chương 1, ta có thể sử dụng mã vạch như một công cụ để phân loại với độ chính xác cao và tính liên tục của hệ thống. Vì việc sản phẩm chỉ cần dán mã vạch để phân loại cho nên hệ thống có thể phân loại các sản phẩm với hình dáng, kích thước khác nhau. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phân loại bằng mã vạch là sản phẩm sẽ được đưa đến khâu đọc mã vạch, mã vạch sẽ được đọc bởi máy đọc mã vạch (Barcode Reader) từ đó đưa dữ liệu đến PLC, PLC có nhiệm vụ xử lý và phát ra các tín hiệu để điều khiển xi lanh hoặc Robot để gắp vật đúng vị trí cần phân loại. Hệ thống này được ứng dụng trong hệ thống phân loại ở nhà máy Tiki, Lazada… để đơn giản hoá quá trình phân loại, hệ thống còn ứng dụng trong quản lý kho… Nhược điểm của hệ thống là hệ thống cần phải sử dụng nhiều máy đọc mã vạch trong khâu nhận dạng mới cho ra kết quả mong muốn dù mã vạch được gắn ở mọi vị trí khác nhau trên sản phẩm.
Dựa vào phương pháp phân loại theo mã vạch mà chúng ta có thể phân loại với các sản phẩm có kích cỡ khác nhau như Hình 2. Hệ thống phân loại theo mã vạch 8 do an 2. Chỉ tiêu đánh giá hệ thống Chỉ tiêu đánh giá một hệ thống phân loại sản phẩm bao gồm: - Sản phẩm sau khi phân loại phải giữ nguyên trạng thái ban đầu. - Hệ thống hoạt động ổn định, khả năng phân loại chính xác.
- Giám sát được quy trình hoạt động của hệ thống tại nơi làm việc và trên Web server. Cơ sở lý thyết phần cứng 2. Thiết bị điều khiển 2. Bộ điều khiển lập trình PLC PLC (Programable Logic Controller) là một thiết bị làm cho các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn.
Nó có khả năng thay thế cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơ le (loại thiết bị phức tạp và cồng kềnh), khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh Logic cơ bản, khả năng định thời, đếm, giải quyết các vấn đề về toán học và công nghệ, khả năng tạo lập, gửi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công nghệ. Những ưu điểm của PLC so với các bộ điều khiển khác: - Cấu trúc dạng modue rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp… - Có những module chuyên dụng để thực hiện những chức năn đặc biệt hay những module truyền thống để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng Internet… - Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động. - Yêu cầu của người lập trình không cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được. - Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà cần thay đổi lại chương trình.
Vi điều khiển Vi điều khiển là một máy tính nhỏ trong đó có CPU, bộ nhớ (RAM, ROM), I/O thiết bị ngoại vi, timers, counters được nhúng vào trong một mạch tích hợp (IC) nơi mà các bộ vi xử lý và tất cả các khối này được kết hợp vào trong một board thông qua hệ thống bus. Vi điều khiển có thể dễ dàng giao tiếp với các thiết bị ngoại vi bên ngoài như cổng giao tiếp, ADC, DAC, Bluetooth, Wifi… quá trình giao tiếp nhanh hơn khi so sánh giữa các bộ vi xử lý khác. Ứng dụng của vi điều khiển đó là thường sử dụng trong các 9 do an 2. Cơ Sở Lý Thuyết thiết bị điều khiển tự động bao gồm các công cụ điện, đồ chơi, thiết bị y tế cấy dưới da, máy móc văn phòng, hệ thông điều khiển động cơ, thiết bị điều khiển từ xa và hàng loạt các hệ thống nhúng khác.
Ưu điểm của vi điều khiển đó là vi điều khiển hoạt động như một máy vi tính không có bất kỳ bộ phận kỹ thuật nào, tích hợp cao hơn bên trong vi điều khiển làm giảm chi phí và kích thước hệ thống, việc sử dụng vi điều khiển rất dễ dàng, dễ khắc phục sự cố, dễ dàng kết nối thêm các cổng RAM, ROM, I/O và còn nhiều tính năng khác. Nhược điểm của của vi điều khiển đó là chỉ thực hiện đồng thời một số lệnh thực thi thời gian, không sử dụng nhiều trong hệ thống lớn vì số lượng ngõ vào, ra hạn chế. Cấu hình hệ thu thập thông tin và điều khiển Việc lựa chọn cấu hình dựa vào một vài yếu tố khách quan như điều kiện môi trường làm việc, số lượng cảm biến và cơ cấu chấp hành yêu cầu, vị trí so với máy chủ, hình thức xử lý tín hiệu yêu cầu, độ khắc nghiệt của môi trường làm việc. Các cấu hình thông dụng của hệ DAQ gồm có vào/ra tại chỗ (tập trung) với PC, vào/ra phân tán và các bộ thu thập dữ liệu độc lập hoặc phân tán.
Trong các nhà máy công nghiệp (không yêu cầu tính linh động cao) thường sử dụng 2 loại cấu hình cho hệ SCADA là vào/ra tập trung và vào/ra phân tán. Vào/ra tập trung Hệ thống điều khiển vào ra tập trung có thể hiểu là cơ cấu chấp hành nằm gần với hệ thống hoạt động. Ưu điểm của vào/ra tập trung là kết quả phép đo trả về cơ cấu chấp hành chính xác, ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu. Giá thành thấp, số lượng dây nối ít.
Nhược điểm của vào/ ra tập trung là mở rộng hệ thống khó khăn. Cấu trúc tiêu biểu của một hệ điều khiển tập trung được minh hoạ theo như Hình 2. Cấu trúc điều khiển vào/ra tập trung 10 do an 2. Vào/ra phân tán Trong môi trường sản xuất công nghiệp, cảm biến và cơ cấu chấp hành thường ở xa máy chủ, ở trong môi trường khắc nghiệt và bao phủ trong một diện tích rộng, cách xa máy chủ hàng trăm mét.
Do đó, khó có thể nhận được tín hiệu nhỏ từ các cảm biến như cặp nhiệt, cảm biến điện trở (strain gauge) qua đường truyền dài đồng thời dây nối từ cảm biến về máy chủ dài và tốn kém, giải pháp thực hiện đó là: - Module xử lý tín hiệu được đặt gần mỗi cảm biến tương ứng cũng như mỗi cảm biến cần có một module xử lý tín hiệu vào/ra phân tán. - Giải pháp này có thể tốn kém nếu có nhiều cảm biến nhưng chất lượng tín hiệu và độ chính xác cao. - Dạng thường gặp của vào/ra phân tán là bộ phát số, bộ phát số này thực hiện tất cả các chức năng xử lý tín hiệu cần thiết, có bộ vi điều khiển và chuyển đổi tương tự - số (ADC) để chuyển tín hiệu cần đo sang dạng số. Tín hiệu dạng số này được truyền về máy chủ bằng chuẩn RS-232 hoặc RS-485.
- RS-232 khoảng cách truyền gần. - RS-485 (Multi-drop) giảm số lượng cáp truyền, có thể kết nối đến 32 modules, khoảng cách truyền có thể lên đến 10km nếu dùng multi-drop network. - Cần bộ chuyển đổi từ RS-232 sang RS-485 do hầu hết các máy chủ không hỗ trợ chuẩn RS-485. Cấu trúc một hệ điều khiển vào ra phân tán được minh hoạ theo như Hình 2.
Cấu trúc điều khiển phân tán 11 do an 2. HMI HMI (Human – Machine – Interface) là một giao diện người dùng, một bảng điều khiển được kết nối với một máy, hệ thống hoặc thiết bị. HMI được phổ biến trong môi trường công nghiệp. HMI được sử dụng để hiển thị dữ liệu trực quan, theo dõi thời gian sản xuất, giám sát KPI, giám sát đầu vào và đầu ra của nhà máy… Công nghệ HMI được sử dụng hầu hết trong các tổ chức công nghiệp để tương tác máy móc của họ tối ưu hoá các qui trình công nghiệp.
Các ngành sử dụng gồm có năng lượng, dầu khí, vận chuyển, đồ ăn và đồ uống, nước và nước thải, chế tạo, tái chế… Công dụng phổ biến của HMI là thiết bị giao tiếp với bộ điều khiển lập trình (PLC) và cảm biến đầu vào/ra để nhận và hiển thị thông tin cho người dùng xem. Màn hình HMI có thể sử dụng cho một chức năng duy nhất như theo dõi hoặc để thực hiện các hoạt động phức tạp hơn như tắt máy hoặc tăng tốc độ sản xuất. Bằng cách tận dụng HMI người dùng có thể thấy thông tin quan trọng được hiển thị trong biểu đồ, hoặc bảng điều khiển kỹ thuật số xem và quản lý tất cả trong một bảng điều khiển. HMI là một thiết bị tiện dụng trong việc quản lý và giám sát hệ thống một cách tối ưu.
Máy tính công nghiệp Máy tính công nghiệp là hệ thống máy tính chuyên được dùng trong vận hành công nghiệp đặc biệt ở nhà máy phân xưởng. Các máy tính công nghiệp được thiết kế để có thể hoạt động liên tục đảm bảo hệ thống máy luôn được vận hành. Chúng được thiết kế để có thể chịu đựng ở môi trường nhiệt độ cao, nhiều bụi bậm, ẩm ướt, rung động mạnh và điện áp không đồng đều. Máy tính công nghiệp được ứng dụng rộng rãi trong các sân bay, trạm thu phí đường cao tốc… Máy tính công nghiệp có màn hình cảm ứng đây là thiết bị kết hợp giữa máy tính công nghiệp và màn hình công nghiệp.
Những máy tính này có thiết kế mạnh mẽ và cứng cáp và khả năng mở rộng linh hoạt là sự lựa chọn hàng đầu trong các ứng dụng giao diện người và máy (HMI), phục vụ trong thị trường tự động hoá nhà máy, máy móc, thiết bị và dịch vụ thông minh. Máy tính công nghiệp có màn hình cảm ứng giúp các thao tác xử lý diễn ra nhanh hơn, gọn gàng hơn, màn hình cảm ứng giúp dễ điều chỉnh các thao tác trên máy tính, hiệu suất cao, chức năng toàn diện. Vì những tính năng toàn diện kể trên nên máy tính công nghiệp có giá thành cao không phù hợp với những hệ thống sản xuất nhỏ. Cơ cấu phân loại 2.
Robot Robot là một cỗ máy phục vụ trong quy trình sản xuất công nghiệp được vận hành bởi con người. ưu điểm nổi bật nhất của cánh tay Robot thao tác nhanh và tiết kiệm thời gian hơn con người, các chuyển động chính xác và lặp lại hoàn toàn giống nhau.