Nghiên cứu, phát triển hệ thống điều khiển giám sát hệ thống xử lý hành lý tại các sân bay ở việt nam

HÀNH LÝ TẠI SÂN BAY

- Hành lý gửi tại kho hàng hoặc không cùng chuyến bay với hành khách

Hành lý hoặc hàng hóa cỡ lớn thường có kích thước và trọng lượng đáng kể Loại hàng hóa này được xử lý tại kho hàng của cảng và được chuyển trực tiếp lên container mà không qua hệ thống băng tải chuyền hành lý.

Hành lý đi theo người là loại hành lý nhỏ gọn mà hành khách có thể mang lên máy bay Kích thước và trọng lượng của loại hành lý này được quy định khác nhau tùy theo từng hãng hàng không Hành lý này chỉ cần trải qua kiểm tra an ninh trước khi hành khách tự mang lên máy bay.

Hành lý ký gửi không theo người là loại hành lý của hành khách được chuyển cùng chuyến bay, nhưng không đi kèm với họ Loại hành lý này phải tuân thủ các quy định về kích thước và trọng lượng Trước khi lên máy bay, hành lý sẽ được kiểm tra an ninh và được phân loại để chuyển đến máy bay thông qua hệ thống băng tải.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ

Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống xử lý hành lý [2]

- Check in: là khu vực nhận hành lý của khách đến sân bay Có nhiệm vụ cân trọng lượng và kiểm tra kích thước hành lý

- X-ray : là máy chiếu X-quang kiểm tra bên trong hành lý của hành khách

- Conveyor line: là hệ thống băng tải đưa hành lý tới khu vực phân loại hành lý

- Sorting and conveyor: hệ thống băng tải và phân loại hành lý

- EBS ( Early baggage storage ) : kho chứa hành lý đến sớm chưa có máy bay để chuyển lên [2]

Khu vực đọc mã hành lý bằng tay (MES) là nơi xử lý các hành lý không được quét tự động qua hệ thống băng tải phân chia Tại đây, nhân viên sẽ đọc mã của những hành lý này, bao gồm cả hành lý của hành khách chuyển tiếp sang máy bay khác.

Hệ thống xử lý hành lý là một hệ thống băng tải bán tự động, có nhiệm vụ vận chuyển hành lý ký gửi của hành khách Trong hoạt động của sân bay, hành lý ký gửi được phân loại thành ba loại chính: hành lý đi, hành lý trung chuyển và hành lý đến sân bay.

Tương ứng với 3 loại hành lý có 3 hệ thống xử lý hành lý

+ Hệ thống xử lý hành lý đi:

Trên hình 1.1 hệ thống xử lý hành lý đi bao gồm:

- Khu vực check in : là khu vực kiểm tra kích thước, cân nặng hành lý

- Khu vực soi chiếu an ninh ( X-ray screening) : là các máy chiếu tia x kiểm tra bên trong hành lý

- Hệ thống phân loại hành lý: có nhiệm vụ đưa hành lý đến đúng nơi để bốc nên máy bay

+ Hệ thống xử lý hành lý trung chuyển

Hành lý trung chuyển được bốc từ máy bay và đưa qua hệ thống soi chiếu an ninh Sau đó, hành lý sẽ được quét mã vạch bằng tay trước khi được đưa vào hệ thống phân loại của hệ thống xử lý hành lý.

+ Hệ thống xử lý hành lý đến

Hệ thống trả hành lý tại sân bay đảm nhận nhiệm vụ quan trọng trong việc giao trả hành lý cho hành khách Hệ thống này bao gồm các băng tải vận chuyển hành lý và máy soi chiếu an ninh, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình xử lý hành lý.

Hành lý của hành khách nội địa được bốc xuống từ máy bay mà không cần qua máy chiếu X-ray, trong khi hành lý của hành khách quốc tế phải trải qua quy trình soi chiếu an ninh trước khi nhận.

CẤU TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ ĐI VÀ TRUNG CHUYỂN

Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển

Hình 1.2 Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển

Hành khách thực hiện thủ tục tại quầy check-in, nơi hành lý được chuyển đến phòng kiểm tra Sau khi hoàn tất kiểm tra, hành lý sẽ được đưa vào hệ thống phân loại qua băng tải vận chuyển.

Tại khu vực phân loại hành lý hành lý được phân loại và chuyển tới vị trí bốc lên container chuyển lên máy bay

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống check in

BĂNG TẢI 2 BĂNG TẢI THU GOM HÀNH LÝ

BT1-CẢM BIẾN 2 BT2-CẢM BIẾN 2

BT1-CẢM BIẾN 1 BT2-CẢM BẾN 1

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống check – in

Trên hình 1.3 thể hiện hệ thống check –in

Băng tải 1 được trang bị hai cảm biến quang 01 và 02, có chức năng đo kích thước của hành lý Ngoài ra, băng tải này còn có khả năng đo trọng lượng của hành lý, hoạt động như một băng tải cân (scale conveyor).

+ Băng tải 2: Gồm có cảm biến quang 01, 02

PEC 02 dùng để dừng hành lý chờ chuyển tới khâu tiếp theo

Nguyên lý v ậ n hành t ạ i qu ầy “check in”

Hành khách đặt hành lý lên băng tải 1, nơi có 4 load cell để đo trọng lượng Hai cảm biến quang 01 và 02 giúp xác định chiều dài của hành lý; nếu bị kích hoạt, hành lý sẽ không đạt tiêu chuẩn về chiều dài Tại đây, hành lý sẽ được gắn nhãn.

Hành lý, sau khi được kiểm tra kích thước và trọng lượng cũng như gắn nhãn tại băng tải 1, sẽ được chuyển tiếp đến băng tải 2 Khi hành lý đi qua, cảm biến quang 02 của băng tải sẽ được kích hoạt.

2 thì băng tải 2 sẽ dừng lại rồi đợi lệnh đưa hành lý vào băng tải thu gom hành lý

Hệ thống thu gom hành lý

Băng tải thu gom hành lý là 1 băng tải dài

Băng tải thu gom hành lý ch1 ch2 ch3 ch4 ch5 ch6

CẢM BIẾN GIỚI HẠN CHIÊU CAO Đông cơ Collection -PEC

Hình 1.4: Băng tải thu gom hành lý

Cảm biến quang Collection – PEC được sử dụng trên băng tải thu gom hành lý, với cảm biến giới hạn chiều cao được lắp đặt ở vị trí tương ứng với chiều cao tối đa của hành lý.

Phòng kiểm tra hành lý

BT thu gom hành lý BT4 Máy x-ray BT5 BT 6 BT 7 BT 8

CẢM BIẾN GIỚI HẠN CHỀU CAO

Hình 1.5: Sơ đồ băng tải phòng kiểm tra hành lý “Safety room”

Trên hình 1.5 PEC là cảm biến quang, máy X-ray là máy soi X-quang

Phòng kiểm tra hành lý được thiết kế với hệ thống băng tải, bao gồm 5 băng tải BT4, BT5, BT6, BT7 và BT8, cùng với một máy X-ray để kiểm tra an ninh Đặc biệt, băng tải 4 được trang bị một cảm biến quang (PEC) nhằm phát hiện hành lý một cách hiệu quả.

+ Băng tải 5: Được gắn 1 cảm biến quang (PEC) để phát hiện hành lý

Băng tải 6 là thiết bị vận chuyển hành lý với khả năng hoạt động theo hai chiều, giúp đưa hành lý vào khu vực kiểm tra bằng tay và khu vực phân loại Thiết bị này được trang bị hai cảm biến quang ở hai đầu, đảm bảo hiệu quả trong quá trình vận chuyển.

Băng tải 7 là thiết bị vận chuyển hành lý trong khu vực kiểm tra bằng tay, cho phép di chuyển theo hai chiều để đưa hành lý vào và ra Đặc biệt, băng tải này được trang bị hai cảm biến quang ở hai đầu nhằm giới hạn hành trình của hành lý.

Hành lý trên băng tải thu gom được kiểm soát chiều cao bởi cảm biến quang, nếu vượt quá giới hạn, hành lý sẽ dừng lại để nhân viên xử lý Những hành lý đạt yêu cầu sẽ được chuyển tới băng tải số 4 Khi máy x-ray sẵn sàng, PLC sẽ điều khiển băng tải 4 để đưa hành lý vào máy x-ray Tại đây, hành lý sẽ được kiểm tra; nếu không có vấn đề, nhân viên sẽ xác nhận bằng cách ấn nút trên bảng điều khiển, ngược lại, nếu có vấn đề, họ sẽ yêu cầu kiểm tra lại.

- Hành lý cần kiểm tra lại được chuyển từ máy x-ray tới băng tải 5 qua băng tải

6 và 7 tới khu vực kiểm tra lại

- Hành lý bình thường được chuyển tới băng tải 5 qua băng tải 6 tới băng tải 8 và từ đó đi vào hệ thống phân loại

Băng tải số 7 chỉ xử lý một hành lý duy nhất được gửi từ máy X-ray Nếu băng tải số 7 đang có hành lý cần kiểm tra, băng tải số 5 sẽ dừng hoạt động.

Hệ thống băng tải vận chuyển hành lý

Hệ thống băng tải vận chuyển hành lý từ khu vực check-in đến khu phân loại được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm Nó được trang bị các cảm biến quang (PEC) để giám sát và đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Hình 1.6 Vị trí cảm biến quang trên băng tải [2]

Cảm biến quang PEC – X gửi tín hiệu để vận hành băng tải tiếp theo khi nhận tác động từ bộ điều khiển trung tâm Đồng thời, tín hiệu từ cảm biến quang PEC – Y được sử dụng để dừng băng tải trước đó.

Hệ thống phân loại hành lý

Hệ thống phân loại hành lý sử dụng khay nghiêng, trong đó mỗi khay mang hành lý được gắn một mã riêng để xác định khay và hành lý đi kèm.

Số lượng khay nghiêng tại sân bay phụ thuộc vào quy mô của sân bay đó Các khay nghiêng này được điều khiển và giám sát bởi các máy tính phân loại hành lý như SAC (Sorting location computer), CSC (Control system computer) và MCS (Monitoring and control system) Hệ thống phân loại hành lý sẽ đưa chúng vào các cửa ra tương ứng dựa trên thông tin đã được định trước từ các máy tính.

Mã vạch hành lý được gắn tại khu vực check-in và được đọc bằng máy quét mã vạch hoặc tại trạm mã hóa thủ công Mã vạch này tuân theo tiêu chuẩn quốc tế về vận chuyển hành lý.

The BSM baggage information consists of one or more baggage tags received by the SAC computer from the DCS via SITA/CUBES (Societe Internationale de Telecommunications Aeronautiques/common use terminal equipment) The BSM code is generated upon the issuance of baggage tags from the DCS network.

+ Thông tin phân bổ hành lý của sorter ra các đảo hành lý được nhận từ máy tính quản lý thông tin bay FIDS-MIS [2]

Khay nghiêng được CSC kiểm soát thông qua các bộ đọc quang điện, giúp nhận diện mã số trên từng khay Mỗi khay sẽ được đục lỗ để thuận tiện cho việc nhận biết và quản lý.

CSC sẽ sử dụng thông tin nhận được để xác định hành lý của chuyến bay nào, từ đó điều khiển lật khay hành lý vào vị trí cửa ra đã được định trước.

Khay nghiêng phân loại là khay gỗ được lắp đặt trên xe goong di chuyển trên đường ray, có chức năng vận chuyển và đổ hành lý tại các cửa ra Động cơ bước ở trục đỡ khay giúp lật khay khi xử lý hành lý và tự động trở về vị trí ban đầu sau khi hoàn tất.

Hình 1.7 Cấu tạo của một cơ cấu xe goòng chưa có khay nghiêng [3]

Mỗi khay sẽ có một bộ mã hóa và truyền thông không dây như hình trên để xác định mã khay và mã hành lý

Các khay nghiêng được điều khiển bởi động cơ tuyến tính, với động cơ này hoạt động như stator trong khi xe goòng đóng vai trò là rôtor Sự di chuyển của xe goòng được tạo ra nhờ vào điện từ trường do động cơ tuyến tính phát sinh, tạo ra từ trường ngược chiều trong xe Sự dịch chuyển diễn ra do lực hút giữa hai cực trái dấu và lực đẩy giữa hai cực cùng dấu Khi cần dừng xe goòng, điện áp của động cơ tuyến tính sẽ được đảo chiều, tạo ra lực phản lại chiều di chuyển Nhiều động cơ tuyến tính được sắp xếp dọc theo đường ray giúp tất cả các xe goòng di chuyển với cùng một vận tốc.

Hình 1.8: Cấu tạo và vị trí lắp đặt của động cơ tuyến tính [3]

1.3.6.2 Nguyên lý ho ạt độ ng c ủ a h ệ th ố ng phân lo ạ i hành lý

Hành lý được chuyển từ hệ thống check-in qua băng tải đến trạm đọc thẻ tự động ATR, nơi mã thẻ được máy quét đọc Bộ điều khiển máy quét SC gửi thông tin về máy chủ CSC, sau đó CSC chuyển tiếp thông tin đến máy chủ SAC Máy chủ SAC tra cứu thông tin về hành lý và phân bổ các cửa ra, sau đó báo lại cho CSC.

10 biết hành lý đó cần đổ xuống cửa ra nào CSC sẽ ra lệnh cho bộ điều khiển đích đến

Tại các vị trí cửa ra, cuộn hút và bộ đọc mã khay được sử dụng để xác định khay hành lý Hành lý di chuyển qua các cửa ra theo thứ tự Khi hành lý đến đúng cửa ra, bộ điều khiển đích đến sẽ ra lệnh cho cuộn hút làm lật khay, giúp hành lý được đổ vào cửa ra một cách chính xác.

Khi mã thẻ hành lý không thể đọc được tại trạm ATR, hành lý sẽ được chuyển đến trạm đọc mã bằng tay MES Tại đây, mã của hành lý sẽ được nhập trực tiếp vào máy tính Sau khi hoàn tất, hành lý sẽ được đưa trở lại hệ thống khay nghiêng để phân loại.

CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG

Cấu trúc mạng trao đổi thông tin hành lý giữa các máy chủ

Hình 1.9: Kết nối mạng cute và các máy chủ Cubes [2]

Thông tin hành lý được nhập từ quầy Check-in vào hệ thống băng tải thông qua các bản tin BSM (Baggage messages) được truyền từ thiết bị đầu cuối CUTE.

(common use terminal equipment) tại các quầy check –in và truyền về hệ thống sorter, và hệ thống mạng điều khiển chuyến bay thông qua SITA

Thông tin về hành lý trong các chuyến bay quốc tế sẽ được chia sẻ giữa các sân bay thông qua một trung tâm xử lý chung, sử dụng mạng SITA để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quản lý hành lý.

Hình 1.10: Mô hình trao đổi thông tin hành lý giữa các sân bay

Hệ thống cấu trúc thông tin hành lý cho các chuyến bay quốc tế sẽ được trao đổi giữa các sân bay thông qua một trung tâm xử lý chung, sử dụng mạng SITA.

Cấu trúc điều khiển hệ thống xử lý hành lý

Hình 1.11 Cấu trúc tổng thể mạng điều khiển hệ thống xử lý hành lý [2]

+ Vietnam airlines DCS: hệ thống điều khiển bay của sân bay [2]

+ MIS : máy tính quản lý thông tin chuyến bay [2]

+ SAC: máy tính chủ phân loại mã vạch của hành lý chạy hệ điều hành windows

Máy chủ NT 4.0 của SAC nhận thông tin hành lý (BSM) từ mạng SITA, giúp xác định chuyến bay và đích đến của hành lý SAC kết nối với hệ thống MIS để quản lý thông tin chuyến bay, từ đó xác định cửa ra cho hành lý Cuối cùng, thông tin được chuyển đến máy tính CSC để điều khiển các khay phân loại hành lý.

CSC (Máy chủ điều khiển hệ thống phân loại hành lý) hoạt động trên hệ điều hành Unix, nhận dữ liệu cấu hình từ máy tính SAC Nó kết nối với các thiết bị phân loại tự động ISDs để xác định vị trí và địa chỉ của từng khay hành lý.

Sử dụng SAC để xác định hành lý trên khay và đưa ra đúng cửa ra cho hành lý Cung cấp thông tin cho máy tính MCS về tình trạng hệ thống phân loại.

+ MCS ( Monitor control system ): là máy tính chạy trên hệ điều hành window

Hệ thống giám sát hành lý được quản lý toàn diện bằng phần mềm WinCC thông qua PLC, cho phép tự động dừng và khởi động hệ thống Nó kiểm tra tỷ lệ mã BSM gửi từ máy tính SITA/CUBES và thực hiện thống kê tình trạng cũng như lỗi thiết bị, đồng thời in báo cáo chi tiết.

+ Bộ điều khiển khả trình PLC

Là các bộ điều khiển chính của hệ thống điều khiển băng tải ngoài ra các nhiệm vụ sau cũng được PLC thực hiện tự động

+ Tác động của nút dừng khẩn cấp Emerergency stop

+ Hành trình của động cơ

+ Phát hiện kẹt băng tải

+ Trình tự khởi động, Mạch khởi động, dừng tự động theo thời gian

+ Đánh dấu hành lý bằng cơ chế “windows reservation” để ra quyết định an ninh, hải quan tại khu vực phía sau check-in.

Một số hệ điều khiển giám sát đang áp dụng tại Việt Nam

Hình 1.12 Cấu trúc mạng PLC điều khiển hệ thống check in tại khu vực A sân bay Nội Bài [2]

Cấu trúc mạng PLC kết hợp với máy tính điều khiển băng tải trong hệ thống điều khiển giám sát của hệ thống xử lý hành lý tại sân bay Nội Bài được trình bày trong Hình 1.13.

Qua tìm hiểu tổng quan về hệ thống xử lý hành lý và tham khảo các tài liệu của sân bay Nội Bài ta có kết luận như sau

Tùy thuộc vào quy mô sân bay và diện tích sân bay mà hệ thống xử lý hành lý có số lượng băng tải nhiều hay ít

Các băng tải được truyền động bởi các động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc với công suất từ 0.55kw đến 2.5kw

Các động cơ không đồng bộ này lại được điều khiển bởi các biến tần hoặc bộ khởi động động cơ

Hệ thống điều khiển giám sát tại các sân bay hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ SCADA kết hợp với PLC Các hệ thống này thường áp dụng cảm biến quang để phát hiện hành lý và encoder để theo dõi tốc độ băng tải.

Hiện nay, các hệ thống điều khiển giám sát chủ yếu sử dụng truyền thông Ethernet (TCP/IP) để kết nối máy tính với bộ điều khiển trung tâm, trong khi truyền thông Profibus được áp dụng để liên kết giữa bộ điều khiển trung tâm và các bộ điều khiển ở cấp thấp hơn Những hệ thống này mang lại ưu điểm vượt trội trong việc thu thập và xử lý dữ liệu nhanh chóng, đồng thời xử lý lỗi hiệu quả khi xảy ra sự cố, đảm bảo độ ổn định cao cho toàn bộ hệ thống.

Hệ thống điều khiển giám sát tại các sân bay Việt Nam hiện nay sử dụng công nghệ điều khiển phân tán với các trạm xử lý cấp thấp, nhưng vẫn duy trì phương pháp nối dây truyền thống giữa bộ điều khiển và các thiết bị chấp hành Việc này dẫn đến sự phức tạp với nhiều dây dẫn, gây khó khăn trong việc chuẩn đoán lỗi do nhiễu tín hiệu.

THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 16

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

2.1.1 Xây dựng mặt bằng bố trí băng tải và thiết bị khác

Từ mô hình xử lý hành lý tại sân bay như hình 2.1 ta thấy toàn bộ hệ thống là

Khu vực rộng đòi hỏi việc giám sát và điều khiển hệ thống một cách chính xác Do đó, việc thu thập và xử lý dữ liệu trở nên rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

Với mô hình 2 tầng ta sẽ chia hệ thống làm 2 khu vực

Khu vực 1: Hệ thống check in và phòng kiểm tra hành lý ở tầng 2

Khu vực 2: Hệ thống băng tải vận chuyển hành lý từ tầng 2 đến hệ thống phân loại khu vực này xuất phát từ tầng 2 và nằm ở tầng lửng

Khu vực 3: Khu vực phân loại hành lý nằm ở tầng lửng

2.1.1.1 M ặ t b ằ ng B ố trí băng tả i và thi ế t b ị t ầ ng 2 khu v ự c check in và phòng ki ể m tra hành lý

Khu vực check-in bao gồm các băng tải tại quầy làm thủ tục, băng tải thu gom hành lý, băng tải vận chuyển hành lý trong phòng kiểm tra và máy x-ray.

Băng tải thu gom hành lý

Cảm biến giới hạn chiều cao Collection-PEC

CHECK IN 2 CHECK IN 3 CHECK IN 4 CHECK IN 5 CHECK IN 6

BT 1 BT 2 BT 1 BT 2 BT 1 BT 2 BT 1 BT 2 BT 1 BT 2

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thiết bị khu vực check in và phòng kiểm tra hành lý

PEC: cảm biến quang BT: băng tải

Hình 2.2 thể hiện mặt bằng bố trí băng tải và cảm biến tại khu vực check in

Hệ thống bao gồm 6 quầy check-in để tiếp nhận hành lý từ hành khách, đi kèm với một băng tải thu gom hành lý Trong khu vực kiểm tra, có một máy X-ray và các băng tải số 4, 5, 6, 7, 8 Đặc biệt, băng tải số 7 là nơi nhân viên thực hiện kiểm tra hành lý bằng tay khi máy X-ray phát hiện có vấn đề cần kiểm tra thêm.

2.1.1.2 M ặ t b ằ ng b ố trí thi ế t b ị và băng tả i v ậ n chuy ể n hành lý Đây là khu vực băng tải có nhiệm vụ vận chuyển hành lý từ tầng 2 xuống đến hệ thống phân loại hành lý

BT9 CHIỀU DI CHUYỂN CỦA HÀNH LÝ

CHIỀU DI CHUYỂN CỦA HÀNH LÝ

Hình 2.3: Mặt bằng bố trí thiết bị và băng tải vận chuyển hành lý

PEC: cảm biến quang BT: băng tải

Hình 2.3 minh họa bố trí băng tải vận chuyển hành lý, trong đó hành lý được chuyển từ băng tải số 8 tại phòng kiểm tra vào băng tải số 9, tiếp tục qua các băng tải khác và cuối cùng được đưa vào hệ thống phân loại qua băng tải số 16.

2.1.1.3 M ặ t b ằ ng b ố trí băng tả i và thi ế t b ị khu v ự c phân lo ạ i hành lý

Mặt bằng bố trí thiết bị khu vực phân loại hành lý được trình bày trong hình 2.4, bao gồm các băng tải đầu vào và băng tải dùng để đọc mã hành lý bằng tay Hệ thống này còn có khay nghiêng để phân loại hành lý hiệu quả.

SENSOR 01 SENSOR 01 LÀ CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐƯỢC

GẮN DƯỚI ĐƯỜNG RAY ĐỂ PHÁT HIỆN KHAY CHẠY QUA

KH U V Ự C D ÁN L ẠI N H Á N V À Đ Ọ C M Ã BẰ N G T AY

CHIỀU DI CHUYỂN CỦA KHAY NGHIÊNG PEC1

CH U TE 6 PE C1 CH U TE 6 PE C2

Hành lý từ khu vực vận chuyển hành lý đi vào ĐC 01 ĐC 02

Tủ điều khiển hệ thống phân loại

Hệ thống khay phân loại hành lý được trình bày trong sơ đồ với các thành phần chính như cảm biến quang (PEC), băng tải (BT) và băng tải chuyển hành lý xuống đảo bốc hành lý vào container (Chute) Sơ đồ này thể hiện cách bố trí hiệu quả của các thiết bị trong quy trình xử lý hành lý, giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong việc phân loại.

Xây dựng mô hình hệ thống phân loại bằng khay nghiêng

Ta thiết kế một hệ thống phân loại hành lý đơn giản có mô hình như hình 2.4 như sau:

Hệ thống bao gồm một đầu vào dành cho hành lý đi, nơi hành lý được chuyển từ băng tải vận chuyển chính Tại đây, hành lý sẽ được đọc mã tự động tại trạm đọc mã.

Hệ thống gồm có 35 khay nghiêng dùng để chở hành lý và thực hiện phân loại

Hệ thống gồm có 6 cửa ra trong đó cửa số 2,3,4,5,6 là cửa ra của hành lý tới khu vực bốc hành lý lên máy bay

Cửa ra số 1 là nơi xử lý hành lý không thể đọc mã tại trạm SCANNER Những hành lý này sẽ được chuyển đến trạm đọc mã bằng tay MES để được xử lý tiếp.

Trên hình 2.4 PEC là các cảm biến quang

Hệ thống BT2-PEC2 thông báo rằng hành lý từ băng tải 2 sẽ được đưa vào khay nghiêng tại vị trí số 1 Trong khi đó, PEC1 có nhiệm vụ kiểm tra hành lý trên khay ở vị trí 35 và thông báo cho hệ thống biết khay này có trống hay không.

SENSOR1 kích hoạt khi có 1 khay bất kì di chuyển qua để chuyển nội dung khay ở vị trí thứ i sang vị trí thứ i+1

Các cảm biến CHUTE PEC 02 phát hiện có hành lý trên cầu trượt (chute) không cho khay lật đổ hành lý xuống

T1,T2,T3,T4,T5,T6 là các thiết bị truyền tín hiệu tới bộ nhận tín hiệu trên các khay để khởi động động cơ lật khay để lật khay

Cảm biến CHUTE PEC01 khi được kích hoạt sẽ sử dụng các thiết bị truyền tín hiệu T để đưa khay trở về vị trí bình thường Hai động cơ tuyến tính ĐC1 và ĐC2 tạo lực từ để đẩy các khay mang hành lý di chuyển hiệu quả.

Hệ thống bao gồm 2 băng tải đầu vào (BT1 và BT2), 4 băng tải cho khu vực đọc mã vạch bằng tay (BT3, BT4, BT5, BT6) và 6 băng tải chute.

2.1.2 Lựa chọn mô hình điều khiển

2.1.2.1 Mô hình điề u khi ể n t ậ p trung s ử d ụng bus trườ ng

Hình 2.5: Mô hình điều khiển tập trung sử dụng bus trường [4]

( I/O input/output S: sensor, A: actuator) Ưu nhược điểm

Công việc nối dây phức tạp, chi phí cho cáp dẫn cao: số lượng lớn các cáp nối, cấu trúc phức tạp, công thiết kế, lắp đặt lớn

Chẩn đoán lỗi trong hệ thống gặp nhiều khó khăn do tín hiệu truyền khó phát hiện và thiết bị lỗi khó định vị Hệ thống có độ tin cậy thấp vì tất cả chức năng điều khiển và xử lý thông tin tập trung tại một máy tính duy nhất Ngoài ra, việc mở rộng hoặc thay đổi bất kỳ phần nào trong hệ thống cũng yêu cầu phải dừng toàn bộ hoạt động.

Hiệu năng kém: Toàn bộ thông tin đều phải đưa về trung tâm, chậm trễ do thời gian truyền dẫn và xử lý tập trung

Chỉ phù hợp với các ứng dụng qui mô nhỏ và phạm vi hẹp

PHÒNG ĐIỀU KHIỂNHIỆN TRƯỜNG

2.1.2.2 Mô hình điề u khi ể n phân tán

Hình 2.6: Mô hình điều khiển phân tán [4] Ưu nhược điểm:

Hệ thống này có nhiều ưu điểm như:

Chức năng điều khiển được phân chia cho các máy tính điều khiển tại các trạm cục bộ gần với quá trình kỹ thuật, cho phép sự phối hợp giữa các máy tính này diễn ra trực tiếp hoặc thông qua các máy tính giám sát trung tâm (MTGS) Cách tiếp cận này mang lại độ linh hoạt vượt trội so với cấu trúc tập trung.

Hiệu năng cũng như độ tin cậy tổng thể của hệ thống được nâng cao nhờ sự phân tán chức năng xuống các cấp dưới

Mở ra nhiều khả năng ứng dụng mới, hệ thống tích hợp hoàn hảo với lập trình cao cấp, điều khiển trình tự, điều khiển theo công thức và kết nối với cấp điều hành sản xuất.

LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CẤP TRƯỜNG CHO HỆ THỐNG

Khu vực check-in bao gồm băng tải tại quầy làm thủ tục, băng tải thu gom hành lý, băng tải vận chuyển hành lý trong phòng kiểm tra và máy x-ray, như được minh họa trong hình 2.2.

2.2.1.1 L ự a ch ọ n thi ế t b ị cho băng tả i các qu ầ y check in

BĂNG TẢI THU GOM HÀNH LÝ

CH2- BT2-PEC-01 BĂNG TẢI 2

Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo 2 quầy check in

Băng tải 1, như mô tả trong hình 2, có chức năng đo trọng lượng, gắn nhãn và xác định kích thước hành lý Hệ thống cảm biến quang được sử dụng để đo kích thước, trong khi 4 loadcell gắn trên băng tải đảm nhiệm việc đo trọng lượng Hiện nay, băng tải đo trọng lượng hành lý của hãng Atrax là lựa chọn phổ biến nhất tại các sân bay, vì vậy chúng tôi đã quyết định lựa chọn băng tải của hãng ATRAX.

Hình 2.10 Cấu trúc của hệ thống đo trọng lượng của hãng ATRAX

- Loại : khung đơn 4 load cell

- Kiểu dáng: Kết hợp băng tải

- Kích thước : Minimum 600mm x 600mm

- Công suất ( chưa tính trọng lượng băng tải) : Maximum 250kg

- Trọng lượng băng tải (maximum) : 400kg

- Load Cell : Steel Shear Beam

- Load Cell Công suất : 1000kg / load cell

( tham khảo http://www.atraxgroup.com/userdocs/scale_con_base.pdf)

Hình 2.11: Sơ đồ mạch động lực băng tải 1 và 2 của 1 quầy check in

Trên hình 2.11 các động cơ băng tải 1 và băng tải 2 được cấp điện bởi các CB1 và CB2 qua các công tắc tơ K1,K2,K3,K4

K1 có tác tác động thì băng tải 1 chạy thuận, K2 tác động băng tải 1 chạy ngược, K3 tác động thì băng tải 2 chạy thuận, K4 tác động băng tải 2 chạy ngược

Các công tắc tơ, nút điều khiển và chuyển mạch tại các quầy check-in được PLC điều khiển thông qua các mô-đun I/O AS-I Chúng ta lựa chọn mô-đun 4DI/4DO của Siemens để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong hệ thống.

Hình 2.12: Bảng điều khiển trên bàn check-in

BT1-PEC1 BT2-pec1 BT1-pec2 BT2-pec2

IN0 IN1 IN2 in3 out0 out1 out2 out3

BT1-ngược BT2-thuận BT2 ngược BT1 Thuận

Key sw Lable/weigh dispatch reverse in0 in1 in2 iN3 out0 out1 out2 out3 Đèn green Đèn blue Đèn trắng BT1 thuận

Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý điều khiển cho 2 băng tải check in

2.2.1.2 L ự a ch ọ n thi ế t b ị cho băng tả i thu gom hành lý

Băng tải thu gom hành lý là một hệ thống băng tải dài, kết nối tất cả các kênh check-in để vận chuyển hành lý Động cơ của băng tải được điều khiển bởi PLC thông qua bộ khởi động động cơ Hệ thống này có hai cảm biến quang ở đầu cuối băng tải: cảm biến C-PEC để phát hiện hành lý và khởi động băng tải phía sau, cùng với cảm biến giới hạn chiều cao hành lý trước khi vào máy X-ray Ngoài ra, băng tải còn được trang bị bộ PPI (pulse position indicator) để đo tốc độ hoạt động của băng tải.

Ta lựa chọn bộ PPI của hãng Vanderlande

Hình 2.14 Bộ Phát xung PPI

Hình 2.14 minh họa bộ PPI của hãng Vanderlande với núm điều chỉnh từ 1 đến 15 Khi núm ở vị trí 1, băng tải di chuyển được 1 cm cho mỗi xung phát ra, trong khi ở vị trí 15, băng tải di chuyển được 15 cm Động cơ sử dụng là động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc với công suất 2.2 kW.

Bộ khởi động động cơ ta chọn loại M200D của hãng Siemens có hỗ trợ truyền thông As-I với 4DI và 4DO Với công suất 0-5.5kw

Hình 2.15 Sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển cho một động cơ truyền động băng tải [5]

Hình 2.15 thể hiện động cơ truyền động được điều khiển bởi bộ M200D của hãng Siemens Cấu tạo của bộ M200D như sau:

Hình: 2.16 Cấu tạo của bộ khởi động động cơ M200D [5]

1 Chuyển mạch on/off nguồn

2 Đèn báo kết nối truyền thông

8 Giá đỡ cáp kết nối

9 Lỗ gắn vào giá treo

10 Cổng dành cho nguồn vào 400V

11 Cổng nguồn ra động cơ

13 Vị trí cài đặt chuyển chiều quay cho chế độ bằng tay

Bảng 2.1 Chức năng các bit input và output của M200D [5]

Từ bảng chức năng trên ta có sơ đồ nguyên lý điều khiển cho động cơ băng tải thu gom hành lý như sau:

In 1: MS fault Out 0: motor fwr

Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý và địa chỉ vào ra điều khiển băng tải thu gom hành lý

2.2.1.3 L ự a ch ọ n thi ế t b ị cho khu v ự c ki ể m tra hành lý

BT thu gom hành lý

Collection pec CẢM BIẾN GIỚI HẠN

Hình 2.18 Sơ đồ bố trí băng tải phòng kiểm tra hành lý

PEC : cảm biến quang; BT băng tải

Khu vực kiểm tra hành lý gồm có Băng tải 4,5,6,7,8 và 1 máy Xray

+ Máy X-ray làm nhiệm vụ soi x-quang kiểm tra bên trong hành lý

+ Máy X-ray được kết nối với PLC như sau:

Bảng 2.2 Tín hiệu truyền giữa X-ray và PLC x-ray PLC Mô tả

Status active : Hành lý đang được kiểm tra Ready to receive : X-ray sẵn sàng nhận hành lý từ BT4 Accepted : Hành lý thỏa mãn ( clear)

Rejected : Hành lý không thỏa mãn cần kiểm tra thêm (unclear) x-ray ready: Máy X-ray sẵn sàng làm việc X-ray fault: Máy X-ray không sẵn sàng làm việc

Request to send: Băng tải 4 sẵn sàng chuyển hành lý tới Máy x-ray

Inject lane : yêu cầu chuyển hành lý tới BT5 BHS Ready: hệ thống sẵn sàng làm việc BHS fault: hệ thống check in chưa sẵn sàng làm việc

ON BHS READY E-STOP FAUT

Hình 2.19: Bảng điều khiển tại máy X-ray

Trên hình 2.19 bảng điều khiển gồm có các đèn led hiển thị, 1 chuyển mạch on/off, 1 nút E-stop, nút I-Inject, nút T transfer

+ Chuyển mạch ON/OFF có tác dụng bật tắt nguồn

+ I-inject : chuyển hành lý từ X-ray sang băng tải take away

+ T-transfer: Chuyển hành lý từ băng tải 2 sang máy X-ray

+ E-stop: Nút dừng khẩn cấp

+ CLEAR : nút bấm dùng để xác nhận hành lý là ok

+ UNCLEAR : nút bấm dùng để xác nhận hành lý cần kiểm tra lại

Sơ đồ mạch của Bảng điều khiển

Hành lý Đang được kiểm tra

Sẵn sàng Nhận hành lý

IN 0 IN 1 IN 2 IN 3 OUT 0 OUT 1 OUT 2 OUT 3

Yêu cầu gửi Hành lý Vào Xray

Yêu cầy chuyển Hành lý Tới BT5

IN 0 IN1 IN 2 IN3 OUT 0 OUT 1 OUT2 OUT3

Hình 2.20 Sơ đồ nguyên lý điều khiển truyền tín hiệu giữa máy X-ray và PLC

Thiết kế lựa chọn thiết bị cho băng tải 4,5,6,7,8

Băng tải 4, 5, 8 là các băng tải chạy một chiều với cấu tạo tương tự nhau, bao gồm cảm biến quang và động cơ được điều khiển bởi PLC thông qua bộ khởi động động cơ Để đảm bảo hiệu suất, sử dụng bộ khởi động động cơ Siemens loại M200D với công suất từ 0-5kw, tương tự như băng tải thu gom hành lý.

Ta có sơ đồ nguyên lý cho băng tải 4,5,8 như sau:

In 1: MS fault Out 0: motor fwr

Hình 2.21: Sơ đồ nguyên lý điều khiển băng tải 4,5,8

Băng tải số 6 và 7 là hệ thống băng tải chạy hai chiều, được trang bị hai cảm biến quang và động cơ ba pha Hệ thống này được điều khiển bởi PLC thông qua bộ khởi động động cơ, đảm bảo hoạt động hiệu quả và linh hoạt.

OUT 0: MOTOR FWR OUT 1: MOTOR REV

Hình 2.22: Sơ đồ nguyên lý điều khiển băng tải 6,7

Chọn MOTOR STARTER là của hãng Siemens loại M200D công suất 0-5.5kw

2.2.2 Lựa chọn thiết bị khu vực băng tải vận chuyển hành lý

Hình 2.23: Vị trí cảm biến trên băng tải

Khoảng cách giữa đầu cuối băng tải và cảm biến là 600mm, như thể hiện trong hình 2.23 Đông cơ truyền động của băng tải được điều khiển qua bộ khởi động động cơ, và bộ khởi động M200D 4DI/4DO của Siemens được lựa chọn cho ứng dụng này.

Ta có mô hình điều khiển hệ thống băng tải vận chuyển hành lý và sơ đồ mạch điều khiển như sau:

Hình 2.24: Mô hình điều khiển động cơ truyền động hệ thống băng tải [5]

OUT 0: MOTOR FWR OUT 1: MOTOR REV

Hình 2.25: Sơ đồ nguyên lý điều khiển băng tải chuyển hành lý

2.2.3 Lựa chọn thiết bị cho băng tải hệ thống phân loại hành lý

Hệ thống phân loại hành lý được thiết kế với các thiết bị được bố trí như hình 2.4 Chúng tôi tiếp tục sử dụng băng tải đã chọn trước đó và lựa chọn bộ khởi động M200D của Siemens để điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha cho các băng tải BT1, BT2, BT3, BT4, BT5, BT6 và 6 băng tải CHUTE.

Hai động cơ tuyến tính ĐC1 và ĐC2 Ta lựa chọn động cơ của hãng SEW- EURODRIVER ký hiệu SLC-P050M-30 với các thông số như sau:

Khả năng tạo lực của hệ thống là từ 200 N đến 400 N, tương ứng với dòng điện từ 2.35 A đến 4.7 A và điện áp vào 400V Tốc độ hoạt động dao động từ 2 m/s đến 5 m/s Để điều khiển hai động cơ tuyến tính này, chúng tôi sử dụng hai bộ MOVIDriver từ hãng SEW-EURODRIVER.

2.2.4 Thiết kế hệ thống nguồn 400V cung cấp cho hệ thống

2.2.4.1 Thi ế t k ế h ệ th ố ng ngu ồ n 400V cho h ệ th ống băng tải check in và băng t ả i v ậ n chuy ể n hành lý

Khu vực check-in và phòng kiểm tra hành lý bao gồm 25 băng tải, mỗi băng tải được trang bị một động cơ ba pha Để tối ưu hóa không gian, tủ điện chính sẽ được lắp đặt tại tầng lửng, như mô tả trong hình 2.3.

Với 25 động cơ ta sẽ chia làm 3 nhóm nguồn

Nhóm nguồn 1: cấp nguồn cho các động cơ và tủ điện khu vực các quầy check in

Nhóm nguồn 2: cấp nguồn cho các động cơ và tủ điện khu vực băng tải thu gom hành lý và phòng kiểm tra hành lý

Nhóm nguồn 3: cấp nguồn cho các động cơ và tủ điện khu vực băng tải vận chuyển hành lý

Các nhóm nguồn sẽ được bảo vệ bởi một cầu chì và được điều khiển cấp nguồn thông qua PLC sử dụng các contactor Dưới đây là sơ đồ mạch động lực cho hệ thống.

Hình 2.26: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cấp nguồn cho khu vực check in và khu vực băng tải vận chuyển hành lý

CB MAIN ON CB1 ON CB2 ON CB3 ON in0 in1 in2 in3

Hình 2.27: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cấp nguồn cho khu vực check in và khu vực vận chuyển hành lý

2.2.4.2 Thi ế t k ế h ệ th ố ng ngu ồ n 400V cho h ệ băng tả i h ệ th ố ng phân lo ạ i hành lý

Khu vực phân loại hành lý bao gồm 6 băng tải: BT1, BT2, BT3, BT4, BT5 và BT6, cùng với khu vực đọc mã bằng tay.

Khu vực phân loại hành lý tại sân bay có 42 chutes để chuyển hành lý xuống và bốc hành lý lên máy bay Để hoạt động hiệu quả, khu vực này cần 12 động cơ không đồng bộ ba pha và 02 động cơ tuyến tính.

Chọn vị trí đặt tủ điện chính nằm gần băng tải số 1

Dựa vào vị trí của băng tải và yêu cầu hệ thống, chúng ta phân chia thành các nhóm nguồn khác nhau Nhóm 1 bao gồm nguồn cấp 400V cho các băng tải BT1, BT2, BT3, BT4, BT5 và BT6.

Nhóm 2: Cấp nguồn 400V cho nhóm băng tải Chute ( 06 băng tải)

Nhóm 3: cấp điện cho 2 động cơ tuyến tính ĐC1 và ĐC2

Nhóm 4 cấp điện cho tủ chuyển AC-DC cấp điện cho thanh Rail

XÂY DỰNG CẤU HÌNH PHẦN CỨNG CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

và băng tải vận chuyển hành lý

2.3.1.1 L ự a ch ọ n thi ế t b ị điề u khi ể n cho h ệ th ống điề u khi ển băng tả i khu v ực check in và băng tả i v ậ n chuy ể n hành lý

Hệ thống bao gồm sáu quầy check-in và nhiều băng tải, trong đó khu vực check-in và phòng kiểm tra hành lý có 18 băng tải, tương ứng với 18 động cơ và 33 cảm biến quang Mỗi quầy check-in được trang bị một bảng điều khiển, phòng kiểm tra hành lý có một bảng điều khiển cho máy x-ray, và băng tải số 7 có bảng điều khiển riêng cho nhân viên Khu vực băng tải vận chuyển hành lý gồm 8 băng tải, đi kèm với 8 bộ khởi động động cơ và 8 cảm biến quang.

Mỗi cảm biến quang yêu cầu một đầu vào DI Bảng điều khiển cho quầy làm thủ tục check-in cần 5 đầu vào DI và 3 đầu ra DO Băng tải 1 và băng tải 2 cần 4 đầu ra DO để điều khiển Cần có một nút reset và một đèn tại vị trí kiểm tra chiều cao hành lý Kết nối với máy X-ray yêu cầu 7 đầu vào DI và 4 đầu ra DO Tại băng tải số 7, cần có một nút bấm điều khiển cho nhân viên gửi hành lý vào hệ thống.

Dưới đây là bảng thống kê số lượng đầu vào và đầu ra cần thiết cho hệ thống check-in, phòng kiểm tra hành lý và băng tải vận chuyển hành lý.

Bảng 2.3 Thống kê số lượng cổng vào ra I/O cần sử dụng cho hệ thống check in và băng tải vận chuyển hành lý

STT CỔNG VÀO/RA SỐ LƯỢNG

Hệ thống điều khiển cho khu vực check-in, phòng kiểm tra hành lý và băng tải vận chuyển hành lý được xây dựng với số lượng thiết bị và đầu vào, đầu ra phù hợp, đảm bảo hoạt động hiệu quả và đồng bộ.

Hình 2.30: Cấu trúc điều khiển PLC 01

Hệ thống sử dụng PLC S7-300 với CPU 319-PN/DP

+ 01 màn hình HMI KTP-700 đây là màn hình cảm ứng 7’’ của Siemens làm nhiệm vụ điều khiển và ghi sự kiện

+ 01 AS-I gateway (DP/AS-I LINK ADVANE 2M) Làm nhiệm vụ truyền thông kết nối PLC với các module mở rộng ở xa

+ Hệ thống có 25 động cơ nhưng các động cơ ở các quầy check In được khởi động trực tiếp không cần bộ khởi động do đó ta chỉ cần 14 bộ M200D

Mỗi kênh check-in yêu cầu 2 module ASI mở rộng, và trong phòng kiểm tra hành lý cần thêm 1 module ASI do có bảng điều khiển Tổng cộng, chúng ta cần 14 module ASI 4DI/4DO.

+ Máy X-ray ta sử dụng module mở rộng IM151-1 truyền thông Profibus Với 2 module 4DI/4DO

Bảng 2.4 Danh sách thiết bị điều khiển cho hệ thống check in và băng tải vận chuyển hành lý

T TÊN THIẾT BỊ KÝ HIỆU SỐ

MODULE TRUYỀN THÔNG PROFINET/ETHER

MODULE TRUYỀN THÔNG ET200TS

2.3.1.2 Đị a ch ỉ truy ền thông và đị a ch ỉ vào ra I/O PLC 01

Bảng 2.5 Địa chỉ truyền thông As-I của PLC01

BĂNG TẢI TÊN MODULE ĐẶT TÊN

CH1 BT1,2 AS-I MODULE 4DI/4DO CH1-1 Asi 1-1

BT7 panel AS-I MODULE 4DI/4DO BT7-1 Asi 1-13

BT4 MOTOR STARTER M200D LMS4 Asi 2-1

BT thu gom HL MOTOR STARTER M200D LMS3 Asi 2-14

Bảng 2.6 Địa chỉ profibus của PLC 01

STT TÊN THIẾT BỊ ĐỊA CHỈ

Bảng địa chỉ vào ra của PLC01 quản lý hệ thống check-in, phòng kiểm tra hành lý và băng tải vận chuyển hành lý được trình bày chi tiết trong phụ lục 1.

Từ phân tích trên ta lên cấu hình phần cứng trên phần mềm lập trình STEP 7 ( Tia portal V13) và được kết quả như hình sau

Hình 2.31 Cấu hình phần cứng PLC01 trên phần mềm step 7 V13

2.3.2 Cấu hình phần cứng hệ thống điều khiển hệ thống phân loại hành lý

2.3.2.1 Xây d ự ng c ấu trúc điề u khi ể n và l ự a ch ọ n thi ế t b ị điề u khi ể n cho h ệ th ố ng phân lo ạ i hành lý Để có thể phân loại hành lý ta cần biết được thông tin về hành lý do đó ta cần:

Máy tính SAC là thiết bị phân loại, có chức năng quản lý thông tin hành lý kết nối với các trạm đọc mã SCANNER và MES Nhiệm vụ chính của máy tính này là xác định vị trí cửa ra của hành lý và gửi thông tin đến PLC.

- 01 Máy tính MCS là máy tính được kết nối với SAC và các PLC chạy trên nền winCC để điều khiển giám sát vận hành toàn bộ hệ thống

- Các PLC có nhiệm vụ thực hiện lệnh từ MCS và thực hiện phân loại hành lý dựa trên thông tin được nhận từ MCS và SAC

Khu vực phân loại hành lý được thiết kế với 6 băng tải tại đầu vào và khu vực đọc mã hành lý bằng tay, cùng với 6 băng tải CHUTE tại các đầu ra Hệ thống này bao gồm 12 động cơ truyền động băng tải, 21 cảm biến quang và 1 cảm biến tiệm cận, bên cạnh đó còn có 2 động cơ tuyến tính và các thiết bị ngoại vi để điều khiển lật khay nghiêng Hệ thống phân loại có 6 cửa ra hành lý, tương ứng với 6 bộ truyền tín hiệu lật khay T, yêu cầu số cổng đầu vào và đầu ra được trình bày trong bảng.

Bảng 2.7 Thống kê số lượng cổng vào ra I/O cần sử dụng cho hệ thống phân loại hành lý

STT CỔNG VÀO/RA SỐ LƯỢNG

Dựa trên phân tích trên ta có sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống phân loại như sau:

Hình 2.32 Cấu trúc điều khiển hệ thống phân loại hành lý

Máy tính SAC sử dụng loại máy tính công nghiệp của Siemen IPC627PN,

+ 01 module kết nối PN/PN coupler để kết nối 2 CPU PLC với nhau

+ 08 Các module profinet I/O tại các vị trí động cơ tuyến tính và các lối ra chute + 01 Asi-gateway ( IE/AS-I link)

+ 01 màn hình HMI cảm ứng TP900 để điều khiển vận hành hệ thống

Từ phân tích trên ta lựa chọn thiết bị như bảng sau:

Bảng2.8 Danh sách thiết bị điều khiển sử dụng cho hệ thống phân loại

STT TÊN THIẾT BỊ KÝ HIỆU SỐ

MODULE TRUYỀN THÔNG PROFINET/ETHERNE

2.3.2.2 Đị a ch ỉ truy ền thông và đị a ch ỉ vào ra I/O PLC h ệ th ố ng phân lo ạ i

Bảng 2.9 Địa chỉ AS-I của các thiết bị hệ thống phân loại

TẢI TÊN MODULE ĐẶT TÊN ĐỊA CHỈ

BT1 MOTOR STARTER M200D LMS1 ASI-1.1

CHUTE 1 MOTOR STARTER M200D LMS7 ASI-1.7

Bảng 2.10 Địa chỉ profinet/ETHENET (TCP/IP)của hệ thống phân loại

STT TÊN THIẾT BỊ ĐỊA CHỈ

Bảng địa chỉ vào ra của PLC 02 điều khiển hệ thống phân loại được trình bày tại phụ lục 2

Từ phân tích trên ta lên cấu hình phần cứng trên phần mềm lập trình Tia portal V13 và được kết quả như hình sau.

Hình 2.33 Cấu hình phần cứng hệ thống phân loại hành lý trên phần mềm STEP 7 V13

LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

2.4.1 Thuật toán điều khiển băng tải khu vực check in và phòng kiểm tra hành lý

2.4.1.1 Thu ật toán điề u khi ển băng tả i 1 và 2 c ủ a m ộ t check in

Nút Gắn nhãn =1 Nút Reverse =0

Nút dispatch =1 BT1-PEC02 =0 Nút reverse =0

SAI ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG

Hình 2.34: Thuật toán điều khiển băng tải số 1

(BT: băng tải; PEC: cảm biến quang)

Hình 2.34 mô tả thuật toán điều khiển băng tải số 1 Trước khi bắt đầu vận hành, nhân viên cần chuyển khóa từ chế độ OFF sang ON Hệ thống sẽ hoạt động khi có khách thực hiện thủ tục.

Để quản lý hành lý hiệu quả, nhân viên sử dụng 55 viên ấn nút Gắn nhãn để đưa hành lý vào chính giữa băng tải 1 Khi hành lý cắt cảm biến số 2 băng tải 1 (BT1-PEC02), băng tải 1 sẽ dừng lại Sau khi gắn nhãn xong, nhân viên ấn nút Dispatch để khởi động băng tải 1, đưa hành lý sang băng tải 2 chờ vào băng tải thu gom Để tránh va chạm giữa các hành lý khi chuyển từ băng tải 2 của các quầy check-in vào băng tải thu gom, băng tải thu gom được chia thành các ô nhỏ ảo.

Băng tải thu gom hành lý

CHECK IN 2 CHECK IN 3 CHECK IN 4 CHECK IN 5 CHECK IN 6

BT 1 BT 2 BT 1 BT 2 BT 1 BT 2 BT 1 BT 2 BT 1 BT 2

Để tránh va chạm giữa hành lý trên băng tải thu gom, mỗi quầy check-in được quy định đưa hành lý vào một ô ảo cụ thể: quầy check-in số 1 vào ô số 1, quầy số 2 vào ô số 2, và tiếp tục như vậy cho đến quầy số 6 Các ô ảo này di chuyển trên băng tải và sau khi di chuyển 6 ô, chúng sẽ trở về vị trí ban đầu Để xác định vị trí của các ô ảo, bộ PPI sẽ được sử dụng để đếm quãng đường di chuyển của băng tải Mỗi ô ảo có chiều dài 1.5m, vì vậy sau khi di chuyển 9m, các ô ảo sẽ trở về vị trí ban đầu, từ đó xây dựng thuật toán điều khiển cho băng tải số 2.

BT thu gom di chuyển được 9m BT2-PEC02=0

Nút dispatch =1;BT1-PEC02 =0 BT2-PEC02 =1

BT2-PEC02 =1 Nút dispatch =0 Trong 5s

BT thu gom chưa di chuyển được 9m

SAI ĐÚNG Đúng ĐÚNG ĐÚNG

Hình 2.36: Thuật toán điều khiển băng tải số 2 của quầy check in

(BT: băng tải, PEC: cảm biến quang)

Thuật toán điều khiển băng tải số 2 tại khu vực check in được mô tả như sau: Khi hành lý dừng tại băng tải 1 và được gắn nhãn, nhân viên sẽ ấn nút dispatch để khởi động băng tải 1 và băng tải 2, giúp chuyển hành lý từ băng tải 1 sang băng tải 2 Khi hành lý cắt ngang cảm biến số 2 của băng tải 2, nếu ô ảo tương ứng với quầy check in đã có mặt, băng tải 2 sẽ tiếp tục vận chuyển hành lý vào băng tải thu gom Ngược lại, nếu ô ảo chưa tới, băng tải 2 sẽ dừng lại cho đến khi ô ảo đến vị trí Ngoài ra, nếu cảm biến PEC02 không bị che và nút Dispatch không được ấn trong 5 giây, băng tải 2 sẽ dừng lại nếu đang hoạt động.

2.4.1.2 Thu ật toán điề u khi ển băng tả i thu gom hành lý

Một trong BT2-PEC02 Các kênh check in bị hành lý cắt ngang

Tất cả các PEC-02 băng tải 2 các kênh check in =1 Trong 50s

SAI ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG

Sơ đồ thuật toán lấy hành lý từ băng tải thu gom hành lý 01 được mô tả trong Hình 2.37 Hệ thống bao gồm Bộ khởi động động cơ băng tải thu gom hành lý (LMS 3) và các cảm biến quang như C-PEC và BT4-PEC, giúp theo dõi và điều khiển quá trình thu gom hành lý hiệu quả.

Thuật toán vận hành băng tải thu gom hành lý, như thể hiện trong Hình 2.37, hoạt động tự động khi motor starter được đặt ở chế độ auto và có hành lý cắt ngang qua một trong các cảm biến BT2-PEC của 6 kênh check-in Băng tải sẽ dừng lại trong trường hợp có hành lý ở băng tải phía sau, khi hành lý vượt quá chiều cao cho phép, hoặc khi không có hành lý nào được gửi từ 6 kênh check-in trong vòng 50 giây.

2.4.1.3 Thu ật toán điề u khi ển băng tả i s ố 4

BT4 PEC =0 X-ray sẵn sàng nhận hành lý BẮT ĐẦU

C-pec =1 và BT4 PEC=1 TRONG 20S

BT4-PEC =0 X-ray đang có hành lý

Sai Sai Đúng Đúng Đúng Đúng sai

Bài viết đề cập đến thuật toán điều khiển băng tải số 4, trong đó LMS 4 là bộ khởi động động cơ của băng tải này C-PEC là cảm biến quang được sử dụng để thu gom hành lý, trong khi BT4-PEC là cảm biến quang riêng biệt cho băng tải số 4.

Băng tải số 4, nằm ngay trước máy X-ray, được thiết kế để hoạt động với tốc độ chậm Nó sẽ bắt đầu chạy khi băng tải trên chưa có hành lý và khi cảm biến Collection-PEC trên băng tải thu gom phát hiện hành lý cắt qua hoặc có hành lý trên băng tải 4, đồng thời nhận tín hiệu từ máy X-ray sẵn sàng tiếp nhận hành lý.

4 sẽ dừng lại khi trên nó có hành lý ( BT4-PEC =0) và X-ray chưa sẵn sàng nhận hành lý

BT5 PEC =0 HÀNH LÝ CẦN KIỂM TRA =1 BT7-PEC =1, LMS6 FWR =0

HÀNH LÝ OK =1 BT5-PEC =0 LMS6 REV =0

BT5 PEC=0 HÀNH LÝ CẦN KIỂM TRA =1 BT7 PEC2 =0 HOẶC LMS6 FWR=1

LÝ =0 BT5 PEC =1 ĐÚNG ĐÚNG ĐÚNG

Hình 2.39 Sơ đồ thuật toán điều khiển băng tải 5

(LMS: Bộ khởi động động cơ; BT: băng tải; PEC: Cảm biến quang )

Băng tải số 5 nằm phía sau máy X-ray, có nhiệm vụ nhận hành lý từ máy X-ray và chuyển tới băng tải số 6 Băng tải này hoạt động khi không có hành lý và nhận tín hiệu từ máy X-ray Hành lý được đánh dấu là "ok" sẽ được chuyển ngay vào băng tải số 6 nếu băng tải này đang rảnh hoặc chạy thuận Ngược lại, nếu hành lý cần kiểm tra thêm, băng tải số 5 sẽ đưa hành lý vào băng tải số 6 và tiếp tục chuyển sang băng tải số 7 để kiểm tra Băng tải số 5 sẽ dừng hoạt động khi không có hành lý và không nhận tín hiệu từ máy X-ray, hoặc khi có hành lý "ok" nhưng băng tải số 6 đang chạy ngược.

60 hoặc băng tải số 5 có hành lý cần kiểm tra thêm nhưng băng tải số 6 đang chạy thuận hoặc băng tải số 7 có hành lý

BT5 PEC=0 HÀNH LÝ CẦN KIỂM TRA=1 BT7-PEC2 =1, LMS6 FWR=0

BT7 GỬI HÀNH LÝ =1 LMS7 FWR =1 ĐÚNG ĐÚNG BẮT ĐẦU

Hình 2.40 Sơ đồ thuật toán điều khiển băng tải 6 (LMS: Bộ khởi động động cơ; PEC: cảm biến quang; BT: Băng tải

Băng tải số 6 hoạt động theo thuật toán điều khiển được thể hiện trong Hình 2.40 Băng tải này sẽ chạy thuận khi hành lý đạt yêu cầu cắt ngang cảm biến BT5-PEC và không đang chạy ngược, hoặc khi băng tải số 7 gửi hành lý đã được kiểm tra hoàn tất Ngược lại, băng tải số 6 sẽ chạy ngược khi có hành lý cần kiểm tra thêm cắt ngang cảm biến băng tải số 5 BT5-PEC.

Băng tải 6 sẽ tự động dừng lại nếu không có hành lý cắt ngang cảm biến BT5-PEC trong vòng 30 giây và khi không có hành lý được gửi từ băng tải 7 Ngoài ra, băng tải 6 cũng sẽ dừng chạy ngược khi băng tải 7 đã nhận được hành lý.

BT7 GỬI HÀNH LÝ LMS6 REV =0 LMS7 REV=0

LMS6 REV =1 LMS7 FWR =0 BT6-PEC02=0

LMS6 FWR=1 , BT6-PEC2 =0 BT7 PEC 02 =0

LMS7 FWR =1 ĐÚNG BẮT ĐẦU

Hình 2.41 Thuật toán điều khiển băng tải số 7 (LMS: Bộ khởi động động cơ; PEC: cảm biến; BT: Băng tải)

Băng tải số 7 hoạt động theo thuật toán điều khiển cụ thể: nó chạy thuận khi băng tải số 6 không chạy ngược và nhân viên kiểm tra hành lý đã ấn nút gửi hành lý Khi không có hành lý trên băng tải 7, nó sẽ chạy ngược để tiếp nhận hành lý từ băng tải 6 Băng tải 7 sẽ dừng chạy ngược khi có hành lý cắt ngang cảm biến BT7-PEC 02 và dừng chạy thuận khi băng tải 6 hoạt động thuận và hành lý từ băng tải 7 cắt ngang cảm biến BT6-PEC02.

2.4.2 Thu ật toán điề u khi ển các băng tả i v ậ n chuy ể n hành lý

Hệ thống băng tải vận chuyển hành lý bao gồm 8 băng tải, từ băng tải số 8 đến băng tải số 16, với thuật toán điều khiển đồng nhất Do đó, chúng ta chỉ cần xem xét một băng tải, các băng tải còn lại sẽ tương tự.

BT6-PEC 01 =0 LMS6 FWR =1 ĐÚNG ĐÚNG

Hình 2.42: Thuật toán điều khiển băng tải số 8

(LMS: bộ khởi động động cơ; BT: băng tải; PEC: cảm biến quang)

Thuật toán điều khiển băng tải số 8, như trong Hình 2.42, được áp dụng cho các băng tải khác trong hệ thống vận chuyển hành lý Các băng tải sẽ hoạt động khi có hành lý cắt ngang cảm biến ở băng tải trước Nếu trong một khoảng thời gian cố định, cảm biến ở băng tải trước không phát hiện hành lý nào, băng tải sẽ tự động dừng lại.

Thời gian mà hành lý cần để di chuyển hết chiều dài băng tải phụ thuộc vào độ dài của băng tải đó.

2.4.3 Thu ật toán điề u khi ể n h ệ th ố ng phân lo ạ i hành lý

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PLC

2.5.1 Tìm hi ể u chung v ề c ấ u trúc và t ổ ch ức chương trình củ a PLC s7-300

Chương trình trong PLC S7-300 bao gồm các khối chính như OB, FB, FC, SFB và SFC Trong đó, khối OB, đặc biệt là OB1, là khối giao tiếp giữa CPU và chương trình, được gọi theo chu kỳ quét Chương trình có thể chứa nhiều khối logic khác nhau và có thể được gọi từ OB1.

Khối FB là một khối lôgic kết hợp với vùng nhớ, yêu cầu sử dụng vùng nhớ dữ liệu instance Các tham số cố định được chuyển tới khối FB sẽ được lưu trữ trong instancedata, trong khi các tham số khác nằm trên L-Stack Dữ liệu instance sẽ được giữ lại sau khi khối FB kết thúc hoạt động, trong khi dữ liệu trên L-Stack sẽ không được lưu giữ.

Khối SFB là khối hàm tích hợp sẵn trong CPU S7, cho phép lập trình viên gọi trực tiếp trong các chương trình mà không cần nạp từ bên ngoài Vì SFB là một phần của hệ điều hành, việc sử dụng nó trở nên thuận tiện hơn Tuy nhiên, giống như khối FB, SFB cũng yêu cầu phải có instance DB Do đó, lập trình viên cần tạo khối instance DB và nạp vào CPU từ chương trình của mình để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Khối FC là một khối logic không kết hợp với vùng nhớ và không yêu cầu sử dụng instance DB Các biến cục bộ của khối FC được lưu trữ trên L-Stack, dẫn đến việc dữ liệu này sẽ bị mất khi khối FC kết thúc hoạt động.

Khối SFC là chương trình đã được lập trình và kiểm nghiệm bởi nhà sản xuất, được tích hợp trong CPU S7 Tương tự như SFB, SFC là một phần của hệ điều hành, cho phép gọi trực tiếp trong chương trình mà không cần nạp lại.

Một số khối và các sự kiện gọi khối

OB1 là khối được gọi theo chu kỳ quét của CPU, với mức ưu tiên thấp nhất so với các khối OB khác, có khả năng bị ngắt bởi các khối OB này để xử lý Hệ thống có thể gọi OB1 theo hai cách khác nhau.

- Khi OB100 vừa hoàn thành việc khởi động

- OB1 của chu kì trước vừa kết thúc

- OB10: Được gọi tại một thời điểm được lập trình trước

Ngắt thời gian trễ OB20 được kích hoạt sau khoảng thời gian trễ đã được lập trình OB20 sẽ được thực thi khi SFC 32 được tải xuống CPU và chỉ hoạt động khi CPU đang ở chế độ Run.

Ngắt chu kì OB35 Ngắt khối theo chu kỳ thời gian cho phép từ 1ms đến 1 phút

Ngắt cứng OB40 cho phép chương trình điều khiển phản hồi hiệu quả với tín hiệu từ các mô-đun khác nhau Khi OB40 được kích hoạt, hệ thống sẽ nhận diện và xử lý các yêu cầu ngắt cứng bổ sung.

Khối khởi tạo OB100 được gọi bởi hệ điều hành khi CPU chuyển từ trạng thái Stop sang Run, cho phép lập trình viên thiết lập các số liệu khởi tạo ban đầu cho CPU.

Các ngắt xử lý lỗi từ OB80 đến OB87 được sử dụng cho các lỗi không đồng bộ, trong khi OB121 đến OB122 được áp dụng cho các lỗi đồng bộ Dưới đây là một số khối liên quan đến các ngắt này.

OB80 quy định thời gian tối đa cho chu kỳ quét khối OB1 là 150ms Nếu thời gian này bị vượt quá, hệ thống sẽ kích hoạt OB80 Trong trường hợp OB80 chưa được lập trình, CPU sẽ chuyển sang chế độ dừng.

- OB81 : Khối OB81 sẽ được gọi khi CPU S7 xác định được lỗi liên quan đến nguồn cấp

- OB82 : CPU S7 sẽ gọi OB82 khi phát hiện lỗi liên quan đến modul vào /ra , như chập đầu vào, đứt dây

OB121 là một hệ điều hành của CPU S7, được kích hoạt khi phát hiện lỗi trong quá trình thực hiện chương trình Nếu OB121 được gọi mà chưa được lập trình, CPU sẽ tự động chuyển sang chế độ dừng (Stop).

OB122 là khối được kích hoạt khi có sự kiện liên quan đến việc truy cập vào mô-đun Nếu OB122 được gọi mà chưa được lập trình, CPU sẽ chuyển sang chế độ dừng.

2.5.2 Xây dựng chương trình cho PLC01 điều khiển băng tải khu v ự c check in và băng tải vận chuyển hành lý

2.5.2.1 Xây d ự ng c ấu trúc chương trình cho PLC01

Hệ thống bao gồm nhiều băng tải và khu vực khác nhau, do đó sử dụng khối chương trình con FC để điều khiển từng băng tải hoặc khu vực nhỏ Khối OB1 là khối chương trình chính, gọi lần lượt các khối chương trình con FC Với 6 quầy check-in, sẽ có 6 khối FC tương ứng, và với 13 băng tải tại phòng kiểm tra thêm cùng khu vực vận chuyển hành lý, ta có thêm 13 khối FC nữa Ngoài ra, còn có một khối chương trình con để điều khiển dừng khẩn cấp và tạo cảnh báo khi hệ thống gặp lỗi Danh sách các chương trình con và chương trình chính được tổ chức rõ ràng.

Bảng 2.12 Danh sách các chương trình chính và chương trình con PLC01

1 Chương trình chính OB1 Gọi các chương trình con

2 Check in 1 FC1 Điều khiển quầy check in 1

8 BT thu gom HL FC7 Điều khiển băng tải thu gom hành lý

9 BT4 FC8 Điều khiển Băng tải 4

22 ALARM FC21 Tạo cảnh báo khi hệ thống lỗi

23 E-stop FC22 Dừng khẩn cấp

Từ phân tích trên ta có cấu trúc chương trình trên phần mềm Step 7 V13 như sau

Hình 2.50 Cấu trúc chương trình PLC01 trên phần mềm Step 7 V13

2.5.3 Xây dựng chương trình cho PLC điều khiển khu vực phân loại hành lý

2.5.3.1 Xây d ự ng c ấu trúc chương trình PLC khu vự c phân lo ạ i hành lý

Hệ thống băng tải được thiết kế với nhiều khu vực khác nhau, yêu cầu công nghệ giải quyết nhiều bài toán nhỏ Để điều khiển từng băng tải hoặc bài toán cụ thể, chúng ta sử dụng khối chương trình con FC Khối OB1 đóng vai trò là chương trình chính, gọi lần lượt các khối FC tương ứng Mỗi băng tải sẽ có một khối FC riêng để điều khiển, trong khi mỗi bài toán có thể sử dụng một hoặc nhiều khối FC để giải quyết Danh sách các chương trình con được xây dựng dựa trên các yêu cầu công nghệ đã đề ra.

Bảng 2.13 Danh sách chương trình PLC điều khiển hệ thống phân loại

TRÌNH TÊN KHỐI NHIỆM VỤ

1 Chương trình chính OB1 Gọi các chương trình con

2 BT1 FC1 Điều khiển băng tải 1

8 CHUTE 1 FC7 Điều khiển băng tải chute 1

9 CHUTE 2 FC8 điều khiển băng tải chute 2

14 KIỂM TRA NGUỒN ĐIỆN FC13 KIỂM TRA NGUỒN ĐIỆN

15 DỪNG HỆ THỐNG FC14 Dừng hệ thống

VÀOMB101 FC15 Chuyển dữ liệu từ máy tính vào vùng nhớ vị trí số 1

LINEAR MOTOR FC16 khởi động và dừng động cơ tuyến tính

VÀO MB101 FC17 chuyển dữ liệu từ vùng nhớ vị trí khay 35 sang 1

KHAY FC18 Dđiều khiển lật khay

LÝ FC19 Phân loại hành lý

2.5.3.2 L ậ p trình h ệ th ố ng phân lo ạ i trên ph ầ n m ề m STEP7 V13

Từ phân tích trên ta có cấu trúc chương trình trên phần mềm Step 7 V13 như sau

Hình 2.51 Cấu trúc chương trình PLC điều khiển hệ thống phân loại trên

THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀUKHIỂN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG

Phần mềm Wincc V13 được tích hợp trong gói phần mềm Tia portal V13 được hãng Siemens phát hành vào đầu năm 2014

Hình 2.52 Các phần mềm được Siemens tích hợp trong gói phần mềm

Phần mềm TIA portal V13 tích hợp nhiều ứng dụng quan trọng của hãng Siemens Như STEP7 , WinCC, PLCSIM, Simantic RF manager, wincc Flixable

Hình 2.53 Giao diện cấu hình phần cứng trong bản Tia portal V13

Hình 2.53 cho thấy phần mềm Tial portal có giao diện thiết kế trực quan đễ hiểu, hình ảnh thiết bị giống với thiết bị thực

Hình 2.54 Giao diện thiết kế cho màn hình HMI trên tia portal V13

Hình 2.55 Giao diện thiết kế màn hình giám sát trong WINCC V13

2.6.2 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho màn hình HMI t ạ i t ủ điề u khiển PLC01

Như đã chọn thiết bị ở phần trước, màn hình điều khiển tại tủ PLC01 đó là màn hình KTP700 của Siemens

Thiết kế màn hình với giao diện như sau:

Hình 2.56 Giao diện màn hình điều khiển giám sát tại tủ PLC01

Màn hình này giúp người vận hành nhận diện và thông báo các sự cố xảy ra tại khu vực cụ thể, đồng thời hỗ trợ khắc phục sự cố hiệu quả Ngoài ra, nó còn ghi lại các sự kiện để phục vụ cho việc theo dõi và phân tích sau này.

ID Alarm text [en-US], Alarm text Class Trigger bit

1 Bộ khởi động băng tải thu gom hành lý lỗi Errors DB1.DBX1.1

3 Bộ khởi động băng tải 5 lỗi Errors DB1.DBX1.3

17 E-Stop at check in ch1 Errors DB1.DBX3.0

23 E-stop at safty room Errors DB1.DBX3.6

24 E-stop at conveyor line Errors DB1.DBX3.7

2.6.3 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát cho màn hình HMI tại tủ điều khiển khu vực phân loại

Như đã chọn thiết bị ở phần trước, màn hình điều khiển tại tủ PLC01 đó là màn hình TP900 của Siemens

Thiết kế màn hình như hình 2.57 nhằm thông báo sự cố cho người vận hành, giúp họ nhận biết và khắc phục sự cố kịp thời, đồng thời ghi lại các sự kiện quan trọng.

Hình 2.57 Giao diện màn hình HMI tủ điều khiển khu vực phân loại

Hình 2.58 Bảng danh sách một số lỗi có thể gặp hệ thống phân loại

Hình 2.58 liệt kê một số lỗi có thể xảy ra trong quá trình vận hành Khi gặp lỗi, các thông báo sẽ được hiển thị trên màn hình HMI, giúp người vận hành nhận biết vị trí lỗi và tiến hành khắc phục kịp thời.

2.6.4 Xây dựng giao diện điều khiển và giám sát toàn hệ thống trên WINCC

Hệ thống băng tải xử lý hành lý được thiết kế trên một diện tích lớn, yêu cầu màn hình hiển thị rộng để quan sát toàn bộ Màn hình máy tính thông thường không đủ khả năng hiển thị toàn bộ hệ thống, vì vậy chúng tôi sử dụng hai màn hình WinCC Màn hình đầu tiên được dùng để giám sát và điều khiển hệ thống check-in, phòng kiểm tra hành lý và băng tải vận chuyển hành lý, trong khi màn hình thứ hai phục vụ cho việc giám sát và điều khiển hệ thống phân loại hành lý.

Trước khi thiết kế giao diện giám sát trên WinCC, cần thiết lập cài đặt cho màn hình WinCC với độ phân giải và kích thước tương ứng với kích thước màn hình hiển thị.

Hình 2.59 Giao diện thiết lập cài đặt màn hình giám sát trên WINCC

Hình 2.59 thể hiện giao diện thiết lập kích thước màn hình giám sát trên WINCC V13

Chúng tôi sử dụng các khối có sẵn trong thư viện của phần mềm WinCC V13 để thiết kế giao diện giám sát Yêu cầu quan trọng là giao diện phải tương đồng với mặt bằng bố trí băng tải, điều này giúp người vận hành và giám sát dễ dàng theo dõi hệ thống.

Trên giao diện điều khiển giám sát, chúng tôi sẽ hiển thị các cảm biến, băng tải, máy X-ray, tín hiệu nguồn điện, nút Reset và bảng cảnh báo "Alarm".

Quy ước: Cảm biến quang không bị che thì có màu xanh, bị che thì màu xám

+ Băng tải đang chạy thì có màu xanh lục, băng tải dừng thì màu xám

Đèn nguồn hiển thị màu xanh lục khi có nguồn và tắt khi mất nguồn Trong trạng thái hệ thống hoạt động bình thường, nút E-Stop không hiển thị Tuy nhiên, khi có ai đó nhấn nút E-Stop, tín hiệu E-Stop sẽ nhấp nháy trên màn hình.

+ Cảm biến tiệm cận khi có kim loại ở gần thì màu cam, không có kim loại ở gần thì màu xám

Khay nghiêng hiển thị màu xanh khi có hành lý và màu xám khi không có Các thiết bị truyền tín hiệu từ T1 đến T6 sẽ chuyển khay sang màu xanh khi được kích hoạt, trong khi không tác động sẽ giữ màu xám.

+ Bảng thông báo lỗi ta sử dụng lại bảng 2.14 và dữ liệu trong hình 2.58

Hình2.60: Màn hình điều khiển giám sát khu vực check in và khu vực băng tải vận chuyển hành lý

Hình 2.61: Màn hình điều khiển giám sát khu vực phân loại hành lý

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

MÔ PHỎNG TRÊN PLCSIM

Chương trình PLC bao gồm nhiều chương trình con với khối lượng đầu vào và đầu ra lớn, vì vậy trong phần này, chúng tôi sẽ chỉ mô phỏng một số đoạn chương trình chính.

Sử dụng phần mềm PLCSIM kết hợp với WinCC để mô phỏng hệ thống hiệu quả Để hệ thống hoạt động chính xác, cần đảm bảo rằng các cảm biến không bị che khuất, nguồn điện được bật và các bộ khởi động động cơ không gặp lỗi.

Trên PLCSIM ta sẽ tích vào các đầu vào cảm biến và chế độ auto của bộ khởi động động cơ (LMS AUTO=1)

Trước khi mô phỏng ta đổ chương trình sang PLCSIM và chọn chế độ online trong Tia Potal

Để đảm bảo các cảm biến trong mô phỏng PLCSIM không bị che khuất, cần tích vào các bít input tương ứng với địa chỉ của các cảm biến.

3.1.1 Mô phỏng chương trình con check in

Ta kiểm tra chương trình cho chương trình con điều khiển check in như sau:

Các cảm biến băng tải 1 và 2 phải đang có giá trị là 1 (i0.2=1; i0.3=1; i1.0=1;i1.1=1) Chuyển ch1 key on =1 (i0.0 =1)

Hình 3.2: Kết quả khi ấn nút gắn nhãn I0.1=1

Khi kích hoạt nút gắn nhãn I0.1=1 băng tải 1 chạy thuận Q0.0=1,

Hình 3.3: Kết quả khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 1 (i0.3 =0)

Hình 3.4: Kết quả khi ấn nút chuyển hành lý I1.2=1

Khi ấn nút chuyển hành lý i1.2=1 thì băng tải 1 và băng tải 2 chạy

Hình 3.5: Kết quả khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 2( I 1.1 =0) khi hành lý cắt ngang cảm biến 2 băng tải 2( I 1.1 =0) thì băng tải 1 dừng (q0.1=0) và băng tải 2 dừng (q0.0 =0)

Hình 3.6: Khi băng tải thu gom di chuyển được 9m thì chạy băng tải 2

Quá trình kiểm tra và chạy thử chương trình con điều khiển hệ thống check-in cho thấy chương trình đã hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu của thuật toán ban đầu.

3.1.2 Mô phỏng đoạn chương băng tải thu gom hành lý

Hình 3.7: Trạng thái ban đầu trước khi chạy băng tải thu gom hành lý

Trạng thái ban đầu trước khi băng tải thu gom hành lý hoạt động được thể hiện trong Hình 3.7 Bộ khởi động đang ở chế độ tự động, và các cảm biến số 2 của băng tải 2 tại các kênh check in không bị che chắn.

Hình 3.8: Kết quả khi có cảm biến 2 băng tải 2 bị che

Khi có 1 trong các cảm biên số 2 băng tải 2 bị che Băng tải thu gom hành lý chạy

Hình 3.9: Kết quả khi tất cả các cảm biến số 2 băng tải 2 không bị che

Khi tất cả các cảm biến đều không bị che thì timer T2 đếm ngược thời gian 50s

Hình 3.10: Kết quả sau khi timer đếm ngược về 0

Nếu trong 50s mà không có hành lý che các cảm biến số 2 băng tải 2 check in thì băng tải thu gom hành lý dừng

Kiểm tra chiều dài di chuyển của băng tải thu gom hành lý là cần thiết Bộ phát xung PPI được kết nối với địa chỉ đầu vào I32.3, và một bộ đếm tiến được sử dụng để đếm các xung Khi nhận được 9 xung, băng tải thu gom hành lý đã di chuyển được 9m Sau đó, tạo ra một khoảng trễ 1 giây để hành lý từ các băng tải số 2 kịp thời vào băng tải thu gom Cuối cùng, sau khi khoảng trễ kết thúc, bộ nhớ của bộ đếm sẽ được xóa để bắt đầu quá trình đếm lại từ đầu.

Quá trình mô phỏng được thể hiện trong các hình sau:

Hình 3.11: Mô phỏng quá trình đếm xung PPI

Để giả tín hiệu xung của PPI, bạn cần tick vào bít i32.3 Khi bộ đếm C1 đạt đến giá trị 9, ô nhớ M40.1 sẽ được thiết lập bằng 1, cho biết băng tải thu gom đã di chuyển được 9m.

Hình 3.12: Kết quả khi timer đếm đến giá trị đặt

Khi băng tải đi được 9m thì tạo trễ 1s để reset bộ đếm và lặp lại chu kỳ đếm

3.1.3 Mô phỏng chương trình điều khiển băng tải vận chuyển hành lý

Hình 3.13 Kết quả khi có hành lý cắt ngang cảm biến 1 băng tải số 6

Hình 3.13 thể hiện khi BT6-PEC1 (i34.2=0) Băng tải số 8 chạy LMS8 FWR =1

Hình 3.14: Khi hành lý đi qua cảm biến số 1 băng tải số 6

BT6-PEC01 =1 (i34.2=1)Timer bắt đầu đếm ngược

Hình 3.15: Kết quả khi timer đếm ngược về 0

Trong khoảng thời gian timer đếm ngược về đến 0 mà cảm biến số 1 băng tải số 6 vẫn không có hành lý cắt qua dừng băng tải 8

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN WINCC

3.2.1 Giao diện giám sát khu vực check in và băng tải vận chuyển hành lý

Hình 3.16: Hệ thống trước khi hoạt động các cảm biến không bị chắn

Hình 3.16 thể hiện giao diện winCC khi trước khi hệ thống hoạt động các cảm biến không bị che và nguồn đã được bật

Hình 3.17: Giao diện điều khiển giám sát khi hệ thống có lỗi

3.2.2 Giao diện điều khiển giám sát khu vực phân loại hành lý

Trên PLCSIM, hãy chọn các đầu vào cảm biến và kích hoạt chế độ tự động của bộ khởi động động cơ bằng cách đặt LMS AUTO = 1 Khi thực hiện điều này, bạn sẽ thấy trạng thái của các cảm biến và hệ thống hoạt động bình thường hiển thị trên giao diện WICC.

Hình 3.18: Giao diện hệ thống phân loại khi hệ thống hoạt động bình thường

Hình 3.19: Giao diện điều khiển giám sát hệ thống phân loại khi có lỗi xảy ra

Tiêu đề	Nghiên Cứu, Phát Triển Hệ Thống Điều Khiển Giám Sát Hệ Thống Xử Lý Hành Lý Tại Các Sân Bay Ở Việt Nam
Tác giả	Lê Văn Nguyên
Người hướng dẫn	TS. Hoàng Sĩ Hồng
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Điều Khiển Và Tự Động Hóa
Thể loại	Luận Văn Thạc Sĩ
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	128
Dung lượng	6,8 MB

Nghiên cứu, phát triển hệ thống điều khiển giám sát hệ thống xử lý hành lý tại các sân bay ở việt nam

HÀNH LÝ TẠI SÂN BAY

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ

CẤU TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ HÀNH LÝ ĐI VÀ TRUNG CHUYỂN

Mô hình tổng thể hệ thống xử lý hành lý đi và trung chuyển

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống check in

Hệ thống thu gom hành lý

Phòng kiểm tra hành lý

Hệ thống băng tải vận chuyển hành lý

Hệ thống phân loại hành lý

CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG

Cấu trúc mạng trao đổi thông tin hành lý giữa các máy chủ

Cấu trúc điều khiển hệ thống xử lý hành lý

Một số hệ điều khiển giám sát đang áp dụng tại Việt Nam

THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 16

LỰA CHỌN GIẢI PHÁP THIẾT KẾ

LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CẤP TRƯỜNG CHO HỆ THỐNG

XÂY DỰNG CẤU HÌNH PHẦN CỨNG CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PLC

THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀUKHIỂN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG

MÔ PHỎNG TRÊN PLCSIM

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRÊN WINCC

Mô hình tổng thể hệ thống điều khiển

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PLC