Chương 1. TỔNG QUAN
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Andon là một thuật ngữ sản xuất đề cập đến một hệ thống để thông báo cho

quản lý, bảo trì và các công nhân khác về vấn đề chất lượng hoặc quy trình.
Hệ thống Andon theo quan niệm cũ là nhân viên quản lý phải ghi chép bằng tay
và thống kê các sự cố xảy ra. Hệ thống Andon thế hệ tiếp theo được thiết kế dựa trên
công nghệ Vi xử lý, giao tiếp trực tuyến với máy tính thông qua một hệ thống được
thiết kế chuyên dụng, gởi thông tin mọi sự cố trong suốt quá trình sản xuất. Các thông
tin về sự cố sẽ được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu sản xuất chung.
Hệ thống được thiết kế để ghi nhận chi tiết các sự kiện ở từng công đoạn quan
trọng, trong quá trình sản xuất. Hệ thống làm việc theo thời gian thực (Realtime) có
khả năng cảnh báo tức thời những sự cố gián đoạn quá trình như: thiết bị có sự cố,
thiếu nguyên vật liệu, bán thành phẩm, phát hiện lỗi trên sản phẩm bởi nhân viên –
công nhân tham gia sản xuất.
Nhờ xử lý và truyền số liệu trên mạng và bởi khả năng kết nối trực tuyến, người
quản lý dễ dàng kiểm soát mọi sự cố xảy ra trong sản xuất ngay trên màn hình máy
tính ngoài bảng hiển thị và cảnh báo ngay tại xưởng. Hệ thống có thể cho ra những
báo cáo chi tiết hoặc tổng kết về các sự cố xảy ra

1.2.

MỤC TIÊU
Thiết kế và thi công mô hình mô hình hệ thống kiểm soát quá trình sản xuất

Andon.
Báo sự cố tại nơi xảy ra sự cố thông qua nút nhấn hoặc remote.
Hiển thị, cảnh báo lỗi trong quá trình sản xuất theo thời gian thực.



Mô hình áp dụng cho ít hơn 3 công đoạn.

1.5.

BỐ CỤC

 Chương 1: Tổng Quan
Chương này trình bày về vấn đề chọn đề tài, các giới hạn của đề tài, mục tiêu
của đề tài, nội dung nghiên cứu cũng như bố cục của quyển báo cáo.
 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Chương này trình bày về vấn đề nền tảng lý thuyết có liên quan tới đề tài.
 Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán
Chương này trình bày về vấn đề thiết kế, lựa chọn các phương án sao cho phù
hợp nhất với mục tiêu đề tài đưa ra dựa vào sơ đồ khối và chức năng của từng
khối.
 Chương 4: Thi Công
Chương này nói về vấn đề thi công hệ thống từ phần cứng tới phần mềm dựa
trên các tiêu chí lựa chọn đã được tính toán và thiết kế ở chương trước.
 Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá
Chương này trình bày về kết quả đã thực hiện được qua đó đánh giá, khắc phục
những mặt còn hạn chế.
 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển
Chương này trình bày về kết luận chung của hệ thống sau khi khắc phục lỗi và
hướng phát triển trong tương lai của hệ thống.

2


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

khách hàng, đồng thời tránh để xảy ra hiện tượng sai sót hàng loạt trên nhiều sản
phẩm. Thêm nữa, người hỗ trợ khi nhận biết có sự cố, họ biết chính xác cần đến khu
vực nào và giải quyết vấn đề gì, tiết kiệm thời gian khắc phục sự cố.
Trong quản lý, ANDON trước tiên cho phép nhóm vận hành sản xuất tiêu tốn ít
thời gian và ít công sức hơn để ngồi trực bên cạnh máy móc theo dõi tình hình. Thay
vào đó, họ có nhiều thời gian hơn để xử lý sự cố. Tiếp theo, hệ thống cảnh báo sản
xuất chỉ ra những chỗ bất hợp lý trong dây chuyền sản xuất hiện tại. Khắc phục những
sự bất thường xảy ra là cơ hội để giảm sai sót thể hiện qua tần suất dừng lại khắc phục
sự cố. Nhờ cập nhật quá trình sử dụng thiết bị và quá trình sửa chữa, bảo trì, nhóm
vận hành có thể theo dõi thiết bị và nhân viên sửa chữa chính xác. Cuối cùng, hệ
thống cảnh báo sản xuất như là một chương trình giao tiếp hai chiều: khi đèn báo
chuyển về màu xanh, có nghĩa là hệ thống hoạt động bình thường.
Ngược lại, có một số hiểu nhầm về khả năng của hệ thống ANDON. Thứ nhất,
hệ thống cảnh báo sản xuất ANDON có thể thông báo lỗi phát sinh nhưng không thể
tự giải quyết lỗi phát sinh đó. Thứ hai, hệ thống cảnh báo sản xuất không thể tự loại
các khiếm khuyết hiện có trên dây chuyền cũng như trên sản phẩm mà phải được con
người loại bỏ. Nếu không trong những lần vận hành tiếp theo, hệ thống cảnh báo sản
xuất tiếp tục báo lỗi và cho dừng dây chuyền. Thứ ba, mặc dù có thể thông báo tình
trạng lỗi hay bình thường của dây chuyền, hệ thống cảnh báo sản xuất ANDON không
nên được coi là công cụ giao tiếp giữa con người với con người. Nếu công nhân và
người giám sát cần trao đổi với nhau, họ vẫn cần liên lạc với nhau. Cuối cùng, hệ
thống ANDON không thể đảm bảo hàng hóa sản xuất ra đáp ứng nhu cầu khách hàng.

4


GIỚI THIỆU DÂY CHUYỀN MAY ÁO SƠ MI

2.2



TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY WIFI

2.3

2.3.1 Khái niệm
WiFi là phương thức kết nối không dây sử dụng sóng vô tuyến, được triển khai
trên hầu hết các thiết bị điện tử thông minh hiện nay để có thể kết nối với nhau và kết
nối Internet. WiFi được triển khai với mục đích truyền dữ liệu không dây tốc độ cao,
không cần đấu nối dây hay cáp mạng, triển khai hạ tầng mạng một cách nhanh chóng.
WiFi hiện tại đang sử dụng chuẩn kết nối IEEE 802.11.
2.3.2 Nguyên lý họa động
Mạng Internet sẽ được các ISP (Internet Services Provider – nhà cung cấp dịch
vụ internet) truyền đến bộ giải mã tín hiệu số (Modem), thông qua bộ định tuyến
(Router) hay chúng ta thường gọi là “bộ phát Wifi” chuyển tín hiệu hữu tuyến thành
kết nối vô tuyến và đưa đến các thiết bị di động không dây thông qua chuẩn kết nối
WiFi.
Các thiết bị không dây tiếp nhận sóng WiFi thông qua một thiết bị chuyển đổi tín
hiệu gọi là Adapter (card WiFi) được cài đặt trực tiếp trên các thiết bị. Tín hiệu vô
tuyến sẽ được giải mã ngay trên thiết bị, từ đây người dùng có thể trực tiếp truy cập
Internet như bình thường.

Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của WiFi
6


2.3.3 Một số chuẩn kết nối Wifi phổ biến
Các chuẩn mạng Wi-Fi mà chúng ta sử dụng hiện nay đều thuộc bộ tiêu chuẩn
IEEE 802.11 đi kèm một hoặc nhiều chữ cái phía sau. IEEE là chữ viết tắt cho
Institute of Electrical and Electronics Engineers, tạm dịch là Hiệp hội các kĩ sư Điện

này có thể cùng được phát sóng song song nhau.



802.11ac: tốc độ tối đa hiện là 1730Mb/s (sẽ còn tăng tiếp) và chỉ chạy ở băng
tần 5GHz. Một số mức tốc độ thấp hơn (ứng với số luồng truyền dữ liệu thấp
hơn) bao gồm 450Mb/s và 900Mb/s.

Hình 2.4: Một số chuẩn WiFi phổ biến
7


2.4

GIAO TIẾP GIỮA HAI ESP8266 THÔNG QUA SOCKET

2.4.1 Giới thiệu về socket
a. Khái niệm
Góc độ mạng: Socket là 1 trong 2 điểm cuối của đường nối kết hai chiều giữa hai
chương trình thực thi trên mạng.
Góc độ người lập trình: Socket là giao diện lập trình ứng dụng dùng để kết nối
với một chương trình khác chạy trên một máy tính khác trên Internet. Chương trình
mạng có thể sử dụng nhiều. Socket cùng một lúc, nhờ đó nhiều chương trình có thể
sử dụng Internet cùng một lúc.
b. Các chế độ giao tiếp
TCP (Transmission Control Protocol): có nối kết.
UDP (User Datagram Protocol): không nối kết.
c. Cơ chế giao tiếp
Một trong hai quá trình phải công bố số hiệu cổng của socket mà mình sử dụng
để nhận và gởi dữ liệu.

rất nhiều phiên bản và được tối ưu hóa cho các ứng dụng web. Do được tối ưu hóa
cho các ứng dụng web, tốc độ nhanh, nhỏ gọn, cú pháp giống C và Java, dễ học và
thời gian xây dựng sản phẩm tương đối ngắn hơn so với các ngôn ngữ khác nên PHP
đã nhanh chóng trở thành một ngôn ngữ lập trình web phổ biến nhất thế giới.
PHP chạy trên môi trường Webserver và lưu trữ dữ liệu thông qua hệ quản trị cơ sở
dữ liệu nên PHP thường đi kèm với Apache, MySQL và hệ điều hành Linux (LAMP).
 Apache là một phần mềm web server có nhiệm vụ tiếp nhận request từ trình duyệt
người dùng sau đó chuyển giao cho PHP xử lý và gửi trả lại cho trình duyệt.
 MySQL cũng tương tự như các hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác (Postgress, Oracle,
SQL server...) đóng vai trò là nơi lưu trữ và truy vấn dữ liệu.
Linux: Hệ điều hành mã nguồn mở được sử dụng rất rộng rãi cho các webserver.
Thông thường các phiên bản được sử dụng nhiều nhất là RedHat Enterprise Linux,
Ubuntu...
9


2.5.2 Cú pháp của PHP
PHP chỉ phân tích các đoạn mã nằm trong những dấu giới hạn của nó. Bất cứ mã
nào nằm ngoài những dấu giới hạn đều được xuất ra trực tiếp không thông qua xử lý
bởi PHP. Các dấu giới hạn thường dùng nhất là <?php và ?> , tương ứngvới dấu
giới hạn mở và đóng.
Các dấu giới hạn <script language="php"> và </script> cũng đôi
khi được sử dụng. Cách viết dấu giới hạn dạng thẻ ngắn cũng có thể được dùng để
thông báo bắt đầu đoạn mã PHP, là .
Những thẻ này thường xuyên được sử dụng, tuy nhiên giống với những thẻ
kiểu ASP (
dụng trên điện thoại, có thể dễ dàng lấy được dữ liệu và lưu trữ lại vào cơ sở dữ liệu.
2.5.4 Giới thiệu MYSQL
MySQL là hệ quản trị cơ sở dữ liệu tự do nguồn mở phổ biến nhất thế giới và
được các nhà phát triển rất ưa chuộng trong quá trình phát triển ứng dụng. Vì MySQL
là cơ sở dữ liệu tốc độ cao, ổn định và dễ sử dụng, có tính khả chuyển, hoạt động trên
nhiều hệ điều hành cung cấp một hệ thống lớn các hàm tiện ích rất mạnh. Với tốc độ
và tính bảo mật cao, MySQL rất thích hợp cho các ứng dụng có truy cập CSDL trên
internet. MySQL miễn phí hoàn toàn cho nên bạn có thể tải về MySQL từ trang chủ.
Nó có nhiều phiên bản cho các hệ điều hành khác nhau: phiên bản Win32 cho các hệ
điều hành dòng Windows, Linux, Mac OS X, Unix, FreeBSD, NetBSD, Novell
NetWare, SGI Irix, Solaris, SunOS,...
11


MySQL là một trong những ví dụ rất cơ bản về Hệ Quản trị Cơ sở dữ liệu quan
hệ sử dụng Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL).
MySQL được sử dụng cho việc bổ trợ PHP, Perl, và nhiều ngôn ngữ khác, nó làm
nơi lưu trữ những thông tin trên các trang web viết bằng PHP hay Perl,...
 Ưu điểm của MySQL:
Tốc độ: MySQL rất nhanh. Những nhà phát triển cho rằng MySQL là cơ sở dữ
liệu nhanh nhất mà bạn có thể có.
Dễ sử dụng: MySQL tuy có tính năng cao nhưng thực sự là một hệ thống cơ sở
dữ liệu rất đơn giản và ít phức tạp khi cài đặt và quản trị hơn các hệ thống lớn.
Giá thành: MySQL là miễn phí cho hầu hết các việc sử dụng trong một tổ chức.
Hỗ trợ ngôn ngữ truy vấn: MySQL hiểu SQL, là ngôn ngữ của sự chọn lựa cho
tất cả các hệ thống cơ sở dữ liệu hiện đại. Bạn cũng có thể truy cập MySQL bằng
cách sử dụng các ứng dụng mà hỗ trợ ODBC (Open Database Connectivity -một giao
thức giao tiếp cơ sở dữ liệu được phát triển bởi Microsoft).
Năng lực: Nhiều client có thể truy cập đến server trong cùng một thời gian. Các
client có thể sử dụng nhiều cơ sở dữ liệu một cách đồng thời. Bạn có thể truy cập

Kết quả ta thực thi câu truy vấn này trong PHP MY ADMIN là danh sách các
sinh viên.

13


Như ta biết MySQL là một hệ quản trị CSDL nên nó có tính an toàn về bảo mật,
nghĩa là nó có chức năng quản lý User, phân quyền User. Vì vậy trước khi vào PHP
MY ADMIN cần phải đăng nhập.
Như vậy với PHP thì cũng phải có bước đăng nhập, sau đó sẽ là bước định nghĩa
câu truy vấn và cuối cùng là thực thi và lấy kết quả.

Hình 2.8: Câu lệnh tạo đăng nhập trong MySQL
Tóm lại PHP sẽ có nhiệm vục kết nối MySQL và yêu cầu MySQL thực thi các
câu truy vấn và trả kết quả về cho PHP để từ đó PHP lấy kết quả để xử lý.
2.5.5 Giới thiệu HTTP
Trong toàn bộ quá trình, dữ liệu được client gửi tới web server thông qua HTTP
request và được server trả lời lại thông qua các HTTP response. Đây là hai loại thông
điệp của giao thức HTTP cho phép client và server có thể giao tiếp được với nhau.
Thông tin trong một HTTP request bao gồm: request url, header, body (phần body có
thể rỗng). Các method được hỗ trợ trong một HTTP request bao gồm:
 GET: phương thức hay dùng để lấy tài nguyên từ URL truy vấn. Khi truy vấn
dùng phương thức này thì các tham số sẽ được nối thẳng vào URL. Phương thức GET
không có phần thân hay phần thân rỗng. Phương thức này có nhiều hạn chế như việc
bảo mật thông tin kém vì dữ liệu được hiển thị ngay trong URL, độ dài dữ liệu hạn
chế (tối đa là 1024 byte).
 HEAD: lấy phần đầu của truy vấn, tức thông tin về tài nguyên.

14


trang web hiển thị như thế nào. Trình duyệt đọc các file có đuôi .htm hay .html và
15


hiển thị trang web đó theo các lệnh có trong đó. Tất cả các trang web dù xử lý phức
tạp đến đâu đều phải trả về dưới dạng mã nguồn HTML để trình duyệt có thể hiểu và
hiển thị lên được.
Cấu trúc của một tài liệu HTML bao gồm 3 thành phần cơ bản:
 Phần HTML: Mọi tài liệu HTML phải bắt đầu bằng thẻ mở HTML <html> và
kết thúc bằng thẻ đóng HTML </html>. Thẻ HTML báo cho trình duyệt biết nội dung
giữa hai thẻ này là một tài liệu HTML.
 Phần tiêu đề: Phần tiêu đề bắt đầu bằng thẻ <head> và kết thúc bởi thẻ </head>.
Phần này chứa tiêu đề mà được hiển thị trên thanh điều hướng của trang Web. Tiêu
đề nằm trong thẻ title, bắt đầu bằng thẻ <title> và kết thúc là thẻ </title>. Tiêu đề là
phần khá quan trọng. Khi người dùng tìm kiếm thông tin, tiêu đề của trang Web cung
cấp từ khóa chính yếu cho việc tìm kiếm.
 Phần thân: phần này nằm sau phần tiêu đề. Phần thân bao gồm văn bản, hình
ảnh và các liên kết hiển thị trên trang web. Phần thân bắt đầu bằng thẻ <body> và kết
thúc bằng thẻ </body>.
HTML được tạo thành từ rất nhiều các thẻ khác nhau, các thẻ này ghép nối với nhau
để tạo thành một trang web hoàn chỉnh. Một trang web được thiết kế thường bao gồm
các loại thẻ thông dụng: thẻ tiêu đề (heading) gồm 6 loại từ thẻ h1 đến h6, thẻ đoạn
văn (paragraph) và các loại thẻ định dạng văn bản khác.
Trong nội dung đề tài, nhóm thực hiện đã sử dụng kết hợp ngôn ngữ lập trình
PHP và HTML để thiết kế Web Application dành cho bác sĩ, cũng như thiết kế Web
server cho toàn bộ hệ thống.

2.6

GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

nền tảng được hỗ trợ, tương thích Arduino IDE.
 Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2.

17


Hình 2.10: Sơ đồ chân Module ESP8266
 Các chân năng lượng:
 Vin: cấp nguồn ngoài cho Module ESP8266.
 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra.
 GND (Ground): cực âm của nguồn điện.
 Bộ nhớ của ESP8266
 36kB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai báo
khi lập trình sẽ lưu ở đây. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
 Không có ROM được lập trình trong SoC. Do đó, chương trình người dùng
được lưu trữ trong flash SPI bên ngoài.
 Module này được gắn với đèn flash SPI ngoài 4 MB để lưu trữ các chương
trình người dùng.

2.6.2 Bàn phím ma trận 4x4
Ma trận phím 4x4 gồm có 16 nút bấm được sắp xếp theo ma trận 4 hàng, 4 cột.
Các nút bấm trong cùng một hàng và một cột được nối với nhau, vì vậy ma trận
phím 4x4 sẽ có tổng cộng 8 ngõ ra.
18


Ma trận phím 4x4 cho phép các bạn nhập các chữ số, chữ cái, ký hiệu vào bộ điều
khiển qua đó dùng để điều khiển một thiết bị ngoại vi nào đó. Các bạn có thể mắc
thêm trở treo (thông thường là 10K) cho các nút bấm để nút bấm hoạt động ổn định
hơn.

5

4

3

2

1

0

HEX

dp

g

f

e

d

c

b

a


1

0

1

1

F9

2

1

0

1

0

0

1

1

0

A4


1

0

1

1

99

5

1

0

0

1

0

0

1

0

92


1

0

0

0

8F

8

1

0

0

0

0

0

0

0

80


1

0

0

0

88

B

1

0

0

0

0

0

1

1

83


0

0

0

0

1

A1

E

1

0

0

0

0

1

1

0


 Sơ đồ chân:
 VCC: Chân nguồn 5V.
 GND: Chân nguồn 0V.
 A, B, C, D: Ngõ vào BCD.
 a, b, c, d, e, f, g: Ngõ ra mã 7 đoạn.
 LT: Chân kiểm tra các đoạn của LED.

 IC 7447 có 4 chế độ hoạt động:

21


 Sáng bình thường đủ các trạng thái từ 0 ÷ 9 (thường dùng nhất). Chân BI/RBO
phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao, chân RBI phải bỏ trống hoặc nối lên mức
cao, chân LT phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao.
 Chân BI/RBO nối xuống mức thấp thì tất các các đoạn của LED đều không
sáng bất chấp trạng thái của các ngõ vào còn lại.
 Bỏ trạng thái số 0 (khi giá trị BCD tại ngõ vào bằng 0 thì tất cả các đoạn của
LED 7 đoạn đều tắt). Chân RBI ở mức thấp và chân BI/RBO phải bỏ trống (và
nó đóng vai trò là ngõ ra).
 Chân BI/RBO phải bỏ trống hoặc nối lên mức cao và chân LT phải nối xuống
mức thấp. Tất cả các thanh của LED 7 đoạn đều sáng, bất chấp các ngõ vào
BCD. Dùng để Kiểm tra các đoạn của LED 7 đoạn (còn sáng hay đã chết).
2.6.5 IC 74HC595
IC 74HC595 là một IC thông dụng với khả năng dịch bit và ghi nhớ tạm thời 8
bit, đầu vào nối tiếp, đầu ra song song. Với khả năng đó, IC 74HC595 có khả năng
mở rộng số lượng chân vốn đã ít của Board mạch.

Hình 2.14: IC ghi dịch 74HC595
Bảng 2.2. Chức năng các chân IC 74HC595

Ngõ ra dữ liệu song song (bit 4)

5

Q5

Ngõ ra dữ liệu song song (bit 5)

6

Q6

Ngõ ra dữ liệu song song (bit 6)

7

Q7

Ngõ ra dữ liệu song song (bit 7)

8

GND

Chân nối đất

9

Q7’


các đầu ra của 74HC595 trở về trạng thái tổng trở cao, không
có ngõ ra nào được cho phép.

14

DS

Ngõ vào dữ liệu nối tiếp. Tại 1 thời điểm xung clock chỉ đưa
vào được 1 bit.

15

Q0

Ngõ ra dữ liệu song song (bit 8)

16

VCC

Chân cấp nguồn

23


Hình 2.15: Sơ đồ khối IC ghi dịch 74HC595
Ta đặt dữ liệu vào chân DS, và tạo một xung SHCP thì dữ liệu tại chân DS sẽ
được dịch vào thanh ghi 8-STAGE SHIFT REGISTER. Lần lượt làm như trên 8 lần
(dịch bit cao trước), thì ta được 8 bit trong thanh ghi 8-STAGE SHIFT REGISTER.
Sau đó ta tạo một xung STCP thì 8 bit trong thanh ghi 8-STAGE SHIFT

ngay bên trong. LED RGB WS2812 có thể giao tiếp với Arduino hoặc một số
microcontroller khác để điều khiển qua giao tiếp một dây. Với khả năng hiển thị 16
triệu màu với 256 mức độ sáng khác nhau, Module phù hợp với rất nhiều ứng dụng
trang trí, hiển thị.

Hình 2.17: Module Hiển Thị LED RGB WS2812
25