Báo cáo tốt nghiệp tìm hiểu về lò điện trở

Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở Lời nói đầu Nghiên cứu ứng dụng tự động hoá (ngành tự động hoá) đã, ngày khẳng định vai trò quan trọng sống người Nhờ thành tựu ngành tự động hoá, người tham gia trực tiếp phải tham gia vào công việc khó khăn, vất vả, độc hại; tốn nhiều công sức, nhiều nhân lực làm việc nhà máy điện hạt nhân, hầm lò, khai thác… mà sản phẩm tạo lại có số lượng chất lượng vượt trội nhiều lần Ngành tự động hoá ngày đạt thành tựu lớn Một nhà máy lớn điều hành với vài người, chí không cần người điều hành, bóng đèn tự bật sáng có người bược vào, cánh cửa tự mở nhận biết người quen Tiến tới có người máy có tư làm việc theo ý muốn người Những năm trước, thiết bị điều khiển (điển hình rơle cơ, thiết bị cảm biến, cấu chấp hành, chuyển đổi,… ) thiết bị tương tự, thực toán điều khiển đơn giản, độ xác không cao, độ tin cậy thấp, có khẳ lập trình Nhờ tiến công nghệ sản xuất linh kiện điện tử, công nghệ vi xử lý, mô hình thiết bị công nghiệp, thiết bị số đời thay thiết bị tương tự ưu việt chúng Các thiết bị có độ xác, độ tin cậy cao, có khẳ lập trình được, phù hợp với môi trường công nghiệp (chịu ảnh hưởng nhiễu: nhiệt độ, độ ẩm, nhiễu điện từ,… làm việc với cường độ cao, độ xác độ tin cậy cao), đáp ứng toán điều khiển phức tạp với yêu cầu cao, thực qui mô lớn Điển hình cho thiết bị số PLC (Programmable Logical Controller) Mặc dù máy tính cá nhân (PC) có vai trò quan trọng sống, có lực nhiều lần thiết bị khả trình, xuất chúng với vai trò thiết bị điều khiển công nghiệp mờ nhạt gần không đề cập đến toán điều khiển Các PC không đáp ứng yêu cầu làm việc môi trường công nghiệp Các nhà thiết kế lúc biết nuối tiếc với tính mở, môi trường phát triển rộng, khả lập trình tự do, hiệu tính toán cao, tính ứng dụng lớn PC Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở Không vậy, xây dựng toán điều khiển PC kinh tế xây dựng thiết bị khả trình Một vài năm gần đây, tiến kỹ thuật linh kiện điện tử, kỹ thuật máy tính, công nghệ phần mềm, công nghệ truyền dẫn liệu (công nghệ bus trường) khiến máy tính thực nhiệm vụ điều khiển dể dàng môi trường an toàn mà đặt trực tiếp môi trường làm việc trước Nhờ máy tính đáp ứng yêu cầu làm việc công nghiệp Máy tính cá nhân xu chọn lựa điều khiển công nghiệp Vì lý trên, máy tính có loại thiết kế riêng cho mục đích công nghiệp PC/104 loại máy tính điển hình cho mục đích Mọi sinh viên Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, trình năm học tập mình, phải trải qua ba lần thực tập Trong quan trọng đợt thực tập tốt nghiệp Sinh viên ngành Điều khiển tự động chúng em không nằm qui luật Đây hội để chúng em kiểm chứng, áp dụng kiến thức học vào thực tế Hơn nữa, thời gian chúng em tiếp xúc với thiết bị kĩ thuật đại nhà máy, xí nghiệp, trung tâm nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Nhóm chúng em gồm hai thành viên Nguyễn Văn Hiến Nguyễn Mậu Phương, lớp ĐKTĐ1-K44 Đề tài tốt nghiệp mà chúng em làm đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng điều khiển thời gian thực PC/104” giảng viên - Tiến sĩ Hoàng Minh Sơn - Bộ môn Điều khiển tự động – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hướng dẫn Chúng em thầy Sơn giới thiệu thực tập Phòng thí nghiệm Trọng điểm Tự Động Hoá – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đây nơi nghiên cứu, ứng dụng kĩ thuật Tự động hóa vào sản xuất Là phòng thí nghiệm trọng điểm, Phòng thí nghiệm nhà nước đầu tư trang thiết bị đại, có đội ngũ cán khoa học có lực trình độ chuyên môn cao Nhiệm vụ chủ yếu Phòng thí nghiệm thực đề tài khoa học cấp Nhà nước; nghiên cứu, chuyển giao công nghệ cho công ti nước Tại đây, chúng em Thạc sĩ Phạm Quang Đăng – cán Phòng thí nghiệm – thầy anh chị Phòng Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở thí nghiệm hướng dẫn tận tình Trong thời gian thực tập, chúng em làm số việc sau: Tìm hiểu, lắp ráp thành công máy tính PC/104 Khảo sát đối tượng điều khiển lò điện trở Tiến hành thiết kế mạch phần cứng Card điều khiển lò điện trở Ngoài ra, chúng em làm quen với thiết bị, linh kiện thường sử dụng nhiều nghiên cứu thực tế sản xuất Qua chúng em tích luỹ kinh nghiệm quí báu cho Nội dung báo cáo thực tập chúng em chia làm bốn phần Những vấn đề đề cập đến phần tương ứng với công việc làm đợt thực tập Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Hoàng Minh Sơn tạo hội cho chúng em thực tập Phòng thí nghiệm hàng đầu Việt Nam, nơi chúng em có điều kiện tiếp xúc với thiết bị điều khiển đại Chúng em cảm thấy may mắn bạn khác lớp nhiều Đồng thời, chúng em xin cảm ơn bảo, động viên thầy dành cho suốt thời gian qua Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cán bộ, nhân viên Phòng thí nghiệm Trọng điểm Tự Động Hoá, đặc biệt Thạc sĩ Phạm Quang Đăng Mặc dù bận rộn với công việc song anh xếp thời gian hướng dẫn chúng em tận tình Chúng em biết nôn nóng, vụng bồng bột tuổi trẻ mà chúng em làm nhiều điều không Chúng em mong anh hệ người trước không để tâm mà thẳng thắn điều sai trái, bảo điều đắn cho chúng em Dù cố gắng trình thực tập song hạn chế thân, chúng em không tránh khỏi thiếu sót định Nhưng với cố gắng học hỏi, tự hoàn thiện mình, đặc biệt với bảo, hướng dẫn thầy, anh Phòng thí nghiệm, chúng em tin thiếu sót sớm khắc phục Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở Giới thiệu PC/104 PC/104 họ máy tính thiết kế theo chuẩn máy tính công nghiệp Đặc điểm chung loại máy tính có cấu trúc dạng all-in-one (tất linh kiện thiết kế bo mạch) cấu trúc dạng modul Các modul ghép nối với PC/104 thông qua khe cắm modul mở rộng (khe cắm thiết kế theo chuẩn ISA) 1.1 Sơ lược cầu trúc PC/104 Máy tính PC/104 Phòng thí nghiệm loại máy tính hãng Nagasaki Đài Loan sản xuất Có nhiều hệ máy tính loại ứng với tốc độ xử lý cấu trúc khác Ta tìm hiểu cầu trúc hệ cụ thể PC/104-587VL PC/104 có cấu trúc máy tính cá nhân thông thường khác Điểm khác biệt xây dựng với cấu trúc để phù hợp với cấu trúc thiết bị điều khiển có khả làm việc tin cậy hơn, có cấu trúc modul giúp mở rộng modul điều khiển PC/104 có trọng lượng nhẹ (0,11kg) kích thước nhỏ (96×90 mm), hoạt đông độ ẩm cho phép 0% ÷ 95%, nhiệt độ hoạt động ÷ 60 C (nhiệt độ dự trữ: -40 ÷ 850C), nguồn cung cấp: 5V ± 5% (thuộc loại nguồn thấp) Cấu hình bản: • CPU (Central Processing Unit): o NS Geode GX1, 300MHz, thuộc họ xử lý pentium o Chipset NS CS5530A o 16KB cho nhớ lưu trữ liệu chip • RAM: Một SDRAM-PC100, 144 chân, dung lượng tử 32MB đến 128MB • Flash Disk: Dạng Modul, tuỳ chọn dung lượng từ 2, 8, 16, 32,… đến 512MB • HDD/FDD: ổ cứng loại Notebook (44 chân cắm), chân cắm theo chuẩn IDE (Integrated Drive Electronics) • BIOS: ACPI Bios với 256 KB flash EPROM • Chức hiển thị VGA (Video Graphics Array): Bộ nhớ hiển thị chia sẻ từ 1÷4MB cho phép ghép nối với hình CRT có độ phân giải đến 1024x768 TFT LCD Hiển thị LCD Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở (Liquid Crystal Display) CRT (Cathode Ray Tube) làm việc thời điểm độc lập với PC104587VL làm việc với loại TFT LCD (DSTN LCD không làm việc với PC104-587VL) • Các cổng vào khác: o cổng song song: hỗ trợ chế độ SPP/EPP/ECP o cổng nối tiếp: COM1 theo chuẩn RS-232, COM2 theo chuẩn RS232/422/485 o cổng USB o Cổng PS/2 nối bàn phím, chuột • Bộ định thời ngăn chặn lỗi treo hệ thống Watch-Dog Timer với chu kỳ thiết đặt ÷ 30s 1.2 Cài đặt phần cứng Sơ đồ xếp rãnh PC/104 rõ hình Trong đó: • CN1: điều khiển tín hiệu nguồn công suất biến đổi LCD • CN2: nối 18 bit cho giao diện LCD • CN3: nối hình CRT • CN4: nối ổ cứng chuẩn IDE • CN5: nối ổ mềm • CN6 & CN8: cổng COM1 & COM2 • CN7: cổng song song • CN9: kết nối chuột & bàn phím • J1: nối mạng LAN • J2: đầu cắm loa • J3: đầu nối cổng USB • J4: phích cắm nguồn • J5: nút khởi động lại Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở Hình 1.1: Sắp xếp chân rãnh cắm PC/104 • J6 & JP1: đầu nối nguồn phụ Jum thiết lập sử dụng nguồn phụ • BUS1: nối PC/104 • LED1: đèn công suất/định thời • DIMM1: rãnh cắm RAM 1.3 Thiết lập hệ thống vào sở (BIOS) 1.3.1 Các thiết lập sở Bios PC/104 thiết đặt cấu máy PC khác Ở ta xét vấn đề chung cho việc thiết lập máy tính thông thường vấn đề riêng lĩnh vực điều khiển Quick Boot Trường thiết đặt việc khởi tạo nhanh hệ thống cho phép Ta ý đến số vấn đề sau: 1.BIOS không đợi đến 40s tín hiệu READY (sãn sàng) không nhận từ trình điều khiển IDE, BIOS không thiết đặt cấu hình cho trình điều khiển IDE Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 10 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở 2.BIOS không đợi 0.5s sau gửi tín hiệu RESET đến trình điều khiển IDE Thiết lập mặc định: Enabled Thuộc tính tuỳ chọn : Disabled, Enabled 1st – 3st Boot Divece Trường xác định nơi mà hệ thống tìm kiếm lựa chọn thiết bị khởi động cho hệ điều hành Thiết lập mặc định kiểm tra đĩa cứng (hard disk), tiếp đến kiểm tra ổ mềm (Floppy drive), cuối ổ CDROM Thiết lập tuỳ chọn: Disabled, IDE0-1, IDE0-2, IDE0-3, Floppy, ARMD-FDD, ARM-HDD, CDROM, CSCI Network Hỗ trợ chuột PS/2 Chức chuột PS/2 tuỳ chọn Trước đặt cấu hình cho chuột ta phải đảm bào FB2502 hỗ trợ đặc tính Thiết đặt Enabled cho phép thống dò tìm chuột cổng PS/2 lúc khởi tạo Nếu tìm thấy, IRQ12 (ngắt) sử dụng chuột cổng PS/2 IRQ12 dành cho card mở rộng chuột PS/2 không tìm thấy Thiết đặt Disabled dành IRQ12 cho card mở rộng chuột không hoạt động Thuộc tính tuỳ chọn: Disabled, Enabled Thuộc tính mặc định: Enabled Typematic rate Chức định tốc độ lặp lại gõ phím phím nhấn giữ Thuộc tính tuỳ chọn: Fast, Slow Thuộc tính mặc định: Fast System keyboard Trường định thông điệp lỗi xuất hay không bàn phím không gắn kết với máy tính Thuộc tính tuỳ chọn: Absent (không có mặt), Present (có mặt) Thuộc tính mặc định: Absent Primary Display Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 11 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở Trường định kiểu hình cài đặt hệ thống Thuộc tính tuỳ chọn: CGA80×25, Mono Absent, VGA/EGA, CGA40×25, Thuộc tính mặc định: Absent Boot To OS2>64 MB Nếu sử dụng hệ điều hành OS2 RAM hệ thống có dung lượng 64 MB, chọn Yes, trái lại chọn No Thuộc tính tuỳ chọn: Yes, No Thuộc tính mặc định : No Wait for ‘F1’ if Error AMIBIOS gửi thông báo lỗi cho phép bởi: Press to continue (nhấn F1 để tiếp tục) Nếu trường thiết đặt Disabled, AMIBIOS không đợi để ta nhấn phím sau xuất thông điệp lỗi Thuộc tính tuỳ chọn: Disabled, Enabled Thuộc tính mặc định: Disbled C000, 32k Shadow – E800, 32k shadow Trường điều khiển vị trí dung lượng 32KB ROM bắt đầu vị trí vùng nhớ định bởi người dùng Nếu ROM tương ứng với định, sử dụng vùng ROM thiết đặt trước hệ thống, vùng tạo sẵn cho bus cục bộ.Các thiết đặt gồm: 1.Disabled: Thiết đặt có tác dụng làm cho ROM video không chép vào RAM Nội dung ROM video không đọc viết từ nhớ cache 2.Enabled: Nội dung vùng có địa từ C000h – C7FFFh viết vào địa nhớ hệ thống (RAM) để thực thi nhanh 3.Cache: Nội dung vùng ROM thiết đặt trước viết vào địa nhớ hệ thống (RAM) để thực thao tác nhanh hơn, ROM tương ứng (được định người dùng) sử dụng ROM (được định hệ thống) Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 12 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở Do nội dung RAM đọc viết từ nhớ cache Thuộc tính tuỳ chọn: Disabled, Enabled, Cache Thuộc tính mặc định: Disabled Video Memory Size Trường định dung lượng nhớ cho hiển thị VGA, ta lựa chọn nhớ Video VGA Thuộc tính tuỳ chọn: 1.5 MB, 2.5 MB MB Thuộc tính mặc định: 1.5 MB LCD CRT Section Trường định hiển thị VGA sử dụng hệ thống khởi động Ta lựa chọn LCD CRT khởi tạo VGA Thuộc tính tuỳ chọn: Both, LCD, CRT Thuộc tính mặc định: CRT LCD Type Khi sử dụng hiển thị LCD, trường định độ phân giải cho kiểu hiển thị TFT LCD Thuộc tính tuỳ chọn: 640×480, 800×600, 1024 × 768 Thuộc tính mặc định: 640 × 480 I/O Recovery Time Thời gian khôi phục trạng thái vào quãng thời gian đo xung clock CPU, thời gian mà hệ thống trễ sau đạt yêu cầu vào/ra để thực yêu cầu vào Trường định thời gian để đầu vào/ra khôi phục lại cho việc truy nhập vào Thuộc tính tuỳ chọn: No Delay, 2, ,8, 16, 32, 64 and 128 xung Thuộc tính mặc định: 32 xung CAS Latency Trường định khoảng thời gian trễ tín hiệu CAS (Control Access System - hệ thống truy nhập có điều khiển) RAS (Random Access Storage -bộ nhớ lưu giữ truy nhập ngẫu nhiên) Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 13 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.Tìm hiểu lò điện trở hệ thống SDRAM đồng bộ, truy nhập SDRAM theo chu kỳ mà cài đặt Thuộc tính tuỳ chọn: 1, 2, 3, 4, 5, Thuộc tính mặc định: IRC Bit 24 – 27 TIM1 Trường thiết đặt cho SDRAM, thiết đặt chu kỳ thời gian lệnh làm tươi (refresh) lệnh ACT/PRE Thuộc tính tuỳ chọn: 2, 3, 4, 5, 6, Thuộc tính mặc định: IRAS Bits 20 – 23 TIM1 Trường thiết đặt cho SDRAM, lựa chọn chu kỳ thời gian lệnh làm tươi (refresh) lệnh ACT Thuộc tính tuỳ chọn: 1, 2, 3, 4, 5, Thuộc tính mặc định: SDRAM Clock Ratio Trường định tỷ lệ xung cho SDRAM Thuộc tính tuỳ chọn: 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, Thuộc tính mặc định: 3.0 SDRAM Clock Shift Trường định xung nhịp SDRAM thích ứng với cài đặt SDRAM thời gian trì yêu cầu cho việc tương thíc Thuộc tính tuỳ chọn: No Shift, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 Thuộc tính mặc định: 1,5 1.3.2 PCI/PLUG AND PLAY Plug and Plug Aware O/S Thiết đặt yes BIOS biết hệ điều hành quản lý điều hành Plug Play thiết bị Thuộc tính tuỳ chọn: Yes, No Thuộc tính mặc định: No PCI Latency Timer Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 14 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở Timer1 có nhiệm vụ điều khiển nửa chu kì mở van (điều khiển Thyristor), Timer2 điều khiển nửa lại Mỗi timer PIT-8254 có chế độ hoạt động: • Chế độ (Mode 0: Interrup on Terminal Count): tạo tín hiệu ngắt theo yêu cầu Đầu Out phát sườn xung lên kết thúc đếm (khi số đếm 0) • Chế độ (Mode 1) (Programmable Monoflop): phát xung đơn với thời gian tồn biến đổi Lối Out chuyển xuống mức thấp khởi phát đếm trì kết thúc đếm nhảy lên mức cao • Chế độ (Mode 2: Rate Generator): phát sóng tỉ lệ Các xung nhịp đưa vào đếm chia giá trị nạp ghi đếm Lối xuống mức thấp chu kì số đếm đạt đến 0, sau nâng lên mức cao chu kì xung nhịp Quá trình tiếp tục vậymãi • Chế độ 3(Mode 3: Square-Ware Generator): phát sóng hình vuông Chế độ tương tự chế độ xung điện lối sóng vuông giá trị đếm chẵn thêm chu kì mức cao giá trị đếm lẻ • Chế độ (Mode 4: Sortware-Triggered Pulse): tạo xung phần mềm Chế độ giống chế độ xung cửa Gate không khởi phát trình đếm mà trình đếm khởi phát lệnh nạp số đếm ban đầu • Chế độ (Mode 5: Hardware-Triggered Pulse): tạo xung cổng Gate Cũng giống chế độ Chỉ khác đếm chưa kết thúc, xung xuất sườn lên lần đếm lại đếm lại từ giá trị ban đầu Thông tin chi tiết PIT-8254 trình bày rõ [3] Căn vào yêu cầu đề tài, ta chọn chế độ cho Timer0, chế độ cho Timer1 Timer2 Cụ thể sau: • Timer0: Cổng Gate0 nối với nguồn +5V để Timer0 hoạt động, chân Clock0 nối với mạch phát xung bên Theo yêu cầu công nghệ mà ta đưa số đếm thích hợp Đầu Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 31 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở Out0 nối vào đầu Clock1 Clock2 để làm xung nhịp cho hai timer lại • Timer1: Chân Clock1 lấy xung nhịp tử chân Out0, chân Gate1 nối với đầu mạch phát xung đồng với tần số nguồn xoay chiều bên Sau tính toán thời gian mở van (góc mở) Thyristor, máy tính xuất số đếm Timer1, Out1 = Đầu nửa chu kì đầu, Gate1 chuyển trạng thái từ lên giữ nguyên hết nửa chu kì Khi Timer1 bắt đầu hoạt động Khi số đếm Out1 = giữ nguyên Gate1 xuất sườn lên (đến đầu chu kì sau) Sơ đồ cụ thể sau: Gate1 T/2 T t 2T Out1 t UT1 t α Hình 3.6 - Giản đồ xung điều khiển T1 • Timer2: Chân lấy xung nhịp tử chân Out0, chân Gate2 nối với đầu đảo Gate1 Sau tính toán thời gian mở van (góc mở) Thyristor, máy tính xuất số đếm Timer2, Out2 = Đầu nửa chu kì sau, Gate2 chuyển trạng thái từ lên giữ nguyên hết nửa chu kì Khi Timer2 bắt đầu hoạt động Khi số đếm Out2 = giữ nguyên Gate2 xuất sườn lên (sau chu kì) Sơ đồ cụ thể sau: Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 32 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở Gate2 T/2 Out2 T t 2T t UT2 T/2 t α Hình 3.7 - Giản đồ xung điều khiển T2 Tuy nhiên, thấy, nửa chi kì đầu Timer1 hoạt động, Timer2 có Out2 = ngược lại Muốn tạo xung theo ý muốn ta phải cho hai đầu Out1 Out2 qua AND Đầu AND xung điều khiển cuối Out1 Out2 A N D Out Hình 3.8 - Đầu mạch điều khiển Cuối ta xung có dạng sau: Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 33 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở Gate1 Gate2 T/2 2T T t Out1 t Out2 Out T1 T2 T1 T2 UR α t T1 T2 T1 T2 Hình 3.9 - Giản đồ toàn trình điều khiển dùng PIT8254 3.2.2 Dùng DAC0808 a, Sơ đồ nguyên lí Nguyên lý hoạt động mạch không khác mạch dùng PIT8254 Đầu vào phản hồi không đổi Chỉ có đầu điều khiển ta thay PIT8254 DAC0808 Đây mạch biến đổi số/tương tự phổ biến Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 34 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 10 O Q D D Q Q D D Q G E 0 1 2 3 N D 1 1 1 1 VC C Q D D Q Q D D Q LE Tìm hiểu lò điện trở 1 74LS373 NC COMP IO U T VRVVR+ IO U T V+ D7 D0 D6 D1 D5 D2 D D AC 0808 D (a) 16 15 14 13 12 11 10 ( b) Hình 3.10 – Sơ đồ chân vi mạch 74LS373 (a) DAC0808 (b) Trên sơ đồ nguyên lí, ta việc thay PIT8254 đệm liệu 74LS373 DAC0808 sau: AEN 11 7C S LE O E 1 1 Q Q Q Q Q Q Q Q R 1kR 74LS373 1k 12 11 10 14 15 D D D D D D D D IO U T VR + VR - IO U T 2 - LM 358 + O u t1 C O M P 16 C 1 m F D AC 0808 10 Q Q Q Q Q Q Q Q +VC C 13 Q Q Q Q Q Q Q Q 4 V+ D D D D D D D D V- 1 1 8 VC C G N D D D D D D D D D R 5k VC C VC C 20 VC C -V C C Hình 3.11 – Sơ đồ mạch nguyên lý Card điều khiển dùng DAC0808 b, Nguyên lý hoạt động Phần phản hồi khác mạch dùng PIT8254 Ở có khác biệt thuật toán điều khiển Sau nhận giá trị phản hồi, phần mềm điều khiển so sánh với giá trị đặt tính toán thời gian mở van sau xuất tín hiệu điều khiển DAC0808 Cái khác biệt tín hiệu điều khiển mạch đưa số đếm đến timer 8254 tín hiệu điều khiển tỉ lệ nghịch với góc (thời gian) mở van Sau qua DAC0808 tín hiệu tương tự có giá trị điện áp từ 0…5V Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 35 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở Tín hiệu đưa qua so sánh với xung cưa có chu kì ½ chu kì điện áp xuay chiều nguồn tạo mạch: VC C R 1k R - LM 358 + O ut O u t1 1k O u t2 Hình 3.12 – Sơ đồ mạch so sánh tín hiệu điện áp điều khiển Từ ta có đầu đến điều khiển Thyristor Giản đồ xung sau: Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 36 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở U∼ Sin-ware Square-ware /Square-ware T/2 Out1 2T T t Out2 t Out T1 T2 T1 T2 UR α t T1 T2 T1 T2 Hình 3.13 - Giản đồ toàn trình điều khiển dùng DAC0808 3.3 Đánh giá, lựa chọn phương án Hai phương án có ưu nhược điểm Phương án đơn giản phần cứng lại phức tạp phần mềm Phương án hai ngược lại Vì lí phương án hai ứng dụng nhiều thành công nên chúng em dùng phương án để thử sức Có thể gặp phải nhiểu khó khăn, đặc biệt vấn đề điều khiển thời gian thực Window Song với hướng dẫn thầy Phòng thí nghiệm trọng điểm Tự Động Hoá (nơi chúng em thực tập), cụ thể Thạc sĩ Phạm Quang Đăng, với cố gắng không ngừng thân, chúng em tin thành công Dù vậy, kết Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 37 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở qua đó, chúng em đánh giá ưu nhược điểm PC/104 Từ biết đối tượng nào, yêu cầu ta điều khiển PC/104 Đó quan trọng Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 38 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở Những việc làm Trong thời gian thực tập Phòng thí nghiệm Trọng điểm Tự Động Hoá, hướng dẫn tận tình anh Phạm Quang Đăng thầy, anh chị, chúng em làm số việc sau: • Tìm hiểu, lắp ráp thành công máy tính PC/104 • Khảo sát đối tượng điều khiển lò điện trở • Tiến hành thiết kế mạch phần cứng Card điều khiển lò điện trở • Nghiên cứu thư viện lập trình FMOL++ Cụ thể sau: 4.1 Tìm hiểu, lắp ráp máy tính PC/104 Chúng em làm xong hộp chứa Mainboard thiết bị khác Vì lí Phòng thí nghiệm chưa có RAM, ổ cứng, ổ mềm, ổ CDROM nên chúng em chưa thể cài đặt Hệ điều hành Window2000 (WinNT) phần mềm điều khiển lên Vậy công việc dừng lại việc lắp ráp mà 4.2 Khảo sát lò điện trở Lò điện trở đặt Phòng thí nghiệm Trọng điểm Tự Động Hoá trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, sản xuất Lab-Line Instruments Inc Các thông số lò: • Điện áp: ∼ 220 ÷ 240V, tần số 50/60Hz • Dòng điện: 5A • Công suất: 1200W 4.3 Thiết kế phần cứng cho Card điều khiển lò điện trở Toàn phần cứng Card điều khiển trình bày phần 3.2.1 thiết kế xong Hiện chúng em chờ Phòng thí nghiệm làm mạch in xong tiến hành lắp linh kiện chạy thử 4.4 Nghiên cứu thư viện lập trình FMOL++ Fmol++ tên viết tắt Fundamental Mathematical Object Library Đây thư viện phần mềm tính toán điều khiển viết Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 39 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở ngôn ngữ lập trình C++ tác giả Hoàng Minh Sơn - Bộ môn Điều khiển tự động - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trong thư viện có chứa công cụ toán học mạnh để ta tính toán xử lí toán điều khiển phức tạp Đề phục vụ cho toán điều khiển, Fmol++ cung cấp cho ta timer với mức độ ưu tiên cao Đặc biệt, thư viện thích hợp cho vốn làm việc quen thuộc phần mềm tính toán Matlab Mặc dầu có điểm khác biệt như: • Ma trận, vector, đa thức, phân số xây dựng với cấu trúc tổng quát (các khuôn mẫu lớp), có tính khả chuyển cao, có khả tự quản lý nhớ Ngoài thư viện xây dựng hàm truy nhập phần tử, truy nhập số phần tử ma trận, vector, đa thức, truy nhập vector hàng, vector cột ma trận làm tăng đáng kể hiệu tính toán • Các phép tính số học +, - , x, ÷, … Fmol++ phải thực theo qui định kiểu liệu • Trong thư viện có định nghĩa khuôn hình lớp, khuôn hình hàm thích hợp cho ứng dụng cụ thể (tính mở thư viện) • Fmol++ thư viện lập trình máy tính, xây dựng với mã sử dụng lại thuận tiện giải pháp kinh tế cho toán điều khiển sử dụng lại mã pham vi quyền phần mềm chuyên dụng Matlab, Matrix Những khác biệt làm cho Fmol++ chặt chẽ phần mềm khác nhiều lần Đây điểm mạnh Vì vậy, toán điều khiển mà độ xác yêu cầu cao Fmol++ lựa chọn thích hợp Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 40 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở U 5A C VC C 7414 5p 0R Y VC C 12 13 U 4D 74LS32 74LS32 C 19 ST JP4 JU M PER ST JP5 JU M PER Q ST 7A2 74LS688 JP3 JU M PER U 4C 74LS32 7W R VC C A1 3 D 1 1 1 1 2 C S W R D D D D D D D D R B B B B B B B B D AD C 0804 C LKR C LK VR EF 19 VC C R 10k Phụ lục: Sơ đồ mạch nguyên lý Card điều khiển Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 20 V I- 7414 A2 U V I+ U 5C 14 10 A0 D D D D D D D D 7R 10m VC C 1P=Q 7C S2 7C S2 7C S2 AG N D P H EAD ER 31x2 12 IN T R VC C U 4B V U 7A2 G1 COMP C LK0 VC C D G D D O U T0 D C LK1 D C LK2 D G D D 8254 A0 G A1 O U T1 R D O U T2 W R C S 7C S1 G N D EN 4 6 11 13 15 17 12 14 16 18 74LS32 10 A A A A A A A A AEN A A A A A A A A A A 11 2 D D D D D D D D U 4A A 21 1 9 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A 20 J1 1M H z U 9 + 7W R 7R D 9 1k 10 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 D D D D D D D D A0 A1 7R D 7W R 7C S12 7414 R 1k H EAD ER JP2 B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B U 5B G N D 14 VC C 41 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở Tài liệu tham khảo [1] PC/104 www.nagasaki.com.tw User’s Manual: Website: http:// [2] Bài tập lớn Hệ thống điều khiển số: Nguyễn Mậu Phương ĐKTĐ1-K44-ĐHBK, 6/2003 [3] Kĩ thuật Vi xử lí: Văn Thế Minh – NXB Giáo dục, 1997 [4] Đo lường điều khiển máy tính: Ngô Diên Tập -NXB Khoa học Kĩ thuật, 1999 [5] Nguyên lý phần cứng kĩ thuật ghép nối máy vi tính: Trần Quang Vinh-NXB Giáo dục, 1997 [6] Fundamental Mathematical Object Library: Hoàng Minh Sơn Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 42 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò điện trở Mục lục Lời nói đầu………………………… …………………………… ……………2 Mục lục…………….……………………………………………… ………… Giới thiệu PC/104……………… ……… …………………… …… 1.1 Sơ lược cấu trúc PC/104……… …… ……………………… … 1.2 Cài đặt phần cứng………………….… …………………………… 1.3 Thiết lập hệ thống vào sở……… ………………………………6 1.3.1Các thiết lập sở………… …………………………………… ….6 1.3.2Cài đặt ngoại vi…………… ……………………………………… 10 1.3.3Chức Watchdog-Timer………… …………………………….12 Tìm hiều lò điện trở………………………… ……… …………… .21 2.1 Giới thiệu chung… ……………………………………………… 21 2.2 Các phương pháp điều khiển lò điện trở…………… ………… 21 2.2.1Điều khiển dùng Rơle……………… …………………………… 21 2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý………… ……………………………… 21 2.2.1.2 Nguyên lý điều khiển…….…………… ………………… 21 2.2.2Điều khiển Thyristor… ………………… …………………… ….22 2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý……………… …………………………….22 Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 43 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2.2.2.2 Nguyên lí điều ……………………… 22 Tìm hiểu lò điện trở khiển……………… 2.3 Kết luận…………… … ………………………………………… …24 Cấu tạo mạch điều khiển……………………………… ………………….25 3.1 Cấu tạo mạch điều khiển lò điện trở……….…… …………… …25 3.1.1Đặc tính Thyristor…… … …………………………………….25 3.1.2Sơ đồ mạch………………………… …………………………… 25 3.2 Cấu tạo Card điều khiển PC/104 sử dụng rãnh ISA…… ….26 3.2.1Dùng PIT8254…… ………………………………………… … 27 3.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý……… …………………………………….27 3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động………… …………………………… 29 3.2.2Dùng DAC0808…… ………………………………………… ……32 3.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý……………… ………………………… 32 3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động……………… ……………….……….32 3.3 Đánh giá, lựa chọn phương án……….………….………… ………34 Những việc làm được………………………………… ……… …… 35 4.1 Tìm hiểu, lắp ráp máy PC/104…… …………………………… ….35 4.2 Khảo sát lò điện trở…………….……….………………… ……… 35 4.3 Thiết kế phần cứng cho Card điều khiển lò điện trở………………35 4.4 Nghiên cứu thư viện lập trình toán học Fmol++……… …… ….35 Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 44 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tài liệu tham ………………………37 Tìm hiểu lò điện trở khảo……,……………………………… Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 45 [...]... động 1 – K44 28 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 .Tìm hiểu về lò điện trở Giá trị cụ thể của các thanh ghi có thể tham khảo trong TL [1] Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động 1 – K44 29 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 Tìm hiểu về lò điện trở 2 Tìm hiểu về lò điện trở 2.1 Giới thiệu chung Lò điện trở ta xét có tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm Tự Động Hoá Xét về mặt điện, lò điện trở là một là... pháp điều khiển lò điện trở Có rất nhiều phương pháp điều khiển lò điện trở, song phổ biến hiện nay có hai phương pháp là điều khiển dùng Rơle và điều khiển dùng Thyristor 2.2.1 Điều khiển dùng Rơle a, Sơ đồ nguyên lý R ELAY R Hình 2.1 – Sơ đồ điều khiển bằng Rơle Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động 1 – K44 21 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 Tìm hiểu về lò điện trở b, Nguyên lý... động 1 – K44 24 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 .Tìm hiểu về lò điện trở 3F7h Địa chỉ 3F8h3FFh Miêu tả thiết bị Cổng nối tiếp #1 (COM 1) Interrupt Request Lines (IRQ) Có tổng cộng 15 mức ngắt sẵn dùng trong Card CPU công nghiệp này Thiết bị ngoại vi dùng các mức yêu cầu ngắt để thông báo cho CPU dịch vụ mà nó đòi hỏi Bảng sau thể hiện các IRQ được sử dụng bởi các thiết bị trên Card CPU công nghiệp Bảng 1.5... khiển góc mở α của nó Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động 1 – K44 23 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 Tìm hiểu về lò điện trở Pc ∼ Utb ∼ α Từ đó ta xác định góc mở van thích hợp để đạt được giá trị điện áp trung bình cấp cho tải Đồ thị của phương pháp này như sau: G 0 UT1 t α t Hình 2.4 - Dạng điện áp ra điều khiển bằng Thyristor 2.3 Kết luận Trong hai phương pháp trên, phương pháp... xung điều khiển qua bộ vi phân tạo thành các xung nhọn Trong đó: • Mạch vi phân gồm có: o 1 tụ C o 1 điện trở • Một máy biến áp xung • Các điot xung 1A loại RU1 • C828: transistor loại NPN Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động 1 – K44 26 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 Tìm hiểu về lò điện trở Mạch vi phân có tác dụng tạo xung nhọn từ xung chữ nhật đầu vào điều khiển Xung nhọn này được... nhớ mở rộng 192D 2E- Dự trữ 2 Byte kiểm tra tổng cho CMOS Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động 1 – K44 20 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 .Tìm hiểu về lò điện trở 2F 30 Byte thấp của bộ nhớ mở rộng hiện thời 31 Byte cao của bộ nhớ mở rộng hiện thời 32 Byte về thế kỷ (ngày) 33 34-7F Các cờ thông tin (thiết đặt trong quá trình nguồn bật) Dành cho BIOS hệ thống Bảng 1.3 - Lược đồ RAM... lập về thiết bị: Bit 7-6 Số lượng trình điều khiển ổ mềm: 0 1 Drive 1 2 Drive 14h Bit 5-4 Kiểu màn hình: 0 Không CGA (Color Graphics Adapter -bộ thích ứng đồ hoạ màu) hoặc MDA (Monochrome Display Adapter -bộ thích ứng hiển thị đơn sắc) 1 2 drive: 80×25 và 40×25 CGA Thanh ghi Miêu tả Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động 1 – K44 21 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 .Tìm hiểu về lò điện trở. .. nguồn) trong KB tăng thêm 31h Vùng nhớ mở rộng tương thích máy tính IBM, Byte cao (POST) trong KB tăng thêm 32h Byte thế kỷ (lưu trữ về thế kỷ (một trăm năm)) Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động 1 – K44 22 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 .Tìm hiểu về lò điện trở 33h Được dự trữ, không dùng 34h Được dự trữ, không dùng 35h Byte thấp của bộ nhớ mở rộng (POST) trong 64 KB 36h Byte cao của... động 1 – K44 24 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 Tìm hiểu về lò điện trở o Đường đặc tính điều khiển không trơn Do vậy khó cho việc điều khiển các đối tượng có nhiệt độ theo một qui luật nhất định o Chịu ảnh hưởng của nhiễu như: nhiệt độ buồng đốt, nhiệt độ vật nung, nhiệt độ môi trường…sẽ ảnh hưởng đến nhiệt lượng toả Qt Phương pháp điều khiển dùng Thyristor • Ưu điểm: Chất lượng điều khiển tốt hơn phương... được giao, chúng em sử dụng phương pháp điều khiển dùng Thyristor Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động 1 – K44 25 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 Tìm hiểu về lò điện trở 3 Cấu tạo mạch điều khiển 3.1 Cấu tạo mạch điều khiển lò điện trở 3.1.1 Đặc tính của Thyristor Ta có đường đặc tính mở của Thyristor như sau: A Idt In 0 V Hình 3.1 - Đường đặc tính V – A của Thyristor Từ đó ta thấy ... hiểu lò điện trở Tìm hiểu lò điện trở 2.1 Giới thiệu chung Lò điện trở ta xét có Phòng thí nghiệm Trọng điểm Tự Động Hoá Xét mặt điện, lò điện trở một tải trở Lò điện trở sử dụng nguồn điện xoay... Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 .Tìm hiểu lò điện trở Giá trị cụ thể ghi tham khảo TL [1] Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 29 Báo cáo thực tập tốt nghiệp Tìm hiểu lò. .. Giây 01 Cảnh báo giây 02 Phút 03 Cảnh báo phút 04 Giờ 05 Cảnh báo Nguyễn Văn Hiến & Nguyễn Mậu Phương – Điều khiển tự động – K44 19 Báo cáo thực tập tốt nghiệp 2 .Tìm hiểu lò điện trở 06 Ngày tuần