III. HƯỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
3.1.4 Kết nối hệ thống
3.1.4.1. Kết nối Host Computer với RT-Target.
Thông qua mạng Ethernet ta có thể kết nối Host Computer với Real-time Target. Sau khi Host Computer và Real-time Target được kết nối với nhau. Ta khởi động chương trình Measurement & Autmation Explorer. Từ giao diện của cửa sổ MAX ta chọn Remote Systems (Hình 3.8):
Hình 3.8
Đợi cho chương trình dò tìm thiết bị kết nối. Sau khi tìm được ta có giao diện như (hình 3.9):
Do khi Boot Real-time OS trên máy Target, mặc định của hệ điều hành khi cài đặt chỉ cho phép nhận duy nhất card Ethernet và tựđộng ấn định địa chỉ
IP để cho phép ta kết nối với máy Host. Sau khi đã tìm được thiết bị kết nối (ở đây thiết bị tìm được là máy Real-time Target). Ta được các thông số như (hình 3.10) và (hình 3.11) bên dưới:
Hình 3.10
Như trên đã nói, khi Boot Real-time OS trên máy Target, mặc định của hệ điều hành khi cài đặt chỉ cho phép nhận duy nhất card Ethernet và tự động ấn
định địa chỉ IP để cho phép ta kết nối với máy Host. Sau khi đã kết nối và ta phải cài đặt Software cho máy Target, sau khi cài đặt Software xong ta mới có thể kết nối với các trình điều khiển khác. Để thực hiện ta làm như sau:
Trong cửa sổ MAX ta nhấp chuột phải chọn Software Add/Remove Software như (hình 3.12), sau đó một cửa sổ hiện ra cho phép ta chọn những gì cần cài đặt (hình 3.13).
Hình 3.12
Ta có thể chọn cài đặt tất cả (hình 3.14)
Chọn cài
đặt tất cả
Hình 3.14
Hoặc chọn những thứ cần thiết (hình 3.15). Sau đó ta chọn Next.
Chọn cài đặt từng phần
Sau khi chọn Next chương trình bắt đầu download xuống (hình 3.16):
Hình 3.16 Sau đó chọn Finish (hình 3.17)
Sau khi đã Add/Remove Software xong. Bây giờ Real-time Target có thể
kết nối được với những thiết bị khác (ở đây là DAQ-6024E). Nhưng ở đây DAQ- 6024E được nối với SC-2345. Mà SCC-TC02 và SCC-RLY01 được cắm vào SC- 2345. Do đó công việc tiếp theo ta sẽ định vị trí những thiết bị được gắn vào. Thực hiện như hình bên dưới: Nhấp chuột phải chọn Properties Hình 3.18 Chọn SC-2345 loại: White Carrier, Rear Connector Hình 3.19
Chọn SCC-TC02
Hình 3.20
Chọn SCC-RLY01
Do ta cần sử dụng hai loại SCC-RLY01, tương tự ta cũng chọn SCC - RLY01 cho ngõ cắm tiếp theo. Cuối cùng công việc còn lại là làm sao gắn kết các thiết bị này lại với nhau và điều khiển chúng. Ta khởi động chương trình National Instruments LabVIEW 2010
Hình 3.22: Chương trình đang khởi động
Trong cửa sổ Getting Started, ta chọn Real-Time Project. Chọn Hình 3.24 Tên Project Chọn nơi lưu Project
Chọn Next qua bước kế tiếp Hình 3.25
Chọn Two loop
Chọn Next sang bước tiếp theo Hình 3.26
Chọn Browse
để tìm Target
Chọn Target
Chọn OK sang bước tiếp theo Hình 3.28
Chọn Next sang bước tiếp theo Hình 3.29
Chọn Next sang bước tiếp theo Hình 3.30
Chọn Finish hoàn tất quá trình tạo Project Hình 3.31
Hình 3.32 Project vừa mới tạo
Project xuất hiện dạng cây phân nhánh với nhiều mục (Item). Item chính xuất hiện trên cùng cho ta biết tên của project. Item tiếp theo là My Computer cũng
đồng thời là máy Host. Item phía dưới đó chính là máy Target. Trong đó file Host- network-Real-time Target(separate).vi sẽ quản lí việc truy xuất dữ liệu của máy Host, còn file Target-mutirate-variables.vi sẽ quản lí việc truy xuất dữ liệu trên máy Target, nhận và thực thi lệnh từ máy Host. Giữa máy Host và máy Target trao đổi dữ liệu với nhau thông qua biến Variables-network. Thông qua biến này máy Host có thể điều khiển và lấy dữ liệu từ máy Target.
3.2. THIẾT KẾ PHẦN MỀM TRÊN PC 3.2.1. Chương trình chính
- Real-Time Host:
Giao diện sử dụng chính và hiển thị số liệu.
Nhận dữ liệu về từ Thermocouples thông qua Real-Time Tagets.
- Real-Time Tagets:
Thu thập nhiệt độ trực tiếp từ Thermocouples và đưa tín hiệu về Real-Time Host để xử lý và hiển thị.
3.2.1.1. Input:
Dùng DAQ-6024E để thu thập nhiệt độ từ thermocouple thông qua SC-2345.
Hình 3.33
Hình 3.33
Từ DAQ-6024E dữ liệu được đưa lên PC thông qua SCC-TC-02.
3.2.1.2. Xử lý:
Hình 3.34: Sơ đồ xử lý số liệu vào và hiển thị.
3.2.1.3. Output:
Sau đó thể hiện qua các đối tượng như: Bảng số liệu nhiệt độ, đồ
Hình 3.35: Giao diện sử dụng chính.
3.2.2. Các chương trình con
Dùng để so sánh số liệu ngõ vào có đúng với cài đặt hay không, sau
đó chương trình sẽ xuất các chuỗi thông tin về tình trạng của số liệu ngõ vào. Số
liệu ngõ vào còn được hiển thịở “Bảng Hiển Thị Nhiệt độ và Đồ Thị”.
Hình 3.36: Biểu đồ nhiệt độ
Ngoài ra ta còn có thể chọn không hiển thị các số liệu trên “Bảng Hiển Thị” và Delete chúng.
Hình 3.37: Bảng hiển thị số liệu.
3.2.2.1. Pause/Play:
Nhấn “PAUSE/PLAY” lần thứ nhất để dừng hiển thị số liệu vào bảng.
Nhấn “PAUSE/PLAY” lần thứ hai để tiếp tục hiển thị số liệu vào bảng.
3.2.2.2. Reset table:
Nút “RESET” dùng để xóa các số liệu đã hiển thị trên Table.
3.2.2.3. Cảnh báo nhiệt độ:
Khi nhiệt độ vào vượt qua mức nhiệt độ mà ta đã định trước thì thông tin cảnh báo nhiệt độ sẽ cho ta biết là mức nhiệt độ vào là “cao” và đèn màu đỏ sẽ sáng.
Trường hợp nhiệt độ vào nằm trong khoảng trung bình thì bảng cảnh báo cho ta biết nhiệt độ vào là “vừa” đồng thời đèn màu vàng cũng sáng theo.
Tương tự cho trường hợp nhiệt độ vào thấp hơn khoảng ta đã đặt trước thì thông tin cảnh báo cho ta biết là “thấp” đồng thời đèn màu xanh sẽ sáng.
3.2.2.4. Lưu File:
Số liệu được thu thập từ “SCC-TC02” sẽ được lưu lại dạng số liệu văn bản để tạo điều kiện cho việc kiểm tra sau này.
Hoặc khi chương trình chính tắt thì chương trình lưu số liệu cũng tự động ngưng lưu số liệu.
Sử dụng lưu file để lưu số liệu mà chương trình thu thập được trong lúc điều khiển.
Hình 3.38: Đoạn chương trình lưu file
File lưu được mặc định C:\DATA-RT.TXT, ta có thể lưu dưới dạng EXCEL.XLS nhưng nếu ta lưu dưới dạng này có nhược điểm là lưu không được nhiều vì Excel có giới hạn dòng (65536 dòng), còn lưu dưới dạng TEXT.TXT thì ta có thể lưu được nhiều hơn.
Mặc khác, nếu ta lưu dữ liệu dưới dạng “.TXT” có nhược điểm là không thể vẽ được đồ thị trực tiếp trên file dữ liệu. Nhưng nếu ta lưu dữ liệu bằng Excel thì ta có thể vẽđược đồ thị trực tiếp bằng dữ liệu ta thu được.
Vì vậy, việc chọn lựa định dạng khi lưu dữ liệu tuỳ thuộc vào người dùng, nếu người dùng thu dữ liệu với số lượng không lớn thì có thể chọn lưu bằng Excel. Ngược lại nếu lưu với số lượng lớn thì nên chọn lưu bằng “.TXT”.
3.2.2.5. Giới hạn nhiệt độ và nhiệt độ chuẩn.
Giới hạn nhiệt độ: Nhiệt độ giới hạn của điện trở nhiệt là từ 0oC
đến 200oC, là mức nhiệt độ ta đặt trước cho điện trở nhiệt, khi nhiệt độ vượt qua mức ta đặt thì Rơle điều khiển sẽ tựđộng ngắt không cấp điện cho điện trở nữa.
Nhiệt độ chuẩn: Nhiệt độ chuẩn có thang đo từ 0oC đến 200oC là khoảng giới hạn cho ta đặt nhiệt độ chuẩn để so sánh với nhiệt độ thu vào đểđiều khiển cho đèn tắt hoặc sáng.
3.2.2.6. Hiển thị LED 7 đoạn:
Dùng 7 Led đơn để tạo ra Led 7 đoạn. Ghép các Led 7 đoạn lại ta có một bảng hiển thị số liệu nhiệt độ bằng Led 7 đoạn.
Các bước thực hiện hiển thị số liệu bằng Led 7 đoạn: - Kiểm tra số liệu đưa vào.
- Chuyển đổi và tách số liệu. - Chuyển đổi và ra lệnh. - Nhận lệnh và kiểm tra. - Hiển thị. Lưu đồ: Hình 3.40: Lưu đồ hiển thị Led 7 đoạn.
Dùng led 7 đoạn để hiển thị số liệu của nhiệt độ thu vào, thông qua các bước phân tích, xử lý và cuối cùng là hiển thị số liệu bằng led 7 đoạn.
Hình 3.41: Hiển thị Led 7 đoạn
Hình 3.42: Các lệnh xử lý trước khi hiển thị.
Sau khi đã điều khiển và tách số xong thì chương trình thực thi hiển thị ra led 7 đoạn.
Hình 3.43: Nhận lệnh hiển thị ra Led 7 đoạn
3.2.2.7. Điều khiển đèn:
Đèn được điều khiển bởi hai chế độ: chế độ tự động và chế độ điều khiển bằng tay.
Hình 3.44: Tab điều khiển
Chế độ tự động: Khi chế độ tự động đã được bật, thì toàn bộ quá trình điều khiển đèn sẽ được điều khiển tự động. Nếu nhiệt độ vào thấp hơn mức ta đã định trước thì Rơle điều khiển điện trở sẽ được kích lên để đốt nóng
điện trở, nhiệt độ nhận được nhờ vào cảm biến, đồng thời Rơle điều khiển đèn sẽ điều khiển cho đèn tự tắt. Khi nhiệt độ đạt đến mức mà ta đã định trước thì Role điều khiển đèn sẽ tự động kích cho đèn sáng lên, đồng thời Rơle điều khiển điện trở nhiệt sẽ ngắt khi điện trở nhiệt quá nóng (Vượt qua mức giới hạn nhiệt độ). Khi đó nhiệt
độ sẽ dần dần giảm xuống, khi nhiệt độ ở nhiệt điện trở
giảm xuống nhỏ hơn mức ta chỉnh định thì Rơle điều khiển đèn sẽ kích cho đèn tắt, đồng thời Rơle điều khiển
điện trở nhiệt kích cho điện trở nhiệt tiếp tục đốt nóng. Quá trình sẽ lặp lại.
Chế độ điều khiển bằng tay: Chế độ này được sử dụng khi chế độ Auto tắt. Ở chế độ này ta điều khiển dựa vào mắt và giác quan để nhận biết được quá trình mà ta điều khiển cho điện trở nhiệt và đèn trên giao diện LabVIEW (Real-Time Host).
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ
4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Đến nay, đề tài “ Tìm Hiểu Và Ứng Dụng RTOS trên LabVIEW ” đã
đáp ứng tốt các yêu cầu đặt ra:
- Thiết kế giao diện Labview giao tiếp, điều khiển thu thập tốt, thân thiện với người dùng.
- Nhiệt độ được thu thập và điều khiển qua mạng Etherner nên người dùng có thể điều khiển từ xa, ngồi trong phòng làm việc có thể thu thập và điều khiển một cách nhanh chóng, chính xác.
- Cho phép người dùng thu thập và điều khiển nhiệt độ thông qua mạng Ethernet.
- Bước đầu nghiên cứu phần cứng giao tiếp giữa Labview và DAQ- 6024E.
- Thiết kế giao diện Labview đơn giản, dễ dàng kết nối Ehternet giữa Host Computer và Real-Time Target.
- Truyền dữ liệu từ máy Host xuống máy Target thông qua mạng Ethernet.
Một số mặt hạn chế:
Tốc độđáp ứng của thermocouple không cao.
Lỗi mạng thường xảy ra làm ảnh hưởng Host và Target không kết nối
được với nhau.
Real-time Target chỉ cho phép Boot trên USB hoặc đĩa mềm.
4.2 MỞ RỘNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.
- Đểđơn giản cho các đường truyền và thiết bị trong quá trình sử dụng, ta có thể thu thập và điều khiển qua các thiết bị không dây như: WiFi, các bộ thu phát tín hiệu,...
- Nghiên cứu mở rộng phạm vi sử dụng của đề tài, thu thập và điều khiển qua mạng Internet.
- Điều khiển trực tiếp các dây chuyền sản xuất hay các quá tình sản xuất, có thể sử dụng camera để quan sát trực tiếp.
- Mở rộng phạm vi chức năng của đề tài, ứng dụng chương trình để thu thập và điều khiển các thông số khác như: Độẩm, ánh sáng, cường độ dòng điện, khoảng cách, khối lượng,..
- Có thểđơn giản các quá trình điều khiển và kết nối, ta có thể kết nối các thiết bị trực tiếp với máy tính điều khiển.
PHỤ LỤC
I. CÁC KHỐI CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG LABVIEW Các dạng nối dây trên Block Diagram
Các vòng lặp:
Vòng lặp While loop:
Vào programming structures while loop
Mặc định: Stop nếu là True Bước 1: Chọn While loop
Bước 3: Kéo thả vòng lặp
Cấu trúc Tunnel:
- Các Tunnel cho dữ liệu đi vào và đi ra khỏi cấu trúc.
- Tunnel là một khối được xuất hiện trên khung, màu của khối có liên quan tới kiểu dữ liệu.
- Khi mà một Tunnel đưa dữ liệu vào vòng lặp, thì vòng lặp chỉ thực hiện sau khi dữ liệu đến.
- Dữ liệu đi ra ngoài vòng lặp sau khi kết thúc vòng lặp.
Vòng lặp For loop:
Trong Functions » Programming » Structues »For loop
Mã được tạo trong vòng lặp
Quá trình lặp phụ thuộc vào thời gian (hàm trễ)
Vòng lặp For loop còn có thể chuyển đổi số
• Các số mặc định thường double (8 bytes) hoặc long integer (4 bytes)
• LabVIEW chuyển đổi tựđộng các giá trị tương đương • Vòng lặp For tính đầu cuối luôn luôn chuyển thành dạng long integer
Hàm trễ:
Wait Until Next ms Multiple Trong Functions » Time & Dialog
Wait (ms)
Time Delay
Case Structure
Trong Functions » Programming » Structues » Case Structure
Các bước kéo thả giống như Vòng lặp While loop.
Case Structure có hai thuộc tính True - False và Number Cases Ví dụ:
Dạng Number Cases
Các hàm mảng - Array:
Giới thiệu chung về mảng - Array:
Tập hợp các thành phần dữ liệu là các dạng tương
đương.
Một hoặc nhiều chiều, nhiều hơn hai thành phần cho mỗi chiều.
Chi xuất các thành phần bởi chỉ mục của chúng, thành phần ban đầu có giá trị chỉ mục là 0.
Ví dụ:
Tựđộng chỉ thị - Auto - Index:
Vòng lặp có thể gồm nhiều mảng tự động chỉ thị với
đường biên của chúng.
Vòng lặp For tựđộng chỉ thị mặc định.
Click chuột phải lên Tunnel (ô màu vàng nhỏ trên khung) và enable/ disable auto - indexing.
Vòng lặp bên trong được tạo ra là các cột.
Các ngăn xếp của vòng lặp ngoài sẽđược dây vào dòng.
Đầu vào Auto - Index:
Một mảng đầu vào có thể sử dụng để thiết lập vòng lặp For.
Số thành phần trong mảng tương đương với bộđếm đầu vào.
Mũi tên của nút Run không bị gãy. Các hàm mảng phỏ biến:
Initialize Array: Mảng khởi chạy
Array Subset: Tập hợp mảng
Build Array: Xây dựng hàm mảng
Đưa thêm thàng phần dữ liệu:
Đầu vào nối tiếp nhau:
Index Array: Hàm này có chức năng trích một thành phần, một dòng, thành phần của dòng.
Trích một thành phần
Trích một dòng
Trích thành phần của dòng.
Các dạng khác: Những hàm đầu vào có thể có nhiều kiểu khác nhau, các hàm số học của tất cả các phiên bản LabVIEW đều có nhiều dạng khác.
Vô hướng + Vô hướng = Vô hướng
Mảng + Vô hướng = Mảng
Mảng + Mảng = Mảng
Tóm lại
Những thành phần trong nhóm mảng đều có kiểu tương đương. Chúng ta có thể xây dựng nhiều mảng: numeric, Boolean, Path, String, Wave form, và kiểu dữ liệu Cluster.
Mảng chỉ thị cơ sở là 0, nghĩa là nó có dải từ 0 đến n-1, trong đó n là một số trong mảng.
Để tạo một mảng điều khiển hoạc chỉ thị, ta lựa chọn một mảng ỏ bảng sau: Controls » Array & Cluster, thay thế nó trong Front panel, và kéo thả đối tượng điều khiển hoặc chỉ thị vào cấu trúc mảng.
Nếu chúng ta đi dây một mảng đầu vào cho vòng lặp For hoặc While, ta có thểđọc và quy trình cho các thành phần trong mảng bằng cách enable auto- indexing.
Mặc định ban đầu, LabVIEW là enable auto-indexing trong vòng lặp For và disable auto-indexing trong vòng lặp While.
Các dạng khác tùy thuộc vào dữ liệu đầu vào của cấu trúc dữ liệu.