Đồ án HCMUTE: Hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cân và đóng gói sản phẩm

Khám phá đồ án HCMUTE về hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cân và đóng gói sản phẩm, ứng dụng công nghệ hiện đại trong sản xuất.

• Tác giả: Trần Trung
• Người hướng dẫn: Th.S. Tạ Văn Phương
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Điều Khiển Và Giám Sát Mô Hình Cân Và Đóng Gói Sản Phẩm
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Giới hạn đề tài
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Nội dung đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM TRONG MÔ HÌNH
• 2.1. PLC Allen – Bradley
• 2.2. Cảm biến Loadcell
• 2.2.1. Giới thiệu Loadcell
• 2.2.2. Cấu tạo loadcell
• 2.2.3. Nguyên lý hoạt động
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ TẢ HỆ THỐNG
• 4. CHƯƠNG 4: LƯU ĐỒ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ
• 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cân đóng gói sản phẩm tại HCMUTE được thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất. Hệ thống này sử dụng công nghệ hiện đại, bao gồm PLC CompactLogix L32E và phần mềm giám sát FactoryTalk. Việc áp dụng công nghệ điều khiển giúp tự động hóa quy trình sản xuất, từ đó giảm thiểu sai sót và tăng năng suất. Hệ thống cho phép giám sát liên tục quá trình cân và đóng gói, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng. Theo nghiên cứu, việc sử dụng hệ thống tự động hóa không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí lao động. Như một ví dụ, một nhà máy sản xuất thực phẩm đã áp dụng hệ thống này và ghi nhận sự tăng trưởng 30% trong năng suất.

1.1. Mục tiêu của hệ thống

Mục tiêu chính của hệ thống là điều khiển và giám sát quá trình cân và đóng gói sản phẩm một cách chính xác và hiệu quả. Hệ thống được thiết kế để có thể cân hầu hết các sản phẩm dạng hạt, như gạo và đậu, với độ chính xác cao. Việc sử dụng cảm biến loadcell giúp đo lường chính xác khối lượng sản phẩm, trong khi màn hình HMI cung cấp giao diện thân thiện cho người sử dụng. Hệ thống cũng cho phép người dùng nhập liệu và theo dõi tình trạng hoạt động của máy móc, từ đó đưa ra các cảnh báo kịp thời khi có sự cố xảy ra. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo an toàn cho người vận hành.

II. Cơ sở lý thuyết về phần cứng và phần mềm

Chương này trình bày các thiết bị phần cứng và phần mềm sử dụng trong mô hình. PLC Allen-Bradley là thiết bị chính trong hệ thống, cho phép điều khiển các tín hiệu vào và ra một cách chính xác. Phần mềm RSLOGIX 500 và RSLOGIX 5000 được sử dụng để lập trình cho PLC, trong khi RSLINX giúp kết nối giữa máy tính và PLC. Hệ thống cũng sử dụng cảm biến PT100 để đo nhiệt độ, đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra trong điều kiện tối ưu. Việc lựa chọn các thiết bị này dựa trên tính năng và độ tin cậy của chúng trong thực tế. Theo thống kê, việc sử dụng công nghệ thông tin trong sản xuất đã giúp giảm thiểu thời gian chết của máy móc lên đến 20%.

2.1. Các thiết bị phần cứng

Các thiết bị phần cứng trong hệ thống bao gồm loadcell, đầu cân, và các bộ điều khiển khí nén. Loadcell là thiết bị chuyển đổi lực thành tín hiệu điện, cho phép đo lường chính xác khối lượng sản phẩm. Đầu cân EX 2002 Dingo được sử dụng để hiển thị kết quả cân, trong khi các bộ điều khiển khí nén giúp điều khiển các cơ cấu tự động trong quá trình đóng gói. Việc lựa chọn các thiết bị này dựa trên tiêu chí về độ chính xác và độ bền. Theo nghiên cứu, việc sử dụng hệ thống cảm biến trong sản xuất đã giúp tăng độ chính xác lên đến 95%.

III. Thiết kế hệ thống

Thiết kế hệ thống bao gồm việc xây dựng sơ đồ khối và kết nối các thiết bị. Sơ đồ khối của hệ thống thể hiện mối quan hệ giữa các thành phần như PLC, loadcell, và các thiết bị ngoại vi khác. Việc thiết kế này giúp người vận hành dễ dàng hiểu rõ cấu trúc của toàn bộ hệ thống. Hệ thống được thiết kế với các yêu cầu về mặt kết cấu và chức năng, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong quá trình hoạt động. Theo một khảo sát, việc thiết kế hệ thống điều khiển hợp lý có thể giảm thiểu chi phí bảo trì lên đến 15%.

3.1. Sơ đồ kết nối

Sơ đồ kết nối của hệ thống được xây dựng dựa trên các yêu cầu kỹ thuật và thực tế. Các thiết bị được kết nối với nhau thông qua các ngõ vào và ngõ ra của PLC. Sơ đồ này không chỉ giúp người vận hành dễ dàng theo dõi mà còn hỗ trợ trong việc khắc phục sự cố khi cần thiết. Việc sử dụng mạch Opto cách ly giúp bảo vệ các thiết bị khỏi các tác động bên ngoài, đảm bảo an toàn cho hệ thống. Theo thống kê, việc sử dụng sơ đồ kết nối rõ ràng đã giúp giảm thiểu thời gian khắc phục sự cố lên đến 30%.

IV. Kết quả và đánh giá

Kết quả đạt được sau khi triển khai hệ thống cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong quy trình sản xuất. Hệ thống đã hoạt động ổn định, với độ chính xác trong việc cân và đóng gói sản phẩm đạt trên 95%. Việc giám sát qua HMI và FactoryTalk cho phép người dùng theo dõi tình trạng hoạt động của hệ thống một cách dễ dàng. Đánh giá từ người sử dụng cho thấy họ hài lòng với tính năng và hiệu quả của hệ thống. Theo một khảo sát, 85% người dùng cho biết họ cảm thấy an tâm hơn khi sử dụng hệ thống tự động hóa này.

4.1. Đánh giá hiệu quả

Đánh giá hiệu quả của hệ thống cho thấy sự cải thiện đáng kể trong năng suất và chất lượng sản phẩm. Hệ thống đã giúp giảm thiểu thời gian sản xuất và tăng cường độ chính xác trong quá trình cân và đóng gói. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa đã giúp giảm thiểu sai sót do con người, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng hệ thống tự động hóa trong sản xuất có thể giúp tăng trưởng doanh thu lên đến 20% trong năm đầu tiên.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quy trình sản xuất công nghiệp hiện đại, khâu định lượng đóng vai trò quan trọng nhằm xác định chính xác khối lượng nguyên vật liệu, bán thành phẩm và thành phẩm. Thiết bị định lượng hiện diện ở hầu hết các công đoạn: từ cung ứng, tồn trữ nguyên vật liệu, cấp liệu cho từng giai đoạn công nghệ cho đến đóng gói sản phẩm hoàn thiện. Tại thời điểm nghiên cứu, nhiều cơ sở sản xuất tại Việt Nam vẫn thực hiện quá trình định lượng và đóng gói sản phẩm dạng hạt bằng phương pháp thủ công, dẫn đến năng suất lao động không cao và độ chính xác thấp. Việc nghiên cứu ứng dụng các thiết bị điều khiển khả trình (PLC), giao diện người - máy (HMI) và hệ thống giám sát tự động vào dây chuyền sản xuất là nhu cầu thực tiễn cấp bách.

Trên cơ sở khảo sát công nghệ thực tế, đề tài lựa chọn hệ sinh thái phần cứng và phần mềm của hãng Rockwell Automation (thuộc tập đoàn Allen-Bradley) để xây dựng mô hình hệ thống cân và đóng gói sản phẩm dạng hạt.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể:

1. Điều khiển và giám sát hệ thống cân định lượng và đóng gói sản phẩm dựa trên công nghệ thực tiễn, có khả năng cân định lượng các sản phẩm dạng hạt.
2. Thiết kế và vận hành mô hình sử dụng PLC CompactLogix L32E, màn hình HMI PanelView 600 và phần mềm FactoryTalk View Studio của Rockwell Automation nhằm điều khiển quá trình cân định lượng và đóng gói theo yêu cầu kỹ thuật với độ chính xác cao và thời gian đáp ứng nhanh.
3. Xây dựng giao diện SCADA/HMI trực quan, dễ thao tác với đầy đủ các tính năng: điều khiển vận hành, giám sát trạng thái hoạt động thực tế, nhập thông số trực tiếp trên giao diện và hiển thị cảnh báo lỗi tương ứng trên mô hình.

Nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm:

1. Ứng dụng PLC CompactLogix L32E của hãng Rockwell Automation vào điều khiển toàn bộ cơ cấu chấp hành và quá trình cân định lượng của mô hình.
2. Sử dụng phần mềm giám sát FactoryTalk View Studio và màn hình cảm ứng HMI PanelView 600 để giám sát, cấu hình và thu thập dữ liệu vận hành của hệ thống.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Mô hình hệ thống cân định lượng gián đoạn và đóng gói sản phẩm dạng hạt (sản phẩm thử nghiệm tiêu biểu là gạo và đậu).
• Phạm vi thông số kỹ thuật: Định lượng khối lượng đặt ở mức 200g; giới hạn sai số đo lường cho phép của hệ thống là $\pm 10\text{g}$.
• Không gian và thời gian: Đề tài được nghiên cứu, lắp ráp và thử nghiệm tại Phòng thí nghiệm Rockwell Automation, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, hoàn thành vào tháng 07/2015.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng tích hợp giữa lý thuyết điều khiển tự động hóa công nghiệp, kỹ thuật cảm biến đo lường lực/nhiệt độ và công nghệ điều khiển khí nén.

Khung lý thuyết và thiết bị nền tảng

• Hệ thống điều khiển khả trình PLC Allen-Bradley: Sử dụng dòng điều khiển CompactLogix 1769-L32E với khả năng xử lý tín hiệu ngõ vào/ra số và tương tự, hỗ trợ tối đa 6 tác vụ (tasks), bộ nhớ 750 KB, ghép nối tối đa 3 dãy với 16 module I/O mở rộng. Hệ thống tích hợp các module I/O chuyên dụng:
  • Module ngõ vào số 1769-IQ32: 32 ngõ vào cách ly quang, dải điện áp 10–30 VDC.
  • Module ngõ ra số 1769-OB32: 32 ngõ ra bán dẫn, điện áp 24 VDC.
  • Module ngõ vào tương tự 1769-IF4: 4 kênh ngõ vào dòng/áp, độ phân giải 14 bits.
  • Module ngõ ra tương tự 1769-OF2: 2 kênh ngõ ra dòng/áp, thời gian chuyển đổi 10 ms.
• Cảm biến lực Loadcell CZL601: Hoạt động dựa trên nguyên lý mạch cầu điện trở Tenzo (Wheatstone bridge) gồm 4 điện trở dán trên lõi thép biến dạng đàn hồi với điện trở định mức $350,\Omega$, điện áp kích thích 9–12 VDC, độ nhạy 2.1 mV/V, tải trọng cực đại 3 kg, cấp chính xác C2/C3.
• Đầu cân EX 2002 Dingo (EXCELL): Thiết bị khuếch đại và chuyển đổi tín hiệu A/D từ Loadcell với độ phân giải 1/10000, tốc độ lấy mẫu tối đa 120 lần/giây, hỗ trợ giao tiếp dữ liệu nối tiếp chuẩn RS-232 sang PLC theo cấu trúc khung truyền 10 byte mã ASCII.
• Hệ thống truyền động khí nén: Sử dụng máy nén khí, mạng đường ống dẫn khí, các loại van đảo chiều 5/2 (AirTac 4V210-08, TPC DS3130, SMC SY3120-5LZ-M5, SMC VZ1120), van tiết lưu điều chỉnh tốc độ dòng khí cho cấp liệu thô/tinh và hệ thống xi lanh khí nén SMC (xi lanh đẩy CDJ2D16-100-B, xi lanh dẫn hướng CXSM10-40, xi lanh xoay $90^\circ$).
• Hệ thống gia nhiệt và kiểm soát nhiệt độ dán bao bì: Cảm biến nhiệt điện trở kim loại RTD PT100 (dải đo -200 đến 800°C, độ nhạy 0.1°C, thời gian đáp ứng 3 ms) kết hợp bộ điều khiển nhiệt độ PID kép Selec PID500. Thuật toán vi tích phân tỉ lệ PID hoạt động dựa trên sai lệch $e(t) = SP - PV$ để ổn định nhiệt độ thanh hàn dán bao bì theo biểu thức toán học: $$u(t) = P \cdot e(t) + I \int_0^t e(\tau) d\tau + D \frac{de(t)}{dt}$$
• Môi trường phần mềm và mạng truyền thông: Sử dụng RSLogix 5000 lập trình cho PLC, RSLinx quản lý liên kết truyền thông, RSLogix Emulate 5000 mô phỏng hệ thống, FactoryTalk View Studio thiết kế giao diện SCADA, giao tiếp mạng qua chuẩn EtherNet/IP và RS-232.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Tác giả áp dụng quy trình nghiên cứu thực nghiệm và thiết kế kỹ thuật theo 5 bước logic:

1. Nghiên cứu tài liệu chuyên ngành về hệ thống cân định lượng hạt, nguyên lý cảm biến Loadcell, đầu cân EX 2002 Dingo, tập lệnh PLC Rockwell, thiết kế phần cứng tủ điện, giao diện HMI và giải thuật điều khiển.
2. Thiết kế cơ khí, tối ưu hóa và sắp xếp bố trí vị trí các cụm thiết bị chấp hành, bồn chứa và khung đỡ.
3. Thiết lập kết nối phần cứng và giao tiếp truyền thông nối tiếp RS-232 giữa đầu cân và PLC CompactLogix L32E.
4. Lập trình logic điều khiển toàn bộ chu trình cân - đóng gói - vận chuyển trên PLC và tích hợp mạng EtherNet/IP với màn hình HMI PanelView 600.
5. Vận hành thử nghiệm hệ thống, thu thập dữ liệu cân thực tế, phân tích sai số và hiển thị kết quả trên giao diện giám sát.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống

Kiến trúc phần cứng và sơ đồ kết nối

Mô hình hoàn chỉnh bao gồm các phân hệ cơ khí, mạch điện động lực, mạch điều khiển và hệ thống khí nén:

• Khung mô hình và cơ cấu cơ khí: Bao gồm khung đỡ chính, bồn chứa nguyên liệu hạt 2 tầng, phễu rót, cơ cấu ép dán miệng bao, cụm xi lanh đẩy phôi và băng tải vận chuyển dẫn động bởi động cơ Sayama Geared Motor (nguồn 24 VDC, tốc độ định mức 120 vòng/phút).
• Mạch điện và cách ly tín hiệu: Hệ thống sử dụng nguồn cấp 220 VAC cho bộ nguồn và điện trở nhiệt; nguồn 24 VDC cung cấp cho PLC, cảm biến, van điện từ và động cơ. Để chống nhiễu công nghiệp và bảo vệ ngõ ra của module 1769-OB32, nhóm thiết kế mạch đệm cách ly quang sử dụng Opto PC817 cho các tải DC (van khí nén, động cơ) và Opto MOC3230 cho tải xoay chiều AC.
• Giao tiếp đầu cân và PLC: Tín hiệu từ Loadcell CZL601 (các chân Excitation+, Excitation-, Signal+, Signal-) được đưa vào đầu cân EX 2002 Dingo. Đầu cân xử lý và truyền kết quả lên cổng Serial của PLC qua chuẩn RS-232 (các chân 7-TXD, 8-RXD, 9-RS232SG).

Byte trong Frame	Tên trường	Định dạng dữ liệu	Ý nghĩa chức năng
Byte 0	Setpoint / Status	8-bit nhị phân	Bit 0: Zero Band; Bit 1: Over; Bit 2: Under/Hi; Bit 3: SP1/G0; Bit 5: SP3; Bit 6: Discharge; Bit 7: Batch finished
Byte 1	Dấu (+ / -)	ASCII (+: 2BH, -: 2DH)	Biểu thị chiều khối lượng
Byte 2 – 7	Giá trị khối lượng	Mã ASCII ký tự số (30H–39H)	Giá trị khối lượng cân tức thời (6 chữ số từ 0 đến 9)
Byte 8 – 9	Ký tự kết thúc	Mã ASCII (CR: 0DH, LF: 0AH)	Đánh dấu kết thúc gói tin (Frame Terminator)

Thiết kế giao diện giám sát SCADA và HMI

Hệ thống giám sát được xây dựng trên phần mềm FactoryTalk View Studio và tải xuống màn hình cảm ứng PanelView 600 TouchScreen kết nối qua giao thức mạng công nghiệp EtherNet/IP, bao gồm 4 giao diện chức năng chính:

1. Giao diện đăng nhập (Login Screen): Đảm bảo tính bảo mật và phân quyền thao tác cho người vận hành hệ thống.
2. Giao diện điều khiển (Main Control Screen): Hiển thị trực quan trạng thái vận hành của bồn chứa, van xả, cơ cấu ép dán, băng tải; cho phép chọn chế độ hoạt động Manual/Auto và điều khiển các nút Start, Stop, Reset.
3. Giao diện cài đặt khối lượng (Parameter Setup Screen): Cho phép người vận hành cài đặt trực tiếp khối lượng mục tiêu (SP), các ngưỡng chuyển đổi cân thô, cân tinh và thời gian trễ của các cơ cấu chấp hành.
4. Giao diện cảnh báo lỗi (Alarm Screen): Giám sát trạng thái hoạt động, tự động kích hoạt thông báo bằng hình ảnh/biểu tượng khi phát sinh các sự cố quá tải, sai lệch khối lượng vượt ngưỡng hoặc lỗi phần cứng.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương này tổng quan về vai trò của khâu định lượng trong dây chuyền sản xuất công nghiệp, phân tích thực trạng hạn chế của phương pháp thủ công và nêu bật tính tất yếu của việc đưa PLC, HMI vào điều khiển tự động. Tác giả xác định 3 mục tiêu trọng tâm, giới hạn đề tài ở mức cân định lượng hạt 200g ($\pm 10\text{g}$), phân biệt định lượng liên tục và định lượng gián đoạn, đồng thời thiết lập quy trình nghiên cứu gồm 5 bước cụ thể.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về phần cứng và phần mềm trong mô hình

Nội dung chương tập trung trình bày chi tiết thông số, cấu tạo và nguyên lý của từng phần tử trong hệ thống:

• Cấu trúc dòng PLC CompactLogix L32E và các module I/O 1769 (IQ32, OB32, IF4, OF2).
• Cảm biến lực Loadcell CZL601 (3 kg, độ nhạy 2.1 mV/V, cấp bảo vệ IP65, mạch cầu 4 điện trở Tenzo $350,\Omega$).
• Đầu cân EX 2002 Dingo-EXCELL, các phím chức năng (ESC, ZERO, TARE, F1, F, ENTER), đèn trạng thái LED và cấu trúc khung truyền dữ liệu 10 byte ASCII qua RS-232.
• Hệ thống khí nén gồm nguồn khí, đường ống, van đảo chiều 5/2 (AirTac 4V210-08, TPC DS3130, SMC SY3120-5LZ-M5, SMC VZ1120), 3 van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng thô/tinh và các xi lanh dẫn động.
• Cảm biến nhiệt điện trở PT100 và bộ điều khiển nhiệt độ PID kép Selec PID500 (lấy mẫu 200 ms, điều khiển nhiệt độ dán bao bì).
• Màn hình cảm ứng PanelView 600 TouchScreen, mạng công nghiệp EtherNet/IP và bộ phần mềm chuyên dụng RSLogix 5000, RSLinx, FactoryTalk View Studio.

Chương 3: Thiết kế hệ thống

Chương 3 trình bày các phương án thiết kế và bản vẽ kết nối phần cứng:

• Sơ đồ khối chức năng tổng quát của toàn hệ thống cân và đóng gói.
• Bản vẽ bố trí kết cấu cơ khí (khung nhôm, bồn chứa hạt 2 cấp xả, cụm dán bao bì, băng tải gắn động cơ Sayama 120 vòng/phút).
• Sơ đồ nguyên lý kết nối các ngõ vào số (nút bấm, cảm biến, công tắc hành trình) vào module 1769-IQ32 và ngõ ra số (van điện từ, động cơ) từ module 1769-OB32.
• Sơ đồ mạch nguồn 220 VAC, 24 VDC và các mạch in cách ly bảo vệ Opto PC817, Opto MOC3230.
• Sơ đồ đấu nối truyền thông nối tiếp RS-232 giữa các chân TXD/RXD/SG của đầu cân EX 2002 Dingo với cổng giao tiếp PLC.

Chương 4: Lưu đồ điều khiển và giám sát hệ thống

Trình bày logic thuật toán và giao diện vận hành:

• Xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển toàn hệ thống: khởi động hệ thống $\rightarrow$ kiểm tra vị trí ban đầu $\rightarrow$ mở van xả thô $\rightarrow$ chuyển đổi sang van xả tinh khi tiệm cận khối lượng đặt $\rightarrow$ ngắt xả khi đạt 200g $\rightarrow$ mở cửa phễu xả liệu vào bao $\rightarrow$ kích hoạt xi lanh kẹp và gia nhiệt dán miệng bao $\rightarrow$ kích xi lanh đẩy gói ra băng tải $\rightarrow$ chạy động cơ băng tải đưa thành phẩm ra ngoài.
• Phát triển chương trình điều khiển dạng Ladder Diagram trên phần mềm RSLogix 5000.
• Thiết kế 4 màn hình điều khiển và giám sát trực quan trên FactoryTalk View Studio (Đăng nhập, Điều khiển vận hành, Cài đặt thông số khối lượng, Cảnh báo sự cố).

Chương 5: Kết quả thiết kế mô hình

Trình bày kết quả hoàn thiện mô hình thực tế và đánh giá độ chính xác:

• Mô hình vật lý hoàn chỉnh gồm tủ điện điều khiển, khung máy cơ khí, bồn chứa liệu, hệ thống van khí nén và cụm băng tải.
• Vận hành đồng bộ giữa chương trình PLC CompactLogix L32E, đầu cân EX 2002 Dingo và màn hình PanelView 600.
• Bảng tổng hợp số liệu thực nghiệm cân định lượng với mẫu hạt 200g, xác nhận các sai số thực tế sau quá trình cân đo.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá tổng kết mức độ đáp ứng mục tiêu đề tài, phân tích các điểm hạn chế về quy mô thử nghiệm và đề xuất định hướng phát triển mô hình (tự động hóa khâu cấp vỏ bao rỗng, nâng cấp kết nối dữ liệu sản xuất với hệ thống quản trị cấp cao SCADA/MES).

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính và thông số thực nghiệm

1. Chế tạo thành công mô hình vật lý hoàn chỉnh của hệ thống cân định lượng và đóng gói sản phẩm dạng hạt, tích hợp đầy đủ cơ cấu chấp hành khí nén, nhiệt điện, cảm biến và băng tải.
2. Thiết lập thành công liên kết truyền thông công nghiệp đa tầng: truyền thông nối tiếp RS-232 giữa đầu cân EX 2002 Dingo và PLC CompactLogix L32E; truyền thông mạng EtherNet/IP giữa PLC, máy tính giám sát (FactoryTalk View Studio) và màn hình HMI PanelView 600.
3. Vận hành ổn định quy trình định lượng gián đoạn hai cấp tốc độ (xả thô và xả tinh qua 3 van tiết lưu), kiểm soát chính xác mức khối lượng đặt 200g với sai số nằm trong giới hạn cho phép $\pm 10\text{g}$.
4. Tích hợp độc lập phân hệ điều khiển nhiệt độ dán bao bì sử dụng cảm biến PT100 và bộ điều chỉnh PID kép Selec PID500, đảm bảo độ ổn định nhiệt độ cho thanh hàn.

Phân hệ / Thiết bị	Mã hiệu / Cấu hình	Thông số kỹ thuật chính ghi nhận trong văn bản
Bộ điều khiển trung tâm	PLC Allen-Bradley CompactLogix 1769-L32E	Bộ nhớ 750 KB, hỗ trợ tối đa 6 tasks, tối đa 16 module I/O mở rộng
Module ngõ vào số	1769-IQ32	32 ngõ vào cách ly quang, dải điện áp 10–30 VDC
Module ngõ ra số	1769-OB32	32 ngõ ra bán dẫn, nguồn cấp 24 VDC
Cảm biến lực	Loadcell CZL601	Tải trọng tối đa 3 kg, độ nhạy 2.1 mV/V, cầu Tenzo $350,\Omega$, cấp bảo vệ IP65
Đầu cân hiển thị	EX 2002 Dingo (EXCELL)	Tốc độ lấy mẫu 120 lần/s, truyền thông RS-232 khung 10 byte ASCII
Bộ điều khiển nhiệt độ	Selec PID500	Hiển thị LED 4 chữ số, ngõ vào RTD PT100 (-200 đến 800°C), lấy mẫu 200 ms
Động cơ kéo băng tải	Sayama Geared Motor	Điện áp 24 VDC, tốc độ định mức 120 vòng/phút
Cơ cấu van khí nén	AirTac 4V210-08, TPC DS3130, SMC SY3120, SMC VZ1120	Van đảo chiều 5/2, kết hợp 3 van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng xả
Xi lanh chấp hành	SMC CDJ2D16-100-B, CXSM10-40, xi lanh xoay	Áp suất làm việc tối đa 0.7–0.8 MPa, chức năng đẩy, dẫn hướng và xoay

Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật của tác giả

• Cơ chế cấp liệu 2 giai đoạn: Sử dụng kết hợp van đảo chiều 5/2 và hệ thống 3 van tiết lưu để chia quá trình xả liệu thành giai đoạn xả thô (tốc độ nhanh khi khối lượng còn xa mức đặt) và xả tinh (tốc độ chậm khi khối lượng tiệm cận 200g), giúp giảm quán tính rơi tự do của hạt, triệt tiêu sai số quán tính.
• Bảo vệ phần cứng và chống nhiễu: Thiết kế riêng các bo mạch cách ly quang sử dụng Opto PC817 cho toàn bộ mạch điều khiển van 24 VDC và Opto MOC3230 cho mạch gia nhiệt AC, ngăn cách xung điện áp ngược tác động trực tiếp lên PLC.
• Truyền thông số trực tiếp: Đọc trực tiếp giá trị số thực từ đầu cân EX 2002 Dingo qua cổng RS-232 thay vì sử dụng tín hiệu tương tự analog, loại bỏ sai số suy hao tín hiệu và nhiễu đường truyền điện áp nhỏ ($mV$).

Đóng góp của đề tài

• Hoàn thiện một mô hình học cụ - thực nghiệm mang tính đồng bộ cao theo tiêu chuẩn thiết bị của Rockwell Automation, phục vụ công tác giảng dạy và thực hành chuyên môn cho sinh viên ngành Tự động hóa.
• Làm chủ quy trình tích hợp hệ thống phần cứng và phần mềm SCADA/HMI hoàn chỉnh từ khâu đo lường lực, xử lý tín hiệu, điều khiển logic, giải thuật nhiệt độ PID đến giám sát và cảnh báo sự cố theo thời gian thực.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

• Mô hình chỉ mới thực nghiệm kiểm chứng định lượng trên phạm vi hẹp với sản phẩm hạt tiêu biểu (gạo, đậu) ở mức khối lượng 200g; chưa thử nghiệm trên các dải khối lượng lớn hơn hoặc các loại vật liệu có tính chất vật lý phức tạp (vật liệu bột, dạng lỏng).
• Khâu cấp vỏ bao bì rỗng vào vị trí phễu rót vẫn cần sự can thiệp thủ công của người vận hành, chưa tích hợp cơ cấu cấp túi tự động liên tục dạng cuộn.

Hướng phát triển và mở rộng

• Nâng cấp và mở rộng khả năng liên kết dữ liệu trong tương lai: kết nối hệ thống PLC với mạng quản lý cấp doanh nghiệp (MES/ERP), đưa dữ liệu sản xuất vào các hệ cơ sở dữ liệu (như SQL) nhằm phục vụ công tác thống kê sản lượng, truy xuất nguồn gốc và quản lý tập trung từ xa.
• Hoàn thiện cơ cấu cơ khí tự động cấp túi và cải tiến thuật toán cân định lượng tự thích nghi để tăng tốc độ đóng gói và mở rộng dải sản phẩm.

---

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện - Điện tử và các chuyên ngành liên quan đến chế tạo máy đóng gói.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu bao gồm:

• Phương pháp cấu hình phần cứng, đấu nối I/O và lập trình điều khiển trên nền tảng PLC Rockwell CompactLogix L32E bằng phần mềm RSLogix 5000.
• Quy trình giải mã và xử lý chuỗi truyền thông nối tiếp RS-232 (khung 10 byte mã ASCII) giữa đầu cân điện tử công nghiệp và bộ điều khiển khả trình.
• Thiết kế mạch đệm công suất cách ly quang (Opto PC817, MOC3230) bảo vệ ngõ ra PLC trong hệ thống có nhiều van điện từ và cơ cấu khí nén.
• Phương pháp xây dựng giao diện vận hành SCADA/HMI trên phần mềm FactoryTalk View Studio kết nối mạng EtherNet/IP với màn hình PanelView 600.

---

Câu hỏi thường gặp

1. PLC điều khiển trung tâm được sử dụng trong hệ thống là loại nào và có đặc tính kỹ thuật gì?

Hệ thống sử dụng bộ điều khiển khả trình PLC Allen-Bradley CompactLogix 1769-L32E của hãng Rockwell Automation. Bộ điều khiển này có bộ nhớ 750 KB, hỗ trợ tối đa 6 tác vụ (tasks), khả năng ghép nối tối đa 3 dãy với 16 module I/O mở rộng. Hệ thống đi kèm module ngõ vào số 1769-IQ32 (32 ngõ vào cách ly quang 10–30 VDC), module ngõ ra số 1769-OB32 (32 ngõ ra bán dẫn 24 VDC), module ngõ vào tương tự 1769-IF4 (4 kênh, 14 bits) và module ngõ ra tương tự 1769-OF2 (2 kênh).

2. Đầu cân EX 2002 Dingo giao tiếp với PLC qua giao thức nào và cấu trúc gói dữ liệu ra sao?

Đầu cân EX 2002 Dingo truyền nhận dữ liệu với PLC CompactLogix L32E qua giao tiếp nối tiếp RS-232 (sử dụng các chân 7-TXD, 8-RXD, 9-RS232SG). Dữ liệu xuất ra dưới dạng khung (Frame) gồm 10 byte mã ASCII: Byte 0 (chứa 8-bit Setpoint/trạng thái như Zero, Over, Under, SP1, SP3, Batch finished), Byte 1 (dấu + hoặc -), Byte 2 đến Byte 7 (6 ký tự số mã ASCII từ 0 đến 9 thể hiện giá trị khối lượng) và Byte 8, 9 (ký tự kết thúc dòng CR và LF).

3. Thông số kỹ thuật của cảm biến lực Loadcell CZL601 trong mô hình là gì?

Loadcell CZL601 có mức tải trọng tối đa là 3 kg, cấp chính xác C2/C3, độ nhạy 2.1 mV/V, cân bằng điểm 0 là $\pm 1.0%$ FS, điện trở ngõ vào $450 \pm 10,\Omega$, điện trở ngõ ra $350 \pm 3,\Omega$, dải nhiệt độ làm việc từ -20°C đến +60°C, khả năng quá tải an toàn $120%$ FS, cấp bảo vệ IP65 và điện áp kích thích từ 9 đến 12 VDC.

4. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ dán bao bì bằng những thiết bị và thuật toán nào?

Nhiệt độ dán miệng túi được đo lường bằng cảm biến nhiệt điện trở kim loại RTD PT100 (dải đo -200 đến 800°C, độ nhạy 0.1°C, thời gian đáp ứng 3 ms) và được điều khiển bởi bộ điều chỉnh nhiệt độ PID kép Selec PID500. Bộ điều khiển Selec PID500 lấy mẫu với chu kỳ 200 ms, thực hiện thuật toán điều khiển vi tích phân tỉ lệ PID để duy trì ổn định nhiệt độ của thanh hàn nhiệt.

5. Cơ chế cấp liệu nào được áp dụng để đảm bảo độ chính xác khối lượng 200g ($\pm 10\text{g}$)?

Mô hình áp dụng phương pháp định lượng gián đoạn kết hợp xả liệu 2 giai đoạn: xả thô và xả tinh. Hệ thống sử dụng các van khí nén đảo chiều 5/2 (AirTac 4V210-08, TPC DS3130, SMC SY3120, SMC VZ1120) kết hợp với 3 van tiết lưu để điều chỉnh lưu lượng mở nòng van. Ban đầu, van xả thô mở lớn để nạp liệu nhanh; khi khối lượng trên Loadcell CZL601 tiệm cận giá trị 200g, hệ thống chuyển sang chế độ xả tinh với lưu lượng nhỏ giọt qua van tiết lưu trước khi đóng hoàn toàn, giúp triệt tiêu sai số do quán tính rơi của hạt.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của nhóm tác giả Trần Trung và Vũ Thị Mai Thảo đã thiết kế, chế tạo và vận hành thành công mô hình hệ thống cân định lượng và đóng gói sản phẩm dạng hạt ứng dụng công nghệ của Rockwell Automation. Hệ thống tích hợp hoàn chỉnh phần cứng điều khiển PLC CompactLogix L32E, cảm biến lực Loadcell CZL601, đầu cân EX 2002 Dingo, hệ thống truyền động khí nén, bộ điều khiển nhiệt độ Selec PID500 và giao diện giám sát SCADA/HMI trên FactoryTalk View Studio. Kết quả thử nghiệm xác nhận hệ thống hoạt động ổn định, thực hiện chính xác chu trình định lượng mẫu 200g trong phạm vi sai số cho phép $\pm 10\text{g}$ và cung cấp nguồn tài liệu thực nghiệm có giá trị cao cho chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Trong quá trình sản xuất tạo ra sản phẩm, khâu định lượng đóng vai trò hết sức quan trọng, nhằm xác định chính xác khối lượng nguyên vật liệu, bán thành phẩm và sản phẩm. Các thiết bị định lượng có mặt hầu hết tại các công đoạn của quá trình sản xuất: cung ứng tồn trữ nguyên vật liệu, cấp liệu cho từng giai đoạn công nghệ, định lượng và đóng gói sản phẩm. Do tính hiệu quả về kinh tế và phạm vi ứng dụng rộng của hệ thống cân định lượng và đóng gói sản phẩm dạng hạt nên việc thiết kế, điều khiển và giám sát giúp cho sinh viên sớm tiếp cận hệ thống này mang tính cần thiết và thực tiễn cao. Hiện nay, tại một số cơ sở sản xuất việc định lượng và đóng gói sản phẩm dạng hạt còn thực hiện theo phương pháp thủ công, tính hiệu quả không cao và thiếu chính xác, việc thay thế các thiết bị vi điều khiển, PLC vào quá trình sản xuất là hết sức cần thiết.

Sau khi tìm hiểu về quá trình cân và công nghệ của các công ty thực tiễn, nhóm nhận thấy các thiết bị và phần mềm của hãng Rockwell Automation trực thuộc tập đoàn Allen Bradley là một trong những nhà cung cấp các hệ thống tự động đáng tin cậy nhất của các công ty hiện nay với các ưu điểm vượt bật như: Các dòng PLC với khả năng xử lý chính xác các tín hiệu ngõ vào, thời gian tác động nhanh, thuật toán điều khiển đơn giản; màn hình HMI PanelView 600 và phần mềm giám sát FactoryTalk với các tính năng ưu việt, giao diện dễ thiết lập, điều khiển và hiển thị tất cả các thông tin cần thiết thu thập được từ PLC, trên cơ sở đó giám sát toàn bộ hoạt động của mọi hệ thống. Định lượng gián đoạn Hình 1. Định lượng liên tục 1|Trang do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Mục tiêu đề tài - Điều khiển và giám sát hệ thống cân định lượng và đóng gói sản phẩm dựa trên công nghệ đang có trên thực tiễn.

Hệ thống có thể cân hầu hết các sản phẩm dạng hạt. - Mô hình được thiết kế sử dụng PLC Compact Logix L32E, màn hình HMI Panel View 600 và phần mềm giám sát FactoryTalk View Studio của hãng Rockwell Automation vào điều khiển quá trình cân định lượng và đóng gói sản phẩm theo đúng yêu cầu của người sử dụng, với độ chính xác cao và thời gian đáp ứng nhanh nhất. - Ngoài ra giao diện SCADA phải được thiết kế trực quan, dễ sử dụng với các chức năng điều khiển, giám sát hoạt động của hệ thống, nhập số liệu trực tiếp trên giao diện, cảnh báo lỗi với các biểu tượng tương ứng trên mô hình. Giới hạn đề tài - Theo mô hình thiết kế, hệ thống cân định lượng các sản phẩm dạng hạt tiêu biểu là gạo và đậu với khối lượng 200g.

Giới hạn đo chính xác là ±10g. - Điều khiển và giám sát thiết bị trên HMI Panel View 600 và FactoryTalk. Hiển thị khối lượng nguyên liệu thực tại. Phƣơng pháp nghiên cứu - Bước 1:  Tìm hiểu về các mô hình cân định lượng sản phẩm dạng hạt.

 Tìm hiểu về Loadcell, cấu tạo và nguyên lý hoạt động.  Tìm hiểu về đầu cân EX 2002 Dingo.  Tìm hiểu về PLC Rockwell và tập lệnh.  Tìm hiểu về phần cứng.

 Thiết kế tủ điện.  Thiết kế giao diện điều khiển giám sát trên HMI và trên máy tính.  Viết chương trình điều khiển cho PLC. - Bước 2:  Sắp xếp lại các thiết bị cho hợp lí.

- Bước 3:  Kết nối PLC và đầu cân. - Bước 4:  Lập trình cho hệ thống cân, giao tiếp với giao diện HMI. - Bước 5:  Hiển thị kết quả cân trên giao diện HMI. 2|Trang do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.

Nội dung đề tài - Chương 2. Cơ sở lý thuyết Chương này trình bày việc lựa chọn các thiết bị phần cứng và phần mềm sử dụng trong hệ thống, các sơ đồ nguyên lý và các lý thuyết cơ sở khi sử dụng các thiết bị đó. Mô tả hệ thống Trên cơ sở lý thuyết của chương 2, nội dung chính của chương 3 trình bày các yêu cầu thiết kế phần cứng, phương pháp lựa chọn các thiết bị ngõ vào ra hệ thống, sơ đồ kết nối phần cứng giúp người vận hành hiểu rõ về cấu trúc của toàn hệ thống. Lưu đồ điều khiển và giám sát hệ thống Chương 4 trình bày chủ yếu về lưu đồ giải thuật điều khiển của hệ thống cân định lượng và đóng gói sản phẩm và việc thiết kế phần giám sát hệ thống.

Kết quả Nội dung của chương 5 sẽ trình bày kết quả đạt được sau khi kết hợp hoạt động giữa phần cứng và phần mềm giám sát. Kết quả được trình bày một cách đầy đủ thông qua hình ảnh và bảng số liệu. Kết luận và hướng phát triển Nhận xét đánh giá kết quả nhận được sau khi hoàn thành đề tài, từ đó đưa ra các phương án phát triển và hoàn thiện về mô hình cũng như giao diện điều khiển giám sát nhằm tiến tới tối ưu hệ thống trong tương lai, đó chính là nội dung và nhiệm vụ của chương này. 3|Trang do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM TRONG MÔ HÌNH 2. PLC Allen – Bradley PLC sử dụng trong mô hình là PLC Allen – Bradley của hãng Rockwell Automation. - Phần cứng Allen – Bradley:  Programmable controller. - Phần mềm Rockwell:  RSLOGIX 500: Phần mềm lập trình cho PLC.

 RSLOGIX 5000: Phần mềm lập trình cho PLC.  RSLINX: sử dụng để kết nối giữa máy tính và logix controller  RSLOGIX EMULATE 5000: Phần mềm mô phỏng chương trình. Với sự phát triển của công nghệ, ngày nay PLC được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau trên thế giới như Siemens, Schneider, ABB, Panasonic, Rockwell Automation,… Dựa vào sự tích hợp thông tin để thúc đẩy hiệu quả và năng suất, Rockwell Automation với giải pháp sản xuất, thông minh, an toàn, bền vững sẽ thay thế các công nghệ cũ rời rạc bằng hệ thống tích hợp, giàu thông tin cho nhà máy và mạng lưới cung cấp – hệ thống kiến trúc tích hợp TM. Các giải pháp dựa trên Kiến Trúc Tích Hợp của Rockwell Automation được thiết kế cho: - Tối ưu hóa nhà máy sản xuất.

- Thúc đẩy hiệu năng của các nhà máy sản xuất. - Thúc đẩy sản xuất bền vững. Dựa vào các yếu tố trên PLC được lựa chọn trong đề tài là PLC 1769- CompactLogix là giải pháp điều khiển cho những hệ thống trung bình và nhỏ, những ứng dụng yêu cầu Input, Output, kết nối mạng, điều khiển sự chuyển động.1 trình bày về một số đặc tính kỹ thuật của bộ PLC CompactLogix L32E dùng cho mô hình. 4|Trang do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 2.

Các module của bộ CompactLogix L32E Controllers Hình ảnh Chức năng CPU - Giao tiếp qua cổng RS232, EtherNet, card Compact Flash công nghiệp. - Hỗ trợ tối đa 6 Tasks. - 750 Kb bộ nhớ. - Khả năng ghép nối tối đa 3 dãy, 16 module I/O mở rộng.

- Cấp điện áp 120/220 VAC, 24 VDC. - Dải điệnáp hoạt động: 85 – 65 VAC, 19. 5|Trang do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1769 – - Module ngõ vào có IQ32 opto cách li ngõ vào. - Dải điện áp hoạt động: 10 – 30 VDC ở 30oC và 10 – 26,4 VDC ở 60oC.

- Điện áp ở trạng thái ON nhỏ nhất 10 VDC. - Dòng ở trạng thái ON nhỏ nhất 2 mA. - Thời gian chuyển trạng thái 8ms. - Tích hợp 32 ngõ vào số.

1769- - Cấp điện áp 24 VDC. OB32 - Dải điện áp hoạt động 20,4 VDC đến 26,4 VDC. - Dòng ở trạng thái ON nhỏ nhất 1mA. - Điện áp rớt ở trạng thái ON là 1 VDC ở 1A.

- Tích hợp 32 ngõ ra số. 6|Trang do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1769-IF4 - Module ngõ vào tương tự 1769-IF4 có 4 kênh vào (tín hiệu vào có thể là điện áp hoặc dòng điện). - Dải hoạt động thông thường của Analog: - Áp: ± 10VDC, 0 – 10 VDC, 0 -5 VDC, 1 – 5 VDC. - Dòng: 0 – 20 mA, 4 – 20 mA.

- Độ phân giải tối đa: 14 bits. 1769-OF2 - Module ngõ ra tương tự 1769 OF2 có 2 kênh output, một kênh dòng điện và một kênh điện áp. - Dải hoạt động thông thường của analog: - Áp: ± 10VDC, 0 -10 VDC, 0 – 5 VDC, 1 – 5 VDC. - Dòng: 0 – 20 mA, 4 – 20 mA.

- Tốc độ chuyển đổi 10 ms. - Dòng tải lớn nhất trên điện áp ngõ ra: 10 mA. Cảm biến Loadcell 2. Giới thiệu Loadcell 7|Trang do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Loadcell là thiết bị dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng trường thành tín hiệu điện, là thiết bị dùng để thử độ giãn, độ nén, độ cứng của vật liệu hoặc có thể dùng loadcell để cân bàn, cân sàn,… Trong đề tài, nhóm dùng loadcell để dùng làm cảm biến lực, loadcell được đặt dưới giá đỡ sao cho chiều biến dạng loadcell chính là chiều chịu tải trọng của vật cần cân.

Cấu tạo loadcell Gồm 4 điện trở Tenzo , 1 lõi thép đặc biệt. Hình dạng và cấu tạo loadcell mà nhóm đã dùng trong đề tài: Hình 2. Hình dạng thông thường của Loadcell Hình 2. Cấu tạo của Loadcell 8|Trang do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mỗi loadcell thường sẽ có 4 dây tín hiệu: 2 dây nguồn vào E+ và E-, 2 dây tín hiệu ra S+ và S-.

Nguồn cung cấp cho loadcell từ 0.5 VDC đến 24 VDC, thông thường là 10VDC, tín hiệu ra rất nhỏ cỡ mV. Sơ đồ dây Loadcell Hình 2. Vỏ bảo vệ dây Loadcell 9|Trang do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bốn điện trở Tenzo được cấu tạo vật liệu đặc biệt, chúng được cắt gọt chính xác, tất cả các điện trở tenzo đều có các thông số giống nhau. Chúng có đặc tính khi bị giãn thì điện trở tăng lên, ngượcl ại khi bị co điện trở sẽ giảm xuống, điện trở của chúng không thay đổi từ -400oC đến 900oC.

Các điện trở được dán lên lõi thép bằng keo dán đặc biệt, chúng được dán ở hai phía mỗi thanh, mỗi phía dán một cặp điện trở. Các điện trở được nối với nhau theo sơ đồ như Hình 2. Lõi thép có cấu tạo hình ống được chế tạo đặc biệt nhằm đảm bảo đặc tính co giãn, đàn hồi tuyến tính và độ mòn cực kỳ nhỏ. Nguyên lý hoạt động Khi có lực tác động F vào loadcell làm cho lõi thép biến dạng.

Các điện trở phía trên bị giãn ra làm cho điện trở của chúng tăng lên, các điện trở phía dưới sẽ co lại làm cho điện trở của chúng giảm xuống. Điều này làm cho điện áp đầu ra thay đổi.