Điều khiển băng tải phân loại sản phẩm bằng giao diện máy tính ISA

LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật,máy tính trở thành công cụ vô cùng quan trọng.Sự phát triển của “Kỹ thuật ghép nối với máy tính” đã mở rộng đáng

LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật,máy tính trở thành công cụ vô cùng quan trọng.Sự phát triển của “Kỹ thuật ghép nối với máy tính” đã mở rộng đáng kể các lĩnh vực ứng dụng của máy tính,đặc biệt là trong đo lường và điều khiển.Các thiết bị ghép nối với máy tính theo các modul nhờ vậy mà máy tính có thể truyền nhận tín hiệu để thực hiện nhiệm vụ xử lý tín hiệu và điều khiển Các thiết bị, hệ thống đo lường và điều khiển ghép nối máy tính có độ chính xác cao, thời gian thu thấp số liệu ngắn, nhưng còn đáng quan tâm hơn là mức độ tự động hóa trong việc thu thập và xử lý các kết quả đo, kể

cả việc lập bảng thống kê cũng như in ra kết quả ISA là một tiêu chuẩn của rãnh cắm mở rộng của máy tính,phần lớn các card ghép nối dùng trong kỹ thuật đo lường và điều khiển đều được chế tạo để đặt vào các rãnh cắm theo tiêu chuẩn ISA Bài tập lớn này của em chỉ nêu lên một ứng dụng nhỏ của việc kết nối máy tính vào sản xuất nói chung và rãnh cắm mở rộng nói riêng

Qua một thời gian tìm hiểu, thiết kế với sự cố gắng của bản thân và sự hướng dẫn của thầy giáo bộ môn đến nay em đã hoàn thành bài tập lớn này Tuy nhiên, do sự hiểu biết về thực tế và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên bài tập lớn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô!

Chương 1 : GIỚI THIỆU VỀ GIAO DIỆN ISA

1.1 Giới thiệu về rãnh cắm ISA

Rãnh cắm thông dụng nhất là rãnh căm isa(industry standasd architecture)

do IBM đưa ra năm 1980 cho máy 8086 XT, sau đó là ISA 16 bít cho máy AT

và chở thành chuẩn AT bus

Thông thường rãnh cắm có 62 đường tín hiệu dùng cho các mục đích thông tin với các card cắm vào Về cơ bản các đường tín hiệu này được chia ra thành các đường dẫn tín hiệu,đường dẫn địa chỉ và đường dẫn điều khiển bưởi

vì ngay từ các máy tính pc/xt đã có sẵn các rãnh cắm 62 chân này là rãnh cắm 8 bit Chỉ những card 8 bit mới cắm được vào rãnh này Bảng dưới đây chỉ ra sự săp xếp chân ra của rãnh cắm mở rộng 8 bit

Về sau PC/AT có thêm rãnh cắm thứ 2 và có 36 chân

Trên rãnh này có chứa cá tín hiệu 16 bit Nên khi có thêm rãnh cắm này người

ta gọi chung cả 2 rãnh cắm là rãnh cắm 16 bit

Dưới đây là bảng ý nghĩa rãnh cắm ISA:

Tuyến ISA có nhiều chân nhưng thực tế sử dụng ta chỉ cần các đường địa chỉ SA0…SA9, dữ liệu SD0…SD15, điều khiển –IOR,IOW,AEN,IOCS16, -SBHE, ngõ vào ngắt IRQ , xung nhịp CLK và nguồn Các ngoại vi được gọi la port, nếu xuất nhập thực hiện theo 8 bit, nếu xuất nhập 16 bít thì dùng hai port địa chỉ kế tiếp nhau

Việc thiết kế card ISA xuất nhập 8 bit bao gồm mạch giải mã địa chỉ, mạch chốt

dữ liệu ra và mạch đệm dữ liệu vào

Kích thước lớn nhất vủa các card ISA 8 bit là:

- Chiều cao 106,7 mm(hay 4,2 inhxơ)

- Chiều dài 333,5mm(hay 13,13 inhxơ)

- Chiều dày –kể cả linh kiện -12,7(hay 0,5 inhxơ)

Kích thước lớn nhất vủa các card ISA 16 bit là:

- Chiều cao 121,92 mm(hay 4,8 inhxơ)

- Chiều dài 333,5mm(hay 13,13 inhxơ)

- Chiều dày –kể cả linh kiện -12,7(hay 0,5 inhxơ)

Từ cách sắp xếp chân ra,rõ ràng 62 đường tín hiệu nằm cả ở mặt hàn thiếc lẫn mặt sắp xếp linh kiện.Do đó các bản mạch (card) cắm vào bao giờ cũng là những card mạc in 2 mặt

1.2 Mạch giải mã thường dùng trên một card được cắm vào rãnh ISA

Bộ giải mã địa chỉ 74HC688 so sánh các đường dẫn địa chỉ từ A2 đến A9 xem có thống nhất với các địa chỉ cơ bản được thiết lập trên card mở rộng bằng chuyển mạch DIP,74HC688 so sánh 2 trong số 8 bit xem có giống nhau không

và khi các bit xếp kề sát đồng nhất sẽ tạo ra tín hiệu Low ở chân 19.Mạch lôgic của mạch giải mã có chứa 2 vi mạch 74HC00 và 74HC138.Ba cổng NAND làm cho bộ đệm bú 74HC245 sau đấy chỉ trở nên được kích hoạt(/G=0)khi các điều kiện sau được thực hiện:Thứ nhất là card mở rộng cắm vào đã trao đổi được(chân 19 của vi mạch 74HC688 bằng 0) thứ hai là 1 chu trình đọc hay 1 chu trình ghi được thực hiện(IRO=0 hoặc IRW=0)

1.2.1 Giới thiệu về các linh kiện sử dụng trong sơ đồ

A, Vi mạch 8255

8255A là vi mạch phối ghép được dùng rất phổ biến trong các mạch mở rộng cổng vào ra song song

Các chân tín hiệu của 8255:

- Reset: đặt trạng thái làm việc ban đầu cho 8255A.Chân này phải được nối với tín hiệu Reset chung của toàn hệ(khi reset thì các cổng được định nghĩa là cổng vào để không gây ra sự cố cho các mạch điều khiển)

- /CS:Chân chọn vỏ,được nối với mạch giả mã địa chỉ để đặt mạch 8255A vào một địa chỉ cơ sở nào đó

A0,A1: Các chân tín hiệu địa chỉ cho phép chọn ra 4 thanh ghi bên trong 8255A:một thanh ghi để ghi từ điều khiển cho hoạt động của 8225A,và 3 thanh ghi khac tương ứng với các cổng PA,PB,PC để ghi đọc các dữ liệu.Địa chỉ của cổng chính là địa chỉ cơ sở của 8255A

B ng chân lý vi m ch 8255ảng chân lý vi mạch 8255 ạch 8255

0 1 1 0 0 Ghi cổng B

Có hai loại từ điều khiển cho 8255

- Từ điều khiển định nghĩa cầu hình cho các cổng PA, PB, PC

- Từ điều khiển lập/xóa từng đầu ra của cổng PC

* Từ điều khiển định nghĩa cấu hình

Các c ng PA, PB, PC ổng PA, PB, PC được chia thành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 được chia thành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4c chia th nh 2 nhóm Nhóm A g m c ng PA v 4ành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ồm cổng PA và 4 ổng PA, PB, PC được chia thành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 bít cao c a PC (g i 4 bit n y l CA), nhóm B g m c ng PB v 4 bit th p c aọi 4 bit này là CA), nhóm B gồm cổng PB và 4 bit thấp của ành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ồm cổng PA và 4 ổng PA, PB, PC được chia thành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ấp của

c ng PC (g i 4 bit n y l CB) T i u khi n dùng ổng PA, PB, PC được chia thành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ọi 4 bit này là CA), nhóm B gồm cổng PB và 4 bit thấp của ành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ừ điều khiển dùng để điều khiển định nghĩa đ ều khiển dùng để điều khiển định nghĩa ển dùng để điều khiển định nghĩa đển dùng để điều khiển định nghĩa đ ều khiển dùng để điều khiển định nghĩa i u khi n ển dùng để điều khiển định nghĩa định nghĩanh ngh aĩa

c u hình các c ng nh sau.ấp của ổng PA, PB, PC được chia thành 2 nhóm Nhóm A gồm cổng PA và 4 ư

Trong đó:

- MA1, MA0: Là 2 bit định chế độ cho nhóm A

00: Chế độ 0

01: Chế độ 1

1x: Chế độ 2

- Bit A dùng để đặt cổng PA là cổng ra (A=0) hay cổng vào (A=1)

- Bit CA dùng để đặt 4 bit cao của cổng PC là cổng ra (CA=0) hay cổng vào (CA=1)

- Bit MB là bit định chế độ làm việc cho nhóm B:

MB=0: Chế độ 0

MB=1: Chế độ 1

- Bit B để đặt cổng PB là cổng ra (B=0) hay cổng vào (B=1)

- Bit CB dùng để đặt 4 bit thấp của cổng PC là cổng ra (CB=0) hay cổng vào (CB=1)

* T i u khi n l p/xóa bit PCiừ điều khiển dùng để điều khiển định nghĩa đ ều khiển dùng để điều khiển định nghĩa ển dùng để điều khiển định nghĩa ập/xóa bit PCi

Trong đó:

- Các bit a, b, c dùng để chọn một trong 8 bit: PC0 … PC7 của cổng PC Bit được chọn sẽ có giá trị bằng bit S/R ( 0 hoặc 1) Bit S/R có thể được đặt là 0 hoặc 1 tại thời điểm ghi điều khiển

Các chế độ làm việc của 8255A có thể được đặt bằng cách ghi nội dung vào từ điều khiển ( thường được ký hiệu là CWR) 8255A có 4 chế độ làm việc

- Chế độ 0: Vào/ra cơ sở Trong chế độ này mỗi cổng PA, PB, PCH hay PCL đều có thể được định nghĩa là cổng vào hoặc cổng ra

- Chế độ 1: Vào ra có xung cho phép Trong chế độ này mỗi cổng PA, PB

có thể được định nghĩa là cổng vào hoặc cổng ra với các tín hiệu móc nối do các bit tương ứng của cổng PC trong cùng nhóm đảm nhiệm

- Chế độ 2: Vào ra 2 chiều Trong chế độ này chỉ riêng cổng PA có thể được định nghĩa là cổng vào/ra 2 chiều với các tín hiệu móc nối do các bit của cổng PC đảm nhiệm Cổng PB có thể làm việc ở chế độ 1 hoặc 2

- Lập xóa các bit cổng PC

B, Giới thiệu về ULN2803

Vi mạch ULN 2803 để khuếch đại dòng tải của các đầu ra từ modul cơ sở để cấp cho các rơle,ULN2803 là một bộ đệm khá đặc biệt,nó chứa bên trong 8 bộ khuếch đại darlington với các điôt bảo vệ đã được tích hợp sẵn cho các trường hợp tải cảm kháng.Các bộ khuếch đại darlington này được điều khiển trực tiếp bởi các tín hiệu logic TTL và có thể cung cấp 1 dòng tải ở đầu ra đến 500mA.Các đầu ra đều là đầu ra collector hở

C, Giới thiệu về 74HC245

Bộ đệm bus 2 chiều 74HC245 gồm có 20 chân, ,bộ đệm chỉ hoạt động khi có tín hiệu low ở chân 19.Nó có chứa 8 vi mạch đệm với các lối ra 3 trạng thái để trao đổi thông tin giữa các đường dẫn bus dữ liệu theo 2 hướng Hướng truyền dữ liệu được xác định bằng chân DIR: DIR = 0, dữ liệu được chuyển từ B sang A Việc chuyển hướng dữ liệu cho phép quản lý đơn giản bằng tín hiệu /IOR Ta có thể nối trực tiếp ra chân DIR Qua đó đảm bảo bộ đệm chỉ cho phép dữ liệu đưa vào từ bên ngoài đưa lên bus dữ liệu của máy tính khi PC thực hiện một quá trình truy nhập đọc (/IOR = 0)

D, Giới thiệu về 74HC68

Bộ giả mã địa chỉ 74HC688 so sánh các tín hiệu từ A0-A7 xem có thống nhất với các địa chỉ của tín hiệu trên các chân tương ứng B0-B7.74HC688 so sánh hai trong số tám bit xem có giống nhau không và khi các bit xếp kề sát đồng nhất sẽ tạo ra một tín hiệu Low ở chân 19

Chương 2 GIỚI THIỆU THIẾT BỊ 2.1 Mô tả công nghệ

Hệ thống trên có nhiệm vụ phân loại sản phẩm theo chiều cao

Để nhận biết được chiều cao ta dùng 3 sensor 1,2,3 được đặt ở các độ cao khác nhau được thiết kế sẵn phù hợp với các chiều cao của sản phẩm

Nếu sản phẩm có độ cao ở mức 1 thì sẽ được truyền thẳng bởi bănh tải 1

- Nếu sản phẩm có độ cao ở mức 2 thì sẽ được xilanh 1 đẩy sang băng tải 3

- Nếu sản phẩm có độ cao ở mức 1 thì sẽ được xilanh 2 đẩy sang băng tải 2

- Các sensor 4,5 dùng để nhận biết vị trí của vật để dừng băng tải 1 đúng vị trí trước khi xilanh 1 hoặc xilanh 2 hoạt động

2.2 Giới thiệu các thiết bị

a Xilanh

Các xilanh ở đây được sử dụng là các xilanh tác động đơn

Để điều khiển các xilanh ta có 1 sơ đồ điều khiển như trên Khi đầu vào tác động bằng điện của van 3-2 bằng 1 thì xilanh thực hiện hành trình thuận và ngược lại

b Sensor

Ta sử dụng Sensor quang của hãng OMRON loại E3F3 có các thông số như sau :

- Dạng hình trụ cỡ M18

- Đầu ra : NPN hoặc PNP 30VDC, 100mA

- Khoảng cách phát hiện: phản xạ khuyếch tán 30 cm

- Nguồn cấp : 10 – 30 VDC

Do tín hiêu đầu ra của sensor quang E3F3 là đầu ra tranzito 30VDC do đó ta cần gia công tín hiệu trước khi đưa vào Port A của IC 8255 Để đơn giản ở đây ta dùng mạch phân áp để giảm Ura của sensor quang xuông còn 5VDC

Chương 3 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN

3.1 Sơ đồ nguyên lý

A 2

A 3

A 4

A 5

A 6

A 7

A 8

A 9

A 2 2

A 2 3

A 2 4

A 2 5

A 2 6

A 2 7

A 2 8

A 2 9

A 1 1

B 0 2

B 1 3

B 1 4

A 3 0

A 3 1

D 2

R O L E D K B A N G T A I 2

D 3

T IN H IE U S E N S O R 3

R O L E D K B A N G T A I 3

V C C

A 5

A 0

7 4 h c 2 4 5

2 3 4 5 6 7 8 9

1 9 1

1 8

1 7

1 6

1 5

1 4

1 3

1 2

1 1

A 0

A 1

A 2

A 3

A 4

A 5

A 6

A 7

O E

D I R

B 0

B 1

B 2

B 3

B 4

B 5

B 6

B 7

D 4

A E N

3 4

3 3

3 2

3 1

3 0

2 9

2 8

2 7

4 3 2 1

4 0

3 9

3 8

3 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

1 4

1 5

1 6

1 7

1 3

1 2

1 1

1 0

5

3 6

9 8

3 5 6

D 0

D 1

D 2

D 3

D 4

D 5

D 6

D 7

P A 0

P A 1

P A 2

P A 3

P A 4

P A 5

P A 6

P A 7

P B 0

P B 1

P B 2

P B 3

P B 4

P B 5

P B 6

P B 7

P C 0

P C 1

P C 2

P C 3

P C 4

P C 5

P C 6

P C 7

R D

W R

A 0

A 1

R E S E T

C S

1 1 9

3 5 7 9

1 2

1 4

1 6

1 8

2

4

6

8

1 1

1 3

1 5

1 7

O E P = Q

Q 0

Q 1

Q 2

Q 3

Q 4

Q 5

Q 6

Q 7

P 0

P 1

P 2

P 3

P 4

P 5

P 6

P 7

A 6

I S A

R E S E T

S W D I P - 8

D 5

A 2

T IN H IE U S E N S O R 4

A 1

1 2 3 4 5 6 7

8 1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

9 1 0

I 1

I 2

I 3

I 4

I 5

I 6

I 7

I 8 / Q 1 / Q 2 / Q 3 / Q 4 / Q 5 / Q 6 / Q 7 / Q 8

G N D V C C

D 0

A 7

U L L 2 8 0 3

D 6

T IN H IE U S E N S O R 5

/ O I W

A 3

7 4 H C 6 8 8

A 8

T IN H IE U S E N S O R 2

R O L E D K X I L A N H 1

D 7

A 9

D 1

2

3 4

/ O I R

A 4

R O L E D K X I L A N H 2

R O L E D K B A N G T A I 1

T IN H IE U S E N S O R 1

8 2 5 5

3.2 Lưu đồ thuật toán

Chương 4 : CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 4.1 Màn hình điều khiển

4.2 Chương trình điều khiển

Private Sub Form_Load()

status_cmd.Text = "System ready activities"

End Sub

Private Sub start_cmd_Click()

status_cmd.Text = "System is running"

Dim sensor_receive As Byte

Dim data_send As Byte

Dim address_basic, porta, portc, control_registor, control_word As Integer

address_basic = &H300

porta = address_basic + 0

portc = address_basic + 2

'ghi tu dieu khien porta la cong vao, portc la cong ra

control_word = &H90

DlPortWritePortUchar control_registor, control_word

Do While stop_cmd.Enabled = False

'chay bang tai 1

DlPortWritePortUchar portc, &H1

'doc tin hieu sensor 1,2

sensor_recieve = DlPortReadPortUchar(porta)

If sensor_recieve = 1 Then

sensor_recieve = DlPortReadPortUchar(porta)

If sensor_recieve = 8 Then

'dung bang tai 1

DlPortWritePortUchar portc, &H0

'cho phep xilanh 2

DlPortWritePortUchar portc, &H10

Call Delay(3)

'cho phep bang tai 2 va thu xilanh 2 ve

DlPortWritePortUchar portc, &H2

End If

ElseIf sensor_recieve = 2 Then

sensor_recieve = DlPortReadPortUchar(porta)

If sensor_recieve = 4 Then

'dung bang tai 1

DlPortWritePortUchar portc, &H0

'cho phep xilanh 2

DlPortWritePortUchar portc, &H8

Call Delay(3)

'cho phep bang tai 3 va thu xilanh 1 ve

DlPortWritePortUchar portc, &H4

End If

End If

Loop

End Sub

Public Sub Delay(HowLong As Date)

TempTime = DateAdd("s", HowLong, Now)

While TempTime > Now

DoEvents

Wend

End Sub

Private Sub stop_cmd_Click()

status_cmd.Text = "System stopped"

If MsgBox("Do you want stop program?", vbOKCancel, "Exit") = vbOK Then 'dung tat ca bang tai va thu xilanh ve

sensor_recieve = 0

DlPortWritePortUchar portc, &H0

End If

End Sub

Private Sub exit_cmd_Click()

If MsgBox("Do you want exit program?", vbOKCancel, "Exit") = vbOK Then End If

End

End Sub

Kết luận

Sau một thời gian thực hiện em đã hoàn thành bài tập lớn của mình Sau khi làm xong đã giúp cho em có nhiều hiểu biết hơn về vi cách giao tiếp và điều khiển công nghệ qua giao diện ISA Mặc dù em đã rất cố gắng, xong do kiến thức còn hạn chế và không có điều kiện làm thực tế bằng thiết bị vật lý và mô phỏng nên không thể chứng thực được tính đúng đắn của phần cứng cũng như chương trình điều khiển nên không thoát khỏi những sai lầm trong khi thiết kế, mong thầy có thể chỉ ra những sai sót đó để em có thể lắm rõ hơn nữa về vấn đề

Em xin chân thành cảm ơn

Tài liệu tham khảo

[1] Bài giảng môn điều khiển sản xuất và tích hợp máy tính - Trường ĐHHH Việt Nam

[2] Kỹ thuật ghép nối máy tính – Ngô Diên Tập , Nhà xuất bản khoa học – kĩ thuật