GIÁO TRÌNH CAD CAM PHẦN 7 điều KHIỂN QUÁ TRÌNH NHỜ máy TÍNH CHƯƠNG 17

Máy tính phải có khả năng giao tiếp với môi trường của nó.Trong một hệ thống xử lý dữ liệu, sự giao tiếp được thực hiện bởi các thiết bị xuất nhập mà chúng ta đã xem xét trong chương 2,

Trang 1

PPPPHẦ HẦ HẦN N N VII VII VII

Đ

ĐIỀU IỀU IỀU KH KH KHIỂN IỂN IỂN QUÁ TRÌNH QUÁ TRÌNH QUÁ TRÌNH NHỜ NHỜ NHỜ MÁY MÁY MÁY TÍNH TÍNH TÍNH

Chương 17

GIAO DIỆN

GIAO DIỆN GIỮA GIỮA GIỮA MÁY TÍNH MÁY TÍNH MÁY TÍNH VỚI QÚA TRÌNH VỚI QÚA TRÌNH

17.1 KHÁI QUÁT

Trong phần này chúng ta sẽ xem xét vấn đề dùng máy tính để điều khiển quá trình sản xuất như thế nào Trước hết là việc giao diện giữa máy tính và quá trình

Máy tính phải có khả năng giao tiếp với môi trường của nó.Trong một hệ thống xử lý dữ liệu, sự giao tiếp được thực hiện bởi các thiết bị xuất nhập mà chúng ta đã xem xét trong chương 2, như các thiết bị đọc thẻ, máy in, màn hình CRT Trong sản xuất nhờ máy tính, môi trường của máy tính không chỉ có những thiết bị trên mà còn bao gồm cả quá trình sản xuất Như một hệ thống điều khiển qúa trình, máy tính phải có khả năng cảm nhận được những biến số quan trọng của qúa trình và duy trì sự kiểm soát qúa trình một cách hiệu qủa Trong các mục sau đây chúng ta sẽ xem xét một số thành phần quan trọng của hệ thống điều khiển qúa trình nhờ máy tính

17.2 DỮ LIỆU VE

17.2 DỮ LIỆU VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT À QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT À QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

Chúng ta hãy xem xét bản chất của dữ liệu liên kết máy tính với qúa trình sản xuất Những dữ liệu này được chia làm ba loại:

1 Tín hiệu tương tự liên tục (thí dụ như nhiệt độ, áp suất, dòng chất lỏng),

2 Dữ liệu nhị phân rời rạc (on, off, đóng mở, mức điện áp 0 và +5V, )

3 Dữ liệu xung (tín hiệu xung do một máy phát xung thực hiện, thí dụ dùng để điều khiển môtơ bước)

Ba dạng tín hiệu được thể hiện trên hình 17.1

Hình 17.1 Ba dạng dữ liệu về qúa trình sản xuất

17.3 HỆ THỐNG BIÊN DỊCH DỮ LIỆU VỀ QÚA TRÌNH

Có 6 cách biểu diễn dữ liệu nhập xuất giữa máy tính và qúa trình Đó là:

1 Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

2 Tín hiệu nhập kiểu công tắc

3 Đếm xung

4 Chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự

Tìn hiệu tương tự

Tìn hiệu nhị phân

Tìn hiệu xung

1

0

Trang 2

5 Tín hiệu xuất kiểu công tắc

6 Thiết bị phát xung

Giao diện tổng quát giữa máy tính và qúa trình được thể hiện trên hình 17.2

Hình 17.2 Giao diện giữa máy tính và quá trình

17.4 CÁC THIẾT BỊ GIAO DIỆN PHẦN CỨNG

Các thiết bị này dùng để thực hiện sự giao diện giữa máy tính và qúa trình

Thiết bị chuyển đổi tín hiệu và cảm biến.

Thiết bị chuyển đổi tín hiệu và cảm biến

Thiết bị chuyển đổi dùng chuyển đổi một đại lượng vật lý này sang đại lượng vật lý khác để cho dễ sử dụng và dễ đánh giá hơn Khi thiết bị chuyển đổi dùng dể đo giá trị của một đại lượng vật lý chúng được coi như những cảm biến (sensor) Có hai dạng thiết bị chuyển đổi là tương tự và số

Thiết bị chuyển đổi tương tự phát ra tín hiệu liên tục, như kiểu dòng điện hoặc điện thế đặc trưng cho biến của quá trình Chúng có hai loại: mức thấp (vài milivolts) và mức cao (cỡ lớn hơn 1 volt)

Thiết bị chuyển đổi kiểu số phát ra tín hiệu số biểu diễn đại lượng đo được ở dạng một bộ các bít song song hoặc một loạt các xung đếm được Nhờ tương thích và dễ dùng với máy tính số chúng ngày càng được sử dụng rộng rãi

Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

Quá trình chuyển đổi gồm 3 giai đoạn:

1 Tín hiệu liên tục chuyển thành một loạt các tín hiệu tương tự ở dạng rời rạc theo thời gian

Máy tính

số

Thiết bị

ngoại vi

xử lý dữ

liệu

Bộ biến đổi tín hiệu tương tự-số

Thiết bị nhập kiểu công tắc

Thiết bị đếm xung

Bộ biến đổi tín hiệu số-tương tự

Thiết bị xuất kiểu công tắc

Quá trình sản xuất và thiết bị

Bộ phát xung

Trang 3

2 Mỗi giá trị tương tự rời rạc biến thành một số hữu hạn các mức điện thế rời rạc với biên độ cho trước

3 Các mức với biên độ cho trước được biến thành dạng số Giai đoạn này đôi khi được gọi là encoding (mã hoá)

Khi chọn bộ chuyển đổi tương tự – số dùng trong công nghiệp phải lưu ý đến đặc tính của nó: tốc độ chuyển đổi, thời gian chuyển đổi, độ phân giải

Bộ chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự

Nhận tín hiệu từ máy tính và phát ra tín hiệu tương tự ở dạng điện thế dùng cho việc điểu khiển các thiết bị tương tự như bộ ghi dữ liệu và máy in Đây là thiết bị phản hồi của máy tính về quá trình mà nó đo đạc Quá trình chuyển đổi chia làm hai giai đoạn:

1 Tín hiệu số chuyển đổi thành tín hiệu tương tự tương đương Giai đoạn này gọi là giải mã (decoding) Việc giải mã được thực hiện bởi thanh ghi nhị phân Điện thế ra được xác định bằng công thức:

trong đó V0 = đầu ra của hoạt động giải mã

Vref = nguồn điện thế tham chiếu, bằng đại lượng lớn nhất của đầu ra

B1, B2, …, Bn = trạng thái (0 hoặc 1) của các bít nối tiếp nhau trong thanh ghi

2 Chuyển đổi tín hiệu từ thanh ghi nhị phân thành tín hiệu tương tự liên tục gần đúng

Thí dụ: V0 = 10[0.5(1) + 0.25 (0) + 0.125(1) + 0.625(1) +0.03125(0) + 0.0156(1)] = 0.03125

V

Thiết bị chuyển đổi tín hiệu hàng loạt (multiplexers)

Là một thiết bị đóng ngắt nối hàng loạt với mỗi kênh nhập dữ liệu từ quá trình Nó chia sẻ thời gian sử dụng với các bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số (và cả các bộ khuếch đại tín hiệu) giữa những tín hiệu vào Nó cũng có thể có những bộ chuyển đổi tính hiệu tương tự – số riêng biệt Do việc lắp đặt các bộ chuyển đổi cho nhiều tín hiệu đến máy tính sẽ rất đắt tiền nên việc sử dụng bộ multiplexers sẽ rất hữu ích vì rẻ tiền mà vẫn đáp ứng nhu cầu chuyển đổi của hệ thống

17.5 XỬ LÝ TÍN HIỆU NHẬP XUẤT DẠNG SỐ

Dừng hệ thống

Máy tính được trang bị một hệ thống logic để điều khiển việc dừng máy móc và quá trình Mục tiêu của hệ thống này là cho phép việc đóng ngắt giữa các chương trình chính và chương trình con để đáp ứng nhu cầu của thiết bị khi thực hiện quá trình Thí dụ ngắt mạch khi máy không có phôi, đưa phôi vào vị trí gia công Việc đóng ngắt có thể là do các nguyên nhân bên ngoài và nguyên nhân bên trong hệ thống Mức độ ưu tiên ngắt như sau:

Mức 1 (thấp nhất): Việc ngắt hệ thống bởi người vận hành

Mức 2: Việc ngắt sinh ra bởi hệ thống

Mức 3: Việc ngắt do rơ-le thời gian

( )

n

V

V0 = 0.5 1+0.25 2+0.125 3+ + 2 −1

Trang 4

Mức 4: Việc ngắt do thực hiện xong lệnh điều khiển

Mức 5 (cao nhất): Việc ngắt được sinh ra bởi qúa trình

Lập trình điều khiển

Phần lớn việc lập trình điều khiển được thực hiện bằng ngôn ngữ assembly hoặc một ngôn ngữ cấp cao như FORTRAN

Việc lập trình bằng ngôn ngữ assemly thích hợp cho những công việc đơn giản Những chương trình này có ưu điểm là hiệu qủa hơn và thực hiện nhanh chóng hơn, đặc biệt khi việc tính toán phải lặp lại nhiều lần

Những chương trình được viết bằng ngôn ngữ cấp cao định hướng đối tượng có ưu điểm là giảm được thời gian viết, quen thuộc với nhiều kỹ sư và bác học

17.6 Phân cấp và nối mạng máy tính trong sản xuất

Tổ chức hoạt động của máy tính theo kiểu phân cấp (hình 17.7)

Hình 17.7 Tổ chức hoạt động của máy tính trong sản xuất

Ưu điểm của hoạt động phân cấp máy tính trong sản xuất là:

- Việc điều khiển được hình thành theo từng cấp Việc dùng máy tính kiểu nào là tuỳ theo nhu cầu ở cấp đó Sự dư thừa trong sơ đồ tổ chức cho phép các máy tính khác thực hiện lại các chức năng thỉnh thoảng bị lỗi

- Các phần mềm thiết kế cho sơ đồ tổ chức này dễ quản lý hơn vì các dự án lập trình có thể được hỗ trợ một cách độc lập nhau

Tổ chức hoạt động của máy tính theo kiểu mạng.

Tổ chức hoạt động của máy tính theo kiểu mạng

Có 4 kiểu nối mạng máy tính trong sản xuất (hình 17.8)

Máy tính công ty

Máy tính nhà máy

Máy tính vệ tinh

Máy vi

tính Máy vi tính Máy vi tính Máy vi tính

Quá trình

sản xuất Quá trình sản xuất Quá trình sản xuất Quá trình sản xuất

Máy tính vệ tinh

Cấp 4

Cấp 3

Cấp 2

Cấp 1

Nguyên công

Trang 5

Hình 17.8 Các dạng nối mạng máy tính trong sản xuất

a) Nối mạng kiểu điểm tới điểm b) Nối mạng kiểu sao

c) Nối mạng kiểu dây treo d) nối mạng kiểu xoay vòng Nối mạng kiểu điểm tới điểm là kiểu nối dây dẫn giữa hai thiết bị với nhau (điển hình là nối máy tính với màn hình) Ưu điểm là đơn giản, khi một dây dẩn bị đứt các dây dẫn kia vẫn hoạt động Tuy nhiên khi số lượng thiết bị tăng lên thì các dây dẫn trở nên dài và chi phí đắt tiền

Nối mạng kiểu sao là kiểu nối trong đó một máy tính trung tâm (chủ) nối với một số thiết bị ngoại vi (tớ) Nhược điểm của kiểu nối mạng này là khi máy chủ bị trục trặc thì tất cả các máy tớ không hoạt động được

Trong kiểu nối mạng dây treo thì các máy tính và các thiết bị ngoại vị được nối chung vào một dây dẫn Dây này gọi là bus truyền dữ liệu Nhược điểm của kiểu nối mạng này là chỉ có hai bộ xử lý là có trể truyền dữ liệu cho nhau trong một lúc

Trong kiểu nối mạng xoay vòng, mỗi máy tính được nối với dây dẫn tại chỗ bắt đầu và kết thúc trên bộ điều khiển xoay vòng, điển hình là một máy tính duy trì sự kiểm soát việc kết nối giữa các máy tính Khi có một thông báo cho một máy tính nào đó thì tất cả các máy khác trong mạng đều nhận được

a)

c)

Trang 6

Câu hỏi ôn tập

1 Dữ liệu về quá trình sản xuất có những dạng nào? 6 cách biểu diễn tín hiệu nhập xuất là gì? Làm thế nào để chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và ngược lại?

2 Tín hiệu nhập xuất dạng số được thực hiện như thế nào?

3 Máy tính trong sản xuất được phân cấp và nối mạng như thế nào?

HẾT CHƯƠNG 17 HẾT CHƯƠNG 17

Định dạng
Số trang	6
Dung lượng	59,39 KB