Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng các Công nghệ Tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng Dịch vụ Bưu chính Viễn thông ở Việt nam

97 trang yendo 4310

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng các Công nghệ Tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng Dịch vụ Bưu chính Viễn thông ở Việt nam", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bao_cao_nghien_cuu_ung_dung_cac_cong_nghe_tu_dong_hoa_tien_t.pdf

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng các Công nghệ Tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng Dịch vụ Bưu chính Viễn thông ở Việt nam

Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Bộ Bưu chính Viễn thông Viện Khoa học và Kỹ thuật Bưu điện 122 Hoàng Quốc Việt Hà Nội Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng các Công nghệ Tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng Dịch vụ Bưu chính Viễn thông ở Việt nam PGS.TS. Nguyễn Minh Dân 5701 01/03/2006 Hà Nội, 4-2005 Chương trình KC.03 i
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Danh sách những người thực hiện TT Họ và tên Cơ quan công tác A Chủ nhiệm đề tài Bộ Bưu chính Viễn thông PGS.TS. Nguyễn Minh Dân B Cán bộ tham gia nghiên cứu 1 KS. Trần minh Sơn Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 2 TS. Lê Anh Tuấn Viện Tên lửa-Trung tâm KHKT & CNQS 3 KS. Đoàn Đình Phương Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam 4 Ths. Nguyễn Thái Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 5 KS. Trần Thế Truyền Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 6 Ths. Phạm Quốc Huy Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 7 TS. Nguyễn Xuân Huy Viện Tên lửa-Trung tâm KHKT & CNQS 8 KS. Nguyễn Hồng Quyền Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam 9 KS. Lê Tuấn Minh Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam 10 KS. Biện Văn Quang Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện Chương trình KC.03 ii
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Tóm tắt báo cáo tổng hợp đề tài KC.03.16 Mục tiêu của đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng dịch vụ Bưu chính ở Việt nam” là nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm hệ thống chia chọn thư tự động với các tính năng kỹ thuật: Tốc độ chia thư: 4000 thư/giờ, Số hướng chia: 4 hướng và 1 hướng Reject, kích cỡ phong bì từ 105x190 đến 245x210mm. Với yêu cầu đặt ra như thế, nhóm thực hiện đề tài đã khảo sát và nghiên cứu các loại thiết bị chia chọn trên thế giới, đặc biệt là thiết bị chia chọn thư của hãng COSMOS hiện đang hoạt động tại Công ty Bưu chính liên tỉnh và quốc tế (VPS).Với những gì mà nhóm thực hiện đã khảo sát được, chúng tôi đã tìm ra được hướng đi để thực hiện đề tài. Trước khi bắt tay vào xây dựng và chế tạo hệ thống, chúng tôi đã xác lập mô hình và những yêu cầu kỹ thuật cơ bản của hệ thống. Nội dung này làm tiền đề cho việc xác định công nghệ và các công cụ thực hiện sau này. Trước khi bắt đầu thực hiện các công việc thiết kế và chế tạo hệ thống, chúng tôi đã nghiên cứu và xây dựng phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn tự động dựa trên hệ thống chia chọn của hãng COSMOS của Công ty VPS. Qua phần mềm mô phỏng, một lần nữa chúng tôi lại nghiên cứu kỹ hơn về hệ thống chia chọn COSMOS về các chức năng hoạt động và tính năng kỹ thuật của hệ thống. Để có thể thiết kế và chế tạo hệ thống, chúng tôi cần phải xác định nguyên lý điều khiển cho hệ thống điều khiển. Dựa vào nguyên lý trên chúng tôi đã thiết kế cụ thể các module cơ khí đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn xếp, thiết kế chi tiết các cơ cấu cơ khí. Chế tạo các cơ cấu, lắp ráp và hoàn chỉnh về phần cơ khí của hệ thống. Về phần điều khiển, chúng tôi đã nghiên cứu và đưa ra các thuật toán điều khiển, xây dựng và phát triển các phần mềm điều khiển hệ thống: Phần mềm đọc Barcode, Phần mềm phân phối thư. Hệ thống tổng hợp số liệu và cảnh báo hỏng hóc được xây dựng dựa trên nguyên lý điều khiển hệ thống và nguyên lý cơ khi khi chế tạo. Công việc tích hợp các module và tích hợp hệ thống dựa trên các chuẩn tích hợp. Hệ thống chia chọn thư tự động mà nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng và chế tạo đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật đặt ra trong đề cương. Chương trình KC.03 iii
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 MỤC LỤC Lời nói đầu 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 3 Đối tượng nghiên cứu 7 Các công trình Khoa học có liên quan 9 Chương 1: Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động .10 1. Lập mô hình hệ thống chia chọn tự động .10 2. Xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn tự động 15 3. Kết luận .16 Chương 2: Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động 17 1. Phương pháp mô phỏng 17 2. Mô hình hóa các thực thể mô phỏng 18 3. Phát triển phần mềm mô phỏng 19 4. Đánh giá kết quả thu được 24 5. Kết luận và kiến nghị .24 Chương 3: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode .25 1. Sản phẩm 25 2. Tóm tắt nội dung báo cáo .25 3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống cơ khí cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp .25 4. Kết luận 32 Chương 4: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp 33 1. Sản phẩm .33 2. Tóm tắt nội dung báo cáo 33 3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp 37 Chương trình KC.03 iv
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 4. Kết luận .42 Chương 5: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc 43 1. Sản phẩm .43 2. Tóm tắt nội dung báo cáo 43 3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống tổng hợp số liệu, cảnh báo hỏng hóc 43 4. Kết luận .50 Chương 6: Tích hợp các module của hệ thống chia chọn .51 1. Sản phẩm . 51 2. Tóm tắt nội dung báo cáo . .51 3. Tóm tắt kết quả đạt được . .51 4. Kết luận . 51 Kết quả của đề tài 53 Kết luận và khuyến nghi 54 Tài liệu tham khảo 56 Chương trình KC.03 v
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Lời mở đầu Ngành Bưu chính nước ta trong thời gian gần đây phát triển rất nhanh, nhiều dịch vụ mới được đưa vào khai thác và bước đầu đã tạo nên bộ mặt mới của Bưu chính. Việc ứng dụng công nghệ mới, tiên tiến để nâng cao chất lượng phục vụ cũng như hiệu quả kinh doanh của Ngành là rất cần thiết. Tin học hoá công việc quản lý và điều hành đã từng bước được áp dụng và đã đem lại những hiệu quả ban đầu. Tuy nhiên công nghệ khai thác bưu gửi của Ngành hầu như vẫn là thủ công và tốn rất nhiều công sức. Tự động hoá trong qui trình khai thác sẽ nâng cao được chất lượng phục vụ và hiệu quả kinh doanh của Ngành. Hiện nay mới có Trung tâm I của Công ty VPS tại Hà nội được trang bị hệ thống chia thư và bưu kiện tự động. Các Công ty bưu chính của các tỉnh, thành phố vẫn khai thác thủ công. Tuy nhiên giá thành một hệ thống chia chọn tự động rất cao, vì thế không thể đầu tư các thiết bị chia chọn tự động vào nhiều điểm trong mạng lưới Bưu chính Quốc gia ngay được. Giải pháp nghiên cứu và chế tạo từng phần trong hệ thống chia chọn thư tự động để tiến tới chế tạo toàn bộ hệ thống chia chọn thư tự động với những chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng được yêu cầu công việc ở những Trung tâm hoặc các Công ty Bưu chính tỉnh, thành phố có lưu lượng Bưu gửi thấp là một nhu cầu thực sự. Với việc nghiên cứu và chế tạo trong nước các thiết bị chia chọn, Giá thành của hệ thống sẽ thấp hơn rất nhiều so với nhập ngoại. Đồng thời đáp ứng một cách linh hoạt các yêu cầu kỹ thuật cũng như công việc của Ngành Bưu chính. Đề tài KC.03.16 “Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hoá tiên tiến để nâng cao chất lượng dịch vụ bưu chính ở Việt Nam” thuộc Chương trình Khoa học Công nghệ Nhà nước về Tự động hoá là bước đi đầu tiên cho giải pháp nghiên cứu và chế tạo ở trong nước các hệ thống tự động để phục vụ và nâng cao hiệu xuất sản xuất . Sản phẩm của chính đề tài là hệ thống chia chọn thư tự động có hai module: Module đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn xếp cùng các phần mềm điều khiển kèm theo hệ thống và phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động theo như đề cương của đề tài. Đề tài được chia làm 6 chương . 1. Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động Chương trình KC.03 1
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 2. Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động 3. Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp 4. Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho modul đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp 5. Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc 6. Tích hợp các modul của hệ thống chia chọn Kết quả nghiên cứu của các nội dung sẽ được trình bày phần sau. Chương trình KC.03 2
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước • Ngoài nước a) Tình hình phát triển tự động hoá chia chọn bưu phẩm ở các nước Hiện nay, ở các nước phát triển việc ứng dụng tự động hoá trong Bưu chính đã phát triển từ lâu và đã được ứng dụng hầu hết các nước. Một số nước như: Mỹ, Nhật bản, Đức, Pháp đã chế tạo và thương mại hoá các thiết bị chia chọn tự động. Các nước trong khu vực như Trung quốc, Thái lan, Indonesia cũng đang sử dụng các thiết bị chia chọn tự động của các hãng châu Âu và Nhật bản. Các hệ thống chia chọn tự động tiên tiến ngày nay đã đạt được tốc độ và tính mềm dẻo rất cao. Tốc độ của hệ thông chia chọn bưu phẩm cỡ nhỏ có thể đạt được 40.000 thư/giờ (hệ thống của hãng SOLYSTIC), các hệ thống chia chọn bưu phẩm cỡ lớn có thể chia chọn được các dạng phong bì lớn (thiết bị của hãng ALCATEL). Tuy nhiên, giá thành của hệ thống rất cao (hệ thống của SOLYSTIC khoảng trên 3 triệu USD). Các hệ thống chia chọn bưu phẩm tuy về mặt công nghệ không quá phức tạp mang tính bí quyết nhưng hệ thống chia chọn bưu phẩm tự động đòi hỏi khả năng hệ thống hoá, ghép nối, chính xác và đồng bộ ở trình độ rất cao. Hệ thống đã được nghiên cứu và phát triển trong nhiều năm với đầu tư lớn và nền tảng về tự động hoá của các nước chế tạo là rất cao. b. Các sản phẩm của các hãng nước ngoài đang được sử dụng phổ biến: Sản phẩm của hãng NEC Nhật bản: có thể đạt đến tốc độ 30.000 thư/giờ hoạt động cả 2 chế độ nhận dạng (OCR) hoặc chế độ người đọc (VCS). Có hai kiểu máy là kiểu đựng thư bằng thùng và đựng thư bằng ngăn xếp. Hệ thống sử dụng VCS có thể hoạt động theo hai chế độ trực tiếp (online) hoặc gián tiếp (offline). Các máy đều hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia. Ngoài các hệ thống chia chọn NEC còn đưa ra một số máy móc phụ trợ khác như: máy xoá tem, Dung lượng của máy có thể giao động từ vài chục ngăn đến vài trăm ngăn tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng. Hãng NEC đã bán ra số lượng máy ở nước ngoài khoảng Chương trình KC.03 3
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 trên 100 cho trên 10 nước ở cả châu Âu và châu á, tại Nhật bản số lượng máy của NEC khoảng trên 200 máy. Sản phẩm của hãng ALCATEL: hãng ALCATEL đưa ra sản phẩm máy chia thư cỡ lớn có tốc độ 21.600 thư/giờ. Máy này có thể chia được phong bì giao động từ 90x140 đến 260x360, độ dày từ 0.5 mm đến 20 mm cân nặng từ 10 đến 1000 gam. Máy của ALCATEL hoạt động ở cả chế độ nhận dạng hoặc chế độ người đọc. Nguyên lý hoạt đông của máy là thư sau khi được nhận dạng thì được chia đến các thùng. Máy của ALCATEL được sử dụng tại Pháp và một số nước ở châu Âu. Máy hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia. Sản phẩm của hãng SIEMENS: Hãng SIEMENS đưa ra máy chia từ nhỏ đến lớn, số lượng ngăn có thể từ 10 đến 20 ngăn, tốc độ của máy <47.000 thư/giờ, tốc độ truyền tải là 3,8 m/s, có khả năng mềm dẻo cho các loại phong bì khác nhau có kích thước từ 89x156 đến 152x255 trọng lượng lên đến 1 kg. Máy của SIEMENS hoạt động ở cả chế độ nhận dạng hoặc chế độ người đọc. Nguyên lý hoạt đông của máy là thư sau khi được nhận dạng thì được chia đến các thùng hoặc các ngăn xếp. . Máy hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia. Sản phẩm của hãng SOLYSTIC: đây là hãng đa quốc gia. Thiết bị chính được sản xuất tại Pháp nhưng do một công ty của Mỹ thiết kế. Máy này được công ty VPS mới nhập đang trong giai đoạn thử nghiệm. Máy do công ty VPS chỉ hoạt động theo chức năng người đọc địa chỉ, có thể mở rộng ra thành OCR. Tốc độ của máy đạt được 40.000 thư/giờ, kích cỡ phong bì loại nhỏ. Máy hoạt động trên nguyên lý ngăn xếp. Dung lượng 128 ngăn. Hệ thống truyền tải sử dụng băng tải để chuyển thư. Máy hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia. Sản phẩm của hãng BELL + HOWELL: đây là hãng của Anh. Máy chia được các loại phong bì từ C6 đến B4, độ dầy có thể đạt được dến 15 mm, tốc độ của máy có thể điều chỉnh được. Máy của BELL + HOWELL hoạt động ở cả chế độ nhận dạng hoặc chế độ người đọc. Máy hoạt động trên nguyên lý chuyển địa chỉ sau khi đọc được thành mã vạch và chia. • Trong nước Chương trình KC.03 4
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Một số sản phẩm áp dụng công nghệ điều khiển tự động hoá đã được nghiên cứu phát triển và ứng dụng trong nước. Các sản phẩm trên hầu hết có quy mô nhỏ, đơn lẻ và khả năng áp dụng trong Bưu chính hạn chế. Tuy nhiên, với kinh nghiệm và kiến thức thu được cùng với sự hỗ trợ của nhà nước và ngành, khả năng chế tạo một thiết bị chia chọn tự động cho ngành Bưu chính là hoàn toàn có thể. Hiện nay, công nghệ tự động hoá và cơ khí chế tạo trong nước tuy chưa cao nhưng đối với thiết bị chia chọn tự động bưu phẩm thì khả năng trong nước có thể chế tạo được. Tuy nhiên, việc chế tạo một sản phẩm tự động hoá cần phải có thời gian cũng như kinh phí khá nhiều để đạt được. Một số thiết bị nhỏ lẻ trong nước chưa chế tạo được hiện nay có thể nhập từ nước ngoài với giá thành không đắt giúp cho chế tạo các dây chuyền tự động hoá trở nên dễ dàng hơn. Trước nhu cầu tất yếu tách Bưu chính khỏi Viễn thông, ngành Bưu điện cần hiện đại hoá lĩnh vực Bưu chính để theo kịp các nước trong khu vực, đay cũng là hướng ưu tiên của nhà nước. Các Bưu điện Tỉnh sẽ tách thành 2 công ty Bưu chính và Viễn thông. Lưu lượng ngày càng tăng cao của dịch vụ Bưu chính, việc chia chọn tại ngay các Bưu điện tỉnh là thực sự cần thiết, nó giúp cho các công ty Bưu chính giảm được chi phí chuyên chở. Ngành Bưu điện sẽ ban hành và thống nhất mã Bưu chính cho các vùng, các Bưu cục. Từ đó, việc nhận biết địa chỉ thông qua mã Bưu chính sẽ được thực hiện. Một số công trình nghiên cứu đã được thực hiện trong nước là những tài liệu tham khảo bổ ích cho việc thực hiện đề tài như: o Đề tài cấp Nhà nước KHCN-04-07"Nghiên cứu, ứng dụng và thử nghiệm SCADA trong một số lĩnh vực quan trọng”. o Đề tài cấp Nhà nước KHCN-04-09"Nghiên cứu tiếp cận và ứng dụng một số công nghệ tiên tiến và phương pháp hiện đại trong tự động hoá”. o Đề tài cấp Nhà nước KHCN-04-DA02"Sản xuất các thiết bị và phần mềm của hệ thống tự động hoá liên nghành: Thuỷ lợi, thuỷ điện, thuỷ văn và phòng chống bão lụt”. Chương trình KC.03 5
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 o Đề tài cấp Tổng Công ty 94-97-TCT-RD "Nghiên cứu xây dựng hệ thống mã Bưu chính Việt nam theo địa chỉ chuyển phát và hệ cơ sở dữ liệu danh bạ mã Bưu chính Việt nam phục vụ sản xuất kinh doanh các dịch vụ Bưu chính”. Chương trình KC.03 6
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Đối tượng nghiên cứu • Cách tiếp cận và phương pháp luận Nghiên cứu, tìm hiểu nắm bắt công nghệ và kỹ thuật của các hệ thống chia chọn bưu phẩm của các hãng nước ngoài. Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật điều khiển tự động cho các dây truyền cơ khí. Nghiên cứu các công nghệ cơ khí về hút tách, truyền tải và phân chia bưu phẩm, từ đó lựa chọn công nghệ thích hợp đối với chia chọn bưu phẩm. Từng bước áp dụng các kết quả nghiên cứu để chế tạo sản phẩm chia chọn tự động bưu phẩm. • Kỹ thuật sử dụng để phát triển sản phẩm Mô hình hoá hệ thống chia chọn theo cấu trúc modul Xây dựng phần mềm, chạy trên các card Controller Chế tạo các thiết bị cơ khí cho hệ thống chia chọn (một số thiết bị trong nước chưa sản xuất được thì nhập khẩu) sử dụng công nghế chế tạo chính xác đảm bảo theo chức năng yêu cầu. Sử dụng các phần mềm thiết kế để thiết kế các cụm, máy, hệ thống. Các phương tiện, thiết bị chuyên dụng cần thiết để phát triển sản phẩm: o Hệ thống chia chọn tự động của hãng SOLYSTIC tại công ty VPS. o Hệ thống máy tính và các thiết bị chuyên dụng. • Tính mới và tính khoa học của đề tài Đây là đề tài nghiên cứu về lĩnh vực tự động hoá đầu tiên ứng dụng trong ngành Bưu chính. Hệ thống chia chọn bưu phẩm hiện nay trên thế giới mới chỉ có một số hãng đã phát triển và các hãng này đều thuộc các nước có nền công nghiệp cũng như tự động hoá phát triển nhất thế giới (như Mỹ, Pháp, Đức, Nhật ). Sản phẩm đã được thương mại hoá có giá thành rất cao (khoảng 3 triệu USD). Chương trình KC.03 7
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Hệ thống tự động chia chọn là một hệ thống tự động lớn, hệ thống điều khiển và giám sát phức tạp, các thông số và số liệu đầu vào của hệ điều khiển rất nhiều, xử lý tốc độ cao, độ chính xác cao. Các card điều khiển cho hệ thống rất phức tạp, được chế tạo công nghệ rất cao, giá thành khá cao. Do tính đặc thù của nghiệp vụ chia chọn bưu phẩm, hệ thống dây truyền cơ khí đòi hỏi rất phức tạp, độ chính xác và tính đồng bộ cao. Hệ thống cơ khí của hệ thống chia chọn đòi hỏi thiết kế và chế tạo ở trình độ cao. Chương trình KC.03 8
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Các công trình khoa học có liên quan 1. Bài báo Khoa học “Nghiên cứu thuật toán điều khiển luồng thư cho hệ thống chia chọn thư tự động”, hội nghị toàn quốc lần thứ VI về tự động hóa. Tác giả: PGS.TS Nguyễn Minh Dân, TS. Lê Anh Tuấn. 2. Bài báo Khoa học “Nghiên cứu và phát triển PLC cho hệ thống chia chọn thư tự động”, hội nghị toàn quốc lần thứ VI về tự động hóa. Tác giả: PGS.TS Nguyễn Minh Dân, TS. Lê Anh Tuấn, TS. Nguyễn Xuân Huy 3. Bài báo Khoa học “Thiết kế hệ thống phân loại thư cho các Công ty Bưu chính tại các Bưu điện Tỉnh ”, Hội nghị Khoa học của Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. Tác giả: ThS. Nguyễn Thái 4. Bài báo Khoa học “Ứng dụng mạng Neural trong nhận dạng chữ số viết tay ”, Hội nghị Khoa học của Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. Tác giả: KS. Trần Minh Sơn, KS. Trần Duy Dũng Chương trình KC.03 9
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Chương 1: Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động Chương này giới thiệu mô hình hệ thống chia chọn tự động và lựa chọn công nghệ cho hệ thống chia chọn đã đăng ký trong đề cương. Chương này gồm 2 nội dung chính 1. Lập mô hình hệ thống chia chọn tự động Phần này đề cập đến phương pháp và nguyên lý lập mô hình hệ thống chia chọn thư tự động. Các nội dung chính được chúng tôi đề cập tới: • Nghiên cứu các loại hệ thống chia chọn tự động trên thế giới : Nghiên cứu các modul chính của các hệ thống chia chọn bưu phẩm tự động hiện có trên thế giới. Nghiên cứu các tính năng kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của từng modul. Nhóm thực hiện đề tài đã tìm hiểu kỹ các thiết bị và nhận thấy rằng: Các thiết bị chia chọn chọn bưu phẩm của các hãng trên thế giới được chia thành các chủng loại sau: thiết bị chia chọn bưu phẩm cỡ nhỏ và thiết bị chia chọn bưu phẩm cỡ lớn Về tốc độ thì các thiết bị của các hãng không có sự chênh lệch đáng kể Về tính năng của các thiết bị tuỳ thuộc vào từng hãng cũng như mô hình lớn nhỏ của thiết bị Về nguyên lý hoạt động tương đối giống nhau Sơ đồ khối một thiết bị chia chọn thư tự động với đầy đủ các module chức năng được trình bày theo sơ đồ dưới đây. Chương trình KC.03 10
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Chiều thư vào Module nạp thư Module căn bằng thư Hệ thống OCR, Video Coding Module giữ chậm Module in mã vạch Module đọc barcode Tầng 1 Module phân tầng Tầng n Tầng 2 Module phân phối thư 1 Các ngăn chứa thư Các module phân phối thư 1 4 (mỗi tầng) Các ngăn chứa thư Module phân phối thư 4 Sơ đồ khối thiết bị chia chọn thư tự động hoàn chỉnh Chương trình KC.03 11
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 • Xây dựng yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống chia chọn thư tự động: Nhóm thực hiện đề tài đưa ra các yêu cầu cơ bản của hệ thống chia thư sẽ được xây dựng theo đề cương của đề tài. Các lựa chọn của nhóm dựa theo yêu cầu đủ của hệ thống. Các yêu cầu chính là: Tốc độ chia chọn thư: 4000 thư/giờ Tốc độ băng truyền: 50 cm/giây Tốc độ xử lý tín hiệu: <10ms Số cổng tín hiệu cần thiết: 64 (Analog và digital Input/Output) Động cơ điện: Công suất 250-500W Điều khiển động cơ: Biến tần Cảm biến: Sensor thu phát, điện áp tiêu chuẩn 5V Nguồn nuôi: 220V,50Hz, 5KVA tiêu chuẩn; Điện áp ra: 5V • Lựa chọn cấu trúc hệ thống chia chọn thư tự động: Đưa ra cấu trúc hệ thống chia chọn thư tự động dựa trên nguyên lý băng tải kẹp thư để chuyển thư và mã vạch địa chỉ để chia thư. Cấu trúc sản phẩm dự kiến và sự kết nối giữa hệ thống chia thư và Hệ thống thu thập số liệu và cảnh báo hỏng hóc. Nhóm thực hiện đề tài lựa chọn cấu trúc hệ thống cho thiết bị chia chọn thư tự động theo như đăng ký trong đề cương của đề tài. Thiết bị chia chọn thư của đề tài bao gồm hai module chính: Module đọc Barcode và Module bẻ ghi và ngăn xếp( module chia thư). Thư được đưa vào module đọc Barcode bằng tay và đã được in mã vạch địa chỉ. Sơ đồ dưới đây mô tả cấu trúc hệ thống chia chọn tự động. Hệ thống chia chọn thư tự động là một hệ thống mở, ta có thể mở rộng ra nhiều hướng chia (từ 24 đến 32 ngăn chứa) tuy theo nhu cầu của thực tế Chương trình KC.03 12
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Modul đọc mã vạch S Modul điều khiển C Phần chế tạo của đề tài Modul bẻ ghi A D Modul ngăn xếp Modul phân tầng 1 Modul phân phối thư 1 Phần có thể nâng cấp và mở rộng Modul phân tầng n Modul phân phối thư n Sơ đồ cấu trúc hệ thống chia chọn tự động của đề tài • Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn thư tự động: Dựa vào các nghiên cứu trên nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng mô hình của hệ thống chia chọn thư tự động: Mô hình tổng thể và các khối chức năng. Hệ thống điều khiển thiết bị chia chọn được chia ra làm 2 module chính: Module đọc Barcode và modul phân phối thư. Các modul này được liên kết qua trung tâm xử lý, Trung tâm xử lý thu nhận thông tin, xử lý và gửi các số liệu cũng như yêu cầu điều khiển đến tùng bộ phận. Hệ thống điều khiển có thể mở rộng và nâng cấp dễ dàng bằng cách ta chỉ cần bổ sung các PLC điều khiển phân phối thư theo yêu cầu của hệ thống. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển được trình bày dưới đây. Chương trình KC.03 13
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Máy tính PC: lập trình, lưu dữ liệu, giao diện, điều khiển và báo lỗi hệ thống Nhận thông tin từ các cảm biến và xử lý Điều khiển các mô tơ của PLC điều khiển băng truyền băng truyền Nạp thư vào băng truyền Đọc barcode PLC điều khiển module đọc Xử lý số liệu barcode barcode Gửi số liệu đã xử lý tới module phân phối thư tương ứng Nhận thông tin từ các cảm biến và xử lý PLC điều khiển module phân phối Xác định thư theo số liệu nhận thư 1 được từ module đọc barcode Điều khiển bẻ ghi các ngăn chia tương ứng PLC điều khiển module phân phối thư n (nếu có) Thông báo kết quả Phần dùng để mở rộng và nâng cấp Chương trình KC.03 14
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 2. Xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn tự động Phần này xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn thư tự động và các giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống. Các nội dung chính được trình bày sau đây: • Nghiên cứu và lựa chọn card điều khiển cho hệ thống chia chọn: Nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu và khảo sát một số card điều khiển đã được thương mại hóa trên thế giới. Từ đó đưa ra sự lựa chọn thiết bị cho hệ thống chia chọn. Nhóm thực hiện lựa chọn thiết bị PLC của hãng Siemens dòng S7 vì những lý do sau: Dòng sản phẩm S7 cung cấp rất nhiều lựa chọn khác nhau, từ CPU, modul mở rộng, RAM mở rộng, giao diện các loại. Tùy theo độ phức tạp của vấn đề điều khiển có thể chọn các dòng S7 khác nhau. Với PLC dòng S7 có thể thực hiện các nhiệm vụ điều khiển từ đơn giản tới phức tạp và mở rộng phát triển vẫn trên nền một hệ thống chuẩn. Chi phí công nghệ thấp Chi phí vận hành thấp Lựa chọn giải pháp ghép nối và tích hợp: Nhóm thực hiện đề tài đưa ra giải pháp cơ khí, giải pháp điều khiển dựa trên cơ sở các tính năng kỹ thuật của hệ thống đã được đăng ký trong đề cương. Hệ thống chia chọn theo đăng ký có 4 hướng chia và một hướng reject, tốc độ chia: 4000 thư/giờ do đó gải pháp cơ khí được lựa chọn dựa trên nguyên lý thư đi thẳng kẹp giữ 2 băng tải có bộ phận rẽ nhánh dùng thiết bị bẻ ghi để chia thư vào các ngăn. Giải pháp điều khiển sử dụng PLC S7-200 của Siemens để điều khiển chia thư cũng như đưa ra các thống báo về hỏng hóc và lưu lượng thư. Giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống điều khiển được lựa chọn là phương pháp PPI Multi- Master cables. Chuẩn tích hợp các hệ thống điều khiển với các thiết bị cơ khí dựa trên các chuẩn áp dụng cho các PLC công nghiệp dòng S7-200 của Siemens. Điện áp vào của các CPU là 24VDC, ra 24VDC hoặc rơ le (5-250VAC). Các đầu ghép nối phải đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp. Động cơ băng tải được điều khiển PID có phản hồi ngược. Các nam châm dùng cho bẻ ghi được thiết kế sử dụng điện áp là 24VDC. Các cảm biếm quang điện được thiết kế để có tín hiệu ra là 24VDC. • Lựa chọn giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống: Giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống được lựa chọn dựa trên giải pháp điều khiển. Từ gải pháp điều khiển đưa Chương trình KC.03 15
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 ra giải pháp cơ khí. Chính vì thế giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống cũng được đưa ra dựa trên các giải pháp đó. Trong nội dung này nhóm thực hiên đề ra các giải pháp sau: Giải pháp điều khiển: Thiết bị điều khiển hệ thống chia chọn thư tự động được chọn là các PLC công nghiệp dòng S7-200 của Siemens, một sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Dòng S7-200 có cấu trúc gọn nhẹ, giá thành thấp, có số lượng lệnh lớn, thích hợp cho các ứng dụng tự động hoá cỡ nhỏ. Ngoài ra với sự đa dạng các mẫu, khả năng mở rộng và liên kết cao, cộng với công cụ lập trình trong Windows cho phép giải quyết các vấn đề một cách linh hoạt. Việc kết nối mạng cũng như các cảm biến phải đạt tiêu chuẩn an toàn Nhà nước và tiêu chuẩn công nghiệp. Các thiết bị được chọn phải đảm bảo độ hoạt động tin cậy theo môi trường công nghiệp với các quy định cụ thể về nhiệt độ và độ ẩm Giải pháp cơ khí: Thiết bị được thiết kế dựa trên nguyên lý thư đi thẳng kẹp giữa hai băng tải, có bộ phận rẽ nhánh để đưa thư vào hướng được chia. Bộ phận bẻ ghi áp dụng nguyên lý điện từ, thanh gạt. Các đoạn băng tải dài có thiết bị kéo căng. Giải pháp tích hợp hệ thống: Phương pháp ghép nối và tích hợp các hệ thống điều khiển của các modul dựa trên các tiêu chuẩn áp dụng cho các PLC công nghiệp dòng S7-200 của Siemens. Có ba phương pháp chính: là PPI Multi-Master cables, CP communication cards và Ethernet communication cards. Phương pháp đầu được hỗ trợ sẵn, hai phương pháp sau đòi hỏi có các card tương ứng, phức tạp hơn nhưng tính năng mở rộng và tốc độ cao hơn. Với yêu cầu hiện tại của chương trình, có thể sử dụng PPI Multi-Master cables để kết nối và tích hợp các hệ thống điều khiển. 3. Kết luận : Nhóm thực hiện đã xây dựng mô hình hệ thống chia chọn, đưa ra các yêu kỹ thuật cũng như công nghệ điều khiển để có thể chế tạo thành công hệ thống theo các chỉ tiêu kỹ thuật đã đang ký trong đề cương. Việc xác định rõ mô hình cũng như công nghệ tạo điều kiện thuận lơi cho việc tìm giải pháp và chế tạo các module của hệ thống chia chọn cả phần cơ khí lẫn điều khiển. Chương trình KC.03 16
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Chương 2 : Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động Chương này nghiên cứu về phương pháp mô phỏng, các bước thực hiện để phát triển phần mềm mô phỏng. Chương này có các nôi dung chính được trình bày dưới đây. 1. Phương pháp mô phỏng: Nhóm thực hiện đề tài đã đưa ra phương pháp mô phỏng, giới hạn bài toán mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động là kết hợp giữa mô phỏng và mô tả. Tìm hiểu các phần mềm mô phỏng chia chọn thư trên thế giới từ đó đưa ra kiến trúc phần mềm mô phỏng • Kiến trúc chung: trung tâm phần mềm cấu thành bởi hai bộ phận chính là modul mô phỏng MASSIM (Mail Sortation SIMulation) và modul mô tả MASAM (Mail Sortation AniMation). Giao tiếp giữa hai modul này là thông qua Web Server nhằm tạo ra sự linh hoạt giữa chúng. Giao diện GUI Giao diện CBT Giao diện WBT Modul giao tiếp CGI Web Server Thành phần Thành phần SERVE mô phỏng mô tả MASSIM MASAM Kiến trúc phần mềm Kiến trúc thành phần MASSIM: Nhóm thực hiện lựa chọn kiến trúc cho thành phần MASSIM như sau Chương trình KC.03 17
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Mô hình ứng dụng Chương trình mô Tiện ích API Thư Nhân mô phỏng viện Khung, sườn mô Chương OS, Trình biên dịch, Driver trình điều Nền máy tính (CPU, RAM, Bus, Đó là hình thức kiến trúc phân mức, hoặc phân bậc(hay lớp) được ứng dụng rộng rãi trong các khung chương trình mô phỏng. 2. Mô hình hoá các thực thể mô phỏng: Thực chất của việc mô phỏng, là nằm xung quanh việc mô hình hoá (modling) hệ thống thực bằng một hình thức toán học và lập trình và thực hiện các vận hành (simulation) trên mô hình toán học trừu tượng đó. Báo cáo trình bày các mô hình diễn giải trên máy tính tương ứng với các modul vật lý và điều khiển. Mô hình hoá hệ thống: Đặc trưng lớn nhất của hệ thống chia chọn thư tự động nếu xét ở mức hệ thống là có đơn vị lưu lượng là rời rạc (là các bưu phẩm). Vì thế công nghệ mô phỏng sự kiện rời rạc DES được lựa chọn cho bài toán này. Mô hình lưu lượng thư: Để xây dựng mô hình lưu lượng thư, nhóm thực hiện đã đưa ra giải thuật tiến trình lưu lượng thư, khảo sát lưu lượng thư và phát triển mô hình lưu lượng thư bằng các phương pháp biến đổi toán học và xấy dựng các phân bố xác xuất. Mô hình hoá thư: Thư được mô tả thành một tiến trình bởi vì thư cần nhận biết nó đang được xử lý bởi modul nào. Tiến trình thư có các pha chính như sau: Pha 1: Khởi tạo, thư được khởi tạo với các thông số cơ bản như địa chỉ, kích thước, khối lượng, điều kiện bề mặt, điều kiện tem. Sau khi được khởi tạo, thư xếp hàng trước bộ nạp và tự chuyển sang trạng thái nghỉ. Pha 2: Thư được tiếp nhận và xử lý bởi Server(là modul bất kỳ, bao gồm bộ nạp) Chương trình KC.03 18
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Pha 3: Thư sau khi được xử lý tại một modul, nó di chuyển trong băng chuyền chờ đến khi được tiếp nhận bởi modul tiếp theo. FlowUnit ID Dimension lengt h height width Letter address dimension Address weight name stampPosit ion street stamp city faceDirection province hardness country type postalCode init () Mô hình lưu lượng thư Mô hình hoá thiết bị và các modul chức năng: Các modul được mô hình hoá thành Server trong mô hình Queue-Server, trong đó mỗi modul là một tiến trình. 3. Phát triển phần mềm mô phỏng: Phần này trình bày các nội dung trong quy trình phát triển phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động và nội dung của phần mềm. Nhóm thực hiện đã đưa ra các yêu cầu chức năng, các công nghệ và công cụ phát triển phần mềm và phát triển các thành phần của phần mềm: MASSIM, MASSAM. Thành phần MASSIM o Thiết kế mô hình được thực hiện trên ngôn ngữ mô tả UML (Unified Modeling Language), thông qua bộ Rational Rose và Visual Modeler của Visual Studio. Rose và Visual C++ hoạt động rất tốt với nhau, hỗ trợ các thao tác dịch xuôi (forward engineering) hoặc dịch ngược (reverse engineering). Chương trình KC.03 19
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 o Môi trường phát triển được lựa chọn là Visual C++, một môi trường trên hệ điều hành Windows đủ mạnh và rất thông dụng. o Môi trường biên dịch C++ giả Unix là Cygwin B20. Đây là phần mềm giả lập Unix trên Windows, hỗ trợ trình biên trình ngôn ngữ ANSI C/C++ là gcc và g++. Môi trường này được sử dụng để kiểm tra tính tương thích của phiên bản MASSIM cho Unix. Thành phần MASSAM o Kiến trúc UCM: MASAM được phát triển dựa trên công nghệ Flash MX. Điều rất thuận lợi là Flash MX hỗ trợ bốn nguyên tắc trên một cách tự nhiên. Ngôn ngữ lập trình ActionScript hỗ trợ hình thức lập trình hướng đối tượng và hình thức phân lớp, phân cảnh, và phân tách giữa GUI và lập trình của Flash MX có thể dễ dàng thể hiện được kiến trúc UCM (User Interface – Control Object – Model). o Biểu đồ trạng thái: Một phương pháp quan trọng để mô phỏng được hành vi của thiết bị là định nghĩa được các trạng thái của các phần tử và trạng thái của cả hệ thống, và việc chuyển đổi giữa các trạng thái đó. Trạng thái được biểu diễn bằng một công cụ đó là Biểu đồ trạng thái (State Chart) - một công cụ được sử dụng rất rộng rãi trong việc mô hình hoá các hệ thống phần mềm và thiết bị phần cứng. Mô phỏng có thể được thực hiện bởi phần mềm MASSIM chạy độc lập, hoặc thông qua giao diện MASAM và Web khi chạy trên chế độ WBT. Quy trình các bước chạy mô phỏng như sau: Bước 1: Thiết lập tham số cấu hình hệ thống a. Thiết lập thông qua giao diện GUI của MASSIM (Hình 2. 1) b. Thiết lập thông qua giao diện GUI của MASAM (Hình 2. 2) c. Thiết lập thông qua giao diện Web (Hình 2. 3) Bước 2: Chạy mô phỏng Bước 3: Quan sát kết quả thống kê (Hình 2. 4, Hình 2. 5) Chương trình KC.03 20
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Hình 2. 1: Thiết lập tham số cấu hình trong chế độ PC Hình 2. 2: Thiết lập tham số cấu hình trên giao diện của MASAM trong chế độ Web Chương trình KC.03 21
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Hình 2. 3: Thiết lập tham số cầu hình trên Web trong chế độ Web Hình 2. 4: Kết quả thống kê trong chế độ PC Chương trình KC.03 22
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Hình 3. 5: Kết quả thống kê trên giao diện của MASAM trong chế độ Web Hình 2. 6: Kết quả thống kê trên Web trong chế độ Web Chương trình KC.03 23
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 4. Đánh giá kết quả thu được Nhóm thực hiện đã xây dựng được phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động dựa trên thiết bị COSMOS đang được sử dụng tại công ty VPS. Phần mềm trên đáp ưng được nhu cầu nghiên cứu cũng như giảng dạy tại Việt nam do thiết bị thực ít( có 1 hệ thống tại Công ty VPS) và rất đắt, Việc nghiên cứu trực tiếp trên máy là không hiện thực. Phần mềm mô phỏng được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa mô phỏng và mô tả. Ỏ đây phần mô tả thực hiện nhiều chức năng hơn đã giúp cho toàn nhóm thực hiện đề tài có điều kiện nghiên cứu kỹ hơn trong quá trình thực hiện. 5. Kết luận và khuyến nghị Việc nghiên cứu và xây dựng phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động nhóm thưc hiện đề tài chia ra làm 3 giai đoạn chính. Giai đoạn I nghiên cứu lý thuyết, công nghệ và các mô hình cần thiết để phát triển phần mềm. Giai đoạn II thực thi các ý tưởng thành dạng sản phẩm phần mềm. Giai đoạn còn lại nhằm thử nghiệm, đánh giá, hoàn thiện sản phẩm cuối cùng. Bộ tài liệu và phần mềm là một sản phẩn có ích cho việc nghiên cứu và đào tạo về hệ thống chia chọn thư tự động. Chương trình KC.03 24
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Chương 3: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode 1. Sản phẩm Nhánh đề tài này đã có các sản phẩm sau: • Báo cáo “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode, modul bẻ ghi và ngăn xếp ( Quyển 3 kèm theo) • Bản vẽ thiết kế hệ thống cơ khí modul đọc Barcode, modul bẻ ghi và ngăn xếp (Quyển 3 kèm theo) • Hệ thống cơ khí modul đọc Barcode, modul bẻ ghi và ngăn xếp ( Hệ thống chia chọn thư) 2. Tóm tắt nội dung báo cáo: • Tổng quan các loại thiết bị chia chọn thư trên thế giới • Nguyên tắc lựa chọn giải pháp cơ khí cho hệ thống chia chọn Công nghệ chia thư tại Việt nam Tiêu chí lựa chọn phương án thiết kế phần cơ khí • Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cơ cấu cơ khí máy chia thư tự động Thiết kế nguyên lý cơ khí của máy chia thư Thiết kế và chế tạo hệ thống bẻ ghi Thiết kế và chế tạo modul chia thư Thiết kế và chế tạo modul đọc Barcode Thiết kế và chế tạo hệ thống ngăn xếp Thiết kế và chế tạo hệ thống Puli 3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống cơ khí cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp Cơ khí là phần việc đầu tiên trong việc chế tạo hệ thống điều khiển. Để có thể chế tạo phần cơ khí được thành công, nhóm thực hiện đề tài đã khảo sát rất kỹ hệ thống chia chọn thư tự động của hãng COSMOS tại Công ty VPS. Từ những kết quả khảo sát và yêu cầu cụ thể sản phẩm của đề tài, nhóm thực hiện đã đưa ra các nguyên lý hoạt động Chương trình KC.03 25
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 và những tiêu chí lựa chọn phương án thiết kế phần cơ khí. Các nguyên lý thiết kế tuân thủ theo các điểm sau: Thiết kế sẽ dựa trên nguyên lý thư đi thẳng kẹp giữa hai băng tải mềm Dựa trên nguyên lý rẽ nhánh của một số hãng để thiết kế phần rẽ nhánh Bước đầu sử dụng 01 môtơ để đảm bảo cùng một tốc độ trên toàn bộ hệ thống Toàn bộ phần chia thư được đặt trên một tấm phẳng, mặt trên là hệ thống băng tải và nhánh rẽ chia thư, bên dưới là hệ thống dây đai dẫn động Thiết bị bẻ ghi được thiết kế trên nguyên lý điện từ, thanh gạt có thể quay được 1 góc 150, nam châm điện dùng dòng điện 1 chiều DC 24V Các đoạn băng tải dài (dẫn động và băng tải đường chính) phải có thiết bị kéo căng Các nguyên lý thiết kế được cụ thể hóa bằng sơ đồ sau:Toàn bộ các băng tải kẹp thư được chạy và đỡ trên hệ thống puli, hệ thống puli này cố định phía trên tấm đế phẳng có kích thước 2250 x 530 mm có chiều dày từ 7 mm làm bằng thép không gỉ inox. Phía dưới tấm đế gắn mô tơ và hệ thống puli dẫn động, mỗi một băng tải chuyển động độc lập phía trên đều được kéo bằng một puli dẫn động phía bên dưới. Riêng nhánh phụ hỗ trợ không có puli dẫn động bên dưới mà chạy bằng ma sát với dây đai của nhánh rẽ trước và nhánh rẽ sau. Kích thước và vận tốc của các puli cũng như vận tốc của môtơ được quyết định bởi vận tốc dài của băng tải sẽ được tính toán ở phần sau. Ngoài ra tất các các băng tải còn được kéo căng bằng hệ thống puli căng để đảm bảo khả năng kẹp thư cũng như hoạt động của băng tải. Nguyên lý cơ bản của máy được mô tả tại hình dưới đây như sau: Thư được nạp bằng tay vào giữa 2 băng tải mềm chạy sát nhau theo chiều thẳng đứng, mỗi băng tải cao 35 mm. Đầu tiên thư được băng tải kẹp chạy thẳng trên quãng đường dài khoảng 0,5 mét. Tại đây sẽ đặt thiết bị đọc barcode để đọc và nhận các thông số của thư (thiết bị barcode reader). Sau khi qua phần đọc code và nhận dạng, thư được băng tải đưa chạy qua vùng chia thư. Theo tín hiệu điều khiển từ bộ phận điều khiển nếu thư chạy đến cửa thứ nhất mà có tín hiệu thư chia vào vùng 1 thì cơ cấu bẻ ghi (thiết bị bẻ ghi) sẽ quay thanh gạt một góc 150 và thư chạy vào phần kẹp giữa của băng tải hỗ trợ và băng tải nhánh, hai băng tải chạy sát nhau này sẽ đưa thư ra thùng thư vùng 1. Nếu Chương trình KC.03 26
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 không có tín hiệu chia thư vào vùng 1 thì cơ cấu bẻ ghi vẫn ở vị trí "đi thẳng" và thư sẽ tiếp tục đi thẳng đến thư vùng 2 hoặc thư vùng 3, vùng 4. Nếu thư đi qua cả 4 cửa mà không có tín hiệu từ trung tâm điều khiển bẻ ghi vào một trong 4 cửa trên thì thư sẽ chạy thẳng và rơi xuống thùng thư loại. Nhánh chính Các nhánh rẽ Nhánh phụ hỗ trợ a) Thiết bị bẻ ghi b) c) Sơ đồ nguyên lý cơ bản của máy chia thư có 04 cửa thư a) Sơ đồ băng truyền, puli phần chia thư vào các ngăn ( phía trên tấm đế) b) Sơ đồ dây đai, puli phần dẫn động ( phía dưới tấm đế) c) Sơ đồ băng tải, dây đai và puli biểu diễn trên một mặt ghép chung cho cả hai phần chia thư và dẫn động Chương trình KC.03 27
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Tính toán vận tốc băng tải • Các thống số đầu bài gồm: Công suất chia chọn là 4.000 ( thư /giờ) Kích thước phong bì thư lấy theo tiêu chuẩn là 100 x170 mm Khoảng cách giữa các phong bì thư kẹp trên băng tải khi nạp bằng tay lấy bằng 150 mm • Vận tốc thư chạy nếu nạp liên tục và giữ đúng khoảng cách trong một giờ là: (170 mm + 150 mm) x 4000 th/giờ = 1.280.000 mm = 1.280 mét/giờ • Vận tốc thực của băng tải do hệ số sử dụng trong một giờ lấy bằng 0,7111 so với khi nạp liên tục và giữ đúng khoảng cách là: 1280 mét/giờ : 0,7111 = 1.800 mét/giờ = 30 mét/phút = 0,5 mét/giây Vận tốc dài của băng tải hay là vận tốc chuyển động cơ bản của phong bì thư là 0,5 m/s. Đây là vận tốc cơ sở để tính toán hệ thống điều khiển như thời gian bẻ ghi, thời gian đọc barcode, vị trí đặt các photocell. Dựa trên sơ đồ nguyên lý chung, nhóm thực hiện thiết kế và chế tạo các bộ phận riêng rẽ sau đó lắp ráp và tích hợp lại.Dưới đây là một số bản vẽ thiết kế các bộ phận của hệ thống cơ khí đã được chế tạo. Thiết bị bẻ ghi • Vật liệu và công nghệ chế tạo Toàn bộ tấm đế được chế tạo bằng thép không rỉ SUS 304L đảm bảo không hút từ, công nghệ chế tạo là cắt trên máy tia lửa điện kỹ thuật số và hàn lắp ghép sau đó đánh bóng bằng xung điện. Hai puli của tấm đế được tiện trên máy tiện CNC với độ chính xác cao bàng thép không rỉ. Thanh gạt được chế tạo bằng composit trong khuôn, đảm bảo kết cấu. nhẹ và vững chắc. Trục thanh gạt được gắn vào thanh gạt bằng chất kết dính tổng hợp trên cơ sở làm nhám trục và lỗ thanh gạt. Chương trình KC.03 28
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Cơ cấu truyền lực được gia công bằng thép inox trên máy tiện CNC và máy cắt tia lửa điện kỹ thuật số. Thanh cao su truyền lực được ép từ cao su nhựa trong khuôn thép đảm bảo tính cứng vững và đàn hồi cần thiết. • Kết quả đạt được Chế tạo xong 04 bộ bẻ ghi đưa đi thử nghiệm với các thông số chính sau đây. Điện thế điều khiển: 24V. Dòng điều khiển: 0,5±0,05A. Thời gian đặt điện áp ngắn nhất tại một cuộn là: 40 ms. Thời gian trễ ở một vị trí (gạt – thẳng) 120 ms. Tấn suất gạt nhanh nhất đã thử là: 5 lần /giây Cơ cấu tổng thể của thiêt bị bẻ ghi Sơ đồ bố trí vị trí các puli, băng tải mặt dẫn động và mặt chia thư được thể hiện ở các hình dưới đây. Chương trình KC.03 29
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Sơ đồ vị trí Puli, băng tải mặt dẫn động Sơ đồ vị trí Puli, băng tải phần chia thư Thiết kế hệ thống puli Chiều cao của tâm puli cảu hệ thông dẫn động đến mặt trên của tấm đế là 58.5 mm Chiều cao của tâm puli của hệ thông tải thư và chia thư đến mặt trên của tấm đế là 60mm Chiều cao của thân puli mặt chia là 40mm, mặt dẫn động là 25mm. Thiết kế các puli theo nguyên lý vát 2 đầu để băng tải không bị xê dịch khi chạy trên puli. Sơ đồ của 2 loại puli nói trên được trình bày ở hình dưới đây. Chương trình KC.03 30
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Puli Trục Lò so Thân puli Tấm đế Puli căng dây đai kẹp thư Tấm Puli dẫn Lò so căng Thân puli Trục chính Thiết bị căng dây đai dẫn động Chương trình KC.03 31
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 4. Kết luận Nhóm thực hiện đề tài đã thiết kế và chế tạo các bộ phận của hệ thống chia thư, lắp ráp, tích hợp và chạy thử hệ thống. Qua thời gian chạy thử kết quả rất khả quan. Mặc dù hệ thống không lớn, nhưng đòi hỏi sự chính xác cao, các module lắp ráp lại cần phải đồng bộ, có như thế hệ thống hoạt động mới ổn định. Từ những kết quả đạt được, nhóm thực hiện nhận thấy giải pháp cho phần cơ khí hoàn toàn yên tâm với yêu cầu hệ thống cao hơn nếu như mở rộng các chỉ tiêu kỹ thuật. Chương trình KC.03 32
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Chương 4: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp 1. Sản phẩm Nhánh đề tài này đã có các sản phẩm sau: • Báo cáo “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp”(Quyển 4A kèm theo) • Phụ lục Báo cáo “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp”(Quyển 4B kèm theo) • Hệ thống điều khiển module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp • Phần mềm điều khiển hệ thống chia chọn o Phần mềm điều khiển đọc Barcode o Phần mềm điều khiển module bẻ ghi và ngăn xếp o Phần mềm kiểm tra các nam châm của hệ thống bẻ ghi o Phần mềm mô phỏng thuật toán điều khiển luồng thư • Bài báo khoa học trong nước và quốc tế o Trong nước: 2 2. Tóm tắt nội dung báo cáo: Báo cáo này có các nội dung chính sau: • Nguyên lý thiết kế hệ thống điều khiển cho hệ thống chia chọn: Phần này nghiên cứu một số thiết bị chia chọn tự động đặc biệt là COSMOS S1-VR-M128, từ đó đưa ra thiết kế lựa chọn cho hệ thống. Dựa vào thiết kế tổng thể hệ thống điều khiển thiết bị chia chọn và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống để đưa ra thiết kế cho các module. Thiết kế module đọc Barcode Thiết kế module bẻ ghi và ngăn xếp • Nghiên cứu về lý thuyết điều khiển tự động: Nghiên cứu các nguyên lý cơ bản về điều khiển. Nguyên lý điều khiển PI ( điều khiển tỷ lệ-tích phân) Nguyên lý điều khiển PID Chương trình KC.03 33
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Nguyên lý điều khiển bằng logic mờ • Nghiên cứu và lựa chọn Card điều khiển thích hợp cho hệ thống chia chọn: Công nghệ điều khiển bằng PLC Xác định công nghệ và thiết bị điều khiển cho hệ thống chia chọn • Lựa chọn thuật toán điều khiển cho hệ thống: Nghiên cứu các kiểu chia thư và xác định thuật toán điều khiển luồng thư Thuật toán điều khiển về phía trước (feed forward) Thuật toán sử dụng thời gian trễ Thuật toán sử dụng bảng mã • Xây dựng phần mềm điều khiển: Nghiên cứu công cụ lập trình PLC S7-200, thiết kế và xây dựng các phần mềm. Thiết kế hệ thống điều khiển và các phần mềm điều khiển Sơ đồ khối hệ thống phần mềm điều khiển thiết bị chia chọn thư tự động của đề tài được trình bày dưới đây. Ghép nối giữa máy tính và PLC thông qua chuyển đổi RS232/RS485. Phần mềm giao diện giữa máy tính và PLC để điều khiển, thu thập dữ liệu và thông tin báo lỗi. Phần mềm chạy trên PLC dùng điều khiển hai module: Master module sử dụng PLC S7-200 hoặc S7-300 tùy theo yêu cầu của hệ thống. Slave module sử dụng PLC S7-200, số lượng Slave module tùy thuộc vào hệ thống có bao nhiêu hướng chia và phần này có thể nâng cấp và mở rộng dễ dàng bằng việc ghép thêm các module Slave. Chương trình KC.03 34
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Sơ đồ khối hệ thống phần mềm điều khiển thiét bị chia chọn thư tư động Chương trình giao diện giữa PC và PLC trên nền Visual Basic để điều khiển, thu thập dữ liệu và thông báo lỗi; Chương trình Step7/Microwin để lập trình cho các Module S7-200/300 Chuyển đổi RS232/RS485 Mạng sử dụng phương thức PPI, MPI Slave Module n: PLC Slave Module 1: PLC Master Module: PLC S7-200 S7-200 S7-200/300 Slave Program điều khiển module phân phối thư Master Program điều khiển băng truyền, đọc 1 n với các ngăn chia tương ứng, thông báo kết Barcode, phát địa chỉ thư tới module phân phối quả tới Master module gồm các khối sau: thư tương ứng gồm các khối sau: Main: Xử lý tín hiệu từ cảm biến để gọi chương Main: Xử lý tín hiệu từ cảm biến để gọi chương trình con (SBR) tương ứng trình con (SBR) tương ứng và điều khiển tốc độ SBR0: Cài đặ t phương thức trao đổi của mạng băng truyền SBR1 – SBR8: Điều khiển bẻ ghi của Ngăn thư SBR0: Cài đặt phương thức trao đổi của mạng tương ứng 1 t ới 8 SBR1: Đặt Ngăn theo lệnh SBR9: Thông báo kết quả và báo lỗi module SBR2: Xử lý số liệu đọc từ đầu đọc Barcode SBR3: Phát địa chỉ thư tới Slave module tương ứng SBR4: Nhận thông báo từ các Slave Module INT0: interrupt routine nhận lệnh từ PC INT1, 2: interrupt routine nhận số liệu từ đầu đọc Barcode Lưu đồ thuật toán điều khiển sử dụng cho Master và Slave module được trình bày dưới đây Chương trình KC.03 35
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Chương trình mô phỏng thuật toán điều khiển luồng thư Chương trình điều khiển module đọc Barcode Chương trình điều khiển module bẻ ghi và ngăn xếp 3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp Để xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bể ghi và ngăn xếp, nhóm thực hiện đã nghiên cứu một số thiệt bị chia chọn hiện có trên thế giới, dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật đã được đăng ký để xây dựng các sơ đồ khối các module và hệ thống. Nghiên cứu lý thuyết điều khiển cũng như khảo sát các thiết bị điều khiển hiện đang có bán tại Việt nam và trên thế giới, từ đó xác định thiết bị điều khiển sẽ dùng trong đề tài. Qua nghiên cứu và khảo sát kỹ lưỡng, nhóm thực hiện đưa ra giải pháp sử dụng thiết bị điều khiển PLC S7-200 của Siemens hiện đang rất thông dụng ở Việt nam. Nhóm thực hiện đã xây dựng hệ thống điều khiển các module đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn xếp dựa trên thiết bị và công nghệ của PLC dòng S7-200 của Siemens. Sơ đồ mạch tín hiệu của module đọc Barcode và sơ đồ mạch điều khiển tín hiệu của module bẻ ghi và ngăn xếp như ở dưới đây Sơ đồ mạch tín hiệu của module đọc Barcode Chương trình KC.03 37
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Controller Các cảm biến quang điện trước khi tới Giao diện ngăn và trong ngăn (10 cặp) Các nam châm gạt thư tại các Gạt 1 Gạt 2 Gạt 3 Gạt 4 ngăn tương ứng (4 nam châm) Sơ đồ mạch điện điều khiển của module bẻ ghi các ngăn xếp Thuật toán điều khiển luồng thư được xác định sau khi nhóm thực hiện đề tài nghiên cứu kỹ nguyên lý hoạt động của hệ thống chia chọn và các kiểu chia thư. Ở đây có 3 kiểu chia thư, Sơ đồ của các kiểu chia thư như sau : • Kiểu chia thư hình sao Chia thư kiểu hình sao nghĩa là một thư sau khi đi qua đầu đọc Barcode sẽ được xác định chính xác địa chỉ sắp tới và được bẻ ghi sang hướng tới ngăn chia tương ứng. Ở đây các ngăn chia được bố trí theo hình sao như sơ đồ dưới đây : Thư đến Đầu đọc Bẻ ghi Barcode Thư bị loại (Reject) Ngăn chia 1 2 3 n Theo như sơ đồ này thì bẻ ghi là đầu cuối của băng truyền. Nhận được thông báo từ đầu đọc Barcode nó sẽ bẻ ghi cho thư vào ngăn chia tương ứng. Việc chia thư kiểu này dễ thực hiện do việc xử lý thư được thực hiện từng thư một. Tuy nhiên về mặt thiết kế cơ khí số ngăn chia sẽ bị hạn chế do không gian quanh một thiết bị bẻ ghi có hạn và khả năng mở rộng là không có. Do đó đề tài không đi theo hướng này. • Kiểu chia thư nối tiếp Chương trình KC.03 38
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Thư đến Đầu đọc Bẻ ghi Bẻ ghi Bẻ ghi Thư bị loại Barcode 1 2 n (Reject) Ngăn Ngăn Ngăn xếp 1 xếp 2 xếp n Theo kiểu chia này các thư sau khi đi qua đầu đọc Barcode sẽ đi tiếp qua các thiết bị bẻ ghi đấu nối tiếp với nhau. Tuỳ theo vị trí nào mà bẻ ghi sẽ gạt thư vào ngăn chia tương ứng đó. Với cách bố trí này có thể tăng số ngăn đựng thư hay số địa chỉ tương ứng bằng cách lắp đặt nối tiếp thêm một số ngăn thư bổ xung. Về mặt thiết kế cơ khí cũng như sử dụng kiểu chia này rất thuận tiện cho phát triển trong tương lai. Chúng cũng được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Vì thếnhóm thực hiện đi theo hướng này. • Kiểu chia thư kết hợp hình sao và phân tầng Kiểu chia này thường được áp dụng với những hệ thống chia chọn bưu phẩm lớn với số ngăn chia lến đến hàng trăm. Hệ thống chia chọn thư COSMOS S1-VR-M128, đã được lắp đặt và đang sử dụng thử nghiệm tại VPS cũng áp dụng kiểu chia này. Sơ đồ một thiết bị chia thư kiểu này được mô tả trong sơ đồ dưới đây. Chương trình KC.03 39
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Tầng tiếp Bẻ ghi Bẻ ghi 1 n Tầng 3 Ngăn Ngăn xếp 1 xếp n Thư đến Đầu đọc Phân Bẻ ghi Bẻ ghi Thư bị loại Barcode tầng 1 n (Reject) Tầng 2 Ngăn Ngăn xếp 1 xếp n Bẻ ghi Bẻ ghi Tầng 1 1 n Ngăn Ngăn xếp 1 xếp n Theo sơ đồ này các thư sao khi đi qua đầu đọc Barcode sẽ được phân tầng trước khi đưa đến các ngăn chia tương ứng Các thuật toán điều khiển dựa vào các kiểu chia thư ở trên có : • Điều khiển về phía trước (feed forward) • Thuật toán sử dụng thời gian trễ Bộ đếm thời gian Ngăn 1 Ngăn 2 Ngăn 3 Ngăn 4 Ngăn 5 Ghi chú Thứ tự thư và ngăn 9(5) T10(t5) Ngăn 1 cần 1 timer, 8(2) T2(t2) ngăn 2 cần 7(4) T8(t4) 2 ngăn 5 cần 5 timer, 6(1) T1(t1) do khoảng cách từ 5(2) T3(t2) barcode tới 4(4) T7(t4) càng xa 3(3) T4(t3) 2(2) T2(t2) 1(1) T1(t1) Chương trình KC.03 40
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 • t1, t2 t5 : độ trễ từ đầu đọc Barcode tới ngăn tương ứng Trong thuật toán này, mỗi thư sau khi chạy qua đầu đọc Barcode sẽ được gán một thời gian trễ tương ứng với thời gian cần thiết để chạy từ đầu đọc Barcode tới ngăn chia tương ứng. Việc này đòi hỏi bằng truyền phải chạy với một vận tốc ổn định. Cộng với cảm biến trước khi tới bẻ ghi ở ngăn tương ứng có thể ra được lệnh kịp thời để gạt thư vào ngăn. Trong thuật toán này điều phức tạp là việc xử lý và điều phối các bộ đếm thời gian. Càng đi xa số bộ đếm thời gian dành cho ngăn tương ứng càng nhiều, phụ thuộc vào khoảng cách vật lý từ đầu đọc Barcode và tốc độ băng truyền. Số bộ đếm dành cho một ngăn sẽ bằng khoảng cách vật lý từ đầu đọc Barcode tới ngăn đó chia cho tốc độ băng truyền. Ví dụ với đề tài KC.03.16 có thể đặt ngăn sau nhiều hơn ngăn trước 1 bộ đếm thời gian. Một bộ đếm sau khi hoàn thành có thể được sử dụng lại. Ở đây việc quản lý các bộ đếm thời gian tương đối phức tạp, nhất là khi số ngăn nhiều lên. Việc xử lý thuật toán logic để kích hoạt bẻ ghi tương ứng cũng vậy. Nó đòi hỏi số lượng thuật toán logic càng tăng theo số ngăn. Tính cả sai số về tốc độ băng truyền có thể hay một trục trặc nào đó sẽ khiến cho việc vận hành lại khi cần rất phức tạp. Với số ngăn như yêu cầu của đề tài phương pháp này hoàn toàn có khả năng đáp ứng được. Nếu phát triển tiếp lên sẽ gặp nhiều khó khăn. • Thuật toán sử dụng bảng mã Tương ứng cho các ngăn 1 2 3 4 5 Dành cho cảm biến số: Giá trị tương ứng 1 3 7 15 31 Quy ra số Bit5 (24) 0 0 0 0 1 Cảm biến 5 (ngăn cuối) Bit4 (23) 0 0 0 1 1 Cảm biến 4 (ngăn 4) Bit3 (22) 0 0 1 1 1 Cảm biến 3 (ngăn 3) Bit2 (21) 0 1 1 1 1 Cảm biến 2 (ngăn 2) Bit1 (20) 1 1 1 1 1 Cảm biến 1 (ngăn 1) Thư số đã được mã hoá 5 4 3 2 1 Chiều đi vào Theo thuật toán này mỗi thư khi sau khi chạy qua đầu đọc Barcode được gán cho một địa chỉ gồm một số bit liên tục tương ứng với số ngăn chia thư của thiết bị và được xếp theo cột trong một bảng mà số cột bằng số lượng thư có thể từ đầu đọc Barcode tới ngăn chia cuối cùng (bằng khoảng cách vật lý từ đầu đọc Barcode tới ngăn cuối đó chia cho tốc độ băng truyền). Mỗi bit tương ứng cho ngăn mà nó phải đi qua sẽ được đặt là 1. Mỗi khi thư chạy qua một ngăn, bit tương ứng của ngăn đó sẽ được đặt lại Chương trình KC.03 41
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 bằng 0. Việc xác định vị trí của thư sẽ được thực hiện qua việc đánh giá các cột trong bảng. Nhóm thực hiện đề tài đã sử dụng kiểu chia thư nối tiếp và thuật toán điều khiển luồng thư sử dụng bảng mã để xây dựng và phát triển hệ thống điều khiển và các phần mềm điều khiển. Hệ thống chia chọn thư được chế tạo có số hưứong chia it (4 hướng và 1hướng Reject) và có tốc độ thấp do đó việc lựa chọn kiểu chia thư nối tiếp là hợp lý. Khi mở rộng hệ thống với tốc độ cao hơn và số hướng nhiều hơn có thể lựa chọn giải pháp chia nối tiếp và phân tầng để có thể đạt được tốc độ yêu cầu và giảm không gian của thiết bị. Phần mềm điều khiển hệ thống được xây dựng dựa vào công cụ lập trình Step 7 Micro/Win32 phiên bản 3.1 và được xây dựng cho từng module sau đó tích hợp lại. 4. Kết luận Những kết quả của đề tài đã được kiểm chứng trên thiết bị cho những kết quả rất khả quan, khẳng định tính đúng đắn của các giải pháp điều khiển mà nhóm thực hiện đưa ra. Qua đó cũng khẳng định được triển vọng phát triển sản phẩm với tốc độ cao hơn và số hướng nhiều hơn để có thể áp dụng sản phẩm vào được thực tế. Chương trình KC.03 42
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Chương 5 : Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc 1. Sản phẩm Nhánh đề tài này đã có sản phẩm sau: • Báo cáo “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc” (Quyển 5 kèm theo) • Phần mềm xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc 2. Tóm tắt nội dung báo cáo Báo cáo có các nội dung chính sau: • Xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu, cảnh báo hỏng hóc:Nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu, tìm hiểu các nguyên nhân gây hỏng hóc và tắc nghẽn để thiết kế các nguyên lý hoạt động cảnh báo.Kết hợp với các module điều khiển hệ thống để xây dựng nguyên lý thu thập và xử lý số liệu. Phần này có các nội dung sau: Thiết kế nguyên lý hoạt động cho cảnh báo tắc nghẽn trên băng tải Thiết kế nguyên lý hoạt động cho cảnh báo tắc nghẽn trên khay chứa Thiết kế nguyên lý hoạt động cho hệ thống thu thập và xử lý số liệu • Lựa chọn thuật toán điều khiển cho hệ thống tổng hợp xử lý số liệu, cảnh báo hỏng hóc: Lựa chọn thuật toán cho cảnh báo tắc nghẽn Lựa chọn thuật toán cho thu thập số liệu Lựa chọn thuật toán cho xử lý số liệu • Phát triển phần mềm xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc Lựa chọn công cụ phát triển phần mềm Xây dựng chương trình thu thập và xử lý số liệu Xây dựng chương trình cảnh báo hỏnh hóc 3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống tổng hợp số liệu, cảnh báo hỏng hóc Dựa vào các nguyên nhân gây tắc nghẽn, nhóm thực hiện đề tài đưa ra các nguyên lý cảnh báo hỏng hóc theo các bước sau: Phát hiện nơi xảy ra tắc nghẽn Ngừng các thiết bị liên quan ngay lập tức tránh xảy ra các sai hỏng dây truyền Chương trình KC.03 43
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Thông báo cho người sử dụng biết nguyên nhân tắc nghẽn cũng như vị trí bị tắc nghẽn Hệ thống thu thập và xử lý số liệu hoạt động dựa trên nguyên lý là sử dụng các thiết bị đếm điều khiển được, dữ liệu sau khi được thu nhận sẽ được chuyển đến hệ thống điều khiển trung tâm và từ đây sẽ chuyển đến máy tính công nghiệp để lưu trữ và thực hiện các thống kê, xử lý số liệu. Dòng dữ liệu từ khi được thu thập đến khi được xử lý và lưu trữ được thể hiện theo sơ đồ sau: Các sensor thu Các số liệu thu thập thập số liệu từ hệ thống điều khiển trung tâm Hệ thống điều khiển trung tâm Máy tính công nghiệp thực hiện chức năng lưu trữ và thống kê số liệu Kết xuất các thống kê báo cáo cho người sử dụng Thuật toán cho hệ thống cảnh báo được thực hiện trên hệ thống điều khiển trung tâm, ở đây là hệ thống PLC. Dựa vào thuật toán này chúng ta sẽ lập chương trình cho PLC để nó thực hiện việc giám sát cảnh báo tắc nghẽn của hệ thống chia chọn. Lưu đồ thuật toán của hệ thống cảnh báo tắc nghẽn như sau: Chương trình KC.03 44
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Bắt đầu Quét các thông tin cảnh báo tắc nghẽn từ các thiết bị cảm ứng Không Có tắc nghẽn Có Thực hiện việc dừng hệ thống để tránh tổn thất Xác định vị trí và nguyên nhân gây tắc nghẽn, thông báo cho người sử dụng để xử lý tắc nghẽn tại chỗ Nhận tín hiệu từ người sử dụng cho phép hệ thống tiếp tục hoạt động Cũng như thuật toán cảnh báo hỏng hóc, thuật toán thu thâp dữ liệu thực hiện trên hệ thống điều khiển trung tâm, ở đây là hệ thống PLC. Lưu đồ thuật toán thu thập dữ liệu như sau: Chương trình KC.03 45
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Bắt đầu Quét các thông tin từ các thiết bị cảm ứng để giám sát thư vào Không Có thư vào hay không Có Tăng bộ đếm số thư và kích hoạt các thiết bị giám sát khác Có Thu thập các số Có tắc nghẽn liệu liên quan đến không ? độ tin cậy của hệ Không thống Tăng bộ đếm thư đã đi qua hệ thống, các thống kê khác liên quan và gửi các số liệu đến máy tính công nghiệp Các chương trình thu thập số liệu và cảnh báo hỏng hóc được nhóm thực hiện đề tài phát triển dựa trên công cụ lập trình Visual Basic 6.0 và hệ cơ sở dữ liệu Access. Sở dĩ Chương trình KC.03 46
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 chúng tôi lựa chọn công cụ lập trình Visual Basic 6.0 trong bộ Visual Studio 6.0 để phát triẻn phần mềm vì các lý do sau: Tính tiện dụng, đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của chương trình Đơn giản trong các thao tác lập trình, thư viện chương trình đầy đủ Lập trình đồ hoạ, thiết kế giao diện thân thiện với người sử dụng Các modul bổ trợ như liên kết với CSDL, điều khiển cổng COM và thiết kế xây dựng các báo cáo đầy đủ và dễ sử dụng Lý do lựa chọn hệ quản trị CSDL Access 97 của MicroSoft Dễ dàng đáp ứng yêu cầu của chương trình Dễ dàng trong các thao tác thiết kế, cập nhật dữ liệu Tương thích với các công cụ khác trong chương trình Dưới đây là một số giao diện và báo cáo của chương trình. Giao diện chính của chương trình Chương trình KC.03 47
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Giao diện cài đặt cổng Giao diện đặt chế độ chia Chương trình KC.03 48
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Báo cáo tổng hợp Báo cáo tắc nghẽn Chương trình KC.03 49
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 4. Kết luận Nhóm thực hiện đề tài đã thiết kế và lựa chọn thuật toán tổng hợp và cảnh báo hỏng hóc. Với công cụ lập trình Visual Basic 6.0 và hệ cơ sở dữ liệu Access hoàn toàn có thể đáp ứng được yêu cầu của bài toán đặt ra. Tuy nhiên hệ thống được chế tạo nhỏ và có các tính năng không cao lắm, cho nên vấn đề cảnh báo và xử lý số liệu chưa phức tạp. Nhưng với các nguyên lý thiết kế và thuận toán được lựa chọn ta có thể hoàn toàn yên tâm để phát triển hệ thống với những yêu cầu phức tạp hơn. Chương trình KC.03 50
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Chương 6: Tích hợp các module của hệ thống chia chọn 1. Sản phẩm Chương này đã có sản phẩm sau: • Báo cáo kết quả thử nghiệm (Quyển 6 kèm theo) 2. Tóm tắt nội dung báo cáo Chương này có các nội dung chính sau: • Tích hợp các module điều khiển • Tích hợp hệ thống điều khiển với hệ thống cơ khí • Tích hợp hệ thống tổng hợp số liệu và cảnh báo hỏng hóc vào hệ thống. • Chạy thử và hiệu chỉnh hệ thống cơ khí, hệ thống điều khiển, hệ thống cảnh báo, xử lý số liệu. • Thử nghiệm toàn bộ hệ thống trong phòng thí nghiệm 3. Tóm tắt kết quả đạt được Căn cứ vào các chuẩn tích hợp hệ thống, chúng tôi đã tích hợp thành công hệ thống điều khiển vào hệ thống cơ khí, sau đó tích hợp hệ thống tổng hợp, xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc với trung tâm điều khiển của hệ thống. Chạy thử hệ thống dưa ra kết luận, công việc tích hợp hệ thống diễn ra tốt đẹp. Trước khi chạy thử nghiện, chúng tôi đã chạy thử và hiệu chỉnh hệ thống trong một thời gian là 30 ngày. Căn cứ vào yêu cầu của đề tài, chúng tôi đã thử nghiệm hệ thống với các chỉ tiêu đặt ra trong đề cương trong phòng thí nghiệm. Các kết quả thu được cho thấy sự hợp lý của các giải pháp cơ khí, giải pháp điều khiển, giải pháp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc. Với phong bì thư có kích cỡ từ 105x190 đến 145x210mm có in mã vạch giả định theo mã bưu chính, thư được nạp vào bằng tay, kết quả đạt được như sau: Tỷ lệ thư được chia đúng là: 100% Tỷ lệ thư bị tắc nghẽn: 0,05% Tỷ lệ thư không chia: 0,09% Kế quả trên cho thấy tỉ lệ chính xác trong việc đọc mã vạch và chia thư là cao. Tất nhiên đây mới chỉ là con số bước đầu chúng tôi chạy thử nghiệm và tốc độ thư chưa cao vì phải nạp bằng tay. Nhưng ta cũng có thể khẳng định sự thành công của đề tài. 4. Kết luận Quá trình tích hợp hệ thống và chạy thử một sản phẩn bao giờ cũng có những khó khăn nào đó. Trường hợp của hệ thống chia chọn cũng không nằm ngoài qui luật đó. Ty nhiên kết quả thử nghiệm hệ thống trong phòng thí nghiệm cho thấy sự đúng đắn Chương trình KC.03 51
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 trong việc lựa chọn hướng nghiên cứu, lựa chọn công nghệ và giải pháp cho hệ thống. Hệ thống chia chọn thư tự động của đề tài Kc.03.16 là một hệ thống mở. Nhóm thực hiẹn đề tài đã tính đến các khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống về hướng chia cũng như tốc độ chia thư để đáp ứng với nhu cầu thực tế của sản xuất kinh doanh Theo đề cương đăng ký, thiết bị của đề tài có 04 hướng chia, 01 ngăn Reject, tốc độ chia 4.000 thư/ giờ (tương đương với tốc độ băng truyền là 0.5m/gây). Tuy nhiên hiện tại thiết bị có thể đáp ứng được tốc độ lên đến 8.000 thư/ giờ. Các thiết bị điều khiển và bẻ ghi có thể đáp ứng được tới 15.000 thư/giờ. Số hướng chia có thể năng lên từ 16 đến 24 hướng. Để có thể tăng thêm số hướng từ 24 đến 32 hướng, tốc độ lên tới 20.000 thư/giờ, chúng ta cần nghiên cứu và chế tạo hệ thống phân tầng cùng với nâng cao tốc độ xử lý thông tin phần điều khiển và đầu đọc barcode. Các giải pháp công nghệ và kỹ thuật để đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật đó nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu và hoàn toàn có thể làm chủ được. Nhu cầu thực tế của ngành Bưu chính đối với hệ thống chia thư loại nhỏ và vừa là có, tuy nhiên hệ thống chia thư tự động của đề tài chưa phải là sản phẩm cuối cùng và đầy đủ, do đó chưa thể áp dụng ngay hệ thống vào cơ sở sản xuất kinh doanh được. Cần phải bổ sung các phần chưa có của đề tài ( Bộ phận nạp thư tự động, bộ phận in mã vạch, VideoCoding ) cũng như mở rộng nâng cấp hệ thống về hướng chia cũng như tốc độ. Khi đó hoàn toàn có thể đưa vào thực tế sản xuất kinh doanh được. Với sự ổn định của hệ thống hiện và các giải pháp công nghệ mà nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu, nhóm thực hiện hoàn toàn tin tưởng vào khả năng mở rộng, nâng cáp hệ thống và nhóm thực hiện đề tài cũng mong muốn được tiếp tục nghiên cứu và chế tạo các phần chưa có của hệ thống, mở rộng thêm số hướng chia và tăng tốc độ chia thư, để có thể đưa ra được sản phẩm hoàn thiện áp dụng được vào trong thực tế. Khả năng ứng dụng ra thực tế là rất lớn và nhu cầu của ngành Bưu chính trong tương lai sẽ cần đến những hệ thống loại nhỏ và vừa, tự chế tạo trong nước với giá thành hạ để nâng cao năng suất cũng như nâng cao hiệu quả phục vụ của ngành. Chương trình KC.03 52
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Kết quả đạt được của đề tài Đề tài KC.03.16 đã đạt được một số kết quả trong quá trình thực hiện như sau: - Đã chế tạo thành công hệ thống chia chọn thư tự động với các tính năng kỹ thuật sau: + 04 hướng chia + 01 ngăn Reject + Tốc độ chia thư: 4000 thư/giờ tương đương vận tốc băng truyền >= 0.5m/giây + Kích thước phong bì từ 105x190 đến 145x210 + Khối lượng tối đa của thư là 100g - Hệ thống phần mềm điều khiển đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp, tổng hợp số liệu và cảnh báo hỏng hóc. Hệ thống chia chọn thư tự động đã chạy thử nghiệm và cho kết quả tốt, đạt yêu cầu kỹ thuật đề ra trong đề cương. Đã được Hội đồng chuyên gia đánh giá kết quả thử nghiệm thẩm định qua biên bản kiểm tra của Hội đồng. - Phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tư động, được kiểm định bở Cục Quản lý Chất lượng của Bộ Bưu chính Viễn thông. - Bộ tài liệu của hệ thống chia chọn thư tự động: Gồm 06 quyển. Ngoài những sản phẩm chính, đề tài cũng đạt được một số kết quả trông quá trình nghiên cứu và thực hiện. Đã có 04 bài báo khoa học được đăng tải trên các tạp chí, Tào tạo được 04 Tiến sỹ và Thạc sỹ. Chương trình KC.03 53
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Kết luận và khuyến nghị Mục tiêu của đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hóa tiên tiến để nâng cao chất lượng dịch vụ Bưu chính ở Việt nam” là nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm hệ thống chia chọn thư tự động với các tính năng kỹ thuật: Tốc độ chia thư: 4000 thư/giờ, Số hướng chia: 4 hướng và 1 hướng Reject, kích cỡ phong bì từ 105x190 đến 245x210mm Nhóm thực hiện đề tài đã khảo sát, nghiên cứu các hệ thống chia chọn thư tự động trên thế giới và ở việt nam. Nghiên cứu nguyên lý và công nghệ về cơ khí, điều khiển tự động, các chuẩn tích hợp và đã chế tạo thành công hệ thống chia chọn thư theo các tiêu chí kỹ thuật trên. Kết quả chạy thử nghiệm hệ thống là rất khả quan, các bộ phận cơ khí và điều khiển kết hợp với nhau rất đồng bộ. Hệ thống chạy ổn định và có độ chính xác cao. Trong quá trình chạy thử nghiệm, nhóm thực hiện đề tài chưa phát hiện thấy lỗi chia sai. Đó là kết quả rất quan trọng, bởi đó là một trong những tiêu chí hàng đầu của việc tự động hóa quá trình chia thư. Hệ thống cơ khí chạy ổn định và không có hiện tượng xé thư, hệ thống điều khiển thực hiện được đầy đủ và đúng các chức năng theo yêu cầu của đề tài, thu thập đủ ngững số liệu cần xử lý. Những kết quả đạt được đã khích lệ nhóm thực hiện rất nhiều. Chúng ta cũng cần phải nêu lên một thực tế: Do kinh phí giới hạn nên hệ thống chia chọn thư chưa phải là một hệ thống hoàn chỉnh và có thể áp dụng vào một cơ sở sản xuất kinh doanh được. Tuy nhiên với những kết quả đạt được, nhóm thực hiện đề tài hoàn toàn tin tưởng vào khả năng mở rộng của sản phẩm. Nếu có điều kiện chúng ta có thể nâng cấp sản phẩm lên với tốc độ cao hơn, nhiều hướng chia hơn, và hơn nữa phải tiếp tục nghiên cứu những thành phần còn thiếu của sản phẩm như: Hệ thống hút tách phong bì, hệ thống VideoCoding và in mã vạch. Nếu chúng ta làm được điều đó sản phẩm của chúng ta mới có thể áp dụng được vào thực tế. Tự động hóa công việc chia thư là một yêu cầu cần thiết và tất yếu của Ngành Bưu chính. Với các hệ thống chia chọn thư tự động nhập ngoại, giá thành rất cao và đối với các công ty Bưu chính các tỉnh, thành chưa thể sử dụng hết công suất do lưu lượng thư tại các tỉnh, thành chưa cao. Hơn nữa công việc bảo trì, bảo dưỡng các thiết bị nhập ngoại đòi hỏi kinh phí lớn và phức tạp. Do đó việc sử dụng các sản phẩm chế tạo trong nước có giá thành thấp và công suất nhỏ là hợp lý và tiết kiệm, đáp ứng được các yêu Chương trình KC.03 54
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 cầu tại các Công ty Bưu chính tỉnh, thành phố về mặt tài chính cũng như hiệu suất sử dụng. Vì vậy chúng tôi đề nghị Bộ Khoa học và Công nghệ, Ban chủ nhiệm chương trình KC.03 cho phép chúng tôi tiếp tục nghiên cứu và chế tạo những bộ phận còn lại của hệ thống và phát triển hệ thống để có thể đạt được tốc độ khoảng từ 15.000 thư/giờ đến 20.000 thư/giờ với số hướng từ 24 dến 32 đủ đáp ứng được các yêu cầu chia thư tại các Bưu điện tỉnh, thành, để sản phẩm của đề tài có thể áp dụng được vào thực tế sản xuất khinh doanh của Ngành Bưu chính, góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ Bưu chính . Chương trình KC.03 55
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Tài liệu tham khảo 1. Báo cáo đề tài: Nghiên cứu khả năng ứng dụng các loại thiết bị chia chọn tự động cho mạng cấp 2 trong Bưu chính Việt nam. MS :102-2002-TCT-RDP-BC-48 2. Technical Proposal of Mail Processing System - NEC 3. Presentation Sorter for Parcel - TKK 4. Beumer Documentation 5. Technical Information Mail Sorting System - Siemens 6. Sorter BS25 7. Catalog của các hãng NEC, Bell & Howell, Siemens, TKK, Beumer, Alcatel, Solystic 8. Các trang Web về tự động hoá và các sản phẩm của các hãng www.theorem.net/control www.htservices.com www2.control.com www.jashaw.com/pid/ www.plcs.net www.industrialtext.com www.plcman.co.uk www.abb.com www.itech-troon.com www.ab.com/plclogic www.bytronic.co.uk/plcs.htm www.omron.com oeiwcsnts1.omron.com www.hitachi-ds.com www.unitronics.com www.epanorama.net www.microcontroller.com Chương trình KC.03 56
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 www.atmel.com www.zilog.com 9. Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 16/2002 /HĐ - ĐTCT- KC.03 10. Bản vẽ thiết kế cơ khí thiết bị chia chọn tự động theo đề tài KC.03.16 11. Katsuhiko Ogata: Moderrn Control Engineering, Lần xuất bản thứ 3, Prentice Hall International Inc. 1997 12. Tài liệu thiết kế và bản vẽ kỹ thuật hệ thống chia chọn thư COSMOS STR VN-1 323 GB do Solystic S.A cung cấp 13. IMS B008 User guide and reference Manual; ANSI C Toolset User guide, INMOS Limited, SGS-Thompson Microelectronics Group 14. Đĩa CDROM CA-01 10/2002 E giới thiệu về các hệ thống điều khiển và các sản phẩm liên quan của Siemens 15. Siemens Automation & Drives, Siemens AG Representation Vietnam 16. Tham khảo một số công ty kỹ thuật như IMI và Viện nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi điện tử IMET Chương trình KC.03 57
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Phụ lục Báo cáo thử nghiệm hệ thống chia chọn thư tự động Lời nói đầu Hệ thống chia chọn thư tự động của đề tài KC.03.16 có các chỉ tiêu kỹ thuật theo đăng ký trong đề cương: Tốc độ chia thư: 4.000 thư/giờ, Số ngăn chia: 04, Số ngăn Reject: 01, Kích thước phong bì thư: 105x190 đến 145x210 cm. Với những chỉ tiêu kỹ thuật như trên, nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống chia chọn thư tự động và chạy thử nghiệm hệ thống trong phòng thí nghiệm. Dựa vào yêu cầu kỹ thuật của thiết bị, chúng tôi đã đưa ra các tiêu chí đánh giá trong quá trình chạy thử nghiệm. Đó là tốc độ băng truyền, Số lần chia thư, số lượng thư được chia, số thư chia vào các ngăn, số thư bị loại(ngăn Reject), số thư tắc nghẽn, tỷ lệ chia thư đúng ngăn, tỷ lệ chia sai, tỷ lệ tắc nghẽn. Các kết quả thu được chúng tôi thực hiện trong nhiều lần và trong nhiều ngày, cho phép chúng ta đánh giá tương đối chính xác về thiết bị chia thư. Tuy nhiên đây chỉ là một phần trong hệ thống chia thư tự động, hệ thống chia thư được đăng ký trong đề cương của đề tài chưa có các module nạp thư tự động, in mã vạch và hệ thống Videocoding. Vì vậy hệ thống được chế tạo theo đề cương đăng ký của đề tài mới chỉ là thiết bị trong phòng thí nghiệm, chưa đưa ra áp dụng trong thực tế được. Chương trình KC.03 58
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Kết quả chạy thử nghiệm 1. Tốc độ băng truyền Tốc độ chia thư của hệ thống là 4.000 thư/giờ. Tuy nhiên hệ thống chưa có bộ phận nạp thư tự động ( theo đăng ký trong đề cương), do vậy qui trình nạp thư thực hiện thủ công (bằng tay). Tốc độ nạp thư bằng tay chưa đáp ứng được tốc độ nạp thư bằng bộ phận nạp thư tự động, vì vậy để xác định được tốc độ chia thư, chúng tôi phải đo tốc độ băng truyền. Phương pháp tính toán tốc độ băng truyền dựa theo tốc độ chia thư đã được trình bày kỹ ở trong báo cáo về phần cơ khí. Tốc độ băng truyền được tính toán là 0.5 m/giây. Kết quả đo thử khi chạy hệ thống bằng phương pháp tính thời gian thư đi qua 2 cảm biến là: 0.524 m/giây. Với kết quả này hệ thống hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu chia thư với tốc độ 4.000 thư/giờ nếu như hệ thống có bộ phận nạp thư tự động. 2. Thử nghiện hệ thống cơ khí Sau khi hệ thống cơ khí được lắp ráp, tích hợp, nhóm thực hiện đề tài đã chạy thử nghiệm theo các trình tự sau: - Chạy thử toàn bộ hệ thống khi đã lắp dây đai dẫn động và băng tải chia thư theo vận tốc tăng dần của môtơ + Chạy 30 phút ở vận tốc 50 vòng/phút + Căn chỉnh toàn bộ puli + Chạy 30 phút với vận tốc 100 vòng/phút + Chạy 30 phút ở vận tốc 208 vòng/phút (vận tốc tính toán) + Kết quả chạy thử không tải hệ thống puli và dây đai sau nhiều lần căn chỉnh đã đạt kết quả tốt, dây đai chạy đúng độ cao, không bị vượt ra ngoài hệ thống puli. - Chạy thử hệ thống thiết bị bẻ ghi trong khi hệ thống dây đai hoạt động với kết quả tốt, thiết bị bẻ ghi hoạt động bình thường không bị vướng hoặc nhiễu trong khi các hệ thống khác hoạt động bình thường. - Đấu nối với hệ thống điều khiển và chạy thử ghép nối toàn bộ hệ thống với kết quả đạt được như sau: Chương trình KC.03 59
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 + Thư được băng tải mang (kẹp theo chiều dọc) trên toàn bộ hệ thống, không có hiện tượng nhả thư, sai lệch về độ cao của thư từ đầu đến cuối hệ thống. + Các hệ thống bẻ ghi hoạt động tốt, không sai sót, thư được lái vào từng nhánh phụ theo lệnh từ hệ thống điều khiển. + Hệ thống ngăn xếp hoạt động theo đúng thiết kế, thư được đưa xuống thùng thư theo chiều nằm ngang. Kết quả trên cho thấy hệ thống cơ khí hoạt động tốt và ổn định, đảm bảo các yêu cầu đặt ra. 3. Thử nghiện hệ thống điều khiển Sau khi hiệu chỉnh và chạy thử nghiệm phần cơ khí, nhóm thực hiện đề tài đã tích hợp phần điều khiển vào hệ thống, tiến hành chạy thử và chỉnh sửa hệ thống điều khiển. Quá trình chạy thử nghiện hệ thống được tiến hành theo các bước sau. 3.1 Thử nghiệm và hiệu chỉnh các cảm biến và bẻ ghi Các cảm biến quang học được lắp đặt tại các vị trí dự định và thử nghiệm khả năng làm việc và phối hợp với các bẻ ghi. Trước khi lắp đặt thực tế, các cảm biến đã được thử nghiệm chế độ làm việc và tính năng theo một chương trình mô phỏng để đảm bảo khả năng làm việc khi lắp vào thiết bị thực tế. Khi lắp đặt thực tế, từng cảm biến đều được kiểm tra tính năng làm việc khi kết hợp với thiết bị. Nhiều chương trình phần mềm sửa đổi được viết riêng để kiểm tra, hiệu chỉnh đánh giá và hiển thị kết quả trên máy tính để tiện xử lý. Dựa trên kết quả kiểm tra đánh giá, một số hiệu chỉnh cần thiết đã được thực hiện như thay đổi vị trí đặt các cảm biến, hiệu chỉnh và kiểm tra độ nhạy làm việc của chúng để đảm bảo quy trình điều khiển của thiết bị theo yêu cầu. Sau khi các cảm biến đã được kiểm tra đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, đầu đọc Barcode được lắp đặt và kiểm tra thử nghiệm. Trước đó đầu đọc Barcode đã được thử nghiệm riêng rẽ với máy tính và PLC qua các phần mềm viết riêng để xác định và hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật theo yêu cầu của đề tài. Việc thử nghiệm với trợ giúp của máy tính đã cho phép nhóm đề tài xác định được chính xác các chuẩn số liệu và kết quả đọc, điều cần thiết để đảm bảo phối hợp hoạt động của đầu đọc Barcode với PLC và máy tính do đầu đọc Barcode được nối trực tiếp với PLC, gửi số liệu đọc được cho nó Chương trình KC.03 60
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 và PLC là nơi mọi số liệu được xử lý đánh giá và gửi tới máy tính theo thời gian thực. Sau khi đã được kiểm tra đánh giá, đầu đọc Barcode được lắp với thiết bị. Tại đây đầu đọc Barcode được hiệu chỉnh để sao cho có thể đọc được mã vạch trên thư trong thực tế của thiết bị. Một số hiệu chỉnh cần thiết dã được tiến hành do cự ly hoạt động và độ nhạy của đầu đọc Barcode phụ thuộc rất nhiều vào loại mã được sử dụng và kích cỡ của mã. Nhóm đề tài đã phải thử nghiệm nhiều loại mã vạch khác nhau về kích cỡ để cuối cùng tìm được một kích cỡ phù hợp với thiết bị. Do đây chỉ là thiết bị nghiên cứu và chuẩn quốc gia về mã vạch chưa có, nhóm đề tài đã phải tạm áp dụng loại mã Royal Mail 4 State của Vương quốc Anh để đánh giá. Hàng trăm thư với các địa chỉ khác nhau được in mã vạch để phục vụ cho thử nghiệm và đánh giá hoạt động của toàn bộ hệ thống. 3.2 Thử nghiệm và hiệu chỉnh toàn bộ hệ thống Sau khi toàn bộ các khối riêng biệt đã được kiểm tra và hiệu chỉnh, việc thử nghiệm toàn bộ hệ thống đã được tiến hành. Một chương trình viết trên nền của Visual Basic dùng để điều khiển hệ thống qua máy tính, nhận thông tin và xử lý đã được viết và hoàn thiện trong quá trình thử nghiệm toàn bộ hệ thống. Một số thay đổi được bổ xung như phát lệnh đổi mã vị trí của các ngăn từ máy tính, phân tích hỏng hóc và phát hiện lỗi chương trình trong quá trình thử nghiệm. Sau một thời gian hiệu chỉnh, hoàn thiện và khắc phục lỗi chương trình và hệ thống, cuối cùng toàn bộ hệ thống đã chạy đáp ứng yêu cầu đặt ra của đề tài. Tất cả các thư với mã vạch khác nhau khi đưa vào đều được xử lý chính xác và gạt vào các ngăn tương ứng mà không có nhầm lẫn. Việc thay đổi mã vị trí của các ngăn từ máy tính có thể được tiến hành nhanh chóng và thuận tiện cho người sử dụng. Sau khi đã thử nghiệm và kiểm tra nhiều lần không theo quy luật nhất định, nhóm đề tài đã có thể khẳng định rằng về cơ bản hệ thống đã hoạt động theo đúng yêu cầu đặt ra của đề tài. Sau khi kiểm tra khẳng định được khả năng làm việc của hệ thống với các mã đầy đủ (6 ký tự), nhóm đề tài đã tiến hành thử nghiệm với trường hợp chỉ xem xét so sánh một nhóm ký tự của mã thư với mục đích chia thư theo khu vực. Chương trình đã được sửa đổi tương ứng với yêu cầu này và nạp vào PLC để chạy thử. Ngoài ra việc phát thông tin ra PC phục vụ cho việc đánh giá và xử lý kết quả công việc cũng được hoàn thiện. Chương trình KC.03 61
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Mục đích của chương trình sửa đổi này cộng với việc dễ dàng thay đổi mã cho các ngăn sẽ đảm bảo việc chia thư từng giai đoạn: đầu tiên theo một khu vực cấp lớn hơn và sau đó sẽ chia tiếp theo các các cấp nhỏ hơn v.v đáp ứng yêu cầu linh hoạt khi làm việc của hệ thống. Kết quả chạy thử cho thấy chương trình sửa đổi đã đáp ứng được hoàn toàn với yêu cầu đã đặt ra, cho phép chia thư theo nhóm ký tự và máy tính nhận được các thông tin cần thiết cho việc đánh giá và xử lý. 4. Thử nghiệm hệ thống thu thập, xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc. Tích hợp hệ thống tổng hợp số liệu và cảnh báo hỏng hóc vào hệ thống sau khi đã hiệu chỉnh và chạy thử đạt kết quả tốt của hệ thống. Nhóm thực hiện đề tài đã chạy thử và thu được các kết quả khả quan. Các báo cáo thu được giúp cho ta đánh giá chính xác hơn về hệ thống chia thư được chế tạo. 5. Kết quả chạy thử nghiệm toàn bộ hệ thống Sau khi đã chạy thử nghiệm và chỉnh sửa các bộ phận cơ khí, điều khiển, tổng hợp và xử lý số liệu, nhóm thực hiện đề tài tiến hành chạy thử toàn bộ hệ thống. Vì hệ thống có số ngăn chia ít (04 ngăn), vì thế chúng tôi phải thực hiện rất nhiều lần với các địa chỉ khác nhau. Mỗi lần chia chỉ thực hiện được 04 địa chỉ, chúng tôi lựa chọn trên 20 địa chỉ để chia thử. Thời gian thực hiện chạy thử khoảng 15 ngày. Các tiêu chí thống kê để đánh giá là: Thống kê theo địa chỉ và thống kê tổng hợp. Thống kê theo địa chỉ chúng tôi thống kê lưu lượng thư theo mã bưu chính, đia chỉ thư, số thư tắc nghẽn, số thư chia sai. Thống kê tổng hợp chúng tôi thống kê lưu lượng thư vào các ngăn, tỷ lệ tắc nghẽn, tỷ lệ chia sai. Sau đây là những kết quả chạy thử nghiệm của đề tài. 5.1 Kết quả thử nghiệm theo địa chỉ Địa chỉ lựa chọn của nhóm thực hiện đề tài là một số tỉnh, thành phố trong nước và một số phường của các quận ở Hà nội. Do mã bưu chính chưa được triển khai, vì thế mã bưu chính do nhóm thực hiện tự lựa chọn theo 6 chữ số. Kết quả chạy thử theo như bảng sau. Chương trình KC.03 62
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Bảng 1: Kết quả chạy thử nghiệm theo địa chỉ mã Bưu chính Mã BC Địa chỉ Số thư Số thư Số thư Số thư tắc Số thư chia sai không chia nghẽn chia đúng 850000 Đồ Sơn 864 0 0 2 862 450000 Hà Nội 1024 0 0 0 1024 250000 Huế 1216 0 2 2 1212 650000 Hạ Long 944 0 2 0 942 150000 TP.HCM 1344 0 1 2 1341 350000 Đà Nẵng 1792 0 0 1 1791 950000 Cửa Lò 1888 0 2 0 1886 550000 Sầm Sơn 1248 0 0 1 1247 450133 Liễu Giai 2656 0 3 2 2651 450213 Hàng 1728 0 0 1 1727 Bông 450223 Phố Huế 1664 0 3 1 1660 450413 Đông Mạc 1536 0 0 2 1534 450243 Mã Mây 2080 0 2 1 2077 450233 Hàng Gai 2624 0 3 2 2619 450333 Khâm 2144 0 3 0 2141 Thiên Chương trình KC.03 63
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Bảng 1: Kết quả chạy thử nghiệm theo địa chỉ mã Bưu chính Mã BC Địa chỉ Số thư Số thư Số thư Số thư tắc Số thư chia sai không chia nghẽn chia đúng 450343 La Thành 1760 0 0 0 1760 450323 Hàng Bột 2624 0 3 1 2620 450423 Chợ Mơ 2176 0 4 1 2171 450433 Vĩnh Tuy 1548 0 0 1 1547 450143 Kim Mã 1827 0 2 0 1825 450123 Điện Biện 2752 0 3 1 2748 450113 Cống Vị 2368 0 2 1 2365 450313 Chùa Bộc 1252 0 0 0 1252 Tổng 51.056 0 35 22 40.999 Tỷ lệ 0% 0,09% 0,05% 100% Số thư: Tổng số thư của từng đia chỉ Số thư chia sai: Số thư có địa chỉ ngăn 1 lại nhảy sang ngăn khác, ví dụ ngăn 2 Số thư không chia: số thư không đọc được địa chỉ hoặc đọc được địa chỉ nhưng địa chỉ không nằm trong các ngăn được chia Số thư chia đúng: Là số thư được chia đúng vào ngăn có địa chỉ tương ứng. Số thư không địa chỉ bị loại ra chúng tôi đưa vào bảng số thư chia đúng, vì các thư không địa chỉ khi chia thư đi vào ngăn Reject là đúng. Chương trình KC.03 64
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 5.2 Kết quả thống kê theo ngăn Chúng tôi thực hiện chạy máy theo địa chỉ các ngăn định trước, có 04 ngăn được gán địa chỉ, ngăn số 5 dùng làm ngăn Reject để chứa các thư loại. Chúng tôi thay đổi địa chỉ các ngăn không theo qui luật nào, theo những thời gian chạy khác nhau. Kết quả chạy thư theo như bảng 2. Bảng 2: Thống kê số lượng thư chạy thử nghiệm theo ngăn Ngăn 1 Ngăn 2 Ngăn 3 Ngăn 4 Ngăn 5 Tổng (Reject) Tổng số thư vào các 9760 9504 8000 8128 5664 41.056 ngăn Số thư tắc nghẽn 5 4 4 6 3 22 Số thư chia sai 0 0 0 0 0 0 Số thư không chia 10 7 10 8 0 35 Tỷ lệ % tắc nghẽn 0.05 0.04 0.05 0.07 0.05 0.05 Tỷ lệ chia sai % 0 0 0 0 0 0 Tỷ lệ không chia % 0.10 0.07 0.13 0.10 0 0.09 Tỷ lệ chia đúng % 100 100 100 100 100 100 Ngăn 1, 2, 3, 4: Các ngăn chia tương ứng với các địa chỉ đặt trước Ngăn 5 (Reject): Ngăn các thư loại Chương trình KC.03 65
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Kết luận Các kết quả thu được từ chạy thử nghiệm hệ thống chia chọn thư tự động của đề tài KC.03.16 cho thấy hệ thống chia thư mà nhóm thực hiện đề tài nghiên cứu chế tạo đáp ứng được các yêu cầu của đề tài. Hệ thống chạy ổn định và có độ chính xác cao. Ở đây chúng ta nói đến độ chính xác cao bởi hiện tại chưa có thư nào bị chia sai, tức là nhầm địa chỉ. Đó là một điều rất đáng quan tâm, bởi đối với các thiết bị chia thư tự động, một trong những yêu cầu quan trọng là tỷ lệ chia sai phải rất thấp.Với một thư khi đã không biết chính xác địa chỉ thì phải loại ra(không chia) để sau này chia tay, nếu chia sai(nhầm) sẽ ảnh hưởng rất lớn. Với những kết quả này hoàn toàn có thể tin tưởng vào khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống để có thể triển khai vào thực tế tại các Công ty Bưu chính Tỉnh, Thành phố trong nước. Hơn nữa hệ thống chia thư tự động mà nhóm thực hiện đề tài nghiên cứu và chế tạo là một hệ thống mở. Nhóm thực hiện đã tính đến các khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống về số hướng chia cũng như tốc độ chia. Theo đề cương đăng ký, thiết bị của đề tài có 04 hướng chia, 01 ngăn Reject, tốc độ chia 4.000 thư/ giờ (tương đương với tốc độ băng truyền là 0.5m/gây). Tuy nhiên hiện tại thiết bị có thể đáp ứng được tốc độ lên đến 8.000 thư/ giờ. Các thiết bị điều khiển và bẻ ghi có thể đáp ứng được tới 15.000 thư/giờ. Số hướng chia có thể năng lên từ 16 đến 24 hướng. Để có thể tăng thêm số hướng từ 24 đến 32 hướng, tốc độ lên tới 20.000 thư/giờ, chúng ta cần nghiên cứu và chế tạo hệ thống phân tầng cùng với nâng cao tốc độ xử lý thông tin phần điều khiển và đầu đọc barcode. Các giải pháp công nghệ và kỹ thuật để đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật đó nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu và hoàn toàn có thể làm chủ được. Nhu cầu thực tế của ngành Bưu chính đối với hệ thống chia thư loại nhỏ và vừa là có, tuy nhiên hệ thống chia thư tự động của đề tài chưa phải là sản phẩm cuối cùng và đầy đủ, do đó chưa thể áp dụng ngay hệ thống vào cơ sở sản xuất kinh doanh được. Cần phải bổ sung các phần chưa có của đề tài cũng như mở rộng nâng cấp hệ thống về hướng chia cũng như tốc độ. Khi đó hoàn toàn có thể đưa vào thực tế sản xuất kinh doanh được. Với sự ổn định của hệ thống hiện và các giải pháp công nghệ mà nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu, nhóm thực hiện hoàn toàn tin tưởng vào khả năng mở rộng, nâng cáp hệ thống và nhóm thực hiện đề tài cũng mong muốn được tiếp tục nghiên cứu và chế tạo các phần chưa có của hệ thống, Chương trình KC.03 66
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 mở rộng thêm số hướng chia và tăng tốc độ chia thư, để có thể đưa ra được sản phẩm hoàn thiện áp dụng được vào trong thực tế. Khả năng ứng dụng ra thực tế là rất lớn và nhu cầu của ngành Bưu chính trong tương lai sẽ cần đến những hệ thống loại nhỏ và vừa, tự chế tạo trong nước với giá thành hạ để nâng cao năng suất cũng như nâng cao hiệu quả phục vụ của ngành. Chương trình KC.03 67
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Danh sách những người thực hiện TT Họ và tên Cơ quan công tác A Chủ nhiệm đề tài Bộ Bưu chính Viễn thông PGS.TS. Nguyễn Minh Dân B Cán bộ tham gia nghiên cứu 1 KS. Trần minh Sơn Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 2 TS. Lê Anh Tuấn Viện Tên lửa-Trung tâm KHKT & CNQS 3 KS. Đoàn Đình Phương Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam 4 Ths. Nguyễn Thái Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 5 KS. Trần Thế Truyền Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 6 Ths. Phạm Quốc Huy Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện 7 TS. Nguyễn Xuân Huy Viện Tên lửa-Trung tâm KHKT & CNQS 8 KS. Nguyễn Hồng Quyền Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam 9 KS. Lê Tuấn Minh Viện Khoa học Vật liệu-Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam 10 KS. Biện Văn Quang Viện Khoa học Kỹ thuật Bưu điện
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Mục lục Lời nói đầu 1 Mục tiêu đề tài .3 Phương pháp nghiên cứu . 4 1. Nghiên cứu lý thuyết 4 2. Chế tạo sản phẩm .4 3. Thử nghiệm 4 Giới thiệu chung 5 Nhánh 1: Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động 6 1. Sản phẩm 6 2. Tóm tắt báo cáo 6 3. Kết luận 7 Nhánh 2: Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động 8 1. Sản phẩn 8 2. Tóm tắt nội dung của báo cáo 8 3. Đánh giá kết quả thu được 9 4. Kết luận và khuyến nghị .10 Nhánh 3: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode 11 1. Sản phẩm 11 2. Tóm tắt nội dung báo cáo 11 3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống cơ khí cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp .11 4. Kết luận 12 Nhánh 4: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp 13 1. Sản phẩm 13 2. Tóm tắt nội dung báo cáo 13 3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống điều khiển cho module đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp .14 4. Kết luận 15 Chương trình KC.03 ii
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Nhánh 5: Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc .16 1. Sản phẩm 16 2. Tóm tắt nội dung báo cáo 16 3. Tóm tắt kết quả xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc 16 4. Kết luận 17 Nhánh 6: Tích hợp các module của hệ thống chia chọn 18 1. Sản phẩm 18 2. Các nội dung đã thực hiện 18 3. Kết quả đạt được 18 4. Kết luận 18 Kết quả đạt được của đề tài 19 Kết luận và khuyến nghị 20 Tài liệu tham khảo .21 Chương trình KC.03 iii
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Lời mở đầu Ngành Bưu chính nước ta trong thời gian gần đây phát triển rất nhanh, nhiều dịch vụ mới được đưa vào khai thác và bước đầu đã tạo nên bộ mặt mới của Bưu chính. Việc ứng dụng công nghệ mới, tiên tiến để nâng cao chất lượng phục vụ cũng như hiệu quả kinh doanh của Ngành là rất cần thiết. Tin học hoá công việc quản lý và điều hành đã từng bước được áp dụng và đã đem lại những hiệu quả ban đầu. Tuy nhiên công nghệ khai thác bưu gửi của Ngành hầu như vẫn là thủ công và tốn rất nhiều công sức. Tự động hoá trong qui trình khai thác sẽ nâng cao được chất lượng phục vụ và hiệu quả kinh doanh của Ngành. Hiện nay mới có Trung tâm I của Công ty VPS tại Hà nội được trang bị hệ thống chia thư và bưu kiện tự động. Các Công ty bưu chính của các tỉnh, thành phố vẫn khai thác thủ công. Tuy nhiên giá thành một hệ thống chia chọn tự động rất cao, vì thế không thể đầu tư các thiết bị chia chọn tự động vào nhiều điểm trong mạng lưới Bưu chính Quốc gia ngay được. Giải pháp nghiên cứu và chế tạo từng phần trong hệ thống chia chọn tự động để tiến tới chế tạo toàn bộ hệ thống chia chọn tự động với những chỉ tiêu kỹ thuật đáp ứng được yêu cầu công việc ở những Trung tâm hoặc các Công ty Bưu chính tỉnh, thành phố có lưu lượng Bưu gửi thấp là một nhu cầu thực sự. Với việc nghiên cứu và chế tạo trong nước các thiết bị chia chọn, Giá thành của hệ thống sẽ thấp hơn rất nhiều so với nhập ngoại. Đồng thời đáp ứng một cách linh hoạt các yêu cầu kỹ thuật cũng như công việc của Ngành Bưu chính. Đề tài KC.03.16 “Nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tự động hoá tiên tiến để nâng cao chất lượng dịch vụ bưu chính ở Việt Nam” thuộc Chương trình Khoa học Công nghệ Nhà nước về Tự động hoá là bước đi đầu tiên cho giải pháp nghiên cứu và chế tạo ở trong nước các hệ thống tự động để phục vụ và nâng cao hiệu xuất sản xuất . Đề tài được chia làm 5 nhánh nghiên cứu chính. 1. Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động 2. Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động 3. Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cơ khí cho modul đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp Chương trình KC.03 1
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 4. Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cho modul đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp 5. Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tổng hợp xử lý số liệu và cảnh báo hỏng hóc 6. Tích hợp các modul của hệ thống chia chọn Kết quả nghiên cứu của các nhánh sẽ được trình bày các phần sau. Chương trình KC.03 2
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Mục tiêu của đề tài Mục tiêu tổng quát : - Chế tạo được các thiết bị của hệ thống tự động hoá phục vụ cho ngành Bưu chính thay cho nhập ngoại . Mục tiêu cụ thể: - Định hướng phát triển các thiết bị tự động hoá Bưu chính dựa trên công nghệ tiên tiến của thế giới và phù hợp với điều kiện Việt Nam. - Chế tạo thử nghiệm một số thiết bị (Module )của hệ thống chia chọn thư tự động . Cụ thể là các module đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn xếp - Từng bước hiện đại hoá các khâu công việc trong lĩnh vực Bưu chính Chương trình KC.03 3
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Phương pháp nghiên cứu 1. Nghiên cứu lý thuyết - Khảo sát, đánh giá thực trạng ứng dụng thiết bị chia chọn tự động trong Bưu chính Việt Nam. - Nghiên cứu tìm hiểu các hệ thống chia chọn thư(Bưu phẩm) tự động trên thế giới. - Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật điều khiển tự động cho các dây truyền cơ khí. - Nghiên cứu các công nghệ cơ khí về truyền tải và phân chia bưu phẩm, từ đó lựa chọn công nghệ thích hợp đối với chia chọn bưu phẩm - Từng bước áp dụng các kết quả nghiên cứu để chế tạo sản phẩm chia chọn tự động bưu phẩm. 2. Chế tạo sản phẩm - Mô hình hóa hệ thống chia chọn thư theo cấu trúc modul. - Xây dựng phần mềm điều khiển chạy trên PLC - Sử dụng phầm mềm thiết kế và công nghệ chính xác để chế tạo các modul cơ khí đọc Barcode, bẻ ghi và ngăn xếp. - Tích hợp hệ thống cơ khí và điều khiển. 3. Thử nghiệm - Thử nghiệm hệ thống cơ khí - Thử nghiệm hệ thống điều khiển - Thử nghiệm hệ thống cảnh báo hỏng hóc và xử lý số liệu - Thử nghiệm toàn bộ hệ thống trong phòng thí nghiệm Chương trình KC.03 4
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Giới thiệu chung Sản phẩm chính của đề tài là hệ thống chia chọn bưu phẩm tự động.Tuy nhiên Bưu phẩm có rất nhiều dạng khác nhau về kích cỡ, khối lượng, hình dáng. Do vậy trong phạm vi đề tài này chúng tôi chỉ đề cấp đến loại thư thường và hệ thống chia chọn tự động cũng chính là hệ trhống chia chọn thư tự động. Hệ thống chia chọn thư tự động là một hệ thống rất lớn, gồm rất nhiều module gộp lại(trình bày trong phần “Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật của đề tài). Việc chế tạo toàn bộ hệ thống đòi hỏi phải mất nhiều thời gian cũng như kinh phí. Do kinh phí hạn hẹp đã được duyệt trong đề cương và hợp đồng, nhóm thực hiện đề tài chỉ đủ khả năng nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm hai module của hệ thống, đó là các module: Module đọc Barcode, module bẻ ghi và ngăn xếp. Vì hệ thống chưa có module nạp thư tự động theo như đăng ký trong đề cương, thư được đưa vào module đọc Barcode bằng tay, do đó chúng tôi tính toán tốc độ băng truyền theo lý thuyết lớn hơn hoặc bằng 0,5m/s. Với tốc độ băng truyền như thế, tốc độ chia thư của hệ thống sẽ đạt 4.000 thư/giờ hoặc lớn hơn. Sau khi nghiên cứu, lập mô hình, xác định công nghệ và lựa chọn thiết bị cho hệ thống. Nhóm thực hiện đề tài tiến hành thiết kế và chế tạo thử một số chi tiết quan trọng của hệ thống để chạy thử và kiểm tra các tính năng kỹ thuật có đáp ứng được yêu cầu đề ra. Sau đó nhóm tiến hành chế tạo toàn bộ hệ thống, tích hợp các modul và chạy thử nghiệm. Kết quả đạt được rất khả quan, sản phẩm của đề tài đã đạt được các yêu cầu kỹ thuật đã được đăng ký trong đề cương. Hệ thống chia chọn thư tự động của đề tài với các yêu cầu kỹ thuật sau: - 04 hướng chia - 01 ngăn Reject - Tốc độ chia thư: 4000 thư/giờ tướng đương tôc độ băng truyền >=0.5m/giây - Kích cỡ phong bì từ105x190 đến 145x210 - Khối lượng bưu phẩm tối đa là 100g. Nội dung và kết quả của các nhánh cũng như của toàn bộ đề tài được trình bày ở phần sau. Chương trình KC.03 5
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Nhánh 1: Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn tự động 1. Sản phẩm Nhánh đề tài này đã có sản phẩm sau: • Báo cáo mô hình hệ thống chia chọn tự động (Quyển 1 kèm theo) 2. Tóm tắt báo cáo Chương 1. Chương này đề cập đến phương pháp và nguyên lý lập mô hình hệ thống chia chọn thư tự động. Trong chương này có các nội dung chính sau: • Nghiên cứu các loại hệ thống chia chọn tự động trên thế giới : Nghiên cứu các modul chính của các hệ thống chia chọn bưu phẩm tự động hiện có trên thế giới. Nghiên cứu các tính năng kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của từng modul. Nhóm thực hiện đề tài đã tìm hiểu kỹ các thiết bị và nhận thấy rằng: Các thiết bị chia chọn chọn bưu phẩm của các hãng trên thế giới được chia thành các chủng loại sau: thiết bị chia chọn bưu phẩm cỡ nhỏ và thiết bị chia chọn bưu phẩm cỡ lớn Về tốc độ thì các thiết bị của các hãng không có sự chênh lệch đáng kể Về tính năng của các thiết bị tuỳ thuộc vào từng hãng cũng như mô hình lớn nhỏ của thiết bị Về nguyên lý hoạt động tương đối giống nhau • Xây dựng yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống chia chọn thư tự động: Nhóm thực hiện đề tài đưa ra các yêu cầu cơ bản của hệ thống chia thư sẽ được xây dựng theo đề cương của đề tài. Các lựa chọn của nhóm dựa theo yêu cầu đủ của hệ thống. • Lựa chọn cấu trúc hệ thống chia chọn thư tự động: Đưa ra cấu trúc hệ thống chia chọn thư tự động dựa trên nguyên lý băng tải kẹp thư để chuyển thư và mã vạch địa chỉ để chia thư. Cấu trúc sản phẩm dự kiến và sự kết nối giữa hệ thống chia thư và SCADA(Hệ thống thu thập số liệu và cảnh báo hỏng hóc). • Xây dựng mô hình hệ thống chia chọn thư tự động: Dựa vào các nghiên cứu trên nhóm thực hiện đề tài đã xây dựng mô hình của hệ thống chia chọn thư tự động: Mô hình tổng thể và các khối chức năng. Chương trình KC.03 6
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Chương 2. Chương này xác định công nghệ điều khiển cho hệ thống chia chọn thư tự động và các giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống. Trong chương này có các nội dung chính sau: • Nghiên cứu và lựa chọn card điều khiển cho hệ thống chia chọn: Nhóm thực hiện đề tài đã nghiên cứu và khảo sát một số card điều khiển đã được thương mại hóa trên thế giới. Từ đó đưa ra sự lựa chọn thiết bị cho hệ thống chia chọn. Nhóm thực hiện lựa chọn thiết bị PLC của hãng Siemens dòng S7. • Lựa chọn giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống: Giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống được lựa chọn dựa trên giải pháp điều khiển. Từ gải pháp điều khiển đưa ra giải pháp cơ khí. Chính vì thế giải pháp ghép nối và tích hợp hệ thống cũng được đưa ra dựa trên các giải pháp đó. Trong nội dung này nhóm thực hiên đề ra các giải pháp sau: Giải pháp điều khiển Giải pháp cơ khí Giải pháp tích hợp hệ thống 3. Kết luận : Nhóm thực hiện đã xây dựng mô hình hệ thống chia chọn, đưa ra các yêu kỹ thuật cũng như công nghệ điều khiển để có thể chế tạo thành công hệ thống theo các chỉ tiêu kỹ thuật đã đang ký trong đề cương. Việc xác định rõ mô hình cũng như công nghệ tạo điều kiện thuận lơi cho việc tìm giải pháp và chế tạo các module của hệ thống chia chọn cả phần cơ khí lẫn điều khiển. Chương trình KC.03 7
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Nhánh 2: Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động 1. Sản phẩm Nhánh đề tài này đã có sản phẩm sau: • Báo cáo” Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống chia chọn tự động” (Quyển 2A kèm theo) • Phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn tự động (Đĩa CD kèm theo) 2. Tóm tắt nội dung của báo cáo: Trong nhánh này có các nội dung sau: Phương pháp mô phỏng: Nhóm thực hiện đề tài đã đưa ra phương pháp mô phỏng, giới hạn bài toán mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động là kết hợp giữa mô phỏng và mô tả. Tìm hiểu các phần mềm mô phỏng chia chọn thư trên thế giới từ đó đưa ra kiến trúc phần mềm mô phỏng Kiến trúc chung: trung tâm phần mềm cấu thành bởi hai bộ phận chính là modul mô phỏng MASSIM (Mail Sortation SIMulation) và modul mô tả MASAM (Mail Sortation AniMation). Giao tiếp giữa hai modul này là thông qua Web Server nhằm tạo ra sự linh hoạt giữa chúng. Kiến trúc thành phần MASSIM: Nhóm thực hiện lựa chọn kiến trúc cho thành phần MASSIM phân mức, hoặc phân bậc(hay lớp) được ứng dụng rộng rãi trong các khung chương trình mô phỏng. Mô hình hoá các thực thể mô phỏng: Thực chất của việc mô phỏng, là nằm xung quanh việc mô hình hoá (modling) hệ thống thực bằng một hình thức toán học và lập trình và thực hiện các vận hành (simulation) trên mô hình toán học trừu tượng đó. Báo cáo trình bày các mô hình diễn giải trên máy tính tương ứng với các modul vật lý và điều khiển. Chương trình KC.03 8
Đề tài KHCN cấp nhà nước KC.03.16 Mô hình hoá hệ thống: Đặc trưng lớn nhất của hệ thống chia chọn thư tự động nếu xét ở mức hệ thống là có đơn vị lưu lượng là rời rạc (là các bưu phẩm). Vì thế công nghệ mô phỏng sự kiện rời rạc DES được lựa chọn cho bài toán này. Mô hình lưu lượng thư: Để xây dựng mô hình lưu lượng thư, nhóm thực hiện đã đưa ra giải thuật tiến trình lưu lượng thư, khảo sát lưu lượng thư và phát triển mô hình lưu lượng thư bằng các phương pháp biến đổi toán học và xấy dựng các phân bố xác xuất. Mô hình hoá thư: Thư được mô tả thành một tiến trình bởi vì thư cần nhận biết nó đang được xử lý bởi modul nào. Mô hình hoá thiết bị và các modul chức năng: Các modul được mô hình hoá thành Server trong mô hình Queue-Server, trong đó mỗi modul là một tiến trình. Phát triển phần mềm mô phỏng: Phần này trình bày các yêu cầu chức năng, các công nghệ và công cụ phát triển phần mềm và phát triển các thành phần của phần mềm: MASSIM, MASSAM. Quy trình các bước chạy mô phỏng như sau: Bước 1: Thiết lập tham số cấu hình hệ thống a. Thiết lập thông qua giao diện GUI của MASSIM b. Thiết lập thông qua giao diện GUI của MASAM c. Thiết lập thông qua giao diện Web Bước 2: Chạy mô phỏng Bước 3: Quan sát kết quả thống kê 3. Đánh giá kết quả thu được Nhóm thực hiện đã xây dựng được phần mềm mô phỏng hệ thống chia chọn thư tự động dựa trên thiết bị COSMOS đang được sử dụng tại công ty VPS. Phần mềm trên đáp ưng được nhu cầu nghiên cứu cũng như giảng dạy tại Việt nam do thiết bị thực ít( có 1 hệ thống tại Công ty VPS) và rất đắt, Việc nghiên cứu trực tiếp trên máy là không hiện thực. Phần mềm mô phỏng được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa mô phỏng và mô tả. Ỏ đây phần mô tả thực hiện nhiều chức năng hơn đã giúp cho toàn nhóm thực hiện đề tài có điều kiện nghiên cứu kỹ hơn trong quá trình thực hiện. Chương trình KC.03 9