Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế khâu giám sát chất lượng dây chuyền sản xuất mì ăn liền thông qua khối lượng vắt mì đầu ra
CHƯƠNG YÊU CẦU CÔNG NGHỆ Các mặt hàng sản xuất từ công nghiệp đến dân dụng sản xuất ngày nhiều nhà máy nước So với công nghệ sản xuất nước tiên tiến nhiều hạn chế công nghiệp nước ta ngày phát triển sâu sát với nhu cầu thị trường Vốn đầu tư cho công nghiệp nước ta không đến từ nhà đầu tư nước mà đến từ nhà đầu tư nước với mục đích sản xuất sản phẩm với thời gian ngắn hơn, vốn hơn, chất lượng cao chuyên sâu hơn, nhằm giảm chi phí thuê nhân công hao phí sản xuất Cũng lí đó, mà tự động hóa sản xuất khẳng định vị trí công nghiệp nước ta, đưa sức mạnh máy tự động thay dần cho sản xuất thủ công 1.1 Đặc điểm dây chuyền sản xuất Dây chuyền sản xuất mì ăn liền gồm băng tải có định hướng vận hành động kéo thiết bị hỗ trợ công nghệ Đặc điểm dây chuyền sản xuất đại trà với tốc độ cao, số sản phẩm làm ca làm việc lên tới hàng nghìn sản phẩm Các dây chuyền làm việc song song liên tục phân làm nhiều phần chuyên biệt, thông thường, có công đoạn sản xuất, đóng gói, đóng hộp Dây chuyền có tốc độ hoạt động cao vai trò người sản xuất tối ưu hóa tới giới hạn giám sát vận hành thiết bị dây chuyền xử lý cố không mong muốn, máy móc tự động hóa hoạt động cảm biến cấu chấp hành Hệ thống giám sát chất lượng đầu dựa nhiều tiêu đánh giá, đó, có tiêu đánh giá khối lượng sản phẩm Khu phân xưởng có line, line có dây chuyền sản xuất sản phẩm khác Tổng cộng, nhà máy có 32 dây chuyền sản xuất sản phẩm, dây chuyền sản xuất trung bình 120 sản phẩm phút Để giám sát chất lượng, tại, cần nhân viên thu thập vắt mì dây chuyền để làm sản phẩm mẫu cân theo chu kì 30 phút lần Sau đó, kết tổng hợp lại dạng số liệu giấy nhập lại vào máy tính, kết thống kê sử dụng công thức tính toán Excel Số liệu lưu trữ máy tính dạng tệp theo ngày, kết thúc tuần, tháng, quý, năm, số liệu lấy để tổng hợp gửi lên ban quản lý Nhận thấy ưu điểm khâu giám sát chất lượng theo phương pháp dễ dàng quản lý sửa đổi sản xuất để nâng cao chất lượng thành phẩm, bám sát mục tiêu sản xuất Tuy nhiên, nhược điểm tốn nhân công, thời gian, việc lưu trữ xử lý thông tin nhiều công sức, chưa kể đến người thao tác cố thể vô tình hay cố tình ghi nhập sai số liệu, tạo lên báo cáo ảo, không sát với thực tế Trong đồ án chuyên ngành này, em xin trình bày trình thiết kế khâu giám sát chất lượng dây chuyền sản xuất mì ăn liền thông qua khối lượng vắt mì đầu 1.2 Thiết bị có Thiết bị có khu nhà xưởng cân điện tử KB-TBED Nhật: Hình 1.1 Cân điện tử hỗ trợ giao tiếp Rs232 1.2.1 Đặc điểm kĩ thuật Hiển thị LED điện tử, trường hiển thị số Hỗ trợ đơn vị khối lượng ( g/ct/ozt, 1ct =0.2g, 1ozt=31.1034768g) Có khả đếm; Hỗ trợ giao tiếp Rs232; Sử dụng nguồn chiều 8V, có cổng nhận Adapter điện nguồn chiều, có sử dụng pin Đường kính đĩa Ø116mm (dạng tròn , khối lượng tối đa < 1000g) , 125 mm x 145 mm (dạng vuông, khối lượng tối đa cho phép >1000g) 1.2.2 Các thông số Báo giá trị Khi nút nhấn, giá trị cân đưa giá trị Chọn trọng lượng bì Báo lượng thấp Báo khối lượng ổn định PCS Cân chế độ đếm CT Báo đơn vị Ct OZT Báo đơn vị OZT g Báo đơn vị gam Phím bật tắt nguồn Phím chuyển đổi đơn vị Phím mẫu, sử dụng cho trích mẫu khối lượng đơn vị Cảnh báo có lỗi 1.2.3 Cấu trúc khung tin dạng giao tiếp Rs232 Mã sản phẩm sử dụng tín hiệu UART EIA – RS232 C với định dạng: - baud rate hỗ trợ từ 2400 ÷ 9600 bps - bit liệu - none parity bit - stop bit: - Bảng mã ASCII Định dạng khung liệu sau: Head Hea DATA UNIT CR d 2 1 1 1 1 1 HEAD1 (2BYTES ) 20 HEAD2 (2BYTES) Us – unstable NT – net weght mode ST – stable GS – GROSS WEGHT MODE OL – overload DATA (8BYTES) 2D (HEX) =”-“ (negative sign) 20 (HEX) =” “ (Blank) 2E (HEX) =”-“ (Decimal point) UNIT (4 BYTES) G = 20 (HEX) ; 20 (HEX) ; 20(HEX) ; 67 (HEX) CT = 20(HEX) ; 20(HEX) ; 63 (HEX) ; 74 (HEX) OZT = 20 (HEX) ; 6F (HEX) ;7A (HEX) ;74(HEX) CR(4 BYTES) Ví dụ: cân báo : stable net +0.168 g Tức là: HEAD1, HEAD2, DATA, ST , NT, +0.168 UNIT g CR 0D0A 1.3 Yêu cầu công nghệ Với đặc điểm kĩ thuật dây chuyền sản xuất mì tôm cân đo định lượng sử dụng dây chuyền, toán đặt cần có chương trình đáp ứng yêu cầu đọc ghi liệu từ cân theo dây chuyền, tổng hợp kết thực xong trình cân mẫu cho hàng lưu trữ kết vào sở liệu theo bảng mẫu sau: Line STT Ca SP KL Hàng Chuẩn … Hàng Xử lý CP Hàng 1/ stdev(hàng) số liệu Mtb Hàng Ave(hàng) Chương trình có chế độ cho thợ vận hành (chỉ thực thao tác bản) cho nhân viên kĩ thuật công nghệ (thực thao tác nâng cao) Có hiển thị ngày tháng xuất báo cáo dạng văn CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Phương án sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS232 Truyền thông nối tiếp sử dụng RS232 cổng giao tiếp phổ biến rộng rãi, có tên cổng COM Việc truyền liệu tiến hành theo phương thức nối tiếp Định dạng khung truyền liệu theo chuẩn RS-232 sau: Hình 2.1 Khung liệu RS232 Các đặc tính kỹ thuật chuẩn RS-232 sau: Chiều dài cáp cực đại 15m Tốc độ liệu cực đại 20 Kbps Điện áp ngõ cực đại ± 25V Điện áp ngõ có tải ± 5V ÷ ±15V Trở kháng tải 3K ÷ 7K Điện áp ngõ vào ± 15V Độ nhạy ngõ vào ± 3V Trở kháng ngõ vào 3K ÷ 7K Các tốc độ truyền liệu thông dụng cổng nối tiếp là: 1200 bps, 4800 bps, 9600 bps 19200 bps Sơ đồ chân : Hình 2.2 Sơ đồ chân RS232 Một số giá trị thông dụng xác định tốc độ truyền cho sau: PS (Parity Select): STB (Stop Bit) = 0: bit stop, =1: 1.5 bit stop (khi dùng bit liệu) hay bit stop (khi dùng 6, 7, bit liệu) Từ hiểu biết phương thức truyền thông sử dụng RS232, ta đưa phương án cho yêu cầu công nghệ nêu trên: Hình 2.3 Sơ đồ sử dụng RS232 Trong sơ đồ trên, cân nối thẳng máy tính trung tâm cáp RS232 Mỗi cân nối trực tiếp không qua thiết bị chuyển đổi 10 từ khóa using - Ta dùng dòng lệnh sau đầu chương trình: using System; Khi đó, thay viết đầy đủ System.Console Từ khóa static ta cần viết Console Từ khóa static hàm Main() gọi mà Từ khóa this không cần phải tạo đối tượng Từ khóa this dùng để tham chiếu đến thể hiện hành Chú thích đối tượng - Một chương trình viết tốt cần phải có thích đoạn mã lệnh viết - Mục đích làm cho đoạn mã lệnh nguồn rõ ràng dễ hiểu - Có loại thích: + Chú thích dòng: // + Chú thích nhiều dòng: /* */ Toán tử “.” Toán tử ' ' sử dụng để truy cập đến phương thức hay liệu class ngăn cách tên class đến namespace Ví dụ: System.Console.WriteLine() Câu lệnh Một dẫn lập trình đầy đủ gọi câu lệnh Ví dụ: int bankinh = ; // câu lệnh chuvi = * bankinh * PI ; // câu lệnh khác Kiểu chuỗi ký Kiểu chuỗi ký tự mảng ký tự tự 24 Các kiểu khai báo: Khai báo chuỗi string = ; Ví dụ: string tentuong = "Nhat Nghe" ; Khai báo biến string [= "Noi dung chuoi hang"] ; kiểu chuỗi Ví dụ: string hoten = "Nguyen Van Teo" ; Nhập chuỗi = System.Console.ReadLine() ; Ví dụ: hoten = System.Console.ReadLine() ; Xuất chuỗi System.Console.WriteLine("Chuoi") ; Ví dụ: System.Console.WriteLine("Do dai cua chuoi la:") ; Các câu lệnh bản: Câu lệnh if … if (Điều_Kiện) else [else ] Câu lệnh lồng if if (Điều_Kiện_1) else if (Điều_Kiện_2) else Câu lệnh switch (Biểu_Thức) 25 switch { case : < Khối lệnh 1> case : < Khối lệnh 2> … [default: < Khối lệnh khác>] } Lệnh lặp while while (Điều_Kiện) < Khối lệnh> Lệnh lặp do … while < Khối lệnh> while (Điều_Kiện) ; Lệnh lặp for for ([Khởi_tạo] ; [Điều_kiện] ; [Bước_lặp]) < Khối lệnh> Lệnh lặp for foreach ( in each ) < Khối lệnh> 26 3.2 Giao diện chương trình: Để khởi động chương trình, ta Click(**) vào biểu tượng Microsoft Visual Studio 2010 Desktop Chọn File – New – New Project: Chọn ngôn ngữ “Visual C#”, Ứng dụng “.Net Framework 4”, thuộc tính “Windows Forms Application” tiến hành đặt tên cho Project: 27 3.2.1 Giải toán Giao diện chương trình cho ứng dụng đọc từ cổng Ethernet có cách xây dựng tương tự với giao diện cho Rs232 Tuy nhiên, không sử dụng thành phần cổng nối tiếp mà sử dụng phương pháp lập trình theo mảng Socket Lập trình socket sử dụng thư viện “.net”: using System.Net; using System.Net.Sockets; using System.IO; Ở lập trình socket, phương pháp truyền nhận liệu hiểu theo cách mạng chủ (server) mạng thành phần (client) trao đổi liệu liên tục với Chỉ có client cần biết địa IP cổng kết nối server địa phải server Server không cần biết đến client 28 yêu cầu kết nối từ client gửi tới Khi kết nối, server client gửi nhận liệu với đến ngắt kết nối Cầu nối điểm đầu cuối loại kết nối gọi socket Giao diện chương trình đọc liệu sau: Hình 3.1 Khung đọc liệu từ cổng Ethernet Đoạn chương trình nhỏ thực thao tác kết nối máy tính với thiết bị gán địa IP theo cấu trúc lệnh sau: tcpClient.Connect("địa_chỉ_IP", Port); Đọc liệu từ cổng Ethernet: Stream scktStream = tcpClient.GetStream(); int buffersize = 0; buffersize = tcpClient.ReceiveBufferSize; byte[] instream = new byte[buffersize]; StreamReader scktStreamReader = new StreamReader(scktStream); Lệnh hiển thị: 29 txtHienthi.Text = scktStreamReader.ReadLine(); Đoạn chương trình gửi dòng liên tục liệu từ cổng RS232 cân, thông qua chuyển đổi đưa liệu dạng decimal thay cho dạng ASCII mà người đọc hiểu được, ta khó nắm bắt liệu cần thiết (số thị khối lượng vắt mì) nên cần thiết phải có chương trình lọc chuyển dạng ASCII để lấy liệu cần nhất: 30 Lưu đồ chương trình cân hiển thị số liệu: Hình 3.2 Lưu đồ cân lấy giá trị Khi đọc liệu lên, ta tiến hành so sánh lấy liệu (dữ liệu luồng thay đổi liên tục theo khối lượng vật đặt vào cân, tăng giảm dần) theo cấu trúc khung tin, khối lượng có giá trị : ổn định (ST, NT, … ODOA) bất ổn định ( US, GS, … ODOA), ta thấy có giá trị bất ổn thay đổi liên tục ta lấy giá trị để lấy số hiển thị Khi kết trả không bất ổn, giá trị hiển thị lấy giá trị vừa có Kết trả biến KLcan dạng double 31 Ở lưu đồ này, ta so sánh chữ G hệ decimal với kí tự số 4, trùng, ta đọc kí tự tiếp theo, lấy giá trị, kí tự số kí tự hiển thị dấu, dựa vào kí tự để ta lấy giá trị âm dương liệu Mỗi thực cân, cân trả giá trị ổn định (Stable – ST) cân xong, giá trị ghi vào bảng hiển thị, sau cân đầy đủ sản phẩm mẫu hàng, ta tính khối lượng trung bình sản phẩm độ lệch chuẩn so với khối lượng chuẩn quy định theo công thức: Độ lệch chuẩn: = Khối lượng trung bình: Mtb = Trong đó: x : khối lượng sản phẩm n : số sản phẩm Sau tính cho hàng, ta tiếp tục tiến hành cân cho hàng lại tới điền đầy đủ vào bảng hiển thị, liệu ghi lại vào sở liệu theo mẫu sau: KL chuẩn Sơ đồ nguyên lý chương trình: 32 Hình 3.3 Lưu đồ xử lý liệu Chương trình yêu cầu người vận hành thay đổi thông số cài đặt ca làm việc, thời gian, sản phẩm, khối lượng chuẩn… Từ nguyên lý đọc cân xử lý liệu trên, ta xây dựng form giao diện chương trình cân phôi mì 3.2.2 Giao diện ban đầu 33 Hình 3.4 Giao diện ban đầu Giao diện ban đầu có nút nhấn, tương ứng với chức năng: - Cân phôi mỳ : Vào giao diện cân phôi mỳ - Thoát : Thoát chương trình 3.2.3 Giao diện Hình 3.5 Giao diện chương trình 34 Chương trình cho phép lọc liệu cần thiết hiển thị khối lượng tức thời, xử lý lưu liệu sở liệu Giao diện có nút nhấn ứng với chức cài đặt: - Cân : Cho phép bắt đầu cân - Cài ca sx : Thiết lập thông số thời gian ca sản xuất - Báo cáo : Truy nhập xuất báo cáo - Cài đặt : Thiết lập thông số line, ca, chọn sản phẩm - Sản phẩm : Thêm bớt loại sản phẩm khối lượng chuẩn - Quay : Về giao diện ban đầu 3.2.4 Giao diện cài đặt ca sản xuất Hình 3.5 Giao diện cài đặt thời gian ca sản xuất Để thay đổi thông tin thời gian vận hành, ta nhấn “Cài đặt ca sx” giao diện chính, form mở cho ta tùy chỉnh thời 35 gian tên ca sản xuất Nhấn nút “Xác nhận” để lưu lại thiết lập “Quay về” để trở lại giao diện 3.2.4 Giao diện Cài đặt Để thao tác cân xác, ta cần thiết lập thông số ca sản xuất, người phụ trách, loại sản phẩm cách nhấn nút “Cài đặt”, bảng ra: Hình 3.6 Giao diện cài đặt Tại đây, ta chọn line sản xuất, ca sản xuất loại sản phẩm dây chuyền Để lưu lại liệu, nhấn nút “Thiết lập”, để quay trang giao diện chính, nhấn “Quay về” Dữ liệu lưu sở liệu 36 3.2.5 Giao diện sản phẩm Hình 3.7 Giao diện sản phẩm Giao diện có nút nhấn ứng với chức năng: - Thêm : thêm sản phẩm Để thêm sản phẩm, ta cần điền ô nhập liệu: - Tên sản phẩm : Nhập tên sản phẩm cần thêm - Khối lượng chuẩn(gam): Nhập khối lượng chuẩn cho sản phẩm Sau nhấn “Thêm” - Xóa : Xóa sản phẩm khỏi danh sách Để xóa sản phẩm khỏi danh sách ta chọn lọai sản phẩm danh sách nhấn “Xóa” - Sửa : Sửa thông tin loại sản phẩm - Thoát : Quay giao diện 37 3.3 Kết luận Với thiết bị hỗ trợ phần mềm xây dựng trên, với giao diện trực quan, đơn giản, dễ sử dụng, đem lại khả tự động hóa sản xuất cao, giảm thời gian thao tác vận hành đáp ứng yêu cầu công nghệ cân giám sát chất lượng phôi mì dây chuyền sản xuất mì ăn liền 38 [...]... cần thiết và hiển thị khối lượng tức thời, xử lý và lưu dữ liệu tại cơ sở dữ liệu Giao diện có 6 nút nhấn ứng với một chức năng cài đặt: - Cân : Cho phép bắt đầu cân - Cài ca sx : Thiết lập thông số thời gian ca sản xuất - Báo cáo : Truy nhập và xuất báo cáo - Cài đặt : Thiết lập thông số line, ca, chọn sản phẩm - Sản phẩm : Thêm bớt loại sản phẩm và khối lượng chuẩn - Quay về : Về giao diện ban đầu. .. tác cân được chính xác, ta cần thiết lập các thông số ca sản xuất, người phụ trách, loại sản phẩm bằng cách nhấn nút “Cài đặt”, một bảng sẽ hiện ra: Hình 3.6 Giao diện cài đặt Tại đây, ta có thể chọn line sản xuất, ca sản xuất và loại sản phẩm của dây chuyền đó Để lưu lại dữ liệu, nhấn nút Thiết lập”, để quay về trang giao diện chính, nhấn “Quay về” Dữ liệu được lưu tại cơ sở dữ liệu 36 ... đặt ca sản xuất Hình 3.5 Giao diện cài đặt thời gian ca sản xuất Để thay đổi thông tin về thời gian vận hành, ta có thể nhấn “Cài đặt ca sx” tại giao diện chính, một form mới sẽ mở ra cho ta các tùy chỉnh về thời 35 gian và tên ca sản xuất Nhấn nút “Xác nhận” để lưu lại thiết lập và “Quay về” để trở lại giao diện chính 3.2.4 Giao diện Cài đặt Để thao tác cân được chính xác, ta cần thiết lập các thông. .. (Stable – ST) mỗi khi cân xong, giá trị này được ghi vào bảng hiển thị, sau khi cân đầy đủ 5 sản phẩm mẫu của 1 hàng, ta sẽ tính khối lượng trung bình các sản phẩm và độ lệch chuẩn so với khối lượng chuẩn đã quy định theo công thức: Độ lệch chuẩn: = Khối lượng trung bình: Mtb = Trong đó: x : khối lượng sản phẩm n : số sản phẩm Sau khi đã tính cho một hàng, ta tiếp tục tiến hành cân cho các hàng còn lại tới... thông Ethernet vào yêu cầu công nghệ, sử dụng bộ chuyển đổi RS232 – Ethernet để làm khâu truyền nhận trung gian từ thiết bị về tới máy tính: 17 Hình 2.9 Phương án sử dụng Ethernet Ưu điểm: Dây cáp đồng xoắn đôi chống nhiễu ở tầm xa tốt, các thiết bị nhỏ gọn, cho phép kết nối tầm xa và kết nối tới 254 đơn vị trong cùng một mạng Giao tiếp với máy tính thông qua cổng nhận Ethernet Cho phép nhận diện thiết. .. liệu Chương trình yêu cầu người vận hành có thể thay đổi các thông số cài đặt về ca làm việc, thời gian, sản phẩm, khối lượng chuẩn… Từ nguyên lý đọc cân và xử lý dữ liệu trên, ta xây dựng form giao diện của chương trình cân phôi mì 3.2.2 Giao diện ban đầu 33 Hình 3.4 Giao diện ban đầu Giao diện ban đầu có 2 nút nhấn, tương ứng với chức năng: - Cân phôi mỳ : Vào giao diện chính cân phôi mỳ - Thoát... scktStreamReader.ReadLine(); Đoạn chương trình trên gửi về một dòng liên tục dữ liệu từ cổng RS232 trên cân, thông qua bộ chuyển đổi đưa dữ liệu về dưới dạng decimal thay cho dạng ASCII mà con người có thể đọc hiểu được, ta khó nắm bắt được dữ liệu cần thiết (số chỉ thị khối lượng vắt mì) nên cần thiết phải có một chương trình lọc và chuyển về dạng ASCII để lấy được dữ liệu cần nhất: 30 Lưu đồ chương... luồng thay đổi liên tục theo khối lượng vật đặt vào cân, tăng hoặc giảm dần) theo cấu trúc khung bản tin, khối lượng có 2 giá trị : ổn định (ST, NT, … ODOA) và bất ổn định ( US, GS, … ODOA), ta thấy được có giá trị bất ổn thay đổi liên tục và ta sẽ lấy giá trị này để lấy số hiển thị Khi kết quả trả về không còn bất ổn, thì giá trị hiển thị về được lấy bằng giá trị vừa có Kết quả được trả về biến KLcan... này được kết nối với khe cắm PCI-E của máy tính Mỗi máy tính hỗ trợ tối đa 2 khe cắm PCI-E nên số cổng COM mở rộng được chỉ có tối đa là 5 cổng (mỗi PCI-E nhận tối đa 2 cổng COM và 1 cổng tích hợp sẵn) Như vậy, với lượng đầu ra của các cân đưa về, máy tính sẽ không có khả năng tiếp nhận Nhược điểm tiếp theo là độ dài cho phép của cáp Rs232 không có khả năng đáp ứng đối với khu xưởng rộng, gây ra nhiễu... hợp lý hơn cả Tuy giá thành thiết bị có thể cao hơn so với 2 phương án còn lại nhưng đem lại chất lượng tín hiệu không nhiễu và đáp ứng được tầm xa truyền nhận tối ưu Khả năng phân biệt và lọc dữ liệu cao, không gây sai số trong quá trình hoạt động Hơn nữa, tốc độ truyền thông sử dụng Ethernet vượt xa 2 phương thức còn lại Vậy, em chọn phương thức truyền nhận dữ liệu thông qua bộ chuyển đổi Ethernet