ĐO LƯỜNG VÀ ĐiỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH ppt

Trong các sản phẩm dân dụng, việc sử dụng vi xử lý góp phần tăng tính thông minh của sản phẩm và tạo tiện lợi cho người sử dụng... CHƯƠNG MỞ ĐẦU Vi xử lý được sử dụng trong điều khiển v

Trang 1

BÀI GIẢNG

ĐO LƯỜNG VÀ ĐiỀU KHIỂN

BẰNG MÁY TÍNH

Trang 2

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

và vi xử lý nói chung trong các dây

chuyền sản xuất hiện đại đã là yêu cầu bắt buộc để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm Trong các sản phẩm dân dụng, việc

sử dụng vi xử lý góp phần tăng tính thông minh của sản phẩm và tạo tiện lợi cho

người sử dụng

Trang 3

 Vi xử lý được sử dụng trong điều khiển và đo

lường dưới các dạng sau:

 Máy tính điều khiển

 Vi xử lý điều khiển nhúng (embedded

microprocessor, embedded micro- controller)

 Bộ điều khiển logic lập trình được (PLC)

 Cả ba dạng đều được thiết kế dựa trên cơ sở

hoạt động của vi xử lý với chức năng xử lý

Trang 4

Năng lượng ra Sản phẩm ra

Sản phẩm vào

Năng lượng vào

Tín hiệu đo lường và điều khiển

Nhiễu

Trang 5

 Cấu trúc tổng quát của hệ thống điều khiển quá trình

gồm các phần sau:

 Bộ xử lý trung tâm

 Các kênh truyền thông liên lạc giữa người - máy

tính (HMI) và giữa máy tính –máy tính

 Các thiết bị ghép nối và chuyển đổi tương tự - số

(ADC), chuyển đổi số - tương tự (DAC).

 Thiết bị đo lường (cảm biến)

 Cơ cấu chấp hành (relay, động cơ, van khí và thủy

Trang 6

khiển ta phải giải quyết vấn đề là xuất

một dữ liệu 8 bit ra một thanh ghi hay đọc

dữ liệu 8 bit từ thanh ghi vào một biến

các ngôn ngữ lập trình như hợp ngữ,

Pascal, C, Visual C, Delphi…

Trang 7

Điều khiển nhúng

Hệ điều khiển nhúng là hệ thống mà máy tính được nhúng vào vòng điều khiển của sản phẩm nhằm điều khiển một đối tượng, điều khiển một qúa

trình công nghệ đáp ứng các yêu cầu đặt ra

Trang 8

Hệ thống điều khiển nhúng lấy

thông tin từ các cảm biến, xử lý tính toán các thuật điều khiển và phát tín hiệu điều khiển cho các

cơ cấu chấp hành.

Trang 9

Trang 10

HMI (Human Machine Interface)

HMI là từ viết tắt của

Human-Machine-Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị

Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào

mà con người “giao diện” với một máy móc thì đó là một HMI

Trang 11

Cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI,

hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động

từ xa trên TV đều là HMI,…

Trang 12

Trang 13

Trang 14

Trang 15

Khi các quá trình ở sàn nhà máy được tự

động hóa nhiều hơn, người điều khiển cần

có thêm nhiều thông tin về quá trình, và yêu cầu về hiển thị và điều khiển nội bộ trở nên phức tạp hơn Một trong những đặc điểm

tiến bộ trong lĩnh vực này là hiển thị dạng

cảm ứng

Trang 16

Điều này giúp cho người điều khiển chỉ cần đơn giản ấn từng phần của hiển thị có một

“nút ảo” trên thiết bị để thực hiện hoạt động hay nhận hiển thị Nó cũng loại bỏ yêu cầu

có bàn phím, chuột và gậy điều khiển,

ngoại trừ công tác lập trình phức tạp ít gặp

có thể được thực hiện trong quá trình rửa

trôi

Trang 17

Một ưu điểm khác nữa là hiển thị dạng tinh thể lỏng Nó chiếm ít không gian hơn,

mỏng hơn hiển thị dạng CRT, và do đó có thể được sử dụng trong những không gian nhỏ hơn

Trang 18

Người điều khiển làm việc trong không

gian rất hạn chế tại sản nhà máy Đôi khi

không có chỗ cho họ, các công cụ, phụ tùng

và HMI cỡ lớn nên họ cần có HMI có thể di chuyển được

Trang 19

ADC – DAC (analog digital converter- digital analog converter)

Kỹ thuật tương tự (analog techique)

Khi ta nói trước micro thì lực của không

khí tác động vào micro cũng thay đổi Ở

đây, micro đóng vai trò như màng nhỉ Khi

đó điện áp ở 2 đầu micro sẽ thay đổi theo

lực của không khí Sự thay đổi của điện áp này sẽ tương tự với sự rung động của màng

Trang 20

Bởi vậy, người ta gọi đây là kỹ thuật tương tự( Analog) Rõ ràng, bất kỳ sự thay đổi

nào của điện áp này điều có ý nghĩa Nhiễu

sẽ làm cho biên độ tín hiệu thay đổi Đây chính là nguồn gốc nhược điểm của kỹ

thuật tương tự Nó rất dễ bị nhiễu xâm

nhập

Trang 21

Trang 22

Kỹ thuật số (Digital techique)

Trang 23

Hệ nhị phân: chỉ gồm 2 chữ số: 0 1

vd 1: 0

vd 2: 1001 ( đọc là 1 ngàn lẻ một nhưng thường đọc là "một không không một")

vd 3: 10 ( đọc là mười hoặc một không)

Chữ số của hệ nhị phân được người ta gọi là bit (binary digit) Từ đây, ta 0 cần phải nói là "con

số này có 2 chữ số nhị phân" mà chỉ cần nói là

Trang 24

Tín hiệu tương tự và tín hiệu số:

Trang 25

Ta thấy tín hiệu tương tự là:

- 1 miền liên tục,chỗ nào cũng mang ý

nghĩa và có rất nhiều giá trị

Còn tín hiệu số thì :

- chỉ có 2 giá trị : 0 và 1

Mức 1 không nhất thiết phải điện áp dương hoặc lớn hơn mức 0 Điện sao cũng được,

Trang 26

Trên hình, có chỗ điện áp là 4V nhưng vẫn

là mức 1 Nhiễu chỉ có thể tăng/giảm biên

độ tín hiệu nhưng trong hệ thống số, tín

hiệu chỉ có 2 mức nên 4V vẫn là mức 1 Rõ ràng, tín hiệu số có khả năng hạn chế nhiễu

Trang 27

Lấy mẫu: (SAMPLING)

"Lấy mẫu" ? Giả sử có 1 đống cam, ta lấy

ra 1 trái, ăn thử rồi kết luận chất lượng

nguyên đống cam Cái đó là gọi là lấy mẫu Hoặc có 1 bao gạo, người ta chỉ lấy 1

miếng gạo trong bao coi thử thôi ! và coi

chất lượng nhúm gạo đó là chất lượng cả

Trang 28

T1, T2 là các lần lấy mẫu.

t1, t2 là thời gian

Trang 29

Lấy mẫu là giai đoạn đầu của quá trình

chuyển tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

(tức điện áp ở micro thành điện áp số để lưu

vô đĩa CD) Cứ sau 1 khoảng thời gian cố

định, người ta đo đạc tín hiệu tương tự

Số lần lấy mẫu trong 1 giây gọi là tần số lấy mẫu Sampling rate

Trang 30

tín hiệu có giá trị liên tục thành tín hiệu có giá trị rời rạc).

Người ta chia điện áp đo được thành các mức Một mức đại diện cho 1 khoảng giá trị.

Trang 31

Số các mức gọi là độ rộng của mẫu

(Resolution), ví dụ: độ rộng là 16 mức => dùng 4 bit nhị phân để lưu trữ

Tốc độ lấy mẫu = tần-số-lấy-mẫu x

vd: 22khz x 8 bit = 176kb/s

Trang 32

Giải mã :

Trang 33

Sau khi giải mã thì ta thu được 1 đường gấp khúc trong khi đường gốc là 1 đường cong Cũng dễ thấy, nếu ta càng tăng tần số lấy

mẫu, tăng độ rộng mẫu thì đường giải mã

sẽ càng mịn và càng giống đường gốc

Trang 34

Điều này giải thích tại sao bitrate càng cao thì nghe càng hay, càng giống thực Ông

Nyquyst đã nghiên cứu và nói là tần số lấy mẫu lớn hơn 2 lần băng thông thì kết quả thu được là gần trung thực

Ví dụ: tai người nghe 0-20Khz, băng thông

= 20khz-0hz = 20khz, vậy thì tần số lấy

mẫu ít nhất phải là 2x 20khz =40khz

Trang 35

Cảm Biến

Trang 36

Cảm Biến

Trang 37

Cảm Biến

Trang 38

Cảm Biến

Trang 39

Cơ Cấu Chấp Hành

Trang 40

Trang 41

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Trang 45

thủ tục mà ta có thể sử dụng để bổ sung cho

những hàm còn thiếu của một ngôn ngữ lập trình.

Third-Party DLL

cài sẵn theo cáchệ điều hành-Windows Các tập tin Windows API DLL có những hàm, thủ tục được

bổ sung một số chức năng mà VB chưa có.

Trang 46

 Ngoài các Windows API DLL, các chương trình trên Windows có thể phải sử dụng các DLL khác ( do các công ty hay cá nhân khác Microsoft phát triển) gọi là cácThird-Party

DLL Không như cácWindows API DLL , các Third-Party DLL cần được cài lên đĩa cứng trước khi sử dụng lần đầu các Third-Party DLL thường được tạo ra bằng ngôn ngữ C.

Trang 47

thư viện tĩnh (thường gọi là Package):

chia sẻ hay còn gọi là ánh xạ bộ nhớ.

lỗi đượccô lập trong DLL duy nhất.

được đảm bảo.

Trang 48

 * Khai báo DLL

 Để có thể sử dụng các hàm, thủ tục trong một DLL, trước hết phải khai báo các hàm, thủtục đó Công thức khai báo chung trong VB là:

 [Public| Private] Declare Sub|Function name Lib “Libname” [Alias “aliasname”]

 vd: Public Declare Function PortIn Lib "io.dll" (ByVal Port

Trang 49

 Truyền dữ liệu nối tiếp

 Tiếp cận đến các đường dẫn ở giao diện

 Nhập vào và xuất ra các cổng.

 Đo và định thời đến ms, us

 Truy nhập đến card âm thanh

 Truy nhập đến cổng trò chơi.

Trang 50

 Tệp PORT.DLL có thể được sử dụng trong nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau trong

nhiều phiên bản khác nhau của hệ điều

hành Windows Đối với các phiên bản

Windows NT, 2000, XP…các hàm nhập vào

và xuất ra các cổng của tệp PORT.DLL

không sử dụng được Vì vậy chúng tôi

thường sử dụng thêm một tệp DLL khác có khả năng khắc phục vấn đề trên là IO.DLL.

Trang 51

…\WINDOWS\System32 đối với Windows XP hay

\WINNT\System32 đối với Windows 2000…).

Trang 52

 OPENCOM : mở cổng Com, các cổng Com phải được

mở trước khi sư dụng.

 CLOSECOM: đóng cổng Com

 SENDBYTE: xuất 1 byte dữ liệu ra cổng Com

 READBYTE: nhận 1 byte dữ liệu từ cổng Com

 DTR:Set, Reset chân DTR của Cổng Com

 RTS:Set, Reset chân RTS của Cổng Com

 TXD:Set, Reset chân TXD của Cổng Com

 CTS:Set, Reset chân CTS của Cổng Com

 DSR:Set, Reset chân DSR của Cổng Com

Trang 53

 RI: Set, Reset chân RI của Cổng Com

 DCD: Set, Reset chân DCD của Cổng Com

 DELAY: tạm dừng trong 1 khoảng thời gian tính bằng mili giây

 DELAYUS:tạm dừng trong 1 khoảng thời gian tính bằng micro giây

 TIMEINIT: bắt đầu đếm thời gian (mili giây)

 TIMEREAD: đọc khoảng thời gian đã đếm (mili giây)

 TIMEINITUS:bắt đầu đếm thời gian (micro giây)

 TIMEREADUS:đọc khoảng thời gian đã đếm (micro giây)

Trang 54

cổng LPT, lệnh này cho phép xuất dữ

Trang 55

cổng LPT, lệnh này cho phép nhập dữ

đấy.

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	1,47 MB

ĐO LƯỜNG VÀ ĐiỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH ppt

CHƯƠNG MỞ ĐẦUCHƯƠNG MỞ ĐẦU