KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ KIT THỰC TẬP CARD ACL8112HG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ-CƠNG NGHỆ NGUYỄN XN GIANG KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ KIT THỰC TẬP CARD ACL-8112HG TP Hồ Chí Minh Tháng 07 năm 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ-CƠNG NGHỆ KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ KIT THỰC TẬP CARD ACL-8112HG Chuyên ngành: Điều Khiển Tự Động Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Th.S Nguyễn Bá Vương Nguyễn Xuân Giang MSSV: 04138006 TP Hồ Chí Minh Tháng 07 năm 2008 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY FACULTY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY CASE STUDY AND DESIGN ACL-8112HG FOR EXPERIMENT KIT Speciality: Automatic Control Supervisor: Student: MSc Nguyen Ba Vuong Nguyen Xuan Giang Student ID: 04138006 HO CHI MINH, CITY July, 2008 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin gởi tới Ba Mẹ biết ơn chân thành sâu sắc để có ngày hơm Xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô Trường Đại học Nông Lâm TP HCM, Q Thầy Cơ khoa Cơ khí Cơng nghệ dạy dỗ, truyền thụ kiến thức cho chúng em suốt thời gian theo học trường Xin gởi đến thầy Th.S Nguyễn Bá Vương lòng biết ơn chân thành hướng dẫn giúp đỡ em nhiều mặt để thực đề tài Cuối xin cám ơn bạn bè bên cạnh động viên, giúp đỡ suốt trình học tập thực đề tài Sinh viên thực Nguyễn Xuân Giang i TĨM TẮT Để góp phần tạo tảng cho việc học tập, nghiên cứu thực hành phòng thực tập Điều Khiển Tự Động, đề tài thực ”KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ KIT THỰC TẬP CARD ACL-8112HG” Với mục đích đề tài nên mục tiêu đề là:  Tìm hiểu thơng tin cách sử dụng card  Thiết kế KIT mở rộng phục vụ cho việc thực tập  Khảo sát chức card ACL-8112 HG như:  Modul ngõ vào số  Modul ngõ số  Modul ngõ vào tương tự  Modul ngõ tương tự  Modul đếm  Dùng LabView lập trình khảo sát modul  Ứng dụng modul để điều khiển mô hình hệ thống cân tự động  Khảo sát phần cứng mơ hình cân tự động  Thiết kế mạch khuyếch đại, mạch kích rơle điều khiển xilanh  Lập trình điều khiển mơ hình hệ thống cân tự động Kết đề tài:  Các modul card hoạt động  Đã thiết kế KIT mở rộng cho thực tập  Điều khiển mơ hình cân tự động Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Th.S Nguyễn Bá Vương Nguyễn Xuân Giang ii SUMMARY Today, DAQ have been used very popular in industry and agriculture This theme have an investigation for card ACL-8112HG It is making a foundation for learning and practice in lab of Automation department This thesis has done “CASE STUDY AND DESIGN ACL-8112HG FOR EXPERIMENT KIT” The main content of this thesis is concerned communication between computer and ACL-8112HG card The purpose of case study:  Looking up information and learning usage of ACL-8112HG card  Designing KIT for experiment  Testing all module of cards:  Module analog input  Module analog output  Module digital input  Module digital output  Module counter  Programming for case study by Labview  Application to control model ”The auto determine the amount of seed and supply” in practice Lab  Examine model ”The auto determine the amount of seed and supply”  Designing amplifier circuit  Designing relay control circuit  Programming to control model ”The auto determine the amount of seed and supply” Result thesis: All functions of card are good for use Designed KIT for experiment Application in control model ” The auto determine the amount of seed and supply” is successful Advisor: Done by: MSc Ba Vuong, Nguyen Xuan Giang, Nguyen iii MỤC LỤC Trang bìa LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT KHÓA LUẬN ii MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH SÁCH CÁC HÌNH viii DANH SÁCH CÁC BẢNG x MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Yêu cầu hoàn thành 2 TRA CỨU TÀI LIỆU .3 2.1 Giới thiệu card giao tiếp thu thập liệu serial ACL-8112 2.1.1 Đặc tính card ACL-8112 2.1.2 Vài ứng dụng card ACL-8112 2.1.3 Đặc điểm kỹ thuật card ACL-8112 2.1.4 Hỗ trợ phần mềm 2.2 Các hỗ trợ cho card ADLink môi trường LabView PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT VÀ PHƯƠNG TIỆN 17 3.1 Phương pháp khảo sát 17 3.2 Phương tiện 17 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 4.1 Sơ đồ chân cổng ngõ card 18 4.1.1 Đầu nối CN1 18 4.1.2 Đầu nối CN2 18 4.1.3 Đầu nối CN3 19 4.2 Bo mở rộng ACL-8112HG 20 4.2.1 Mạch nguyên lý 21 iv 4.2.2 Sơ đồ khối mô tả kết nối card với KIT mở rộng .21 4.3 Lập trình kiểm tra kết khảo sát chức card 22 4.3.1 Khảo sát ngõ vào số 22 4.3.2 Khảo sát ngõ số 23 4.3.3 Khảo sát ngõ vào tương tự 25 4.3.4 Khảo sát ngõ tương tự 26 4.3.5 Khảo sát counter 28 4.4 Tìm hiểu mơ hình phần cứng phòng thực tập 30 4.4.1 Cấu trúc mơ hình phần cứng 30 4.4.2 Thực phần cứng .31 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 40 5.1 Kết luận 40 5.2 Đề nghị 40 Tài Liệu Tham Khảo 41 Phụ lục 42 v DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AI: Analog Input (Ngõ vào tương tự) AO: Analog Output (Ngõ tương tự) A/D: Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số D/A: Chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự DMA: Data Access Memory (Truy nhập nhớ trực tiếp) Xfer: Kiểu truyền Trig: Kiểu kích khởi ID: Identification (Số nhận dạng) LSB: Least Significant Bit (Bit có giá trị nhỏ nhất) IC: Integrated Circuit (Mạch tích hợp) TTL: Transistor-Transistor Logic (Mạch logic transistor transistor) DTL: Diode Transistor Logic (Mạch logic điốt-tranzito) vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Card ACL-8112HG Hình 4.1: Đầu nối CN1 Hình 4.2: Đầu nối CN2 Hình 4.3: Đầu nối CN3 Hình 4.4: Bo mở rộng ACL-8112HG Hình 4.5: Mạch nguyên lý mở rộng ngõ vào số Hình 4.6: Sơ đồ khối kết nối card bo mở rộng Hình 4.7: Front panel chương trình khảo sát ngõ vào số Hình 4.8: Lưu đồ chương trình khảo sát ngõ vào số Hình 4.9: Block Diagram chương trình khảo sát ngõ vào số Hình 4.10: Front panel chương trình kiểm tra ngõ số Hình 4.11: Lưu đồ chương trình kiểm tra ngõ số Hình 4.12: Block Diagram chương trình kiểm tra ngõ số Hình 4.13: Front panel chương trình đọc nhiệt độ Hình 4.14: Lưu đồ chương trình đọc nhiệt độ Hình 4.15: Block Diagram chương trình đọc nhiệt độ Hình 4.16: Front panel chương trình kiểm tra ngõ tương tự Hình 4.17: Lưu đồ chương trình kiểm tra ngõ tương tự Hình 4.18: Block Diagram chương trình kiểm tra ngõ tương tự Hình 4.19: Lưu đồ chương trình kiểm tra đếm ngồi Hình 4.20: Front panel chương trình kiểm tra đếm ngồi Hình 4.21: Block Diagram chương trình kiểm tra đếm ngồi Hình 4.22: Các thành phần mơ hình cân tự động Hình 4.23: Mạch khuyếch đại cho Loadcell Hình 4.24: Mạch ngun lý kích cho rơle Hình 4.25: Sơ đồ khối kết nối cân với xilanh điều khiển Hình 4.26: Lưu đồ giải thuật cho cân tự động vii 17) DIO Config Port: Cài đặt cấu hình hướng port định Card Number: ID card muốn thực hoạt động Port:port ngõ vào số Giá trị tương ứng: ACL-7122: tới 17 ACL-7124: tới PET-48DIO: tới 0: PA0, 1: PB0, 2: PC0, 3: PA1, 4: PB1, 5: PC1, 6: PA2, 7: PB2, 8: PC2, 9: PA3, 10: PB3, 11: PC3, 12: PA4, 13: PB4, 14: PC4, 15: PA5, 16: PB5, 17: PC5 Direction: hướng port port DIO Giá trị tương ứng: 1: Input 2: Output Error In: điều kiện lỗi bị xuất trước VI thực thi Mã mặc định khơng có lỗi Nếu lỗi sẵn sàng xuất VI khơng thực hoạt động Giá trị nghĩa không lỗi, phủ định có lỗi Xem phụ lục ERROR CODES mô tả mã lỗi Card Number: số giống đầu dây ngõ vào CardNumber Error Out: mã lỗi Nếu lỗi ngõ vào Error Out chứa giá trị giống Nói cách khác, Error Out mơ tả trạng thái lỗi VI 18) DO Readback Line: Đọc trạng thái logic đường ngõ số định port định 58 Card Number: ID card muốn thực hoạt động Port: số port ngõ tương tự Giá trị thích hợp là: ACL-7122: tới 17 ACL-7124: tới PET-48DIO: tới ( 0: PA0, 1: PB0, 2: PC0, 3: PA1, 4: PB1, 5: PC1, 6: PA2, 7: PB2, 8: PC2, 9: PA3, 10: PB3, 11: PC3, 12: PA4, 13: PB4, 14: PC4, 15: PA5, 16: PB5, 17: PC5 ) ACL-6126: ACL-7120: tới ACL-7125: ACL-7225: ACL-8111: ACL-8112DG/HG/PG: ACL-8216: Line: đường ngõ số đọc Giá trị thích hợp từ đến Error In: điều kiện lỗi bị xuất trước VI thực thi Mã mặc định khơng có lỗi Nếu lỗi sẵn sàng xuất VI khơng thực hoạt động Giá trị nghĩa không lỗi, phủ định có lỗi Xem phụ lục ERROR CODES mô tả mã lỗi Card Number: số giống đầu dây ngõ vào CardNumber 59 DO Data: trả trạng thái logic số đường định Error Out: mã lỗi Nếu lỗi ngõ vào Error Out chứa giá trị giống Nói cách khác, Error Out mơ tả trạng thái lỗi VI 19) DO Readback Port: Đọc liệu số ngõ trả từ port ngõ số định Card Number: ID card muốn thực hoạt động Port: ACL-7122: tới 17 ACL-7124: tới PET-48DIO: tới ( 0: PA0, 1: PB0, 2: PC0, 3: PA1, 4: PB1, 5: PC1, 6: PA2, 7: PB2, 8: PC2, 9: PA3, 10: PB3, 11: PC3, 12: PA4, 13: PB4, 14: PC4, 15: PA5, 16: PB5, 17: PC5 ) ACL-6126: ACL-7120: tới ACL-7125: ACL-7225: ACL-8111: ACL-8112DG/HG/PG: ACL-8216: Error In: điều kiện lỗi bị xuất trước VI thực thi Mã mặc định khơng có lỗi Nếu lỗi sẵn sàng xuất VI khơng thực hoạt động Giá trị nghĩa không lỗi, phủ định có lỗi Xem phụ lục ERROR CODES mơ tả mã lỗi 60 Card Number: số giống đầu dây ngõ vào CardNumber DO Data: trả liệu số bit đọc từ port ngõ định Error Out: mã lỗi Nếu lỗi ngõ vào Error Out chứa giá trị giống Nói cách khác, Error Out mơ tả trạng thái lỗi VI 20) DO Write Line: Cài đặt ngõ số port số định tới trạng thái định VI khả dụng đối cới card mà hỗ trợ chức đọc trở ngõ số Card Number: ID card muốn thực hoạt động Port: số port ngõ số Giá trị thích hợp: ACL-7122: tới 17 ACL-7124: tới PET-48DIO: tới ( 0: PA0, 1: PB0, 2: PC0, 3: PA1, 4: PB1, 5: PC1, 6: PA2, 7: PB2, 8: PC2, 9: PA3, 10: PB3, 11: PC3, 12: PA4, 13: PB4, 14: PC4, 15: PA5, 16: PB5, 17: PC5 ) ACL-6126: ACL-7120: tới ACL-7125: ACL-7225: ACL-8111: ACL-8112DG/HG/PG: ACL-8216: 61 Line: đường số ghi tới Giá trị thích hợp đến DO Data: trạng thái logic số mới, Error In: điều kiện lỗi bị xuất trước VI thực thi Mã mặc định khơng có lỗi Nếu lỗi sẵn sàng xuất VI khơng thực hoạt động Giá trị nghĩa khơng lỗi, phủ định có lỗi Xem phụ lục ERROR CODES mô tả mã lỗi Card Number: số giống đầu dây ngõ vào CardNumber Error Out: mã lỗi Nếu lỗi ngõ vào Error Out chứa giá trị giống Nói cách khác, Error Out mô tả trạng thái lỗi VI 21) DO Write Port: Ghi liệu số tới port ngõ số định Card Number: ID card muốn thực hoạt động Port: số port ngõ số Giá trị thích hợp: ACL-7122: tới 17 ACL-7124: tới PET-48DIO: tới ( 0: PA0, 1: PB0, 2: PC0, 3: PA1, 4: PB1, 5: PC1, 6: PA2, 7: PB2, 8: PC2, 9: PA3, 10: PB3, 11: PC3, 12: PA4, 13: PB4, 14: PC4, 15: PA5, 16: PB5, 17: PC5 ) ACL-6126: ACL-7120: tới ACL-7125: ACL-7225: ACL-8111: 62 ACL-8112DG/HG/PG: ACL-8216: DO Data: bit liệu số ghi tới port định Error In: điều kiện lỗi bị xuất trước VI thực thi Mã mặc định khơng có lỗi Nếu lỗi sẵn sàng xuất VI khơng thực hoạt động Giá trị nghĩa khơng lỗi, phủ định có lỗi Xem phụ lục ERROR CODES mô tả mã lỗi Card Number: số giống đầu dây ngõ vào CardNumber Error Out: mã lỗi Nếu lỗi ngõ vào Error Out chứa giá trị giống Nói cách khác, Error Out mơ tả trạng thái lỗi VI 22) Release Card: Có hầu hết 16 card mà bắt đầu cách đồng thời Hàm VI sử dụng để nói với driver card không sử dụng nhả Điều tạo khơng gian cho card bắt đầu Cũng cuối ứng dụng, cần dùng VI để nhả tất card mà khởi động Card Number: ID card muốn nhả Error In: điều kiện lỗi bị xuất trước VI thực thi Mã mặc định khơng có lỗi Nếu lỗi sẵn sàng xuất VI khơng thực hoạt động Giá trị nghĩa không lỗi, phủ định có lỗi,xem phụ lục ERROR CODES mô tả mã lỗi Error Out: mã lỗi Nếu lỗi ngõ vào Error Out chứa giá trị giống Nói cách khác, Error Out mô tả trạng thái lỗi VI 63 Phụ lục: Cài đặt cấu hình phần cứng 1) Mơ tả Jumper công tắc DIP: Việc hiểu lựa chọn chức phần cứng thông qua việc cài đặt Jumper công tắc DIP giúp đưa kết phù hợp cho ứng dụng riêng người dùng thơng qua chương trình lập trình Chúng ta thay đổi kênh địa cách thiết đặt Jumper công tắc DIP card Những Jumper công tắc DIP cài đặt trước nhà máy 2) Thiết đặt địa bản: ACL-8112 yêu cầu 16 định vị địa liên tiếp không gian địa vào Sự thiết đặt bị hạn chế điều khiển sau: a) Địa phải nằm dãy (200-3FF) Hex 64 b) Địa không xung đột với địa I/O dự trữ PC c) Không xung đột với card phụ trợ PC Kiểm tra PC trước cài đặt ACL-8112 Địa ghi lựa chọn vị trí DIP cơng tắc SW1 Địa mặc định Hex 220 Tất kết hợp địa liệt kê bảng Có thể hiệu chỉnh địa địa HEX 220 sử dụng card phụ trợ khác  Định nghĩa địa ACL-8112: DIP1 tới DIP5 công tắc SW1 tương ứng với đường địa bus PC từ A8-A4 A9 luôn A0 ~ A3 luôn Nếu muốn thay đổi địa chỉ, bạn thay đổi giá trị A8 tới A4 VD: thiết đặt địa HEX 220 65 3) Cấu hình cho ngõ vào Analog (chỉ có series DG/HG): Do dòng có hai lựa chọn: loại 16 ngõ vào đơn loại ngõ vào vi phân JP3 dùng để điều khiển cấu hình cho kênh vào analog Cài đặt cho JP3 minh họa hình sau: 4) DMA channel setting: Truyền liệu A/D ACL-8112 thiết kế với khả truyền liệu DMA Việc thiết đặt DMA cho kênh kênh điều khiển JP7 JP8 ACL-8112DG/HG ACL-8112PG JP1 JP2 Nếu chương trình cài đĩa mềm mức đề nghị Nếu chương trình cài đĩa cứng mức đề nghị 5) Thiết đặt xung kích khởi nội/ngoại: 66 Được cài đặt JP4 ACL-8112DG/HG JP5 loại ACL8112PG Chú ý: có hai nguồn kích khởi nội, phần mềm chương trình khác programmable pacer Việc lựa chọn điều khiển ghi 6) Thiết đặt nguồn xung Clock: 8254 IC sử dụng ACL-8112 Nó cung cấp đếm lập trình 16 bit Bộ đếm kết nối với dao động MHz internal pacer Ngõ vào đếm ghép nối với đầu đếm Kênh dùng cho ứng dụng người dùng Có lựa chọn cho nguồn xung Clock ngõ vào kênh 0: nguồn xung clock nội 2MHz Nguồn xung clock qua kết nối với chân 37 CN3 7) Thiết đặt mức ngắt IRQ: 67 ACL-8112 kết nối tới đường ngắt kênh I/O PC Lựa chọn JP5 loại ACL-8112DG/HG JP3 ACL-8112PG Nếu bạn muốn sử dụng khả ngắt ACL-8112 bạn phải lựa chọn mức ngắt vị trí giữ Jumper vị trí liên tục để có đường ngắt đặc biệt Mặc định mức ngắt IRQ15 8) Thiết đặt điện áp tham chiếu D/A: Địên áp tham chiếu kết nối qua chân 31 (ExtRef 1) chân 12 (ExtRef 2) CN3 Nguồn tham chiếu D/A kênh lựa chọn JP2 cho loại ACL-8112DG/HG JP6 ACL-8112PG với JP7 68 Điện áp nội đặt -5V -10V JP1 loại ACL8112DG/HG JP8 cho ACL-8112PG Chú ý: điện áp nội sử dụng JP2 JP6 JP7 Set tham chiếu nội 9) Thiết đặt phạm vi ngõ vào cho A/D: Chỉ có ACL-8112PG, set nhờ JP9 69 Phụ lục: Error Codes Mã Tên Mơ tả lỗi NoError Khơng có lỗi -2 BadBaseAddress Giá trị đầu vào Base Address khơng tương thích -3 TooManyCardInitialized Đã có 16 card khởi động -4 CardNotInitialzed Khơng có card khởi động thành cơng với ID ngõ vào Card Number -5 FuncNotSupport Chức không hỗ trợ cho loại card -6 InvalidloChannel Giá trị kênh AI/AO Port DI/O không tương thích -7 InvalidAdRange Giá trị phạm vi AI khơng tương thích -8 ContloNotAllowned Loại card khơng hỗ trợ liệu vào liên tục -13 OpenDriverFailed Mở diver thiết bị bị lỗi -15 Kích thước nhớ kiểu truyền DMA TransferCountTooLarge kiểu ngắt lớn so với nhớ nội card -17 InvalidSampleRate Giá trị ngõ vào Sample Rate không phù hợp -18 InvalidCounterMode Giá trị ngõ vào Mode vượt phạm vi -19 InvalidCounter Giá trị ngõ vào Counter vượt phạm vi -20 InvalidCounterState Giá trị ngõ vào State vượt phạm vi -21 InvalidBinBcdParam Giá trị ngõ vào BinBCD vượt phạm vi 70 -35 DioConfigFailed Hoạt động cấu hình hướng cho port DI/O bị lỗi -36 InvalidPortDirection Giá trị đầu vào Direction vượt khỏi phạm vi 71 Phụ lục: AI Range Codes Giá trị Phạm Vi Lưỡng cực -10V tới +10V Lưỡng cực -5V tới +5V Lưỡng cực -2,5V tới +2,5V Lưỡng cực -1,25V tới +1,25V Lưỡng cực -0,625V tới +0,625V Lưỡng cực -0,3125V tới +0,3125V Lưỡng cực -0,5V tới +0,5V Lưỡng cực -0.05V tới +0,05V Lưỡng cực -0.005V tới +0.005V 10 Lưỡng cực -1V tới +1V 11 Lưỡng cực -0,1V tới +0,1V 12 Lưỡng cực -0,01V tới +0,01V 13 Đơn cực tới +20V 14 Đơn cực tới +10V 15 Đơn cực tới +5V 16 Đơn cực tới +2,5V 17 Đơn cực tới +1,25V 18 Đơn cực tới +1V 19 Đơn cực tới +0,1V 20 Đơn cực tới +0,01V Các giá trị thích hợp cho card 8112HG: 1, 2, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 18, 19, 20 72 ... phòng thực tập Điều Khiển Tự Động, đề tài thực ”KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ KIT THỰC TẬP CARD ACL-8112HG” Với mục đích đề tài nên mục tiêu đề là:  Tìm hiểu thơng tin cách sử dụng card  Thiết kế KIT. .. PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT VÀ PHƯƠNG TIỆN 3.1 Phương pháp khảo sát:  Chuẩn bị: - Đọc hiểu tài tiệu card, chức hỗ trợ cho card LabView - Thiết kế KIT thực tập  Địa điểm khảo sát: phòng thực tập điều... trình thực hiện: - Lập trình khảo sát modul card - Kết nối với KIT thực tập chạy chương trình thực khảo sát - Đánh giá kết khảo sát - Lập trình ứng dụng điều khiển mơ hình cân tự động - Kết nối KIT