định (Condition Branching): Đưa ra quyết định điều khiển xy lanh hoặc động cơ bước phân loại.
// Đoạn mã giải thuật SCL (Structured Control Language) chuẩn hóa tín hiệu Loadcell
FUNCTION "FC_Weight_Process" : VOID
VAR_INPUT
    Raw_Analog : Int;       // Nhận giá trị từ %IW64 (0..27648)
    Min_Weight : Real;      // 0.0 kg
    Max_Weight : Real;      // 2.0 kg
END_VAR
VAR_OUTPUT
    Actual_Weight : Real;   // Khối lượng thực tế xuất ra HMI
    Sort_Category : Int;    // 1: Nhẹ, 2: Trung bình, 3: Nặng 1, 4: Nặng 2
END_VAR
VAR_TEMP
    Normalized_Val : Real;
END_VAR

BEGIN
    // Bước 1: Chuẩn hóa tín hiệu ngõ vào theo chuẩn Siemens NORM_X
    Normalized_Val := NORM_X(MIN := 0, VALUE := Raw_Analog, MAX := 27648);
    
    // Bước 2: Co giãn sang dải khối lượng thực tế SCALE_X
    Actual_Weight := SCALE_X(MIN := Min_Weight, VALUE := Normalized_Val, MAX := Max_Weight);
    
    // Bước 3: Phân loại dải khối lượng
    IF (Actual_Weight > 0.05) AND (Actual_Weight < 0.5) THEN
        Sort_Category := 1; // Vật nhẹ
    ELSIF (Actual_Weight >= 0.5) AND (Actual_Weight < 1.0) THEN
        Sort_Category := 2; // Vật trung bình
    ELSIF (Actual_Weight >= 1.0) AND (Actual_Weight < 1.5) THEN
        Sort_Category := 3; // Vật nặng mức 1 (Step xoay phải)
    ELSIF (Actual_Weight >= 1.5) AND (Actual_Weight <= 2.0) THEN
        Sort_Category := 4; // Vật nặng mức 2 (Step xoay trái)
    ELSE
        Sort_Category := 0; // Không có vật hoặc vượt tải
    END_IF;
END_FUNCTION

+---------------------------------------------------------------------------------------+
| SƠ ĐỒ LADDER LOGIC (LAD) KÍCH HOẠT PHÂN LOẠI VẬT NHẸ (OB1)                            |
+---------------------------------------------------------------------------------------+
|   OPT_SENS_TRACK     Category == 1      CYLINDER_FEED        CYLINDER_LIGHT (Relay R2)|
|-------| |-----------------|==|---------------|/|--------------------( S )-------------|
|      (%I0.5)            (Sort_Cat)         (%Q0.2)                 (%Q0.4)            |
|                                                                                       |
|   CYLINDER_LIGHT         TON (Timer)                         CYLINDER_LIGHT           |
|-------| |------------+--[ IN     Q ]--------------------------------( R )-------------|
|      (%Q0.4)         |  [ PT: 800ms]                               (%Q0.4)            |
+---------------------------------------------------------------------------------------+

Kiểm nghiệm thực tế và độ chính xác vận hành

Hệ thống được vận hành kiểm thử với 200 lượt sản phẩm thử nghiệm liên tục nhằm đánh giá độ tin cậy và thời gian đáp ứng:

                KẾT QUẢ KIỂM THỬ PHÂN LOẠI TRÊN 200 MẪU
  ===================================================================
  Nhóm sản phẩm       Số mẫu thử   Phân loại đúng   Sai lệch   Độ chính xác
  -------------------------------------------------------------------
  < 0.5 kg (Nhẹ)          50             50            0          100.0%
  0.5 - 1.0 kg (TB)       50             49            1           98.0%
  1.0 - 1.5 kg (Nặng 1)   50             49            1           98.0%
  1.5 - 2.0 kg (Nặng 2)   50             49            1           98.0%
  -------------------------------------------------------------------
  TỔNG CỘNG              200            197            3           98.5%
  • Thời gian xử lý chu kỳ: Thời gian từ lúc cảm biến quang CX-441 nhận dạng phôi đến khi xy lanh kích đẩy hoàn tất là $1.2\text{ s}$.
  • Thời gian phản hồi cảm biến: Cảm biến CX-441 đáp ứng trong $1\text{ ms}$, tốc độ piston khí nén đạt $50\text{ mm/s}$ tại áp suất vận hành $0.6\text{ MPa}$.
  • Tốc độ truyền thông HMI-PLC: Tần số làm mới dữ liệu trên WinCC qua Profinet/Ethernet đạt $100\text{ ms}$, không xuất hiện hiện tượng trễ khung hình hay mất gói tin.

Đổi mới và đóng góp kỹ thuật

  1. Tích hợp trạm cân động chi phí tối ưu: Thay vì sử dụng các module mở rộng cân công nghiệp đắt tiền như SIWAREX (chi phí cao gấp 3–4 lần CPU PLC), nhóm đã ứng dụng thành công mạch khuếch đại tín hiệu JY-S60 chuyển đổi điện áp Loadcell đưa trực tiếp vào kênh Analog On-board (%IW64) của CPU 1214C. Giải pháp này tiết kiệm hơn 60% chi phí phần cứng xử lý tín hiệu.
  2. Cơ cấu phân luồng kết hợp Khí nén và Động cơ bước: Sự kết hợp đồng thời giữa xy lanh khí nén tốc độ cao cho vật phẩm nhẹ và động cơ bước quay định vị góc cho các dải tải trọng phức tạp giúp tăng tính linh hoạt của không gian bố trí cơ khí, giảm kích thước tổng thể mô hình xuống chỉ còn $120 \times 60\text{ cm}$.
  3. Chuẩn hóa quy trình SCADA công nghiệp: Thiết lập hoàn chỉnh hệ thống giám sát trên WinCC RT Advanced với đầy đủ chức năng: cài đặt ngưỡng cân động trực tiếp từ màn hình, đếm sản phẩm thời gian thực, cảnh báo quá tải và lưu trữ trạng thái I/O để phục vụ bảo trì dự đoán.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong sản xuất

  • Phân loại nông sản chất lượng cao: Phân loại hoa quả (bưởi, dưa lưới, thanh long) và đóng thùng theo các tiêu chuẩn xuất khẩu với độ chính xác cao mà không làm dập nát sản phẩm.
  • Dây chuyền sản xuất gạch men & vật liệu xây dựng: Kiểm tra trọng lượng phôi gạch tự động trước khi vào lò nung, loại bỏ ngay các sản phẩm rỗ xốp thiếu vật liệu.
  • Công nghiệp phụ trợ cơ khí và nhựa: Đóng gói và kiểm đếm tự động linh kiện cơ khí, bu lông, phụ tùng nhựa ép đùn theo túi định lượng chuẩn.

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)

Xét bài toán triển khai tại một xưởng chế biến đóng gói nông sản quy mô vừa:

  • Chi phí đầu tư ban đầu: Khoảng 45 – 60 triệu VNĐ cho một dây chuyền tự động hóa 4 cửa phân loại sử dụng PLC Siemens S7-1200.
  • Cắt giảm nhân công: Thay thế 3 công nhân cân và phân loại thủ công trên mỗi ca (tiết kiệm xấp xỉ 24 – 30 triệu VNĐ/tháng chi phí lương và bảo hiểm).
  • Thời gian hoàn vốn (ROI): Ước tính từ 4 đến 6 tháng vận hành liên tục, đồng thời triệt tiêu hoàn toàn tỷ lệ hàng lỗi bị hoàn trả do sai quy cách trọng lượng.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Rung động cơ khí: Khi băng tải vận hành ở tốc độ cao ($>0.1\text{ m/s}$), rung động cơ học tác động lên gá cảm biến Loadcell gây nhiễu gợn sóng ở tín hiệu analog thô, đòi hỏi phải có thời gian ổn định (settling time) $200-300\text{ ms}$ trước khi chốt giá trị cân.
  • Bố trí tủ điện: Không gian tủ điện tích hợp trên mô hình còn hạn chế, các đường dây động lực 220VAC và dây tín hiệu điều khiển 24VDC/Analog chưa được bọc giáp cách ly hoàn toàn, tiềm ẩn nguy cơ nhiễu điện từ trường (EMI).

Hướng phát triển nâng cao

  1. Thuật toán lọc số nâng cao: Tích hợp bộ lọc số trung bình động (Moving Average Filter) hoặc thuật toán lọc Kalman trực tiếp trong khối FC của PLC để triệt tiêu nhiễu rung động của trạm cân động.
  2. Ghép nối đa Loadcell (Summing Box): Nâng cấp trạm cân với 4 điểm cảm biến lực kết hợp mạch cộng tín hiệu để cân chính xác các sản phẩm có kích thước lớn và trọng tâm không đồng đều.
  3. Mở rộng IoT Công nghiệp (IIoT): Kết nối PLC S7-1200 lên Cloud thông qua giao thức MQTT/OPC UA để phục vụ giám sát năng suất từ xa qua Web Server và thiết bị di động.

Đối tượng hưởng lợi

mindmap
  root((Hệ Thống Phân Loại Theo Khối Lượng))
    Sinh viên Cơ điện tử / Tự động hóa
      Làm chủ lập trình TIA Portal & WinCC
      Hiểu rõ kỹ thuật phối ghép Analog PLC
      Kỹ năng thiết kế động học cơ khí băng tải
    Kỹ sư & Lập trình viên PLC
      Module hóa mã nguồn Ladder / SCL chuẩn IEC
      Kinh nghiệm xử lý tín hiệu cảm biến Loadcell
      Tối ưu hóa kiến trúc điều khiển hỗn hợp
    Doanh nghiệp Sản xuất Vừa & Nhỏ
      Cắt giảm 70% chi phí nhân công đóng gói
      Triệt tiêu sai sót do thao tác lặp lại
      Chi phí đầu tư thấp, thu hồi vốn dưới 6 tháng
    Nhà nghiên cứu & Giảng viên
      Mô hình thực hành tích hợp đa công nghệ
      Nền tảng mở rộng thị giác máy & IIoT
  • Sinh viên khối ngành Kỹ thuật (Cơ điện tử, Tự động hóa, Điện - Điện tử): Cung cấp tài liệu mẫu hoàn chỉnh từ tính toán động lực học cơ khí, đấu nối mạch điện công nghiệp đến kỹ thuật lập trình PLC S7-1200 và thiết kế giao diện WinCC.
  • Kỹ sư vận hành và tích hợp hệ thống: Nắm bắt giải pháp xử lý tín hiệu analog chi phí thấp không cần module chuyên dụng, rút ngắn thời gian triển khai các dự án vừa và nhỏ.
  • Các cơ sở sản xuất và xí nghiệp: Có ngay phương án tự động hóa đóng gói có tính khả thi cao, dễ bảo trì, linh kiện chuẩn hóa dễ dàng tìm mua trên thị trường Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu để triển khai hệ thống là gì?

Hệ thống yêu cầu nguồn cấp 220VAC cho nguồn tổ ong chuyển đổi sang 24VDC (dòng tối thiểu 5A), hệ thống máy nén khí cấp áp lực ổn định từ $0.6 - 0.8\text{ MPa}$, máy tính cài đặt môi trường TIA Portal V15 trở lên hỗ trợ kết nối card mạng Ethernet tiêu chuẩn (Profinet).

2. Làm thế nào để loại bỏ nhiễu tín hiệu Loadcell khi băng tải hoạt động?

Cần thực hiện đồng thời 3 giải pháp:

  • Cơ khí: Sử dụng đệm cao su giảm chấn độc lập giữa khung bàn cân Loadcell và khung băng tải chính.
  • Điện tử: Dùng dây bọc kim chống nhiễu (Shielded Twisted Pair) nối đất một đầu (GND) cho tín hiệu $0-10\text{V}$.
  • Phần mềm: Cài đặt hàm trễ lấy mẫu (Time Delay) trong PLC hoặc áp dụng giải thuật lấy trung bình 10 mẫu liên tiếp trước khi so sánh logic.

3. Hệ thống có thể tích hợp với các hệ thống ERP/MES có sẵn không?

Hoàn toàn có thể. Nhờ nền tảng PLC Siemens S7-1200 và phần mềm WinCC RT Advanced, hệ thống sẵn sàng giao tiếp với các phần mềm quản trị sản xuất cấp cao (MES/ERP) thông qua giao thức chuẩn công nghiệp OPC UA hoặc cơ sở dữ liệu SQL.

4. Tốc độ phân loại tối đa của mô hình có thể đạt được là bao nhiêu?

Với kết cấu cơ khí hiện tại (xy lanh hành trình $50\text{ mm}$ tốc độ $70\text{ mm/s}$), hệ thống đạt năng suất ổn định $25 - 35\text{ sản phẩm/phút}$. Khi nâng cấp van khí nén tốc độ cao và tối ưu hành trình đẩy, năng suất có thể đạt $45 - 60\text{ sản phẩm/phút}$.

5. Chi phí bảo trì định kỳ cho hệ thống bao gồm những gì?

Chi phí bảo trì rất thấp, chủ yếu bao gồm: kiểm tra độ căng dây đai băng tải PVC định kỳ (3 tháng/lần), tra dầu bôi trơn cho ray dẫn hướng và cơ cấu xy lanh khí nén, kiểm tra hiệu chuẩn lại điểm Zero của cảm biến Loadcell (6 tháng/lần).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng" của sinh viên Võ Duy Tuyền và Bùi Ngọc Huy dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Phú Sinh đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu đề ra:

  • Chế tạo thành công mô hình cơ điện tử nhỏ gọn, vận hành ổn định và đạt độ chính xác phân loại lên tới 98.5%.
  • Làm chủ quy trình tích hợp hệ thống tự động hóa công nghiệp hoàn chỉnh: từ xử lý cảm biến analog, lập trình điều khiển trung tâm bằng PLC Siemens S7-1200 đến thiết kế giao diện SCADA trên WinCC.
  • Đưa ra giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn cao, chi phí hợp lý, phù hợp với năng lực tài chính của các doanh nghiệp sản xuất vừa và nhỏ tại Việt Nam.

Hệ thống mở ra hướng phát triển đầy tiềm năng trong việc mở rộng tích hợp công nghệ Thị giác máy tính (Machine Vision) và Điện toán đám mây (Cloud IIoT) để xây dựng các nhà máy thông minh (Smart Factory) toàn diện trong tương lai.