PHÂN LOẠI sản PHẨM BẰNG mã QR CODE, có CODE

PHÂN LOẠI SẢN PHẨM BẰNG MÃ QR CODE,
CÓ CODE

1

1


MỤC LỤC

2

2


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
HÌNH 2.1 Input – output trong node- red............................................................. 7
HÌNH 2.2 Giao diện node-red ................................................................................8
HÌNH 2.3 Giao diện PLC........................................................................................9
HÌNH 2.4 Giao diện scada.....................................................................................10
HÌNH 3.1 Sơ đồ khối..............................................................................................11
HÌNH 3.2 CMD.......................................................................................................11
HÌNH 3.3 Giao diện Node red...............................................................................12
HÌNH 3.4 Khối function.........................................................................................13
HÌNH 3.5 Các khối lệnh dashboard......................................................................13
HÌNH 3.6 chương trình PLC..................................................................................14
HÌNH 3.7 PLC tag...................................................................................................14
HÌNH 3.8 Scada.......................................................................................................15
HÌNH 3.9 Factory IO..............................................................................................15
HÌNH 3.10 Mơ phỏng factory IO..........................................................................16
HÌNH 3.12 Node-red...............................................................................................17

HÌNH 3.13 dashboard.............................................................................................17
HÌNH 3.14 chương trình plc..................................................................................18
HÌNH 3.15 Scada....................................................................................................18
HÌNH 3.16 Factory IO............................................................................................19
HÌNH 4.1 Lưu đồ giải thuật...................................................................................20
HÌNH 5.1 chương trình PLC..................................................................................21
HÌNH 5.2 CMD.......................................................................................................21
HÌNH 5.3 node-red.................................................................................................22
HÌNH 5.4 NetToPLCsim.....................................................................................22
HÌNH 5.5 Qt mã QR...........................................................................................23
HÌNH 5.6 Wincc.......................................................................................................23
HÌNH 5.7 Mơ phỏng factory IO.............................................................................24
HÌNH 6.1 – 6.8 Chương trình plc............................................................................28
3

3


Chương 1 :

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu đề tài
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động ngày
càng được áp dụng rộng rãi vào đời sống, yêu cầu sản xuất ngày càng
cao . Trong đó việc phân loại sản phẩm là một vấn đề cần giải quyết sao
cho việc phân loại một cách nhanh chóng và chuẩn xác. Để đạt được
điều đó thì việc phân loại sản phẩm dùng xử lý ảnh là một phương pháp
ngày càng phổ biến, đề tài đồ án lần này là phân loại dựa trên mã QR
code của sản phẩm.

1.2 Mục đích nghiên cứu
Giúp phân loại sản phẩm một cách nhanh chóng, tránh nhầm lẫn . Quan sát, điều
khiển trên giao diện scada . Hiểu được mô phỏng băng chuyền phân loại sản phẩm trong
Factory IO .
1.3 Đối tượng nghiên cứu
Giao thức MQTT
- Lập trình kéo thả Node –red
Lập trình PLC
- Giao diện Scada
Phần mềm Factory IO
1.4 Phạm vi nghiên cứu
Quét mã QR ở node-red kết nối với PLC để chạy chương trình . Giám sát trên giao
diện scada , mô phỏng trong Factory IO.
1.5 Thực tiễn
Phân loại đúng sản phẩm có mã QR code tương ứng.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 NODE- RED
Node red là một công cụ lập trình bằng ngơn ngữ JavaScript dựa trên nền tản Node.js
với vai trò kết nối 3 yếu tố bao gồm : API, phần cứng và online services. Có thể xem là
một web server mà bạn có thể tùy chỉnh các chức năng gọi là “ flow” , các dạng input,
output và operation.

Hình 2.1 Input – output trong node- red
• Giao diện trong node –red

4

4

Hình 2.2 Giao diện node-red
2.2 PLC
PLC là một từ viết tắt của cụm từ “Programmable Logic Controller” , là một bộ não ,
thực hiện việc điều khiển hệ thống.
Hiện nay có nhiều hãng sản xuất PLC như : Siemens, Schneider, Mitsubishi, Omron,...
Có các loại ngơn ngữ lập trình như : LAD, STL, FBD, trong đó LAD là ngơn ngữ lập trình
PLC được sử dụng phổ biến nhất.
PLC được sử dụng nhiều trong nhiều lĩnh vực trong nền công nghiệp như :
+ Công nghiệp sản xuất : sản xuất giấy, xi măng, đóng gói sản phẩm, linh kiện bán dẫn...
+ Quản lý tự động bãi đậu xe
+ Hệ thống báo động
+ Hệ thống đèn giao thông

5

5


Hình 2.3 Giao diện PLC
2.2.1 Cấu tạo
- Nguồn cung cấp : cấp nguồn vào PLC
- Module đầu ra và đầu vào : Nhận tín hiệu đầu vào và xuất ra tín hiệu điều khiển
- Module giao tiếp
- Bộ nhớ chương trình và dữ liệu
2.2.2 Ngun lý hoạt động
Khi một tín hiệu từ cảm biến được đưa vào plc, bộ xử lí sẽ xử lí theo chương trình do
người lập trình soạn sẵn . Xuất các tín hiệu điều khiển qua các ngõ ra để điều khiển thiêt bị
như : Motor , điện trở, servo...
2.3 Scada
Scada ( Supervisory Control And Data Accquisition ) được mọi người biết đến là hệ

thống điều khiển. Scada đầu tiên được sử dụng bằng các thiết bị như đồng hồ của tủ điện
điều khiển , máy ghi biểu đồ, đèn báo . Người vận hành các nút điều khiển khác nhau thực
hiện việc giám sát và điều khiển .

6

6


Hình 2.4 Giao diện scada
2.3.1 Các thành phần của hệ thống Scada
Hiển thị màn hình đồ họa Graphic :
• Cấu hình tùy chọn theo người sử dụng.
• Độ phân giải lên bao nhiêu màu .
• Giới hạn của số trang hiển thị
Giao thức Interface :
• Chuột
• Bàn phím
• Màn Hình LCD
Khả năng mở rộng của Scada :
• Bổ sung thêm phần cứng mà không cần thay thế hoặc chỉnh sửa các thiết bị hiện có
• Giới hạn bởi phần cứng cấu trúc PLC.
Truy xuất dữ liệu:
• Truy xuất từ mạng DDE
• Tương thích với DDE với các chức năng đọc hoặc ghi
• Truy xuất trực tiếp, theo thời gian thực tới dữ liệu bởi bất kì người sử dụng
Chương 3: THIẾT KẾ VỀ THI CÔNG
3.1 Sơ đồ khối của hệ thống

7

Node red

PLC
(SCADA)

Factory
IO

7


Hình 3.1 Sơ đồ khối
3.1.1 Khối Node-red
Node-red là một cơng cụ lập trình để kết nối các thiết bị phần cứng , API, và online
services .Node-red được dựa trên NodeJS, nó có thể xem như một trang web serveb mà bạn
tùy chỉnh các cấu hình gọi la “ flow” từ bất kể trình duyệt nào trên máy tính. Mỗi ứng dụng
node-red bao gồm các node có thể liên kêt được với nhau với các dạng input , output và
operation. Chúng ta có thể code nó trên javascript do node red được xây dựng trên NodeJS.
•

Các bước khởi động Node-red :

+ Mở CMD gõ “node-red”

Hình 3.2 CMD
+ Sau đó copy đường link: http://127.0.0.1:1880/ gán vào google sẽ vào được trang Node-red
để lập trình.

8

8


Hình 3.3 Giao diện Node red
Giới thiệu sơ lược về Node-red :
• Cửa sổ soạn thảo gồm 4 thành phần chính :
+ Tiêu đề ở trên, chứa nút Deploy.
+ Bảng màu palette bên trái chứa các nút có sẵn để sử dụng .
+ Khơng gian làm việc chính (workspace) ở giữa
+ Thanh sidebar bên phải.
• Các nút lệnh cơ bản :

Nút inject node cho phép bạn thêm cái message vào một luồng . Kéo thả đến một workspace
từ palette. Chọn node Inject mới được thêm vào để xem thông tin về các thuộc tính của nó và
mơ tả về những gì nó làm trong sidebar.

Nút debug dùng để hiển thi thông tin trong debug sidebar

Nút function hiển thị một khối lập trình Javascript và cho chúng ta viết code javascript Cho node-red
9

9


Hình 3.4 Khối function
Dashboard : Dashboard là một bảng điều khiển trong node-red giúp người dùng dễ dàng
điều khiển được ESP32 . Các đối tượng trong dashboard được phân thành 3 cấp từ lớn đến
nhỏ : + Tab và links : nhóm thuộc từng màn hình + Group : Ở đây bạn có thể tạo nhiều nhóm
trong cùng một màn hình + Object : button, textbox,chart, form….

Hình 3.5 Các khối lệnh dashboard
3.1.2 Khối PLC
PLC viêt tắt cửa Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được cho
phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình.
10

10


Plc dùng thay thế các mạch relay trong thực tế. Plc hoạt động theo phương thức quét đầu ra
và đầu vào.
•

Sơ lược về TIA PORTAL :

+ Main : dùng để viết chương trình

Hình 3.6 chương trình PLC
+ PLC tag : khai báo lưu trữ

Hình 3.7 PLC tag
11

11


+ Scada : Giám sát và điều khiển hệ thống

Hình 3.8 Scada

3.1.2 Khối Factory IO
Factory IO là phần mềm thiết kế và mô phỏng trực quan các hệ thống điều khiển tự động hóa
theo cách trực quan nhất. Phần mềm có thể giao tiếp với PLC, mơ phỏng được hệ thống, đối
tượng dưới dạng 3D.
•

12

Giao diện Factory IO :

12


Hình 3.9 Factory IO
•

Mơ phỏng trong nhà máy

Hình 3.10 mơ phỏng factory IO
3.2 Sơ đồ nguyên lý tổng quát

13

13


Hình 3.11 sơ đồ ngun lý
3.3 Thiết kế mơ hình

Hình 3.12 node-red

14

14


Hình 3.13 dashboard

Hình 3.14 chương trình plc

15

15


Hình 3.15 scada

Hình 3.16 Factory IO
Chương 4. GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN
4.1 Hoạt động của hệ thống
Hệ thống được hoạt động như sau :sau khi chạy chương trình, nhấn nút start hệ thống bắt
đầu hoạt động. Sau khi quét mã QR ở node-red , tín hiệu sẽ truyền về plc thì sản phẩm có
chứa mã QR tương ứng sẽ chạy, cảm biến sẽ quét và đưa về thùng hàng chứa sản phảm
tương ứng.
16

16


4.2 Lưu đồ giải thuật

Hình 4.1 Lưu đồ giải thuật
Chương 5. THỰC NGHIỆM
5.1 Tiến trình thực nghiệm
Bước 1: viết chương trình plc và chạy chương trình

17

17


Hình 5.1 chương trình PLC
Bước 2: mở CMD gõ node-red

Hình 5.2 CMD
Bước 3: copy đường link : http://127.0.0.1:1880/ vào google sẽ vào trang node red
Bước 4: lập trình kéo thả các khối trong node red

18

18


Hình 5.3 node red
Bước 5: kết nối plc với node red thơng qua nettoPlcsim

Hình 5.4 NetToPLCsim
Bước 6: qt mã qr hệ thống hoạt động

19

19


Hình 5.5 quét mã qr
5.2 kết quả thực nghiệm

20

20


Hình 5.6 Wincc

Hình 5.7 Mơ phỏng factory IO
5.3 Kết luận thực nghiệm
Sản phẩm được phân loại theo đúng mã qr được gián vào từng sản phẩm.
Chương 6 KẾT LUẬN
6.1 Ưu điểm
• Giúp phân loại sản phẩm một cách nhanh chóng và dễ dàng
• Phân loại đúng sản phẩm theo yêu cầu
6.2 Nhược điểm
• Có sự nhầm lẫn trong khâu gián mã QR
Tài Liệu Tham Khảo
/> />Phụ Lục 1

21

21

22

22


23

23


24

24


Hình 6.1 – 6.8 Chương trình PLC

25

25