LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với sự phát triển của một quốc gia Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật thì tự động hóa không còn xa lạ Ở các nướ.MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU1MỤC LỤC2CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW 201741.1.LabVIEW là phần mềm như thế nào?41.2.Phần mềm LabVIEW có thể làm gì?41.3.Cấu trúc chương trình trong phần mềm LabVIEW51.3.1.Front Panel51.3.2.Block Diagram61.3.3.Biểu tượng kết nối (IconConnector)71.4.Phần mềm LabVIEW có những ưu điểm, nhược điểm gì?71.5.Các ứng dụng của phần mềm LabVIEW8CHƯƠNG 2. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LABVIEW LẬP TRÌNH GIAO TIẾP VỚI MODULE NI USB 9213.92.1.Module NI USB 921392.1.1.Giới thiệu khái quát về Module NI USB 921392.1.2.Cấu tạo102.1.3.Một số thông số của module NI USB 9213112.2.Lập trình giao tiếp với Module NI USB 9213 bằng phần mềm LabView112.3.Nguyên lí hoạt động và chức năng của hệ thống19CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG VIỆC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CÔNG ĐOẠN CHIẾT CHAI (SẢN PHẨM LÀ CHẤT LỎNG) ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LABVIEW.203.1.Mô tả các yêu cầu cho mỗi thành phần của hệ thống203.2.Xây dựng sơ đồ khối hệ thống223.3.Xây dựng sơ đồ nguyên lí233.4.Thiết kế chương trình trên LabView24KẾT LUẬN26TÀI LIỆU THAM KHẢO27
LỜI NĨI ĐẦU Hiện q trình tự động hóa công nghiệp quan trọng phát triển quốc gia Với nước phát triển Mỹ, Nhật tự động hóa khơng cịn xa lạ Ở nước máy móc thay lao động chân tay, số lượng công nhân nhà máy giảm hẳn thay vào lao động chun mơn, kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp q trình sản xuất thơng qua máy tính Một ứng dụng giám sát LabView, giúp ta điều khiển giám sát toàn trình sản xuất thơng qua máy tính mà khơng phải trực tiếp xuống nới sản xuất để quan sát Những điều chứng tỏ tầm quan trọng việc ứng dụng LabView lĩnh vực tự động hóa Việt Nam nước phát triển nhu cầu đại hóa cơng nghiệp điều quan trọng phát triển kinh tế nhu cầu cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Là sinh viên theo học chuyên ngành “ Kỹ thuật điều khiển tự động hóa” nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết công nghiệp nước nhà, em muốn nghiên cứu tìm hiểu thành tựu khoa học để có nhiều hội biết thêm kiến thức thực tế, củng cố kiến thức học, phục vụ tốt cho nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM LABVIEW 2017 1.1 LabVIEW phần mềm nào? LabVIEW phần mềm thiết kế hệ thống môi trường phát triển cho ngơn ngữ lập trình trực quan từ National Instruments, thuộc Hoa Kỳ LabVIEW sử dụng phổ biến phịng thí nghiệm, chun ngành khoa học kĩ thuật tự động hóa, điện tự động, điện tử, hàng không, y tế…, nước phát triển Hàn Quốc, Nhật Bản, Mỹ, số nước châu Âu Ngôn ngữ đồ họa sử dụng phần mềm mang tên “G” Ngôn ngữ lưu đồ họa phần mềm LabVIEW tạo lôi cuốn, kích thích tính sáng tạo kĩ sư nhà khoa học toàn giới, giúp thuận lợi thao tác dễ dàng trình thực lường điều khiển Ngôn ngữ lưu đồ kết hợp I/O gắn liền giúp việc tương tác người sử dụng phần mềm tiện lợi, báo sát với mơ hình thực tế LabVIEW sử dụng ngơn ngữ lập trình G(Graphical) Ngơn ngữ lập trình diễn đạt cú pháp thơng qua hình ảnh trực quan mơi trường (có thể gắn liền với thực tế) chương trình soạn thảo 1.2 Phần mềm LabVIEW làm gì? Thu thập tín hiệu từ thiết bị thực để phần mềm bám sát kết mong muốn thiết bị đo nhiệt độ, loại cảm biến, hình ảnh từ camera tốc độ quay động cơ,… LabVIEW đo tín hiệu: điện áp, nhiệt độ, sức căng, độ rung, dòng điện, tần số, mức ánh sáng, điện trở, xung, thời gian, cường độ âm thanh, tín hiệu tương tự số… Chương trình LabVIEW tích hợp sẵn 500 chức trích xuất thơng tin hữu ích từ liệu thu nhận được, phân tích phép đo xử lý tín hiệu Hiển thị: Giao diện người dung thiết kế cách nhanh chóng có tính thẩm mỹ so với ngơn ngữ lập trình khác Hiển thị liệu bao gồm chức năng: tạo báo cáo quản lý liệu, trực quan Hình ảnh LabVIEW hiển thị liệu hấp dẫn, tiện lợi làm 2D, 3D Ngồi ra, người sử dụng quan sát điều khiển VIs qua Internet phần mềm LabVIEW Về điều khiển: chương trình LabVIEW cài đặt kết hợp nhiều công cụ chức giúp người điều khiển tự động thuận tiện q trình thực hiền tốn điều khiển hệ thống LabVIEW thực thuật toán điều khiển Logic mở (Fuzzy), PID Chương trình kết hợp với nhiều ngơn ngữ lập trình C++, C LabVIEW kết nối thơng qua cổng giao tiếp: RS485, PCI, Enthernet, RS232, USB 1.3 Cấu trúc chương trình phần mềm LabVIEW Chương trình LabVIEW xây dựng lập trình sở thiết bị ảo (VI: Virtual Instruments) Những thiết bị ảo VI thiết giao diện tương tác với người kĩ sư lập trình mã nguồn tương đương tiếp nhận liệu từ thiết bị ảo VI cao Những đối tượng xây dựng thiết bị ảo sử dụng để mơ thiết bị có thật thực tế, để bám sát kết cần muốn, đối tượng thành phần mềm Trong phần mềm LabVIEW, chương trình ảo VI tạo phần chính: Cửa sổ Front Panel giao diện người kỹ sư lập trình cho VI Cửa sổ Block Diagram nơi tạo mã nguồn, thiết kế code cho chương trình Icon/Connecter biểu tượng kết nối chương trình Hai thành phần quan trọng chương trình LabVIEW Block Diagram Front Panel 1.3.1 Front Panel Front Panel Panel tương tự panel thiết bị thực tế xây dựng dựa ý tưởng sáng tạo người lập trình Giao diện cho phép ta thao tác giống với thực tế Cửa số Front Panel gồm hiển thị (Indicator) điều khiển (Control) Hình 1.1 Cửa sổ Front Panel chương trình 1.3.2 Block Diagram Block Diagram: panel nơi thể thuật tốn, thuật giải chương trình Các khối thuật toán built-in liên kết với đường nối theo nguyên lý đặt trước tùy theo dạng tốn mà người lập trình đặt Các chuỗi khối liên kết với phần đồ họa Front Panel để đưa liệu giao diện Cửa sổ Block Diagram tạo nút (Node) dây nối (wire), thiết bị đầu cuối (Terminal) Hình 1.2 Cửa sổ Block Diagram chương trình 1.3.3 Biểu tượng kết nối (Icon/Connector) Icon (biểu tưởng): biểu tượng thiết bị ảo VI Connectoc (bộ nối): thành phần Terminal có chức kết nối đầu vào, thiết bị VI với thao tác người sử 1.4 dụng Phần mềm LabVIEW có ưu điểm, nhược điểm gì? Ưu điểm: + Dễ dàng giao tiếp với công cụ, thiết bị, công nghệ khác + Hiệu suất cao + Khả thu thập từ nguồn thư viện thơng tin lớn + lập nhiều tác vụ thực lúc thông qua đa luồng Nhược điểm: + Khởi động số ứng dụng nhỏ thời gian dài Điều có xu hướng hạn chế LabVIEW cho ứng dụng nguyên khối + Ngơn ngữ lập trình chương trình khó tương tác với ngơn ngữ khác + Phần mềm khơng có chức phóng to, thu nhỏ 1.5 Các ứng dụng phần mềm LabVIEW Được sử dụng phổ biến nhiều lĩnh vực ngành nghề Có thể tự động hóa dây chuyền sản xuất Tương tác tốt với loại cảm biến với máy tính Được sử dụng để giải mã tín hiệu Đo nhiều loại tín hiệu phục vụ tốt nhu cầu giám sát điều khiển CHƯƠNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LABVIEW LẬP TRÌNH GIAO TIẾP VỚI MODULE NI USB 9213 2.1 2.1.1 Module NI USB 9213 Giới thiệu khái quát Module NI USB 9213 Module đầu vào nhiệt độ National Instruments NI-9213 16 kênh, 75 S / s, ± 78 mV mô-đun đầu vào cặp nhiệt điện mật độ cao thiết kế cho hệ thống đếm kênh cao Với mơ-đun này, người dùng thêm cặp nhiệt điện vào hệ thống kiểm tra tín hiệu hỗn hợp mà cần sử dụng nhiều khe cắm NI-9213 bao gồm lọc khử cưa, phát cặp nhiệt điện hở bù điểm nối lạnh cho phép đo cặp nhiệt điện có độ xác cao Bên cạnh tính hiệu chuẩn theo dõi NIST hàng rào cách ly kép từ kênh đến đất để đảm bảo an toàn, chống nhiễu dải điện áp chế độ chung cao Hình 2.1 Hình ảnh Module NI USB 9213 NI cung cấp 100 mơ-đun Dịng C để đo lường, điều khiển giao tiếp ứng dụng Các mơ-đun Dịng C kết nối với cảm biến bus cho phép đạt độ xác cao phép đo đáp ứng nhu cầu ứng dụng điều khiển thu thập liệu tiên tiến - Điều hịa tín hiệu đo lường cụ thể kết nối với loạt cảm biến tín - hiệu Các tùy chọn cách ly ngân hàng với ngân hàng, kênh với kênh - kênh nối đất Phạm vi nhiệt độ -40 ° C đến 70 ° C để đáp ứng nhiều ứng dụng môi trường nhu cầu Phần lớn mô-đun Dòng C hỗ trợ CompactRIO CompactDAQ tảng bạn di chuyển mơ-đun từ tảng sang tảng khác mà không cần sửa đổi 2.1.2 Cấu tạo Hình 2.2 Mạch đầu vào cho kênh NI 9213 10 Hình 2.5 Hình Front Panel Block Diagram Nhấn chột phải vào ô màu trắng => chọn Measurement => chọn NI DAQmx để chọn khối DAQ Assist Hình 2.6 Cách lấy khối DAQ Assist Sau lấy khối DAQ Assist cửa sổ Create New xuất ta cài đặt thông số cho Module NI USB-9213 ảo chọn Nimax Module NI USB-9213 có dạng ngõ Analog nên ta chọn Acquire Signals => Analog Input => voltage 12 Hình 2.7 Giao diện cài đặt thơng số Sau chọn xuất kênh đầu module NI USB-9213 Ta kích chọn giữ Ctrl kích kênh để chọn nhiều kênh lúc Hình 2.8 Lựa chọn kênh cho module NI USB 9213 Sau chọn xong, nhấn finish, giao diện cuối để chỉnh sửa thông số cần thiết cho module Sau nhấn ok để hồn thành bước cài đặt cổng tín hiệu cho Module NI USB-9213 13 Hình 2.9 Bảng chỉnh sửa thơng số cho module Trên giao diện Pront Panel để chọn đồ thị, ta kích chuột phải chọn Graph => Waveform Chart, ta phóng to thu nhỏ cho phù hợp Tương ứng bên giao diện Block Diagram khối mơ tương ứng 14 Hình 2.10 Cách lấy khối biểu đồ Wave form Chart Vào tương tự để lấy khối biểu đồ hình cột Hình 2.11 Cách lấy khối biểu đồ cột Themometer Vào tương tự để lấy khối đèn cảnh báo Hình 2.12 Cách lấy khối đèn cảnh báo 15 Để lấy khối Control, ta cần kích chuột phải vào khối sum so sánh => Create => Control cài đặt thông số theo mong muốn Hình 2.13 Cách lấy khối control Muốn hệ thống chạy liên tục ta cần vòng lặp While Loop kích chuột phải bên giao diện Block Diagram => Structures => While Loop Sau lấy hết tất khối cần để mơ chương trình, ta chương trình hồn thiện sau Hình 2.14 Chương trình mơ 16 Chương trình đèn báo khơng sáng Hình 2.15 Chương trình mơ đèn báo khơng sáng Chương trình đèn báo sáng 17 Hình 2.15 Chương trình mơ đèn báo sáng 2.3 Ngun lí hoạt động chức hệ thống Nguyên lí hoạt động: nhập tín hiệu y2, tín chuyển khối cộng với module gộp vào khối cộng gửi đến dạng biểu đồ để Đồng thời gửi tín hiệu để khối so sánh để so sánh với tín hiệu đặt y để đưa kết xem đèn có báo động hay khơng Chức hệ thống: Để đưa tín hiệu nhập hiển thị biểu đồ, đồng thời so sánh để đèn cảnh báo hay không 18 CHƯƠNG THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG VIỆC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CÔNG ĐOẠN CHIẾT CHAI (SẢN PHẨM LÀ CHẤT LỎNG) ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LABVIEW 3.1 Mô tả yêu cầu cho thành phần hệ thống Tổng quan sơ đồ hệ thống chiết chai Hình 3.1 Sơ đồ thực tế hệ thống chiết chai Dưới số thiết bị dành cho hệ thống 19 Bảng 3.1 Thống kê thiết bị sử dụng cho hệ thống STT Các thiết bị Tính Chi phí Biến tần Emerson Unidrive SP SP1202 Dùng để điều khiển động băng tải động máy chiết 24.900.000đ Cảm biến tiệm cận Đếm số chai 89.000đ Băng tải Vận chuyển sản phẩm 7.900.000đ Máy chiết Rót chất lỏng 15.000.000đ Hình ảnh minh họa 20 Encoder Đo tốc độ động 2.228.000đ Động AC Đảo chiều pha 2800v/ph máy chiết – 60W 1.450.000đ Biến tần Unidrive SP: Dùng để điều khiển băng chuyền máychiết Cảm biến: Đếm số lượng chai (Khi đủ chai máy chiết bơm xuống) Băng chuyền: Khi cảm biến chưa đếm đủ số lượng chai cần thiết chạy, đủ dừng Máy chiết: Hoạt động đủ số chai 3.2 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 21 3.3 Xây dựng sơ đồ nguyên lí Nguyên lý: Khi tốc độ máy chiết tốc độ băng tải cảm biến đếm chai biến tần cho máy chiết chạy bơm cho chai lúc khoảng thời gian 3s đảo chiều thực lại hành trình Hình 3.3 Sơ đồ ngun lí hệ thống 3.4 Thiết kế chương trình LabView Dựa vào sơ đồ khối nguyên lí trên, ta xây dựng trình chương LabView sau: 22 Hình 3.4 Chương trình mơ Front Panel Hình 3.5 Chương trình mơ Block Diagram Điều chỉnh tốc độ động cơ, tốc độ chúng tín hiệu biến tần biến tần sáng lên Bộ đếm sản phẩm đếm số chai, chai tín hiệu gửi máy chiết để làm việc, chu kì làm việc liên tục đến ấn Stop để dừng hệ thống lại 23 KẾT LUẬN Qua việc nghiên cứu thực hành đề tài mà giảng viên giao cho tìm hiểu, nhóm thực hành phần mềm LabView đạt kết sau: Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm LabView phiên 2017 Tìm hiểu sử dụng Module NI USB 9213 phần mềm LabView để thực điều chỉnh nhiệt độ đưa cảnh báo nhiệt độ tăng mức cho phép quy định Mô lại hệ thống chiết chai thông qua phần mềm LabView, đồng thời tìm hiểu thiết bị phần cứng để lắp ráp cho mơ hình thực tế Thông qua việc mô hệ thống này, thành viên nhóm thấy việc tự động hóa cho khâu sản xuất quan trọng Nó giúp nước rót vào chai xác thời gian rút ngắn nhiều Đồng thời rút gọn người sản xuất cần người vận hành máy Qua trình làm việc, chúng em nắm rõ phần lý thuyết học có thêm nhiều hiểu biết Tuy nhiên, đề tài mẻ so với môn học trước, tầm hiểu biết cịn hạn chế nên thống nhóm xây dựng cịn chưa tối ưu Em mong thầy báo để giúp nhóm hồn thành nhiệm vụ tốt 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – TS Nguyễn Bá Hải Giáo trình, lập trình LabView – NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội 2010 [2] – Datasheet NI USB 9213 25 ... GIÁM SÁT CÔNG ĐOẠN CHIẾT CHAI (SẢN PHẨM LÀ CHẤT LỎNG) ỨNG DỤNG PHẦN MỀM LABVIEW 3.1 Mô tả yêu cầu cho thành phần hệ thống Tổng quan sơ đồ hệ thống chiết chai Hình 3.1 Sơ đồ thực tế hệ thống chiết. .. tiện lợi làm 2D, 3D Ngồi ra, người sử dụng quan sát điều khiển VIs qua Internet phần mềm LabVIEW Về điều khiển: chương trình LabVIEW cài đặt kết hợp nhiều công cụ chức giúp người điều khiển tự... liệu từ thiết bị ảo VI cao Những đối tượng xây dựng thiết bị ảo sử dụng để mô thiết bị có thật thực tế, để bám sát kết cần muốn, đối tượng thành phần mềm Trong phần mềm LabVIEW, chương trình ảo