Thiết kế hệ thu thập dữ liệu và xây dựng hệ điều hành, giám sát dây chuyền lắp ráp đèn LED công ty rạng đông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thiết kế hệ thu thập dữ liệu và xây dựng
hệ điều hành, giám sát dây chuyền lắp ráp
đèn LED Công ty Rạng Đông
NGUYỄN QUỐC THỊNH


Ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Chun ngành Tự động hóa cơng nghiệp

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Danh Huy
Chữ ký của GVHD

Bộ mơn:
Viện:

Tự động hóa công nghiệp
Điện

HÀ NỘI, 1/2021


ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thu thập dữ liệu và xây dựng hệ điều hành, giám sát dây chuyền
lắp ráp đèn LED Công ty Rạng Đông.

Giáo viên hướng dẫn
Ký và ghi rõ họ tên


Lời cảm ơn
Sau thời gian học tập dưới mái trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, được
sự truyền đạt kiến thức và giúp đỡ tận tình của q Thầy Cơ Giảng viên là hành
trang quý báu cho sự nhận thức và hiểu biết của em ngày hôm nay. Em xin ghi
nhận nơi này lòng biết ơn chân thành nhất đối với tất cả các Thầy Cô và đặc biệt
là Thầy TS. Nguyễn Danh Huy và TS. Đào Quý Thịnh, người đã ln tận hình
hướng dẫn, theo sát em trong q trình làm đồ án. Em cũng xin cảm ơn những bạn
trong nhóm đã đồn kết cùng em nghiên cứu để hồn thiện bài báo cáo tốt nghiệp
này.
Do kiến thức cịn hạn hẹp nên khơng tránh khỏi những thiếu sót trong cách
hiểu, lỗi trình bày. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của q thầy cơ,
các bạn bè để báo cáo tốt nghiệp đạt kết quả tốt hơn.
Em xin trân thành cảm ơn!

Tóm tắt nội dung đồ án
Nhiệm vụ chính của đồ án là xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu và thiết
giao diện giám sát cho dây chuyền lắp ráp đèn LED Bulb. Các vấn đề cần thực
hiện bao gồm:
- Xây dựng phần cứng cho hệ thống gồm IOT2040, PLC và HMI.
- Cấu hình IOT2040 kết nối SQL Server, WINCC Runtime Professional.
- Xây dựng hệ thống Database thu thập dữ liệu lỗi bằng SQL Server.
- Thiết kế hệ thống giao diện giám sát quản lí lỗi trong dây chuyền lắp ráp
bằng WINCC.
Kết quả của đồ án thu được đạt yêu cầu mà đề tài đặt ra. Đề tài có thể mở
rộng để phù hợp hơn với yêu cầu của công nghiệp như nâng cấp giao diện giám
sát dùng webform để tăng khả năng kết nối thiết bị đầu cuối, giám sát 1 cách dễ

dàng và truy cập từ mọi nơi trong mạng LAN với các cấp quản lý khác nhau.
Trong quá trình làm đồ án về đề tài được giao thì em đã tích lũy thêm được
nhiều kiến thức về PLC, IOT gateway đặc biệt là dòng SIMATIC IOT2040 của
Siemens, hệ thống thu thập dữ liệu sử dụng SQL Server lưu trữ, thiết kế giao diện
dùng WINCC, ... cũng như cách thức một hệ thống thu thập và giám sát hoạt động
trong thực thế. Ngoài ra chúng em cũng được nâng cao kỹ năng làm việc nhóm và
làm báo cáo.
Sinh viên thực hiện
Ký và ghi rõ họ tên

iii


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN SẢN XUẤT ĐÈN LED TẠI CÔNG TY RẠNG
ĐÔNG ................................................................................................................ 1
1.1

Giới thiệu chung ...................................................................................... 1

1.2

Tổng quan quy trình sản xuất đèn LED hiện nay tại Rạng Đông.............. 1
Sản xuất Module LED .............................................................. 2
Sản xuất Driver LED ................................................................ 4
Sản xuất Cover LED ................................................................. 5
Khâu lắp ráp đèn LED .............................................................. 5
Kiểm tra và nhập kho ................................................................ 6

1.3

Mục tiêu đề ra về số hóa, thu thập dữ liệu sản xuất .................................. 6

CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU HIỆN TRẠNG DÂY CHUYỀN LẮP RÁP ĐÈN
LED BULB ........................................................................................................ 8
2.1

Hệ thống tự động hóa .............................................................................. 8
Sơ đồ khối hệ thống .................................................................. 8
Chi tiết các công đoạn............................................................... 9

2.2

Hệ thống thu thập dữ liệu hiện nay ........................................................ 20
Quy trình thu thập dữ liệu 1 Line ............................................ 20
Phần cứng ............................................................................... 21
Phần mềm ............................................................................... 23
Cấu hình hệ thu thập dữ liệu của dây chuyền lắp ráp đèn LED
Bulb hiện tại .............................................................................................. 24

CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG CẤU HÌNH HỆ THỐNG SỐ HÓA CHO DÂY
CHUYỀN LẮP RÁP ĐÈN LED BULB.......................................................... 26
3.1

u cầu cơng nghệ ................................................................................ 26

3.2

Đề xuất cấu hình.................................................................................... 26
Sử dùng kết nối RS485 ........................................................... 26

Sử dụng kết nối Ethernet......................................................... 27
Lựa chọn cấu hình .................................................................. 28

3.3

Lựa chọn thiết bị ................................................................................... 29
SIMATIC IOT2040 ................................................................ 29
PC Server lưu trữ dữ liệu và giám sát...................................... 31

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ HỆ THU THẬP DỮ LIỆU CHO HỆ THỐNG.... 32
4.1

Quy hoạch IP của PLC và HMI ............................................................. 32
iv


4.2

Cấu hình SIMATIC IOT20400 .............................................................. 33
Cài đặt hệ điều hành ................................................................ 34
Cài đặt thơng số ...................................................................... 34

4.3

Lập trình SIMATIC IOT2040 ................................................................ 35
Giới thiệu Node-Red ............................................................... 35
Cách thức kết nối IOT2040 với PLC, SQL Server ................... 36
Lập trình IOT2040 .................................................................. 39

4.4

Xây dựng cơ sở dữ liệu .......................................................................... 43
Giới thiệu SQL Server ............................................................. 43
Xây dựng Database dữ liệu...................................................... 51

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT CHO DÂY CHUYỀN
LẮP RÁP ......................................................................................................... 53
5.1

Yêu cầu công nghệ................................................................................. 53

5.2

Phần mềm thiết kế ................................................................................. 53
TIA PORTAL V15.1 ............................................................... 53
Visual Studio........................................................................... 55

5.3

Giao diện hoàn chỉnh ............................................................................. 57
Quy trình thực hiện trên hệ thống ............................................ 58
Giới thiệu các thông tin trên phần mềm ................................... 60

KẾT LUẬN ...................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 65
PHỤ LỤC ......................................................................................................... 66

v

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Quy trình sản xuất LED ........................................................................ 2
Hình 1.2 Module LED ........................................................................................ 2
Hình 1.3 Máy in kem thiếc .................................................................................. 3
Hình 1.4 Máy gán chíp LED ............................................................................... 3
Hình 1.5 Lị hàn và 2 vùng làm mát .................................................................... 3
Hình 1.6 Máy kiểm tra tự động AOI ................................................................... 4
Hình 1.7 Driver LED .......................................................................................... 4
Hình 1.8 Vỏ đèn LED Bulb ................................................................................. 5
Hình 1.9 Dây chuyền lắp ráp số 4 ....................................................................... 5
Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống các cơng đoạn....................................................... 8
Hình 2.2 Cơng đoạn lắp ráp ................................................................................ 9
Hình 2.3 Sơ đồ cộng đoạn lắp ráp tự động và thu thập lỗi ................................... 9
Hình 2.4 Màn hình HMI lỗi cơng đoạn lắp ráp .................................................. 11
Hình 2.5 a) Sensor đếm bước máy và sản phẩm đầu vào ................................... 11
Hình 2.6 Tự động ép Module LED.................................................................... 11
Hình 2.7 a) Thử sáng lần 1 ................................................................................ 12
Hình 2.8 Sơ đồ cộng đoạn thử sáng lần 1 tự động và thu thập lỗi ...................... 13
Hình 2.9 Màn hình HMI lỗi cơng đoạn thử sáng lần 1 ....................................... 13
Hình 2.10 Tự động bơi keo ............................................................................... 13
Hình 2.11 Tự động bôi keo và từ động cấp vỏ ................................................... 14
Hình 2.12 Cơng đoạn luyện............................................................................... 14
Hình 2.13 Sơ đồ cộng đoạn luyện tự động và thu thập lỗi ................................. 14
Hình 2.14 a) Bộ cấp nguồn tự động đo thông số điện và gửi tín hiệu về ............ 15
Hình 2.15 Cơng đoạn thử sáng 2 ....................................................................... 16
Hình 2.16 Sơ đồ cộng đoạn thử sáng lần 2 tự động và thu thập lỗi .................... 16
Hình 2.17 Sensor nhận dạng sản phẩm đến khâu dán tem tự động..................... 17
Hình 2.18 Camera xử lý nhận dạng lỗi dán tem................................................. 17
Hình 2.19 Cơng đoạn bao gói............................................................................ 18
Hình 2.20 Sơ đồ cộng đoạn bao gói tự động và thu thập lỗi............................... 19

Hình 2.21 Sensor nhận dạng, cung cấp bộ vỏ cho băng chuyền bao gói và tự động
cấp vỏ bao gói sản phẩm ................................................................................... 19
Hình 2.22 Màn hình HMI và nút nhấn khai báo lỗi ........................................... 19
Hình 2.23 Sơ đồ vị trí các thiết bị trên dây chuyền ............................................ 20
Hình 2.24 PLC OMRON CP1L-EM40DR ........................................................ 21
Hình 2.25 Màn hình HMI OMRON NB7W-TW11B......................................... 22
Hình 2.26 Gian diện giám sát thông tin dây chuyền .......................................... 24
vi


Hình 2.27 Mơ hình dây chuyền lắp ráp .............................................................. 24
Hình 3.1 Phương án dùng chuẩn vật lý RS485................................................... 26
Hình 3.2 Phương án dùng chuẩn vật lý Ethernet ................................................ 27
Hình 3.3 Simatic IoT2040 ................................................................................. 29
Hình 3.4 Cấu hình phần cứng IOT2040 ............................................................. 29
Hình 3.5 IOT2040 kết nối trong hệ thống cơng nghiệp ...................................... 31
Hình 3.6 PC lưu trữ dữ liệu và giám sát ............................................................. 31
Hình 4.1 Phần mềm CX-Programmer cấu hình IP PLC ..................................... 33
Hình 4.2 Phần mềm NB-Designer cấu hình IP và kết nối PLC với HMI ............ 33
Hình 4.3 Cài đặt OS Image vào thẻ nhớ và cách lắp thẻ cho IoT2040 ................ 34
Hình 4.4 Giao diện phần mềm PuTTY............................................................... 34
Hình 4.5 Bật kết nối 2 cơng Ethernet ................................................................. 35
Hình 4.6 Cấu hình địa chỉ IP mới ...................................................................... 35
Hình 4.7 Giao diện lập trình .............................................................................. 36
Hình 4.8 Lập trình cơ bản Node-Red ................................................................. 36
Hình 4.9 Kiến trúc giao thức TCP/IP ................................................................. 37
Hình 4.10 Khối đọc, viết PLC OMRON ............................................................ 39
Hình 4.11 Cấu hình FINS Read ......................................................................... 39
Hình 4.12 Cấu hình FINS Write ........................................................................ 40
Hình 4.13 Function chuyển dữ liệu thanh ghi 1Word sang 2Word ..................... 40

Hình 4.14 Code JavaScript cho Function ........................................................... 40
Hình 4.15 Khối MSSQL .................................................................................... 41
Hình 4.16 Cấu hình MSSQL.............................................................................. 41
Hình 4.17 Giao diện code lập trình IOT2040 thu thập dữ liệu từ PLC................ 42
Hình 4.18 Chọn Server sử dụng ......................................................................... 46
Hình 4.19 Tạo Database .................................................................................... 46
Hình 4.20 Đặt tên Database ............................................................................... 46
Hình 4.21 Tạo Table Database........................................................................... 47
Hình 4.22 Tạo các thuộc tính cần cho Table ...................................................... 47
Hình 4.23 Search “OBDC Data Sources (32-bit)” trên máy tính ........................ 47
Hình 4.24 Chọn SQL Server .............................................................................. 48
Hình 4.25 Chọn Server sử dụng ......................................................................... 48
Hình 4.26 Chọn “Next” ..................................................................................... 48
Hình 4.27 Chọn Database sử dụng ..................................................................... 49
Hình 4.28 Kết thúc Setting ................................................................................ 49
Hình 4.29 Search “SQL Server 2019 Configuration Manager” trên máy tính..... 49
Hình 4.30 Các bước thực hiện cài đặt cổng “Port 1433” cho SQL Server .......... 50
vii


Hình 4.31 Mở và cài đặt .................................................................................... 50
Hình 4.32 Giao diện cài đặt “New Inbound Rule Wizard”................................. 50
Hình 4.33 Sơ đồ phân chia dữ liệu .................................................................... 51
Hình 4.34 Các Databases sử dụng ..................................................................... 52
Hình 4.35 Các Table của Line_1 ....................................................................... 52
Hình 5.1 Các thành phần trong TIA .................................................................. 53
Hình 5.2 Giao diện WINCC .............................................................................. 55
Hình 5.3 Giao diện thiết kế Winform ................................................................ 57
Hình 5.4 Dashboard đăng nhập ......................................................................... 58
Hình 5.5 Các thao tác vào màn hình chính ........................................................ 58

Hình 5.6 Màn hình Dashboard chính ................................................................. 59
Hình 5.7 Giao diện Setting ................................................................................ 59
Hình 5.8 Chọn Start, Stop, Reset ....................................................................... 60
Hình 5.9 Dashboard hệ thống khi vận hành ....................................................... 60
Hình 5.10 Hiển thị thông tin sản phẩm, số lô, đơn hàng .................................... 61
Hình 5.11 Hiển thị thơng số hoạt động của dây chuyền ..................................... 61
Hình 5.12 Biểu đồ thể hiện thơng tin lỗi............................................................ 62
Hình 5.13 Hiển thị tiến độ kế hoạch .................................................................. 62
Hình 5.14 Biểu đồ biểu thị phần trăm lỗi cơng đoạn, lỗi vật tư với máy ............ 62
Hình 5.15 Chọn Checkboxs lựa chọn lỗi cần dùng ............................................ 63
Hình 5.16 Các nút nhấn hiển thị Note, U&t, Excel ............................................ 63
Hình 5.17 Đèn báo lỗi từng công đoạn .............................................................. 63

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Tín hiệu cơng đoạn lắp ráp ................................................................. 10
Bảng 2.2 Tín hiệu cơng đoạn thử sáng 1 ............................................................ 12
Bảng 2.3 Tín hiệu cơng đoạn luyện ................................................................... 15
Bảng 2.4 Tín hiệu cơng đoạn thử sáng lần 2 ...................................................... 17
Bảng 2.5 Tín hiệu cơng đoạn bao gói................................................................. 18
Bảng 3.1 Thơng số máy tính PC ........................................................................ 31
Bảng 4.1 IP trước và sau.................................................................................... 32
Bảng 4.2 Câu lệnh trong SQL Server ................................................................. 44
Bảng 4.3 Kiểu dữ liệu trong SQL Server ........................................................... 45
Bảng 4.4 Table trong SQL Server ...................................................................... 52

ix

DANH MỤC VIẾT TẮT
PLC: Programmable Logic Controller – Thiết bị điều khiển quá trình
CPU: Central Processing Unit – Bộ xử lý trung tâm
I/O: input/Output – Đầu vào/Đầu ra
LED: Light Emitting Diode – Điốt phát quang
SXKD: Suất khẩu kinh doanh
IQC: Input Quality Control – Kiểm soát chất lượng đầu vào
OQC: Output Quality Control – Kiểm soát chất lượng đầu ra
TQC: Total Quality Control – Kiểm sốt chất lượng tồn diện
PCB: Printed Circuit Board – Bo mạch in
AOI: Automated Optical Inspection – Hệ thống kiểm tra quang học tự động
SMT: Surface Mount Technology – Công nghệ dán bề mặt
PDF: Portable Document Format – Định dạng tài liệu
HMI: Human-Machine-Interface – thiết bị giao tiếp giữa người điều hành thiết kế
với máy móc thiết bị
ERP: Enterprise Resource Planning Systems – hệ thống hoạch định nguồn lực
doanh nghiệp
OPC: Open Platform Communications
MQTT: Message Queuing Telemetry Transport
DTE: Message Queuing Telemetry Transport – Thiết bị cuối xử lý số liệu
IOT: Internet Of Things – Internet vạn vật
IP: Internet Protocol – địa chỉ giao thức của internet
TCP: Transmission Control Protocol
MES: Manufacturing Excution System – Hệ thống quản lý sản xuất
DIP: Duel In-Line Package – Bóng đèn LED truyền thống
WEB: Website
WLAN: Wireless Local Area Network – Mạng máy tính cục bộ khơng dây
LAN: Local Area Network – Mạng máy tính cục bộ

x


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN SẢN XUẤT ĐÈN LED TẠI CÔNG TY RẠNG
ĐƠNG
1.1 Giới thiệu chung
Cơng ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông được xây dựng từ năm
1958. Hiện nay, Công ty đã trở thành nhà sản xuất hàng đầu của Việt Nam về các
sản phẩm nguồn sáng, thiết bị chiếu sáng và phích nước, trở thành một trong số ít
doanh nghiệp Việt Nam nghiên cứu sản xuất LED, phát triển hệ thống và giải pháp
chiếu sáng xanh, là doanh nghiệp Việt Nam tiên phong trong đổi mới sáng tạo.
Năm 2017, sản phẩm Đèn LED Rạng Đông cung cấp ra thị trường trên 18 triệu sản
phẩm, đạt doanh thu trên 1.200 tỷ. Sản phẩm đa dạng về chủng loại và ngày càng
khẳng định chất lượng trên thị trường thế giới, LED Rạng Đơng đã có mặt tại nhiều
quốc gia và vùng lãnh thổ như Hàn Quốc, Cuba, Trung Đông…. đóng góp kinh
ngạch xuất khẩu đạt trên 103 tỷ đồng. Cơng ty đầu tư dây chuyền sản xuất có tính
tự động hóa cao, áp dụng nhiều tiêu chuẩn quản lý quốc tế nên sản phẩm đưa ra thị
trường là sản phẩm thân thiện môi tường, bảo vệ sức khỏe và hạnh phúc con người,
nâng cao chất lượng cuộc sống.
Theo các chuyên gia chiếu sáng, việc sử dụng đèn LED Rạng Đông tiết kiệm
đến 30-40% điện năng so với các loại đèn truyền thống, giúp người sử dụng có thể
tiết kiệm được chi phí điện năng sử dụng trong gia đình cũng như chi phí cho chiếu
sáng sản xuất kinh doanh khác. Hiện nay bóng đèn led Rạng Đơng được nhiều
người tin tưởng sử dụng trong: gia đình, nhà hàng, khách sạn, các trung thâm
thương mại, các nhà máy sản xuất, các văn phịng…những nơi ln đề cao nguồn
ánh sáng đồng thời đề cao tính năng hiệu quả trong tiết kiệm điện; giúp bảo vệ mơi
trường vì lượng tỏa nhiệt ra bên ngồi rất thấp, góp phần tiết kiệm điện năng. Sản
phẩm được sản xuất trên công nghệ tiên tiến hiện đại và được làm từ những chất
liệu ca cấp, có nguồn gốc rõ ràng, được nhiều người tin dùng và lựa chọn. Với
thành tích đã đạt được trong sản xuất kinh doanh, Cơng ty đã được tạp chí Forbes

Việt Nam xếp hạng vào TOP 50 Công ty niêm yết tốt nhất Việt Nam (5 năm liền
từ năm 2013 đến 2017; được Tổ chức báo cáo đánh giá Việt Nam (VNR) xếp vào
TOP 500 Công ty lớn nhất Việt Nam (6 năm liền từ 2012 đến 2017, TOP 500
doanh nghiệp tăng trưởng nhanh nhất Việt Nam (5 năm liền từ 2013 đến 2017);
TOP 1000 doanh nghiệp nộp thuế thu nhập doanh nghiệp lớn nhất Việt Nam liên
tục năm 2013, 2014, 2015, 2016; được người tiêu dùng bình chọn Doanh nghiệp
hàng Việt Nam chất lượng cao 22 năm liên tiếp. Liên tục từ 2005 được Thủ tướng
Chính phủ tặng cờ thi đua hoàn thành xuất sắc, toàn diện nhiệm vụ SXKD dẫn đầu
ngành Công thương. Được Chủ tịch nước tặng Huân chương Độc lập Hạng Nhất
(2 lần); phong tặng danh hiệu Anh hùng thời kỳ đổi mới do đã có thành tích đặc
biệt xuất sắc trong cơng tác, góp phần vào sự nghiệp xây dựng phát triển đất nước.
1.2 Tổng quan quy trình sản xuất đèn LED hiện nay tại Rạng Đơng
Sản xuất đèn LED Rạng Đông sẽ trải qua các công đoạn chính sau đây, đều
đảm bảo quy trình kiểm sốt chất lượng IQC, TQC, OQC, đảm bảo chất lượng
đồng đều từ khâu đầu đến khâu cuối. Các linh kiện điện tử, các linh kiện đầu vào
1


được đánh giá kiểm tra một lần nữa về độ tin cậy, khắc nhiệt thông số trước khi
lưu kho bảo quản đảm bảo các yêu cầu về nhiệt độ môi trường.

Hình 1.1 Quy trình sản xuất LED

Sản xuất Module LED

Hình 1.2 Module LED

Module LED là bảng mạch điện tử LED, sử dụng công nghệ công nghệ
Surface-mount (SMT) cho phép gắn trực tiếp các chip LED lên bo mạch PCB mà
không cần đến hai chân nhỏ như công nghệ DIP đời cũ. Module led có thể hoạt

động độc lập hoặc liên kết với nhau để tạo thành những màn hình hiển thị led kích
cỡ lớn. Module tác động rất lớn đến chất lượng hình ảnh của màn hình LED.
Sản xuất Module LED là một khâu vô cùng quan trọng trong sản xuất đèn
LED, việc hàn gắn Module LED không tốt sẽ ảnh hường đến vấn đề tản nhiệt cho
LED dẫn đến việc giảm hiệu suất phát quang và tản nhiệt của đèn. Do vậy việc sản
xuất LED Module địi hỏi cơng nghệ và độ chính xác vơ cùng cao, Rạng Đơng đã
đầu tư 4 dây chuyền sản xuất LED FMD. Đây là các thế hệ máy mới các hãng ở
Mỹ, toàn bộ dây chuyền có mức tự động hóa cao, mỗi dây chuyền chỉ có một cơng
nhân vận hành, điều khiển từ khâu đầu đến khâu cuối.

2


Hình 1.3 Máy in kem thiếc

Hình 1.4 Máy gán chíp LED

Hình 1.5 Lị hàn và 2 vùng làm mát

Tồn bộ q trình vận hành được điều khiển và kiểm sốt các thơng số hồn
tồn bằng máy tính, giúp người vận hành giám sát được chế độ hoạt động cũng
như kiểm soát nhiệt độ từng khu vực.
Module LED được sản xuất ra được kiểm tra lại bằng máy kiểm tra tự động
AOI.
3


Hình 1.6 Máy kiểm tra tự động AOI

Khâu cuối cùng của kiểm tra Module LED là tiến hành kiểm tra các thơng số

điện rồi bao gói trước khi chuyển xuống lắp ráp.
Sản xuất Driver LED
Driver LED giúp chuyển đổi nguồn điện xoay chiều AC sang điện áp một
chiều DC cung cấp cho Module có thể chiếu sáng theo cơng suất thiết kế.
Driver của LED có vai trị quyết định đến chất lượng cũng như tuổi thọ của
đèn LED. Theo tính toán tuổi thọ của đèn LED được quyết định bởi 45% chất
lượng của Driver LED.

Hình 1.7 Driver LED

Driver của LED là sản phẩm của trung tâm nghiên cứu và phát triểu chiếu
sáng nghiên cứu thiếu thiết kế và phát triển đảm bảo tính tối ưu với Module LED
giúp nâng cao hiệu suất phát quang cũng như tuổi thọ của đèn.
Sản xuất Driver LED được sản xuất trên hai dây chuyền, đối với những
Driver chất lượng cao sử dụng các linh kiện hàn dán như ASI, … được sản xuất
trên dây chuyền SMT, các Driver sử dụng linh kiện cắm thì được sản xuất trên các
dây chuyền cắm tự động xuyên lỗ. Các dây chuyền này giúp nâng cao năng suất,
đảm bảo chất lượng, độ tin cậy cao, hạn chế được các sai lỗi do người cơng nhân
có thể gây ra.
4


Để thích nghi với mơi trường nóng ẩm, khắc nhiệt của Việt Nam tất cả các
Driver LED của Rạng Đông đều được xử lý nhiệt đới hóa, sơn, tẩm sấy tự động
hạn chế tối đa tác động môi trường.
Tất cả các driver sau khi được sản xuất đều được kiểm tra bằng ngoại quan,
kiểm tra các thông số bằng hệ thống kiểm tra và lưu dữ phân loại tự động.
Sản xuất Cover LED

Hình 1.8 Vỏ đèn LED Bulb

Cover LED là phần vỏ bao bọc bên ngoài giúp bảo vệ Module LED, Driver
LED và giúp định hình kiểu dáng cho đèn.
Một khâu cũng hết sức quan trọng là sản xuất bộ vỏ Cover LED và các thiết
bị chiếu sáng. Có thể nói hiện nay, Rạng Đơng đã sản xuất LED đã có tỉ lệ nội địa
hóa lên đến 60-70% từ khâu thiết kế, sản xuất Module LED, Driver LED, bộ vỏ
Cover LED cho đến các thiết bị chiếu sáng như máng, chao, … Với tỉ lệ nội địa
hóa cao này giống Rạng Đơng có thể kiểm sốt chất lượng cũng như sản xuất ra
các sản phẩm LED đáp ứng các yêu cầu đặc biệt của khách hàng, năng lực sản xuất
lớn giúp Rạng Đông đáp ứng được các đơn hàng lớn trong thời gian ngắn nhất.
Khâu lắp ráp đèn LED

Hình 1.9 Dây chuyền lắp ráp số 4

5


Khâu lắp ráp là khâu cuối cùng trong sản xuất đèn LED, với năng lực sản
xuất lên đến trên 1 triệu sản phẩm/tháng. Rạng Đơng bố trí nhiều dây chuyền lắp
ráp như đèn LED Bulb, LED panel, … Do đặc điểm của đèn LED hệ thống dây
chuyền lắp ráp được bố trí trong môi trường sạch, hạn chế bụi và duy trì ở nhiệt độ
thích hợp, kĩ thuật lắp ráp đều được quy định chặt chẽ, đội ngũ công nhân được
đào tạo bài bản thực hiện tiêu trí “ba không” là không làm ra sản phẩm lỗi, không
nhận sản phẩm lỗi và không giao sản phẩm lỗi.
Sản phẩm sau khi được lắp ráp được đưa lên dây chuyền luyện, 100% sản
phẩm LED đều được luyện ở các nhiệt độ điện áp khác nhau đảm bảo sản phẩm ra
thị trường đèn hoạt động ở điều kiện tối ưu nhất.
Kiểm tra và nhập kho
Sản phẩm sau khi được lắp ráp hoàn thiện sẽ được kiểm tra lại một cách tổng
thể để đảm bảo chất lượng một cách an toàn, hiệu quả nhất để đưa đóng gói lưu

trữ nhập kho.
1.3 Mục tiêu đề ra về số hóa, thu thập dữ liệu sản xuất
Hiện nay, q trình số hóa trở thành một trong những xu hướng toàn cầu hiện
nay, đặc biệt là sau cách mạng cơng nghiệp 4.0. Vì vậy, đã có nhiều doanh nghiệp,
tổ chức thực hiện q trình số hóa nhằm giúp doanh nghiệp phát triển hơn, bắt kịp
sự phát riển của thế giới. Theo báo cáo năm 2016 của PricewaterhouseCoopers,
86% trong số 2000 doanh nghiệp từ 26 quốc gia được nghiên cứu kỳ vọng đạt được
việc giảm kinh phí và tăng lợi nhuận nhờ nỗ lực chuyển đổi số trong vòng 5 năm.
Là bước quan trọng cần có để thực hiện các bước tiếp theo của chuyển đổi số, việc
các doanh nghiệp thực hiện số hóa là việc bắt buộc để họ thực hiện các bước tiếp
theo trong quá trình chuyển đổi số trong tương lai.
Số hóa là q trình chuyển đổi thơng tin trên giấy và các quy trình thủ cơng
thành định dạng kỹ thuật số trong đó thơng tin được tổ chức thành các bit và byte.
Giống như quét một bức ảnh hoặc chuyển đổi một báo cáo giấy thành PDF. Dữ
liệu khơng bị thay đổi - nó chỉ đơn giản được mã hóa theo định dạng kỹ thuật số.
Số hóa có tầm quan trọng rất lớn đối với việc xử lý, lưu trữ và truyền dữ liệu, bởi
vì nó "cho phép thơng tin của tất cả các loại ở mọi định dạng được thực hiện với
cùng hiệu quả và cũng được xen kẽ". Mặc dù dữ liệu được lưu trữ ở dạng vật lý
(analog data) thường ổn định hơn, nhưng dữ liệu số có thể dễ dàng được chia sẻ
và truy cập hơn và theo lý thuyết, có thể được truyền đi vô thời hạn, không bị mất
mát qua thời gian và qua các lần sao chép dữ liệu, miễn là nó được chuyển sang
các định dạng mới, ổn định.
Số hóa trong một tổ chức cung cấp một lợi thế để thực hiện mọi thứ nhanh
hơn, tốt hơn và rẻ hơn. Số hóa có thể gặt hái lợi ích hiệu quả khi dữ liệu số hóa
được sử dụng để tự động hóa các quy trình và cho phép khả năng truy cập tốt hơn
- nhưng số hóa khơng tìm cách tối ưu hóa các quy trình hoặc dữ liệu. Từ đó, nó có
thể cung cấp lợi nhuận tốt hơn và có nhiều cơ hội sản xuất giá trị.
-

Các bước để số hóa hoạt động

Sẵn sàng để thay đổi
6


-

Từ bỏ chu kỳ kinh doanh trước đó
Mở rộng ra ngồi “phân tích trang WEB”
Tối ưu hóa trải nghiệm người dùng
Quyết định dựa trên dữ liệu

Ưu và nhược điểm của số hóa doanh nghiệp
Một đánh giá về số hóa được đưa ra với những lợi thế và bất lợi trong việc
thực hiện nó như là một cách để bảo quản vật liệu kỹ thuật số. Có rất nhiều bộ sưu
tập từ các tài liệu có giá trị chứa lịch sử địa phương quan trọng về cá nhân, tổ chức
hoặc quốc gia cụ thể có thể bị mất trong tương lai. Trong việc bảo tồn các tài liệu
có giá trị, số hóa là chủ đề chính trong bài viết này. Ngồi ra, một cái nhìn tổng
quan được đưa ra để xác định các thuật ngữ về số hóa và cả các tổ chức thơng tin
trong tổng quan tài liệu.
Ưu điểm:
-

Tính khả dụng liên tục
Tối ưu hóa việc lưu trữ giấy
Loại bỏ tìm kiếm thủ cơng
Cải thiện tính sẵn có của thơng tin
Giảm chi phí lưu trữ
Tăng năng suất
…

Nhược điểm: Rủi ro về an toàn dữ liệu
Từ nhu cầu xu hướng và sự cần thiết cũng như những ưu điểm của việc số
hóa trong hoạt động cơng nghiệp đem lại. Cơng ty Rạng Đơng đã, đang ứng dụng
số hóa vào hệ thống nhà máy. Để tăng khả năng số hóa giúp nâng cao chất lượng
sản xuất, khả năng mở rộng công ty Rạng Đơng quyết định đầu tư nâng cấp số hóa
hệ thống dây chuyền sản xuất của nhà máy. Và trước mắt là nâng cấp, sửa đổi khả
năng thu thập dữ liệu cho dây chuyền lắp ráp hệ thống đèn LED Bulb của cơng ty
để bước đầu hình thành số hóa một cách tốt nhất cả hệ thống công ty.

7


CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU HIỆN TRẠNG DÂY CHUYỀN LẮP RÁP ĐÈN
LED BULB
2.1 Hệ thống tự động hóa
Quy trình dây chuyền lắp ráp đèn LED Bulb hiện nay nhà máy Rạng Đơng
trải qua 5 cơng đoạn chính:
- Cơng đoạn lắp ráp
- Công đoạn thử sáng lần 1
- Công đoạn luyện
- Công đoạn thử sáng lần 2
- Cơng đoạn đóng bao
Sơ đồ khối hệ thống

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống các cơng đoạn

Sơ đồ trên giúp hình dung ra quy trình vận hành của dây chuyền lắp ráp sản
phẩm một cách tổng quan nhất có thể, thứ tự các cơng đoạn được thực hiện.
8

Các công đoạn trên đã dùng các cảm biến và camera thu thập thơng tin về
PLC từ đó PLC đưa ra các quyết định được lập trình thực hiện một số bước trong
cơng đoạn giúp cho q trình vận hành trong từng công đoạn trở lên tự động hơn
tăng năng suất và giảm các công việc cho công nhân. Nhưng quy trình vẫn cịn rất
thủ cơng về mặt phát hiện các lỗi cần công nhân trực tiếp quan sát và kiểm tra thực
hiện đưa ra các tín hiệu báo lỗi về PLC thơng qua các màn hình HMI được bố trí
cho từng cơng đoạn. Từ những thơng tin được thu thập về sẽ giúp phân tích hệ
thống tự động hóa một cách chi tiết, kịp thời đưa ra các quyết định quan trọng
trong các trường hợp gặp sự cố.
Chi tiết các cơng đoạn
a) Cơng đoạn lắp ráp

Hình 2.2 Cơng đoạn lắp ráp

Cách thức hoạt động:
Các thiết bị từ dây chuyền Cover LED, Driver LED, Module LED được đưa
đến dây chuyền lắp ráp qua sensor đếm sản phẩm → các công nhân sẽ ghép Driver
LED vào phần vỏ đuôi đèn → sản phẩm được tra keo → ép Module LED → cấp
đui đèn cho sản phẩm → cấp đinh cố định đui đèn.
-

Hình 2.3 Sơ đồ cộng đoạn lắp ráp tự động và thu thập lỗi

9


Trong quá trình lắp ráp sản phẩm dây chuyền đã trang bị các cảm biến,
camera để giúp thực hiện một vài quá trình 1 cách tự động và trang bị màn hình
HMI để cơng nhân có thể khai báo các lỗi quan sát được. Để từ các thiết bị đó gửi

tín hiệu về PLC để thu thập dữ liệu.
-

Các tín hiệu tự động sử dụng cảm biến vận hành một số quy trình và tín
hiệu thủ cơng do cơng nhân xác nhận được thống kê ở bảng phía dưới.
Bảng 2.1 Tín hiệu cơng đoạn lắp ráp

Tín hiệu tự động
Sensor đếm bước máy, đếm sản phẩm
vào dây chuyền
Sensor nhận dạng sản phẩm- gửi tín
hiệu về PLC điều khiển tra keo tự động
Camera xử lý hình ảnh tự động phát
hiện và phân loại lỗi keo
Sensor nhận tín hiệu sản phẩm và gửi
tín hiệu về PLC tự động điều khiển
thiết bị ép Module LED
Sensor nhận dạng và gửi thông tin tới
thiết bị tự động in dấu lên than đèn
Sensor phát hiện sản phẩm và gửi tín
hiệu về PLC điều khiển tự động cắt
chân linh kiện thừa
Sensor nhận dạng đầu đèn từ máy cấp
đầu đèn tự động, phát hiện sản phẩm đi
vào khâu cấp đầu đèn
Sensor nhận dạng sản phẩm và truyền
thông tin về PLC điều khiển bị xoáy
đầu đèn tự động
Sensor phát hiện sản phẩm gửi thông
tin về PLC điều khiển thiết bị cấp đinh

tự động
Sensor phát hiện lỗi khơng có đinh và
gửi thông tin về PLC tự động điều
khiển gắp sản phẩm lỗi ra ngồi dây
chuyền

Tín hiệu thủ cơng
Hỏng bầu do vật tư (Lỗi Vật tư)
Hỏng bầu do máy (Lỗi Vật tư)
Bong mối hàn giắc cắm (Lỗi Máy)
Hỏng lọc (Lỗi Vật tư)

Hỏng led (Lỗi Vật tư)
Tuột dây AC (Lỗi Máy)

Lỗi khác (Lỗi Máy)

Hỏng đầu đèn do vật tư (Lỗi Vật tư)

Bẹp đầu đèn do máy (Lỗi Máy)

Rách, thủng đầu đèn do máy (Lỗi Máy)

Hỏng chụp do vật tư (Lỗi Vật tư)
Hỏng chụp do thao tác (Lỗi Máy)
Hỏng bầu do thao tác (Lỗi Máy)
Hỏng bầu do vật tư (Lỗi Vật tư)
Lỗi khác (Lỗi Máy)

10

Hình 2.4 Màn hình HMI lỗi cơng đoạn lắp ráp

Hình a)

Hình b)

Hình 2.5 a) Sensor đếm bước máy và sản phẩm đầu vào
b) Camera tự động bắt lỗi

Hình 2.6 Tự động ép Module LED

11


b) Cơng đoạn thử sáng lần 1

Hình a )

Hình b)

Hình 2.7 a) Thử sáng lần 1
b) Lắp vỏ

Sau khi qua công đoạn lắp ráp, sản phẩm được đưa đến bộ cấp nguồn tự
động để kiểm sáng → sản phẩm được bôi keo → cấp vỏ bảo vệ phần Module LED
→ sản phẩm được gắp chuyển sang cơng đoạn luyện.
Q trình thực hiện cơng đoạn thử sáng lần 1 vẫn cịn khá thủ công, các
công nhân vẫn được trang bị màn hình HMI khai báo các lỗi xảy ra với sản phẩm

về PLC thu thập, cùng với đó dây chuyền cũng trang bị một số cảm biến để phụ
giúp quá trình tăng hiệu quả và giảm khối lượng công việc cho công nhân như cảm
biến tự động nhận dạng sản phẩm, …
➔ Bảng tín hiệu PLC thu tín hiệu cảm biến để thực hiện lệnh và quản lý liệu
lỗi ở dưới.
Bảng 2.2 Tín hiệu cơng đoạn thử sáng 1

Tín hiệu tự động
Sensor tự động nhận dạng sản phẩm
Tự động cấp nguồn và kiểm sáng sản
phẩm
Sensor gửi tín hiệu sản phẩm về PLC
điều khiển thiết bị bôi keo tự động
Cấp cover tự động
Tay gắp đền tự động vào khâu luyện

Tín hiệu thủ cơng
Khơng sáng (Lỗi Máy)
Tuột dây xốy đầu đèn (Lỗi Máy)
Tuột dây đinh (Lỗi Máy)
Hỏng IC (Lỗi Vật tư)
Hỏng chặn (Lỗi Vật tư)
Hỏng tụ (Lỗi Vật tư)
Hỏng lọc (Lỗi Vật tư)
Hỏng cầu chì (Lỗi Vật tư)
Hỏng trở (Lỗi Vật tư)
Hỏng diode (Lỗi Vật tư)
Hỏng led (Lỗi Vật tư)
Lỗi khác (Lỗi Máy)
12

Hình 2.8 Sơ đồ cộng đoạn thử sáng lần 1 tự động và thu thập lỗi

Hình 2.9 Màn hình HMI lỗi cơng đoạn thử sáng lần 1

Hình 2.10 Tự động bôi keo

13


Hình 2.11 Tự động bơi keo và từ động cấp vỏ

c) Cơng đoạn luyện

Hình 2.12 Cơng đoạn luyện

Các bóng đèn hoàn thiện lắp ráp hoàn chỉnh sẽ được xếp thành từng hàng
trên bằng chuyền → cấp nguồn → vào cùng luyện và đo nhiệt độ → bộ cấp nguồn
đo đạc thông số điện → tay gắp đưa sản phẩm sang khâu thử sáng 2.

Hình 2.13 Sơ đồ cộng đoạn luyện tự động và thu thập lỗi

14


Các cảm biến giúp vận hành một số công đoạn một cách tự động giảm khối
lượng công việc và màn hình HMI khai báo các lỗi có thể quan sát được.
➔ Bảng tín hiệu như dưới.
Bảng 2.3 Tín hiệu cơng đoạn luyện

Tín hiệu tự động
Tự động cấp nguồn để luyện sản phẩm
Sensor cảm biến tự động đo nhiệt độ vùng
trong máy luyện
Bộ cấp nguồn tự động đo thông số điện và
gửi tín hiệu về
Tay gắp đèn tự động đưa sản phẩm sang
khâu thử sáng 2

Tín hiệu thủ cơng
Khơng sáng (Lỗi Máy)
Tuột dây xoáy đầu đèn (Lỗi Máy)
Tuột dây đinh (Lỗi Máy)
Hỏng ic (Lỗi Vật tư)
Hỏng chặn (Lỗi Vật tư)
Hỏng tụ (Lỗi Vật tư)
Hỏng lọc (Lỗi Vật tư)
Hỏng cầu chì (Lỗi Vật tư)
Hỏng trở (Lỗi Vật tư)
Hỏng diode (Lỗi Vật tư)
Hỏng led (Lỗi Vật tư)
Hỏng đầu đèn do khuôn máy luyện
(Lỗi Vật tư)
Lỗi khác (Lỗi Máy)

Một số hình ảnh thực tế:

Hình a)

Hình b)

Hình 2.14 a) Bộ cấp nguồn tự động đo thơng số điện và gửi tín hiệu về
b) Tay gắp đèn tự động đưa sản phẩm sang khâu thử sáng 2

15