Đo lường và điều khiển bằng máy tính Nguyễn Đức Thành

NGUYỄN ĐỨC THÀNH tHÙHỶ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA ^ t^ĩA íệệt cãa cÂcÍKẹ^ Xin vui lịng: • Không xé sách _ _٠~ ! ٨ ^ ĐẠI HQC QUỐC GIA THÀNH PHỐ Hổ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA N guyễn Đức T hành ĐO LƯỜNG, ĐIỀU KHIỂN BẰNG M ÁY TÍNH ( T i b ả n l ầ n t h ứ n h ấ t c ó s a c h ữ ia v b ố s u n g ) TRlỉuNGPẠl H‫‘؛‬CNHATRANG 'l > ‫؟‬ư v ĩế ủ · D l K f ٠- ^ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2005 GT 02 VUV) 16/1664 DHQG.HCM.05 VL.GT ٠1^()4 (T)' M ỤC LỤC Ỉ^Gl ĩZOi (xithi Chương KHÁI NIỆM CHƯNG 1.1 Máy tính điều khiển q trình 1.2 Điều khiển phân cấp tích hợp hệ thơng Chương CẢM BIẾN VÀ CHUYỂN ĐỔI 2.1 Cảm biến nhiệt độ 2.2 Cảm biến lực trọng lượng 2.3 Cảm biến dịch chuyển khoảng cách 14 14 30 38 Cìtương GIAO TIẾP QUA RÀNH CẮM MÁY TÍNH 3.1 Giao tiếp rãnh ISA 3.2 Giới thiệu sô ic thường dùng 3.3 Một số card ISA 3.4 Giao tiếp qua rãnh cắm PCI 50 52 57 61 69 Chương LẬP TRÌNH CHO MÁY TÍNH ĐlỀư KHIỂN 4.1 Lập trình xuất nhập ngoại vi 4.2 Viết tập tin liên kết động DLL 4.3 Xuất nhập với Win 2000 v Will NT 4.4 Sử dụng ngắt điều khiển Chương CARD THU THẬP TÍN HIỆU VÀ ĐlỀU KHlỂN 5.1 Card PCL-818L Advantech 5.2 Các ghi card 5.3 Chuyển đổi A/D, D/A & DO, DI 5.4 lập trình cho card PCL-818L 5.5 Card PCI 1710 5.6 Giao diện đồ họa 9 11 82 82 88 98 99 107 107 109 116 117 144 144 Chương GIAO TIẾP QUA CỔNG SONG SONG 6.1 Cổng SPP 6.2 Cổng EPP 6.3 Cổng ECP 6.4 Ghép nơì hai máy tính 6.5 Card chuyển đổi kônh 12 bit dùng cổng máy in 6.6 Mạch lập trình vi điều khiển ATMEL 89C Chương 148 149 156 157 160 161 165 GIAO TIẾP QUA CỔNG N ốl TIẾP 7.1 Cấu trúc cổng COM 7.2 Mạch chuyển mức 7.3 Card mở rộng nôl tiếp 7.4 Mạch giao tiếp cổng nôl tiếp 7.5 Mạng 485 7.6 Modem 7.7 Tiêu chuẩn giao thức 7.8 Tập lệnh modem 7.9 ISDN DSL 7.10 Cổng USB 7.11 Cổng hồng ngoại 7.12 Mạng Chương LẬP TRÌNH GIAO TIẾP N ốl TIẾP 8.1 Lập trình DOS 8.2 Lập trình ngơn ngữ Visual Basic 6.0 8.3 Lập trình dùng Delphi 5.0 Visual C.^^6.0 Chương BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC LẬP TRÌNH Đ٧ ợc 9.1 Khái niệm chung 9.2 PLC OMRON 9.3 Các lệnh PLC OMRON 9.4 Các lệnh định đếm 9.5 Lệnh di chuyển 9.6 Lệnh logic 9.7 Lệnh sô" học 169 169 180 182 183 188 192 194 195 198 199 201 203 205 205 205 220 229 229 237 242 250 257 258 259 9.8 Lệnh so sánh 9.9 Lệnh ghi dời 9.10 Chức ngắt (CQMl) 9.11 Xử lý analog 9.12 Truyền thông 9.13 PLC SIEMENS 37-200 9.14 Lệnh 9.15 Lệnh 30 sánh 9.16 Lệnh định đếm 9.17 Lệnh số học 9.18 Lệnh di chuyển 9.13 Lệnh đôi 9.20 Lệnh ghi dời 9.21 Lệnh quay 9.22 Lệnh logic 9.23 Gọi chương trình 9.24 Lệnh điều khiển chương trình 9.25 Lệnh ngắt 9.26 Lệnh PIO 9.27 Lệnh đồng hồ Chương 10 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN s ố 10.1 Đặc tính hệ thống điều khiển số 10.2 Thuật toán điều khiển 10.3 Biến đổi C(s) C(z) 10.4 Thuật toán PID số 10.5 Ảnh hưởng khâu bão hòa 10.6 Động servo 10.7 Điều khiển vị trí 10.8 Máy CNC 10.9 Card PCL832 10.10 Card điều khiển chuyển động PCI Chương 11 MẠNG CÔNG NGHIỆP 11.1 Mở đầu 11.2 Mạng ETHERNET 11.3 Mạng PIELDBƯS 264 266 268 274 279 OQC 287 289 290 291 292 293 293 294 294 294 294 295 301 304 306 306 309 310 310 313 317 327 331 337 347 348 348 351 355 11.4 11.5 11.6 11.7 Mạng Mạng Mạng Mạng CAN DeviceNet ASI I^C 359 362 363 364 Phụ lục 366 Phụ lục 376 Tài liệu tham khảo 382 Ịi Lời nói đầu ĐO LƯỜNG, ĐIỀU KH IÊN LẰNG M ẢY TÍN H dề cập dế^ cá‫؟‬ cấa đề gặp pKả ‫ ا‬klxi ứxg dụag ‫ أ ا ا‬4‫ ﻻ‬tifxk 0١‫ ﺧﻞ‬Kệ tKốíxg tự dộíxg đâỵ từ “mảy tin h ” hiểu theo ngliìa rộng bao gồm máy tinh cá ĩihâĩi PC (pe٣s ٥ n.al c^puter), ‫ ا ا أ‬4‫ ﻻ‬tÍTiK cơixg ĩigKĩệp IPC (industrial PC) uà PLC (Programmable logic controller) PLC dưạc plmdt triển ban dầu KKodng tKập nlèn 70 có mục dlclm la tKaỵ tKế bdng diều KKlển bdng role, sau dO pKat tr:.ễim tKènm d ề xử 1‫ ﻵ‬các tin Kiệu tuang tự oà cO tạp lệnK taong dốl omạnK, dU dể ứng dụng cKo cdc Kệ tlmống tự dộng plmức tạp Tu ‫ ﻻ‬imKlèn xu Kướng la sử dụng Kệ tKống dlèu KKlển dựa ồo niá^í tlnlm (PC - based control) oớl Kẹ dlèu KdnK mạnK, giao diện tKUn tKlện, pKdn mằm de pKdt triền oa gia tKdnK KKOng cao Idíim Cuốn sUcK gồnrn 11 cìiiiong, dược blèn soạn tímeo dè cưang rnOn học “Đn lường điều khiển m áy tin h ” K hoa Điện - Đ iện tử, trmtòng Hạl Kọc BUcK KKoa - Hại Kọc Qiioc gla TP H C M nKỐ.m glUp Iclm olệc ỉmọc tập m ôn ٠mọc Ho lương điều KK-lển m áỵ tlnK cử.a smnlm olèn nUnm cuOl ngUímlm Hlèu ímlmien tự dộng.' T uỵ nKien, tác gia ١‫ لاا‬oọng rdng slnK òlèn ngdnlm KKdc cOc cán κ‫ لآ‬tKuạt Idm olệc llnlm oực dlCu klmlền cO t١mề tim tKáỵ ‫ ة‬qu‫ةلا‬n sOcK nKồ nàỵ cOc kiến t K ^ bổ iCm Tác gia gởl lơl cá١n an cKdn tlmdnK dến tạp tKể Bộ m ôn Hlèu kh iển tự động, vi nỉiững lời động viên, góp ‫ رد‬٤‫ ﺫﺀﺭ‬hỗ ، r ợ ، ‫ ﺫﺀ‬liệu, em sin h viên ngành Điều khiển lự động nghe giảng có câu hỏi, n h ậ n xé، giilp hoàn thiện Mạc dU Idn tai bàn tác gld da sứa cKứa nỉmũng sal sOt nímưng cKdc Kdn sdcK odn cịn nKlèu tKlếu sót, tác gia rát m ong đón nhận đóng góp chân th n h th iện ‫ و‬từ đồng ngKlệp oà, qu‫ ؛‬dộc gia B ia cKl Hèn Kẹ: Bộ mốn Hlằu kỉmlền tự dộng, KKoa B iện - Hiẹn tử, Trường Hạl Kọc BOCm klmoa - Hại Kọc Quốc g la TPHCM: 268 ٧ ‫لآ‬ Tímương Klẹt - Q.IO B T: (08)8654857; email; ndtKanK.Kcmut.edu.on TS N gu yễn Dức Thành Chương KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 MÁY TÍNH TRONG ĐIỀU KHIÊN QUÁ TRÌNH N gày việc sử dụng máy tín h nói riê n g vi xử lý nói chung tro n g dây chuyền sản xuất h iện đại yêu cầu b ắ t buộc để tă n g n ăn g suất chất lượng sản phẩm T rong sản phẩm d ân dụng, việc sử dụng vi xử lý g Ó D o h ầ n tă n g tín h th n g m inh sả n phẩm tẹo tiện lợi cho người sử dụng Vi xử lý sử dụng diều kìiiển đo lường ba dạng; - M áy tín h điều khiển (MVT) ٠ Vi xử lý điều khiển nhúng (VĐK - em bedded microprocessor, em bedded m icro - controller), nghĩa vi xử lý m ột p h ận không tách rời th iế t bị điều khiển - Bộ điều khiển logic lập trìn h (PLC - P rogram m able Logic Controller) Cả ba d ạn g th iế t kê dựa trê n sở h o t động vi xử lý với chức n ăn g xử lý thông tin theo sơ đồ h ìn h Các trìn h có sử dụng m áy tín h điều k h iể n r ấ t đa dạng T a có th ể k ể m ột số trìn h tiêu biểu như: - H ệ th ố n g điện - D àn k h o an dầu khí, nhà m áy hóa dầu - N h m áy hóa chất, xi m ăng, giấy, nhựa ٠ N hà m áy k hí chế tạo lắp ráp (CNC, robot ) H ệ th ố n g điều k h iển giao thông ٠ CHƯƠNG 10 H ìn h 1.1: Máy tính điều khiển trin h Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống điều khiển máy tính ... trình 9.24 Lệnh điều khiển chương trình 9.25 Lệnh ngắt 9.26 Lệnh PIO 9.27 Lệnh đồng hồ Chương 10 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN s ố 10.1 Đặc tính hệ thống điều khiển số 10.2 Thuật toán điều khiển 10.3 Biến... lắp ráp (CNC, robot ) H ệ th ố n g điều k h iển giao thơng ٠ CHƯƠNG 10 H ìn h 1.1: Máy tính điều khiển q trin h Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống điều khiển máy tính K H À ١NỆM CH U N G 11 Cấu trUc...ĐẠI HQC QUỐC GIA THÀNH PHỐ Hổ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA N guyễn Đức T hành ĐO LƯỜNG, ĐIỀU KHIỂN BẰNG M ÁY TÍNH ( T i b ả n l ầ n t h ứ n h ấ t c ó s a c