CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan về hệ thống 1.1 Tổng quan Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao là hệ thống tự động hoặc bán tự động được sử dụng để phân loại các sản phẩm dựa trên chiều cao của chúng. Hệ thống này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: - Ngành thực phẩm: phân loại trái cây, rau củ, thịt, cá, v. - Ngành dược phẩm: phân loại thuốc viên, viên nang, v. - Ngành sản xuất: phân loại linh kiện điện tử, đồ chơi, v.
- Ngành logistics: phân loại hàng hóa trong kho bãi, bưu điện, v. Nguyên lý hoạt động Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao hoạt động dựa trên nguyên tắc đo chiều cao của sản phẩm và sau đó phân loại chúng vào các vị trí tương ứng. Có nhiều phương pháp đo chiều cao khác nhau được sử dụng trong hệ thống này 1.2 Vai trò của hệ thống phân loại sản phẩm trong tự động hóa Hệ thống phân loại sản phẩm là một phần quan trọng trong quá trình sản xuất và đóng góp vào việc tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Công nghệ này thường sử dụng cảm biến và thiết bị tự động hóa để phân loại sản phẩm theo các tiêu chí như chiều cao, kích thước, hoặc trọng lượng.
Hệ thống phân loại sản phẩm giúp giảm sức lao động, tăng hiệu suất sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Công nghệ này được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và công nghiệp, từ ngành in ấn đến công nghệ thông tin.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay Hiện nay, trong công nghiệp có nhiều hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao khác nhau, mỗi hệ thống có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với nhu cầu sử dụng và loại sản phẩm cụ thể. Dưới đây là một số hệ thống phổ biến: Hệ thống sử dụng cảm biến quang: Sinh viên thực hiện: Màn Việt Anh Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Văn Thiêm 25 - Cảm biến quang: là thiết bị sử dụng tia sáng để phát hiện sự hiện diện của vật thể.
- Cách thức hoạt động: Hệ thống sử dụng hai cảm biến quang đặt ở hai độ cao khác nhau. Khi sản phẩm di chuyển qua vị trí cảm biến, hệ thống sẽ xác định chiều cao của sản phẩm dựa trên thời gian tia sáng bị phản xạ lại từ sản phẩm. Hệ thống sử dụng camera: - Camera: có thể ghi lại hình ảnh của sản phẩm và truyền tải đến bộ xử lý hình ảnh. - Cách thức hoạt động: Hệ thống sử dụng camera để chụp ảnh sản phẩm.
Sau đó, bộ xử lý hình ảnh sẽ phân tích hình ảnh để xác định chiều cao của sản phẩm. Hệ thống sử dụng robot: - Robot: có thể di chuyển và thao tác với sản phẩm. - Cách thức hoạt động: Hệ thống sử dụng robot để lấy sản phẩm và đưa đến vị trí cảm biến. Sau đó, cảm biến sẽ đo chiều cao của sản phẩm và robot sẽ đưa sản phẩm đến vị trí phân loại phù hợp.
Ngoài ra, còn có một số hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao khác như hệ thống sử dụng cảm biến laser, hệ thống sử dụng cân điện tử, v. Việc lựa chọn hệ thống nào phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: - Loại sản phẩm cần phân loại. - Năng suất phân loại yêu cầu. - Chi phí đầu tư.
- Mức độ tự động hóa mong muốn. Sinh viên thực hiện: Màn Việt Anh Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Văn Thiêm 26 Ví dụ về hệ thống sử dụng camera:[19] Hình 1. 1: Máy phân loại trái cây bằng camera thông minh iQS Performance Plus của Công ty TNHH Finom.
Máy phân loại trái cây iQS Performance Plus do Công ty TNHH Finom cung ứng sử dụng hệ thống 8 camera tia hồng ngoại với 3 gam màu xanh – vàng – đỏ cao cấp, có ánh sáng được phân bố đồng đều đến các vị trí trái cây đi qua, dễ dàng quan sát hình ảnh trái cây và nhận diện chi tiết các khuyết điểm theo góc xoay 360 độ. Nhờ sử dụng hệ thống camera, máy có khả năng tự động lưu lại các thông số của trái cây, từ đó phân loại rất chính xác trái cây theo từng nhóm chất lượng được phân tầng. Camera ở máy phân loại trái cây iQS Performance Plus ghi lại được 160 đến hình ảnh trên mỗi sản phẩm nên nhận biết và phân biệt được nhiều khiếm khuyết. Nhờ đó, máy phân loại trái cây iQS Performance Plus giúp đảm bảo chất lượng cao và ổn định cho sản phẩm đầu ra, tiết kiệm nhân công, tối ưu hóa chi phí hoạt động của doanh nghiệp, cơ sở sản xuất.
Sinh viên thực hiện: Màn Việt Anh Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Văn Thiêm 27 Máy phân loại trái cây iQS Performance Plus được thiết kế để hoạt động theo công suất từ 1-10 tấn/giờ tùy theo yêu cầu. Các mô đun được thiết kế linh hoạt. Máy đáp ứng đa dạng các tiêu chí phân loại như: màu sắc, kích thước, cân nặng, loại bỏ các trái có khiếm khuyết bên trong và ngoài trái.
Đây là dòng sản phẩm giúp tối ưu hóa quá trình phân loại nông sản sau thu hoạch, đảm bảo chất lượng cao và ổn định cho nông sản đầu ra, vận hành hoàn toàn tự động nên không cần nhân công lao động phổ thông. Được thiết kế theo hướng đa dụng, máy phân loại trái cây iQS Performance Plus có khả năng phân loại nhiều sản phẩm trái cây, rau củ quả với đường kính khác nhau như táo, việt quất, kiwi, bơ, măng cụt, chanh, cam, xoài. và một số loại rau của quả thông dụng. Đặc biệt, số lượng và kích thước có thể được tuỳ chỉnh theo yêu cầu của khách hàng, vì thế mà đơn vị tiếp nhận máy có thể sử dụng liên tục, linh hoạt tùy theo từng mùa vụ, từng dòng sản phẩm.1 Thiết bị thành phần 1.1PLC PLC (Bộ điều khiển logic lập trình) là một thiết bị điều khiển kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa.
PLC của Siemens là một trong những thương hiệu PLC phổ biến nhất trên thị trường. Dòng sản phẩm PLC của Siemens: - Simatic S7-1200: Dòng PLC nhỏ gọn, phù hợp cho các ứng dụng đơn giản. - Simatic S7-300: Dòng PLC tầm trung, phù hợp cho các ứng dụng vừa và lớn. - Simatic S7-400: Dòng PLC cao cấp, phù hợp cho các ứng dụng phức tạp và đòi hỏi hiệu suất cao.
- Simatic S7-1500: Dòng PLC mới nhất của Siemens, với nhiều tính năng tiên tiến và khả năng mở rộng cao. Ưu điểm của PLC Siemens: - Độ tin cậy cao: PLC Siemens được sản xuất với chất lượng cao và được kiểm tra nghiêm ngặt trước khi xuất xưởng. Sinh viên thực hiện: Màn Việt Anh Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Văn Thiêm 28 - Hiệu suất mạnh mẽ: PLC Siemens có tốc độ xử lý nhanh và khả năng xử lý nhiều dữ liệu.
- Dễ sử dụng: PLC Siemens có phần mềm lập trình dễ sử dụng và có nhiều tài liệu hướng dẫn. - Khả năng mở rộng cao: PLC Siemens có thể mở rộng thêm nhiều module I/O, truyền thông và chức năng đặc biệt. - Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình: PLC Siemens hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến như LAD, FBD, STL, SCL. Ứng dụng của PLC Siemens: Điều khiển máy móc: PLC Siemens được sử dụng để điều khiển nhiều loại máy móc trong các ngành công nghiệp khác nhau như: Ngành sản xuất, Ngành chế biến thực phẩm, Ngành dệt may, Ngành đóng gói.
Hệ thống tự động hóa: PLC Siemens được sử dụng để xây dựng các hệ thống tự động hóa cho các ứng dụng như: Hệ thống điều khiển tòa nhà, Hệ thống băng tải, Hệ thống xử lý nước, Hệ thống năng lượng mặt trời. 2: PLC S7-1200 1214C-DC-DC-DC-6ES7214-1AE30-0XB0. Thông số của PLC S7-1200 1214C:[1] Bộ xử lý: - CPU 1214C. - Bộ nhớ chương trình: 50 KB.
Sinh viên thực hiện: Màn Việt Anh Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Văn Thiêm 29 - Bộ nhớ dữ liệu: 100 KB. I/O: - 14 đầu vào số (24 VDC). - 10 đầu ra số (24 VDC, 2A).
- 2 đầu vào analog (0-10 VDC). Giao tiếp: - Ethernet (TCP/IP, ISO-on-TCP). Khả năng mở rộng: - Hỗ trợ 3 module mở rộng. - Có thể mở rộng thêm I/O, analog, truyền thông, chức năng đặc biệt.
Kích thước: 110 x 100 x 75 mm. Môi trường hoạt động: - Nhiệt độ: -20°C đến +60°C. Chức năng: - Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình: LAD, FBD, STL, SCL. - Có thể cài đặt chương trình từ thẻ nhớ SD.
- Hỗ trợ nhiều chức năng điều khiển: PID, timer, counter, v. Chức năng bảo mật: bảo vệ chương trình, bảo vệ truy cập. Ứng dụng: - Dùng cho các ứng dụng điều khiển nhỏ gọn. - Dùng cho các ứng dụng tự động hóa trong nhiều ngành công nghiệp.
Sinh viên thực hiện: Màn Việt Anh Giảng viên hướng dẫn: TS.2 Nguồn tổ ong [2] Nguồn tổ ong hay còn gọi là nguồn xung, là một loại nguồn điện được sử dụng phổ biến hiện nay. Cái tên "nguồn tổ ong" bắt nguồn từ hình dạng các lỗ thông hơi thoát nhiệt của bộ nguồn xung được đục lỗ lục giác giống với cấu tạo của tổ ong. Nguyên lý hoạt động: Nguồn tổ ong hoạt động dựa trên nguyên tắc biến đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC) bằng cách sử dụng các linh kiện điện tử như transistor công suất, biến áp xung, mạch chỉnh lưu, mạch lọc,. Ưu điểm: - Hiệu suất cao, tiết kiệm điện năng hơn so với các loại nguồn điện truyền thống.
- Kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ. - Dải điện áp đầu vào rộng. - Giá thành rẻ. Nhược điểm: - Tuổi thọ thấp hơn so với các loại nguồn điện truyền thống.
- Có thể gây nhiễu điện từ. - Nguy cơ cháy nổ cao nếu sử dụng không đúng cách. Ứng dụng: Nguồn tổ ong được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như máy tính, laptop, tivi, điện thoại di động,. Lý do sử dụng nguồn tổ ong 24VDC: Do PLC sử dụng nguồn cấp từ 20.8VDC do đó để phù hợp với PLC nên dùng nguồn 24V.
Sinh viên thực hiện: Màn Việt Anh Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Văn Thiêm 31 Hình 1. 3: Nguồn tổ ong 24V-10A. Thông số kỹ thuật: Thông số Giá trị Điện áp đầu vào AC 100-240V (50/60Hz) Điện áp đầu ra DC 24V Dòng điện đầu ra 10A Công suất 240W Hiệu suất >85% Bảo vệ Quá áp, quá dòng, ngắn mạch Kích thước 210 x 110 x 50 mm Trọng lượng 650g Bảng 1.
1: Thông số kỹ thuật của nguồn tổ ong 24VDC.3 Aptomat [3] Aptomat, hay còn gọi là cầu dao tự động, là thiết bị đóng cắt mạch điện được sử dụng phổ biến trong hệ thống điện dân dụng và công nghiệp.