đo lường và điều khiển

Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để tăng năngsuất, giảm thời gian và chi phí cho các ứng dụng thiết kế, điều khiển, kiểmtra, tạo ra được các ứng dụng linh hoạt có khả năng tích hợp dễ dàng

MỞ ĐẦU

Trong nền công nghiệp hiện đại, thuật ngữ “đo lường và điều khiển” đãtrở nên quá quen thuộc, sẽ không phải mô tả nhiều để có thể hình dung đượcmục đích, tác dụng và tầm quan trọng của nó Hiện tại các hệ thống thiết bịđiều khiển tự động đều mang một tỷ trọng rất lớn các phần tử với đặc điểmcủa kỹ thuật vi tính Có thể tìm thấy các phần tử đó ở mọi lớp của cấu trúc hệthống Từ lớp kế cận hay trực tiếp với quá trình công nghệ, cho tới các lớpcấp trên Kỹ thuật vi tính đã góp phần làm thay đổi bộ mặt của các trung tâmđiều khiển, nơi theo dõi - xử lý các tín hiệu - dữ liệu thu thập được, thực hiệncác nhiệm vụ điều khiển và tối ưu hoá, vận hành và phân tích quá trình côngnghệ Khi xây dựng các hệ thống đo lường và điều khiển dựa trên máy tính

PC có sự hỗ trợ của các phần mềm chuyên dụng thường yêu cầu có tốc độgiao tiếp cao

Nhu cầu về đo lường - điều khiển ngày càng phức tạp và nhu cầu làmviệc liên tục của các quá trình sản xuất đòi hỏi độ tin cậy của các thiết bị đolường - điều khiển ngày càng cao Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để tăng năngsuất, giảm thời gian và chi phí cho các ứng dụng thiết kế, điều khiển, kiểmtra, tạo ra được các ứng dụng linh hoạt có khả năng tích hợp dễ dàng vớinhiều kiểu I/O khác nhau phục vụ đắc lực trong đo lường và điều khiển tựđộng trong các ngành công nghiệp hiện đại

Trong gần 30 năm qua, National Instruments đã không ngừng đổi mớiphương pháp kiểm tra và đo lường cho các kĩ sư Với PC và các công nghệthương mại, thiết bị đo ảo làm tăng năng suất và giảm chi phí cho các ứngdụng kiểm tra và đo lường tự động qua phần mềm dễ tích hợp LabVIEW vàphần cứng đo lường và điều khiển kiểu module cho PXI, PCI, USB vàEthernet…mà tiêu biểu là card PCI - 1710 Đó chính là nền tảng của quá trình

cho các ứng dụng như đo, điều khiển độ rung và thị giác máy; truyền thôngtới phần cứng công nghiệp, bao gồm các thiết bị OPC và PLC của bên thứ bacũng như cơ sở dữ liệu doanh nghiệp…vv Bạn có thể tích hợp các bộ điềukhiển tự động hóa khả trình (PAC) của NI được xây dựng với LabVIEW vàocác hệ thống hiện tại để bổ sung tính năng đo lường và điều khiển

Mục đích nghiên cứu của đồ án:

Trong phạm vi của đồ án chúng em chủ yếu nghiên cứu về cách thức sửdụng phần mềm LabVIEW cơ bản như: cách tạo giao diện, lập trình sơ đồkhối, làm thế nào để tạo thiết bị ảo (VI) và thiết bị ảo con (Sub VI)…vv Tìmhiểu các ứng dụng của LabVIEW trong đo lường và điều khiển công nghiệp.Nghiên cứu card PCI – 1710 từ đó kết hợp với phần mềm LabVIEW để tạo ramột ứng dụng cụ thể trong đo lường và điều khiển

Đối tượng phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu chung của đồ án là: phần mềm LabVIEW vàcard PCI-1710 Do thời gian nghiên cứu ngắn nên chúng em chỉ tập chungnghiên cứu được một ứng dụng quen thuộc của LabVIEW và card PCI-1710

Đó là thu thập tín hiệu từ thiết bị bên ngoài (cảm biến nhiệt độ), giao tiếp với

PC thông qua card PCI-1710 từ đó mô phỏng và xử lý tín hiệu trong một quátrình sản xuất

Ý nghĩa thực tiễn của đồ án:

National Instruments là tiên phong và đứng đầu về các dụng cụ ảo một khái niệm tiến bộ đã làm thay đổi các phương pháp đo đạc và tự độnghóa của các kỹ sư và nhà khoa học trong công nghiệp LabVIEW nhằm nângcao khả năng đo lường công nghiệp nhờ những đặc điểm mới được thiết kếcho những giao diện phân tích và điều khiển tiên tiến; quản lý hệ thống phântán nâng cao và đích (target) mới cho giao diện người máy (HMI) Các dụng

-cụ ảo làm tăng năng suất và làm giảm chi phí cho các ứng dụng thiết kế, điềukhiển và kiểm tra thông qua các phần mềm dễ tích hợp như NI LabVIEW

cũng như các phần cứng điều khiển và đo đạc card PCI-1710 Môi trườngLabVIEW mở tương thích với mọi phần cứng đo với các trợ giúp tương tác,tạo mã nguồn và khả năng kết nối tới hàng nghìn thiết bị giúp tập hợp dữ liệu

dễ dàng Vì LabVIEW cung cấp tính kết nối tới hầu hết mọi thiết bị đo, nênbạn có thể dễ dàng kết hợp những ứng dụng LabVIEW mới vào các hệ thốnghiện tại LabVIEW có thể đo được mọi tín hiệu như: nhiệt độ, sức căng, độrung, âm thanh, điện áp, dòng, tần số, ánh sáng, điện trở, xung, thời gian (giaiđoạn), tín hiệu số

Chính vì vậy mà LabVIEW trở thành lựa chọn hàng đầu của các kỹ sư vàcác nhà khoa học ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung Kết quảnghiên cứu của đồ án có thể giúp mọi người có thể dễ dàng sử dụng khi mớilàm quen với phần mềm LabVIEW

Nội dung của đồ án:

Với các mục tiêu nêu trên, đồ án được trình bày trong 5 chương:

Chương 1 Tổng quan về đo lường và điều khiển

Chương 2 Sơ lược về LabVIEW

Chương 3 LabVIEW trong đo lường và điều khiển

Chương 4 CARD PCI – 1710

Chương 5 Thiết kế hệ thống đo lường và điều khiển bằng LabVIEW

và card PCI - 1710

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN 1.1 Khái luận về đo lường và các đặc trưng cơ bản của kỹ thuật đo

Theo – D.L.Men-đê-lê-ép thì: “Khoa học bắt đầu từ khi người ta biết

đo Một khoa học chính xác sẽ không có ý nghĩa nếu thiếu đo lường” Ngay

từ thời xa xưa con người đã chú ý đến khái niệm đo lường, đó là một ngànhkhoa học chuyên nghiên cứu các phương pháp để đo các đại lượng khácnhau Và đã được các nhà khoa học ở mọi lĩnh vực quan tâm Đối với mỗiquốc gia việc phát triển đo lường bao giờ cũng phải bao gồm 2 lĩnh vực của

đo lường đó là đo lường pháp quyền và đo lường khoa học

- Đo lường pháp quyền liên quan đến vấn đề

sau:

+ Xây dựng hệ thống pháp luật về đo

lường

+ Xây dựng các tổ chức về đo lường để

quản lý công tác đo lường trong cả nước

+ Xây dựng hệ thống chuẩn về đo

lường

+ Kiểm định phương tiện đo

Hình 1.1 Minh họa phương pháp đo lường pháp quyền

Đo lường pháp quyền là một lĩnh vực lớn đặt ra cho mỗi quốc gia đểmọi hoạt động kinh tế, khoa học kỹ thuật, quốc phòng và đời sống xã hội luônđược đảm bảo về chất lượng và số lượng trong sản xuất thương mại cũng nhưtrong giao dịch quốc tế Tuy nhiên với khoa học công nghệ ngày một pháttriển với nhiều các phát minh sáng giá thì mỗi chúng ta nên quan tâm đến lĩnhvực đo lường thứ hai đó là Đo lường khoa học

Trong đo lường khoa học người ta chú ý đến vị trí và nội dung của đolường trong hệ thống các ngành khoa học hiện đại: tập trung phân tích các ý

tưởng, nguyên lý và phương hướng khoa học của nó được đặt dưới cái tênchung là “Lý thuyết đo lường” Để hiểu rõ nội dung của đo lường khoa họctrước tiên ta phải hiểu đo lường là gì và cơ sở để hình thành lý thuyết đolường?

Đo lường như là một phương pháp

đánh giá về định lượng của đối tượng

vật chất và phi vật chất có tính biện

chứng toàn diện, từ đó hình thành các

hướng khác nhau của lý thuyết đo

lường

Ví dụ như, trong vật lý lượng tử khi thực hiện phép đo cần phải quantâm đến việc đo các đại lượng có kích thước nhỏ, điều này hình thành lýthuyết đo lường cơ học lượng tử Hay trong xã hội, tâm lý học, kỹ thuật hệthống, điều khiển học…phải quan tâm đến đại lượng phi vật lý cần đo, điềunày hình thành lý thuyết đo lường tâm lý Trong đo lường học (metrology)người ta quan tâm đến sai số từ đó hình thành lý thuyết về sai số Sai số cũngđược coi là một dạng nhiễu trong kênh đo lường và từ đó hình thành lý thuyết

đo lường thông tin Việc nghiên cứu về phép đo như là một phương pháp(angôrit) nào đó để nhận được kết quả bằng số về giá trị của một đại lượngcần đo nào đó (vật lý hay phi vật lý) từ đó hình thành lý thuyết đo lườngangôrit Như vậy lý thuyết đo lường là một khái niệm rất rộng nó bao quátnhiều lĩnh vực, nhiều hướng phát triển và mỗi hướng tuỳ thuộc vào điều kiện

cụ thể của nó mà hình thành lý thuyết đo lường

1.1.1 Lý thuyết đo lường cơ sở

Là những vấn đề nền tảng của đo lường Nó chính là gốc để phát triển

phương pháp đánh giá định lượng các thông số của thế giới đối tượng Nhữngphát minh về quy luật của phép đo luôn đem lại ảnh hưởng có tính quyết địnhđến nền khoa học chính xác Ví dụ như, trong vật lý hiện đại phát minh nổitiếng trong lĩnh vực đo lường là hệ thức bất định của Gâyzenbeg về nguyêntắc nó hạn chế độ chính xác của phép đo lường cơ lượng tử trong vật lý lượng

tử Trong toán học cũng vậy những phát minh toán học sẽ hỗ trợ cho quá trình

đo lường một cách hiệu quả Ví dụ việc phát minh ra phương pháp biến đổiFuriê nhanh đã giúp các nhà đo lường phân tích phổ một tín hiệu đo với mộtdải tần ngày càng cao và xác định được hàm mật độ phổ một cách nhanhchóng, mở ra một phương pháp đo lường hiện đại, đó là đo lường toán họclogic mà cốt lõi của nó là đo lường angôrit trong đó bao hàm cả việc gia côngkết quả đo lường Đối với các đại lượng đo phi vật lý, lý thuyết đo lường cơ

sở chú ý đến việc xác định các đặc trưng phi vật lý (ví dụ lượng thông tin haycác đặc trưng thống kê…) những phát minh về mặt toán học đã đặt cơ sở cho

lý thuyết đo các đại lượng phi vật lý mà ta gọi đó là đo lường tâm lý

1.1.2 Lý thuyết đo lường ứng dụng

Lý thuyết đo lường ứng dụng tập trung nghiên cứu các phép đo trongthực tế, các bài toán cụ thể được đặt ra cho kỹ thuật nói chung và kỹ thuật đolường nói riêng Ví dụ việc nghiên cứu chế tạo các chuẩn đơn vị đo lường(trước đây là hệ mét, hệ tuyệt đối Gause và ngày nay là hệ đo lường quốc tếSI) để đảm bảo sự thống nhất đo lường trên toàn thế giới Xung quanh bàitoán đó trong khoa học ngày nay hình thành một lĩnh vực được gọi là đolường học (Metrology)

Đo lường học là một môn khoa học

về các phép đo, về phương pháp và

phương tiện đo để đảm bảo cho các

quá trình đo được thống nhất và các

Nội dung của đo lường tự động đó là con người ít can thiệp vào cácthao tác đo lường và xử lý thông tin mà hầu như các thao tác này là hoàn toàn

tự động Sự xuất hiện của các thiết bị đo thông minh, các hệ thống thông tin

đo lường và điều khiển thông minh, việc truyền tín hiệu đi xa bằng kỹ thuật số

và các phương tiện hiện đại như cáp quang hay vô tuyến đã tạo ra các hệthống đo và điều khiển từ xa rất hiệu quả và tiện lợi Như vậy lý thuyết đolường ứng dụng hiện đại bao gồm hai hướng phát triển hỗ trợ cho nhau là: đolường học và đo lường tự động Cả hai đều phản ánh quá trình quan trọngnhất trong kỹ thuật đo lường đó là quá trình vật lý (sử dụng những thành tựucủa vật lý để hoàn thiện thiết bị đo và quá trình tự động hoá Sử dụng cácphương pháp đo tự động trong điều khiển sản xuất công nghiệp)

Cùng với đo lường cơ sở, đo lường ứng dụng ngày càng phát triển tạothành ngành kỹ thuật đo lường là một ngành khoa học công nghệ cao, nó cómặt ở khắp mọi nơi, ở mọi lĩnh vực của kinh tế quốc dân và đời sống xã hội

Sự phát triển của nó có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển khoa học – kỹthuật, đưa lại lợi ích to lớn cho xã hội.

1.1.3 Phân loại và cách thức thực hiện phép đo

Để thực hiện một phép đo ta có thể thực hiện nhiều cách đo khác nhau,

ta có thể phân biệt các cách đo sau đây:

- Đo trực tiếp: là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duynhất Cách đo này cho kết quả ngay Dụng cụ đo được sử dụng thường tươngứng với đại lượng cần đo Ví dụ: đo điện áp dùng Vônmét thì trên mặt thang

đo đã khắc độ sẵn bằng vôn Trên thực tế chủ yếu dùng phương pháp này

- Đo gián tiếp: là cách đo mà kết quả được suy ra từ sự phối hợp kết quả củanhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp Ví dụ: khi đo dòng điện ta dùngVônmét và Ômmét sau đó dùng định luật Ôm để suy ra kết quả: I = U/R Tuynhiên cách đo này thường mắc phải sai số lớn là tổng các sai số của các phép

đo trực tiếp

- Đo thống kê: để đảm bảo độ chính xác của phép đo nhiều khi người ta phải

sử dụng cách đo thống kê tức là phải tiến hành đo nhiều lần, sau đó lấy giá trịtrung bình Cách đo này đặc biệt hữu hiệu khi tín hiệu đo là ngẫu nhiên hoặckhi cần kiểm tra độ chính xác của một dụng cụ đo

- Đo so sánh: là cách đo mà kết quả đạt được khi ta tiến hành so sánh đạilượng cần đo với mẫu Cách đo này hiện nay được dùng khá phổ biến vì nó có

độ chính xác khá cao

Tuỳ thuộc vào các điều kiện cụ thể khác nhau mà chúng ta lựa chọnmột phép đo sao cho phù hợp Lựa chọn được một phép đo tốt và phù hợp sẽđem lại cho bạn một kết quả với độ chính xác cao

1.1.4 Các đặc trưng cơ bản của kỹ thuật đo

Để hiểu rõ hơn về ngành kỹ thuật đo lường ta nên quan tâm tới các đặctrưng của nó Đó là các yếu tố cần thiết không thể thiếu được trong kỹ thuật

đo Những đặc trưng đó bao gồm: các đại lượng cần đo, điều kiện đo, phươngpháp đo, thiết bị đo, người quan sát hay các thiết bị thu nhận kết quả đo

1 Đại lượng đo:

Là một thông số đặc trưng cho đại lượng vật lý cần đo Theo tính chấtthay đổi của đại lượng đo có thể chia chúng thành hai loại đó là: đại lượng đotiền định và đại lượng đo ngẫu nhiên

- Đại lượng đo tiền định: là đại lượng đo đã biết trước quy luật thay đổitheo thời gian của chúng, nhưng một hoặc nhiều thông số của chúng chưa cầnphải đo Đại lượng đo tiền định thường là tín hiệu một chiều hay xoay chiềuhình sin hay xung vuông Các thông số cần được đo thường là: biên độ, tần

số, góc pha…của tín hiệu đo

- Đại lượng đo ngẫu nhiên: là đại lượng đo mà sự thay đổi theo thờigian không theo một quy luật nào cả Nếu ta lấy bất kỳ giá trị nào của tín hiệuthì ta đều nhận được đại lượng ngẫu nhiên Ta thấy trong thực tế số các đạilượng đo đều là ngẫu nhiên Tuy nhiên ở một chừng mực nào đó ta có thể giảthiết rằng suốt thời gian tiến hành một phép đo đại lượng đo phải không đổihoặc thay đổi theo quy luật đã biết (tức là đại lượng đo tiền định) hoặc tínhiệu phải thay đổi chậm Vì thế nếu đại lượng đo ngẫu nhiên có tần số thayđổi nhanh sẽ không thể đo được bằng các phép đo thông thường Trongtrường hợp này ta phải sử dụng một phương pháp đo đặc biệt đó là đo lườngthống kê

Theo cách biến đổi đại lượng đo mà ta có thể chia thành đại lượng đoliên tục hay đại lượng đo tương tự (analog) và đại lượng đo rời rạc hay đại

- Đại lượng đo tương tự (analog): là biến đổi nó thành một đại lượng

đo khác tương tự nó Ứng với đại lượng đo này người ta thường chế tạo ra cácdụng cụ đo tương tự Ví dụ như: một Ampemet có kim chỉ tương ứng vớicường độ dòng điện

- Đại lượng đo số (digital): là biến đổi từ các đại lượng tương tự thànhđại lượng số ứng với đại lượng đo này người ta cũng chế tạo ra các dụng cụ

đo số

Theo bản chất của đại lượng đo ta có thể chia thành:

- Đại lượng đo năng lượng: là đại lượng đo mà bản thân nó mang nănglượng Ví dụ như: sức điện động, điện áp, dòng điện…vv

- Các đại lượng đo thông số: đó là thông số của mạch điện như: điệntrở, điện cảm, điện dung…vv

- Các đại lượng đo phụ thuộc vào thời gian như: chu kỳ tần số gócpha…

- Các đại lượng đo không điện: để đo được bằng phương pháp điệnnhất thiết phải biến đổi chúng thành các đại lượng điện thông qua các bộ cảmbiến Thông qua các bộ cảm biến mà ta nhận được tín hiệu Y tỷ lệ với đạilượng cần đo X khi đó ta có:

Y = f(X)

Ta biết rằng tín hiệu đo là loại tín hiệu mang đặc tính thông tin về đại lượng

đo vì thế người ta có thể coi tín hiệu đo chính là đại lượng đo

2 Điều kiện đo:

Thông tin đo lường bao giờ cũng gắn chặt với môi trường sinh ra đạilượng đo Khi tiến hành phép đo ta phải tính tới ảnh hưởng của môi trườngđến kết quả đo và ngược lại khi dùng dụng cụ đo không để dụng cụ đo ảnhhưởng đến đối tượng đo Ngoài ra, ta phải chú ý đến môi trường bên ngoài cóthể ảnh hưởng đến kết quả của phép đo Những yếu tố của môi trường là:nhiệt độ, độ ẩm của không khí, từ trường bên ngoài, độ rung, độ lệch áp suất

so với áp suất trung bình, bụi bẩn Những yếu tố này phải ở trong điều kiệnchuẩn Điều kiện tiêu chuẩn là điều kiện được quy định theo tiêu chuẩn quốcgia, là khoảng biến động của các yếu tố bên ngoài mà suốt trong khoảng đódụng cụ đo vẫn đảm bảo độ chính xác quy định, đối với mỗi loại dụng cụ đođều có khoảng tiêu chuẩn được ghi trong các đặc tính kỹ thuật của nó Trongthực tế ta thường phải tiến hành đo nhiều đại lượng cùng một lúc rồi lại phảitruyền tín hiệu đo đi xa, tự động ghi lại và gia công thông tin đo Cho nên, cầnphải tính đến các điều kiện đo khác nhau để tổ chức các phép đo cho tốt nhất.

3 Đơn vị đo:

Để cho nhiều nước có thể sử dụng một hệ thống đơn vị duy nhất người

ta đã thành lập hệ thống đơn vị đo quốc tế SI – 1960 đã được thông qua ở hộinghị quốc tế về mẫu và cân Hệ đo lường quốc tế (viết tắt là SI từ tiếng Pháp)

là hệ đo lường được sử dụng rộng rãi nhất Nó được sử dụng trong mọi hoạtđộng kinh tế, thương mại, khoa học, giáo dục và công nghệ của phần lớn cácnước trên thế giới.Trong hệ thống đó các đơn vị được xác định như sau:

- Đơn vị chiều dài mét (m)

- Đơn vị khối lượng là kilogam (kg)

- Đơn vị thời gian là giây (s)

- Đơn vị cường độ dòng điện là ampe (A)

- Đơn vị nhiệt độ là kelvin (K)

- Đơn vị cường độ ánh sáng là nền candela (Cd)

- Đơn vị số lượng vật chất là mol (mol)

Đó là 7 đơn vị cơ bản Ngoài ra còn có các đơn vị dẫn xuất cùng với một

bộ các tiền tố được suy ra từ các đơn vị cơ bản này

4 Phương pháp đo:

Các phép đo được thực hiện bằng các phương pháp đo khác nhau phụ

lượng đo lớn hay nhỏ, điều kiện đo, sai số, yêu cầu Phương pháp đo có thể

có nhiều nhưng người ta đã phân thành 2 loại:

- Phương pháp đo biến đổi thẳng

6 Kết quả đo:

Kết quả đo ở một mức độ nào đó có thể coi là chính xác Một giá trịnhư vậy được coi là giá trị ước lượng của đại lượng đo Nghĩa là giá trị đượcxác định bởi thực nghiệm nhờ các thiết bị đo Giá trị này gần với giá trị thực

mà ở một điều kiện nào đó có thể coi là thực Để đánh giá sai lệch giữa giá trịước lượng và giá trị thực người ta sử dụng khái niệm sai số của phép đo: đó làhiệu giữa giá trị thực và giá trị ước lượng Sai số của phép đo có vai trò quantrọng trong kỹ thuật đo lường Nó cho phép đánh giá phép đo có đạt yêu cầuhay không Có rất nhiều nguyên nhân gây nên sai số của phép đo như:

- Nguyên nhân đầu tiên phải kể đến là do phương pháp đo chưa hoànthiện, chưa phù hợp với điều kiện thực tế

- Do có sự biến động của các điều kiện bên ngoài vượt ra ngoài cácđiều kiện tiêu chuẩn được quy định cho dụng cụ đo mà ta chọn.

- Ngoài ra còn một số các yếu tố khác nữa như: sử dụng các dụng cụ đokhông đảm bảo độ chính xác, do cách đọc của người quan sát hoặc do cáchđặt dụng cụ không chính xác…

Kết quả đo là những con số kèm theo đơn vị đo hay những đường cong tựghi, để ghi lại quá trình thay đổi của đại lượng đo theo thời gian Việc giacông kết quả đo theo một thuật toán (angôrit) nhất định bằng máy tính haybằng tay để đạt được kết quả như mong muốn

1.2 Tổng quan về điều khiển tự động

1.2.1 Lịch sử ra đời

Điều khiển tự động có lịch sử phát triển từ trước công nguyên, bắt đầu

từ đồng hồ nước có phao điều chỉnh của Ktesibios ở Hy Lạp Hệ điều chỉnhnhiệt độ đầu tiên do Cornelis Drebbel (1572 - 1633) người Hà Lan sáng chế

Hệ điều chỉnh mức đầu tiên là của Polzunov người Nga Hệ điều chỉnh tốc độđược ứng dụng trong công nghiệp đầu tiên là của Jame Watt

Thời kỳ trước năm 1868 là thời kỳ chế tạo những hệ tự động theo trựcgiác Các công trình nghiên cứu lý thuyết bắt đầu từ Maxwell, đề cập đến ảnhhưởng của thông số đối với chất lượng của hệ, I.A Vysnhe gradsku với côngtrình toán học về các bộ điều chỉnh Chiến tranh thế giới thứ 2 đã đòi hỏi sựphát triển về lý thuyết và ứng dụng để có những máy bay lái tự động, những

hệ điều khiển vị trí của các loại pháo, điều khiển tự động của các rađa…vv.Những năm 1950, các phương pháp toán học và phân tích đã phát triển và đưavào ứng dụng nhanh chóng Ở Mỹ thịnh hành hướng nghiên cứu trong miềntần số với các công trình ứng dụng của Bode, Nyquist và Black ở các trung

Từ những năm 1980, máy tính số bắt đầu được sử dụng rộng rãi, chophép điều khiển với độ chính xác cao các đối tượng khác nhau Với sự ra đờicủa vệ tinh, thời đại vũ trụ bắt đầu thì các hệ điều khiển ngày càng phức tạphơn và đòi hỏi chất lượng ngày một cao Các phương pháp của Liapunoi,Minorsky cũng như lý thuyết điều khiển tối ưu hiện đại của L.S Pontryagin(Liên Xô cũ) đã có ý nghĩa rất lớn Các nguyên tắc điều khiển thích nghi, điềukhiển bền vững, điều khiển mờ, các “Hệ thông minh”…vv đã ra đời và được

áp dụng có hiệu quả vào thực tiện Rõ ràng là trong việc phân tích và tổnghợp các hệ điều khiển hiện nay, việc sử dụng đồng thời miền tần số và miềnthời gian là rất cần thiết

Ở Việt Nam, từ những năm 1960, đảng và nhà nước ta đã quan tâm đếnviệc đào tạo cán bộ và nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực này Hiện nay,công nghệ tự động là một trong những hướng phát triển công nghệ mũi nhọncủa đất nước trong tế kỷ 21 Nghị quyết 27CP của chính phủ về “Chươngtrình tự động hoá quốc gia” đã khẳng định vai trò quan trọng của ngành côngnghệ này Những công trình công nghiệp lớn và trọng điểm hiện nay đềuđược tự động hoá - tự động điều khiển ở mức độ tương đối cao và chủ yếu là

do các chuyên gia nước ngoài đảm nhiệm

1.2.2 Các khái niệm cơ bản về điều khiển

Điều khiển là một lĩnh vực quan trọng của đời sống xã hội, của nềnkinh tế quốc dân, của khoa học kỹ thuật, của nền đại công nghiệp…vv Bất cứ

ở vị trí nào, bất cứ làm một công việc gì mỗi người trong chúng ta đều tiếpcận với điều khiển Nó là khâu quan trọng cuối cùng quyết định sự thành bạitrong mọi hoạt động của chúng ta

Nền đại công nghiệp hiện nay càng ngày càng được nâng cao mức độ

tự động hoá với mục đích nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất,giải phóng con người ra khỏi những vị trí làm việc độc hại cho sức khoẻ…vv

Để tiếp cận với nền đại công nghiệp có trình độ tự động hoá cao, mỗi chúng

ta ngoài những kiến thức cơ bản về chuyên môn của mình, cần phải trang bịmột số kiến thức cơ bản về điều khiển tự động

Trong khoa học tồn tại một ngành khoa học đã và đang phát triển mạnh

mẽ gọi là điều khiển học Vậy câu hỏi đặt ra là: Điều khiển học là gì?

- Điều khiển học: là khoa học chuyên nghiên cứu về các quá trình thu thập, xử

lý tín hiệu và điều khiển trong mọi lĩnh vực đời sống xã hội, khoa học côngnghệ, môi trường thiên nhiên…vv Điều khiển học chia ra nhiều lĩnh vực khácnhau gồm điều khiển học toán học, điều khiển học sinh học, điều khiển học

kỹ thuật, điều khiển học kinh tế…vv

- Điều khiển học kỹ thuật: là khoa học nghiên cứu về quá trình thu thập, xử lýtín hiệu và điều khiển các quá trình và hệ thống thiết bị kỹ thuật Cơ sở lýthuyết của điều khiển học kỹ thuật là lý thuyết điều khiển tự động

Khái niệm điều khiển được hiểu là tập hợp tất cả các tác động mangtính tổ chức của một quá trình nào đó nhằm đạt được mục đích mong muốncủa quá trình đó Hệ thống điều khiển mà không có sự tham gia trực tiếp củacon người trong quá trình điều khiển được gọi là điều khiển tự động

Một hệ thống điều khiển tự động chủ yếu gồm 3 phần: thiết bị điềukhiển (TBĐK), đối tượng điều khiển (ĐTĐK)và thiết bị đo lường (TBĐL).Được mô tả như hinh vẽ:

F

Trong đó các tín hiệu:

C: Tín hiệu ra (tín hiệu cần điều khiển);

U: Tín hiệu điều khiển;

R: Tín hiệu vào (Tín hiệu chủ đạo);

N: Tín hiệu nhiễu tác động từ bên ngoài vào hệ thống;

F: Tín hiệu hồi tiếp (hay tín hiệu phản hồi);

Có thể nói hầu hết các hệ thống vật lý đều là hệ phi tuyến Có nghĩa làtrong hệ thống có ít nhất một phần tử là phần tử phi tuyến (quan hệ vào và ra

là quan hệ phi tuyến) Tuy nhiên nếu phạm vi thay đổi của các biến hệ thốngkhông lớn, hệ thống có thể được tuyến tính hóa trong phạm vi biến thiên củacác biến tương đối nhỏ Hơn nữa việc tính toán thường rất phức tạp đối với hệphi tuyến (không có phương pháp tổng quát để có thể giải quyết một số lớncác hệ phi tuyến Còn các hệ tuyến tính có sự phong phú về các kỹ thuật giảitích và đồ họa giúp cho việc thiết kế dễ dàng Đặc trưng cơ bản nhất của cácphần tử tuyến tính là chịu tác động của nguyên lý xếp chồng nghĩa là khi cómột tổ hợp tín hiệu tác động ở đầu vào của phần tử thì tín hiệu ra sẽ bằng tổhợp tương ứng của các tín hiệu ra thành phần, hệ thống phi tuyến không chịutác động của nguyên lý này)

Điều chỉnh là một khái niệm hẹp hơn của điều khiển

- Điều chỉnh: là tập hợp tất cả các tác động nhằm giữ cho một tham số nào đócủa quá trình ổn định hay thay đổi theo một quy luật nào đó Tham số nàyđược gọi là tham số cần điều chỉnh

Một hệ thống điều chỉnh tự động bao gồm hai thành phần cơ bản làđối tượng điều chỉnh (ĐTĐC) và thiết bị điều chỉnh (TBĐC) ĐTĐC là thànhphần tồn tại khách quan có tín hiệu ra là đại lượng cần điều chỉnh và nhiệm vụ

cơ bản của điều chỉnh là phải tác động lên đầu vào của ĐTĐC sao cho đạilượng cần điều chỉnh đạt được giá trị mong muốn TBĐC là tập hợp tất cả cácphần tử của hệ thống nhằm mục đích tạo ra giá trị điều chỉnh tác động lên đối

tượng Giá trị này được gọi là tác động điều chỉnh Đại lượng cần điều chỉnhcòn được gọi là đại lượng ra của hệ thống điều chỉnh tự động Những tác động

từ bên ngoài lên hệ thống được gọi là tác động nhiễu

Phương pháp để TBĐC tạo ra tín hiệu điều chỉnh gọi là phương thứcđiều chỉnh (điều khiển) Có ba phương pháp điều chỉnh là:

+ Phương thức điều chỉnh theo chương trình

+ Phương thức bù nhiễu

+ Phương thức điều chỉnh theo sai số

1.2.3 Cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển

Hệ điều khiển tự động là một ngành được sinh ra từ những ngành khoahọc kỹ thuật khác, trong đó có sự kết hợp giữa cơ khí, điện, điện tử, điềukhiển, khoa học máy tính,… Tiền thân trực tiếp sinh ra điều khiển tự động là

do tự động hoá (Automation) và cơ khí (Mechanics) kết hợp với nhau, trongquá trình phân công lao động đã nảy sinh ra nhiều các điều khiển tự động vàmột nhánh rẽ khác là cơ điện tử (Mecharonics) Người kỹ sư điều khiển tựđộng có khả năng làm những công việc liên quan đến nhiều lĩnh vực Chủ yếu

nó được ứng dụng trong các nhà máy xí nghiệp hoặc được giảng dạy trongcác trường học Đối tượng làm việc chủ yếu của người kỹ sư điều khiển tựđộng là: các máy tự động nói chung, rôbot, tay máy, người máy, phần mềm

kỹ thuật, thiết bị đo lường điều khiển và tự động hoá…

Chương 2

SƠ LƯỢC VỀ LABVIEW

LabVIEW là một phần mềm được viết ra nhằm mục đích phát triểnnhững ứng dụng rộng lớn trong đo lường và điều khiển giống như ngôn ngữlập trình C hoặc Basic cũng như LabWindows, tuy nhiên LabVIEW khác sovới các ngôn ngữ trên là các trình ứng dụng của nó đặt trong các VI ( VirtualIntrument) nằm trong thư viện của Labview, một số ứng dụng đặc biệt củaLabview là tạo các giao diện để người dùng quan sát một cách trực quan cáchiện tượng vật lý trên thực tế Khác với những ngôn ngữ lập trình hệ thốngđược viết trên nền văn bản để tạo ra các dòng lệnh hoặc mã lệnh Trong khi

đó LabVIEW lại sử dụng một ngôn ngữ lập trình đồ hoạ G để tạo ra nhữngchương trình ứng dụng đặc biệt LabVIEW có rất nhiều công dụng để tạo ramột trình ứng dụng theo ý của người sử dụng nó, trong LabVIEW chứa đựngnhiều khối đã tạo sẵn được đặt trong thư viện, đặc biệt nó còn bao gồm cácthư viện của các hàm và các chương trình con cho một nhiệm vụ nào đó.Labview còn có những hướng dẫn và những ví dụ

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) làmột ngôn ngữ lập trình đồ hoạ mà sử dụng các biểu tượng thay vì các hàngvăn bản để tạo ra các ứng dụng Trái với các ngôn ngữ lập trình văn bản cơ

sở, nơi mà hướng dẫn xác định mệnh lệnh thực hiện chương trình, LabVIEW

sử dụng lập trình lưu đồ, ở đó luồng dữ liệu xuyên qua các nút trên sơ đồ khốixác định mệnh lệnh thực hiện của các VI và các hàm chức năng Các VI, haycác thiết bị ảo, là các chương trình LabVIEW mà bắt chước các dụng cụ vậtlý

Trong LabVIEW, bạn xây dựng một giao diện người dùng bằng việc sửdụng một tập hợp các dụng cụ và các đối tượng Giao diện người dùng đượcbiết đến như là giao diện (mặt máy) Sau khi bạn thêm mã sử dụng trình bày

đồ hoạ của các hàm chức năng tới điều khiển các đối tượng giao diện Mã

nguồn đồ hoạ này cũng được biết đến như mã G hoặc mã sơ đồ khối Sơ đốkhối chứa đựng mã này Trong một số cách, sơ đồ khối giống với lưu đồ.

2.1 Các thành phần của LabVIEW ứng dụng

LabVIEW bao gồm các thư viện của các hàm chức năng và các công cụphát triển được thiết kế đặc biệt dành cho thiết bị điều khiển Các chươngtrình LabVIEW được gọi là những dụng cụ ảo bởi vì sự xuất hiện và hoạtđộng của chúng mô phỏng các dụng cụ thực tế Tuy nhiên, chúng là tương tựtới các hàm chức năng từ các chương trình ngôn ngữ truyền thống Các VI có

cả 2 tương tác đó là: một tương tác giao diện người dùng và một mã nguồntương đương, và truy nhập các tham số từ các VI tầng cao

LabVIEW gồm có 3 thành phần chính đó là: bảng giao diện ( The FrontPanel), sơ đồ khối (The Block Diagram) và biểu tượng và đầu nối (Theicon/connect)

2.1.1 Bảng giao diện (The Front Panel)

Front Panel là mặt mà người sử dụng hệ thống nhìn thấy Các VI baogồm một giao diện người dùng có tính tương tác, mà được gọi là bảng giaodiện, vì nó mô phỏng mặt trước của một dụng cụ vật lý Bảng giao diện có thểbao gồm các núm, các nút đẩy, các đồ thị và các dụng cụ chỉ thị và điều khiểnkhác Bạn nhập vào dữ liệu sử dụng bàn phím và chuột rồi sau đó quan sát cáckết quả trên màn hình máy tính

Vào Start>>All Programs>> National Instruments LabVIEW một cửa sổ LabVIEW xuất hiện Bạn tiếp tục chọn Evaluate và cửa sổ Getting Started sẽ xuất hiện ngay sau đó Bạn chọn Blank VI để hiển thị bảng giao diện hoặc bạn có thể chọn New và sau đó hộp thoại New xuất hiện và trong hộp thoại đó mặc định con trở ở danh mục Blank VI Để hiển thị bảng giao

Ngoài ra bạn có thể mở một bảng giao diện có sẵn trong LabVIEW

bằng cách trong hộp thoại New, từ mục Create New, lựa chọn VI>>From template>>Tutorial (Getting Started)>>Generate and Display Và sau đó kích nút OK để hiển thị bảng giao diện Bảng giao diện sẽ xuất hiện như hình

2.1 sau đây:

Hình 2.1 Bảng giao diện mới

Ta cũng có thể mở bảng giao diện của một VI có sẵn trong thư viện

LabVIEW bằng cách trong hộp thoại bảng giao diện vào File>>Open sau đó

kích đúp vào các ví dụ có sẵn Trong khi VI đang tải, một hộp thoại xuất hiện,cái mà mô tả tên của VI hiện thời đang tải, tên của điều khiển cứng mà VIđược định vị trên đó, các thư mục và các đường dẫn đang được tìm kiếm, và

số lượng VI trong quá trình tải Hộp thoại xuất hiện như hình 2.2 bên dưới:

Hình 2.2 Mô tả tên của VI hiện thời đang tải

Trong bảng giao diện bao gồm một thanh công cụ của các nút lệnh vàcác dụng cụ chỉ báo trạng thái mà bạn sử dụng cho quá trình chạy và xử lý các

VI Nó cũng bao gồm những tuỳ chọn phông và các tuỳ chọn phân phối vàsắp thành hàng cho việc soạn thảo các VI

Hình 2.3 Thanh công cụ giao diện

5 Text setting (màu sắc, định dạng, kích thước- phông)

6 Gióng đều đối tượng theo hàng dọc và ngang

7 Phân bố các đối tượng

9 Lệnh bổ sung

10 Cửa sổ trợ giúp

Các lưu ý khi hoạt động VI

1 Trong bảng giao diện, chạy VI bằng cách kích vào nút chạy

trên thanh công cụ

Nút chạy thay đổi để chỉ báo rằng VI đang chạy

2 Sử dụng công cụ Operating để thay đổi các giá trị giới hạn cao và thấp Đầutiên chiếu sáng giá trị cũ, sau đó bằng việc tiếp tục nhấn đúp giá trị bạn muốnthay đổi, hoặc kích và kéo ngang qua giá trị với công cụ Labeling Khi nàogiá trị ban đầu được chiếu sáng, nhập một giá trị mới và nhấn <Enter> Bạncũng có thể kích trên nút nhập vào trong thanh công cụ, hoặc kích chuột trongmột vùng mở của cửa sổ để nhập vào giá trị mới

3 Thay đổi điều khiển trượt Update Period, bằng cách đặt công cụ Operatingtrên thanh trượt và kéo của nó tới một vị trí mới

4 Thực hành điều chỉnh những điều khiển khác

5 Dừng VI bằng cách kích vào công tắc chuyển đổi thu nhận VI không thểdừng ngay lập tức bởi vì VI còn phải đợi cho phương trình hay sự phân tíchcuối cùng đặt tới hoàn thành thao tác

*) Lưu ý: Bạn nên đợi cho một VI thực thi hoàn toàn hoặc bạn nên thiết kếmột cách thức để dừng nó, chẳng hạn như đặt một công tắc trên giao diện

Mặc dù VI dừng nếu bạn kích vào nút dừng trên thanh công cụ, đâykhông phải là cách tốt nhất để dừng các VI lại bởi vì nút dừng dừng chươngtrình ngay lập tức Điều này có thể làm gián đoạn các hàm chức năng I/O, và

vì thế nó có thể dẫn đến tình trạng không mong muốn

2.1.2 Sơ đồ khối (The Block Diagram)

Sơ đồ khối chứa đựng mã nguồn đồ thị, thường biết như là mã G hoặc

mã sơ đồ khối, cho đến VI chạy như thế nào Mã sơ đồ khối sử dụng đồ thịbiểu diễn các chức năng để điều khiển các đối tượng trên giao diện Các đốitượng trên giao diện xuất hiện như biểu tượng các thiết bị trên sơ đồ khối Kếtnối điều khiển và các đầu của dụng cụ chỉ thị tới Express VIs, VIs, và cácchức năng Dữ liệu chuyển thông qua dây dẫn từ các điều khiển đến các VI vàcác hàm chức năng, từ các VI và các hàm chức năng đến các VI và các hàmchức năng khác, và từ các VI và các hàm chức năng đến các dụng cụ chỉ thị

Sự di chuyển của dữ liệu thông qua các nút trên sơ đồ khối xác định mệnhlệnh thực hiện của các VI và các hàm chức năng Sự di chuyển dữ liệu nàyđược biết như lưu đồ lập trình

1 Mở sơ đồ khối của một hệ thống nào đó bằng cách chọn

Window>>Show Block Diagram Hoặc cũng có thể gọi tới sơ đồ khối bằng

cách trên bảng giao diện nhấn <Ctrl E> Sơ đồ khối có nền màu trắng nhưhình 2.4 dưới đây:

Hình 2.4 Sơ đồ khối khối của LabVIEW

Sơ đồ khối sau đây đại diện cho một ứng dụng LabVIEW hoàn chỉnh,

và là một ví dụ của chương trình LabVIEW có thể là phức tạp như thế nào

Hình 2.5 Ví dụ về một sơ đồ khối

2 Nghiên cứu các đối tượng trên sơ đồ khối

Mỗi bảng giao diện có kèm theo một sơ đồ khối, cái là VI tương đươngcủa một chương trình Bạn xây dựng sơ đồ khối sử dụng ngôn ngữ lập trình

đồ thị, còn gọi là ngôn ngữ G Bạn có thể nghĩ sơ đồ khối giống như mãnguồn Các thành phần của sơ đồ khối đại diện cho các nút chương trìnhchẳng hạn như các vòng lặp For, các cấu trúc Case và các hàm chức năngnhân các thành phần là dãy cùng để thể hiện luồng dữ liệu bên trong sơ đồkhối

Cấu trúc ở ngoài cùng là một vòng lặp While Nó tiếp tục chạy cái bêntrong của nó cho đến khi công tắc thu nhận dữ liệu được đặt ở mức Off – tắt

Mũi tên trên viền các thiết bị đầu cuối của vòng lặp While được gọi là Shift

Registesr Các bộ ghi dịch và lưu trữ các giá trị từ một sự lặp đi lặp lại của

vòng lặp kế tiếp Các giá trị mà các bộ ghi dịch lưu trữ ở đây là biểu đồ, phântích giá trị lặp đi lặp lại, phương tiện và độ lệch tiêu chuẩn, trong mệnh lệnhđó

Có hai cấu trúc bên trong vòng lặp While là: một vòng lặp For và mộtcấu trúc Case Sự thu nhận dữ liệu được đặt ở trong vòng lặp For Vòng lặpFor lấy 10 nhiệt độ đọc tại mức độ đặc biệt bằng chu trình cập nhật và pháchọc mỗi việc đọc trên nhiệt kế và biểu đồ VI cũng so sánh nhiệt độ tới cácgiới hạn trên và dưới.

Cấu trúc Case điều khiển quá trình phân tích nhiệt độ Nếu công tắcphân tích là tắt, VI thực hiện không phân tích Bạn có thể nhìn thấy điều này

bằng việc kích trên một trong số các mũi tên bên cạnh từ True.Trong trường

hợp False, không có sự phân tích xảy ra, và biểu đồ và các giá trị phân tích lặp lại được thiết đặt lại tới không Thay đổi quay trở lại trường hợp True sử

dụng phương pháp giống như vậy bạn sử dụng để thay đổi tới trường hợp

False Ở đây, hai VI con phân tích một dữ liệu duy trì một phương tiện chạy

và độ lệch tiêu chuẩn của các nhiệt độ, và duy trì một biểu đồ chạy khác củacác nhiệt độ mắc phải

3 Sự phân cấp

Sức mạnh của LabVIEW định vị trong bản chất sự phân cấp của các

VI Sau khi bạn tạo ra một VI, bạn sử dụng nó như một VI con trong sơ đồkhối của một VI tầng cao hơn Bạn có thể có một số vô tận bản chất của cáctầng trong sự phân cấp

4 Các dạng dây nối trên sơ đồ khối

Vô hướng Mảng 1 chiều Mảng 2 chiều

Kiểu Numeric

Kiểu Boolean

2.1.3 Biểu tượng và ô vuông đầu nối

Sau khi xây dựng một VI, ta phải tạo icon và connector pane cho nó để

có thể sử dụng được như một subVI Mỗi VI đều có một icon, nó nằm ở góc trên bên phải của cả 2 cửa sổ Front panel và Block diagram

Để hiểu rõ cách tạo subVI và icon, connector pane của nó thì ta làm ví

dụ sau.Tạo giao diện Front panel của VI và trong Block Diagram ta liên kết giống hình 2.6a và 2.6b bên dưới:

Hình 2.6 Ví đụ minh họa a) Giao diện; b) Sơ đồ khối

Để tạo icon thì ta click phải vào biểu tượng ở góc phải bên trên của Front panel hoặc Block diagram Sau đó bảng Icon Editor xuất hiện như hình dưới, trong đó có các công cụ dùng để vẽ tương tự trong Paint

Hình 2.7 Cửa sổ Icon Editor

Giả sử ta vẽ biểu tượng như sau:

Hình 2.8 Ví dụ minh họa vẽ Icon

Bây giờ ta tạo các connector pane Click phải lên biểu tượng Icon, chọn ShowConnector Như hình 2.9 sau đây:

Hình 2.9a, Các bước vẽ Icon

Sau đó tạo Connector

Làm tương tự cho đến Connector cuối cùng như hình 2.9c bên dưới:

Hình 2.9c, Các bước tạo Icon

Sau đó save lại với tên slope.vi và tạo một VI mới Có thể click phải vào

block digram của VI sau đó vào Function pallete →Use a VI… Rồi trỏ tới tập

tin slope.vi hoặc ta có thể kéo biểu tượng của slope.vi đang mở sang block

diagram của VI mới

Ta có thể tạo một SubVI option bằng cách dùng chuột trái chọn vùng

muốn tạo subVI, sau đó vào Edit → Create SubVI.

chọn View>>Show Tools Palette để hiển thị bảng mẫu Tools palette được

minh hoạ như hình 2.11 dưới đây:

Hình 2.11 Bảng Tool Palette

Automatic Selection Tool: công cụ lựa chọn tự động

Operating tool: đặt những mục bảng mẫu Controls vàFunction trên bảng giao diện và sơ đồ khối.

Positionting tool: những lựa chọn vị trí, thay đổi kích thước

và lựa chọn các đối tượngLabeling tool: soạn thảo văn bản và tạo ra các nhãn tự do.Wiring tool: nối dây các đối tượng với nhau trong sơ đồkhối

Object up menu tool: mang lên trên một thực đơn

pop-up cho một đối tượng

Scroll tool: cuộn xuyên qua cửa sổ không sử dụng thanhcông cụ cuộn

Breakpoint tool: thiết đặt các điểm dừng trên các VI, cáchàm chức năng, các vòng lặp, các chuỗi và các trường hợp.Probe tool: tạo ra các đầu dò trên các dây

Color copy tool: sao chép các màu để dán tới Color tool

Color tool: thiết đặt các màu nền và màu nổi

2.2.2 Bảng điều khiển (Controls Palette)

Bảng Controls bao gồm một đồ thị, bảng nổi mà tự động mở ra khi bạnkhởi động LabVIEW Bạn sử dụng bảng này để đặt các điều khiển và cácdụng cụ chỉ thị trên bảng giao diện của một VI Mỗi biểu tượng lớp trên chứađựng các bảng mẫu con Nếu bảng Controls không xuất hiện, bạn có thể mở

bảng bằng cách lựa chọn View>>Show Controls Palette từ menu của bảng

giao diện Bạn cũng có thể bật lên trên một vùng mở trong bảng giao diện đểtruy nhập một sự sao chép tạm thời của bảng Controls Sự minh hoạ sau đâyhiển thị lớp đầu tiên của bảng Controls

Hình 2.12 Bảng mẫu Controls

1 Các điều khiển và dụng cụ chỉ thị số ( Numeric Controls andIndicator ) Bạn sử dụng điều khiển số để nhập các đại lượng số, trong khi đónhững dụng cụ chỉ thị số thì hiển thị các đại lượng số Hai đối tượng số được

sử dụng thông dụng nhất đó là digital control - điều khiển số và digital didicator – chỉ thị số.

Bảng con điều khiển và chỉ thị số được hiển thị như hình 2.13 bên dưới:

tượng đai số Bool được sử dụng thông dụng nhất là vertical toggle switch – công tắc đảo chiều thẳng đứng và round LED - đèn LED xung quanh.

3 Việc định dạng các điều khiển và dụng cụ chỉ thị ( ConfiguringControls and Indicator ) Bạn có thể định dạng gần hết các điều khiển và cácứng dụng cụ chỉ thị sử dụng những tuỳ chọn từ những menu mở ra của chúng.Việc bật lên các thành phần riêng biệt của các menu hiển thị những điều khiển

và dụng cụ chỉ thị để tuỳ biến các thành phần đó Một cách dễ dàng để truynhập menu pop-up là để click công cụ menu pop-up đối tượng, trên bất kỳ đốitượng nào mà có một menu pop-up

Hình 2.14 bên dưới là một ví dụ về menu pop-up:

Hình 2.14 Ví dụ về menu pop-up

2.2.3 Bảng các hàm chức năng (Function palette)

Bảng Function bao gồm một bảng đồ thị, bảng nổi mà tự động mở rakhi bạn chuyển tới sơ đồ khối Bạn sử dụng bảng này để đặt các nút (hằng số,dụng cụ chỉ thị, các VI và …) trên sơ đồ khối một VI Mỗi biểu tượng lớp trênchứa đựng các bảng mẫu con Nếu bảng Function không xuất hiện rõ ràng,

bạn có thể chọn View>>Show Function Palette từ menu của sơ đồ khối để

hiển thị nó Bạn cũng có thể mở ra trên một vùng mở trong sơ đồ khối để truynhập một một sự sao chép tạm thời của bảng Functions Lớp trên của bảngFunctions được minh hoạ như hình 2.15 sau đây:

Hình 2.15 Bảng Functions

Việc khai tác thế mạnh của LabVIEW trên mỗi lĩnh vực phụ thuộc rất nhiềuvào khả năng khai thác thư viện hàm của LabVIEW Thư viện hàm củaLabVIEW được hình tượng hoá trên bảng Funtion Người sử dụng dễ dàngtruy cập hàm cần dùng bằng cách kích chuột vào biểu tượng trên bảng

1 Hàm Boolean- Boolean Function: chứa các hàm logic như: and, or,

xor, nor và các hàm logic phức tạp khác Đường dẫn truy cập:

Function>>Boolean Biểu tượng của hàm Boolean:

Hình 2.16 Hàm Boolean

2 Hàm cấu trúc- Structures Function: bao gồm vòng lặp For, While,

cấu trúc Case, Sequence, các biến toàn cục và cục bộ Đường dẫn truy cập

Function >>Structures Biểu tượng của hàm Structures:

Hình 2.17 Hàm cấu trúc- Structures Function

3 Hàm File I/O- File I/O Function: thực hiện các chức năng cho một

tập tin như lưu, mở tập tin theo dạng nhị phân, spreadsheet, đóng một tậptin… Ngoài ra hàm này còn chứa các chức năng mở rộng khác về lưu trữ dữ

liệu Đường dẫn truy cập: Function >> File I/O Biểu tượng của hàm File

I/O:

Hình 2.18 Hàm File I/O- File I/O Function

4 Hàm Thời gian – Time function: xác định dòng thời gian, đo

khoảng thời gian trôi hoặc trì hoãn một tiến trình trong một khoảng thời gian

xác định Đường dẫn truy cập: Function>> Timing Biểu tượng của hàm

Time:

Hình 2.19 Hàm Thời gian – Time function

5 Hàm Dialog & User Interface: Sử dụng hàm này để tạo ra các hộp

thoại tới nhắc nhở người sử dụng với các chỉ dẫn Đường dẫn truy cập:

Function>> Dialog & User Interface Biểu tượng của hàm:

Hình 2.20 Hàm Dialog & User Interface

6 Hàm so sánh – Comparison Functions: Sử dụng hàm này để so

sánh các giá trị đại số Bool, các chuỗi, các giá trị số, các mảng và các cụm.Hàm so sánh xử lý các giá trị Boolean, string, numeric, array và cluster khácnhau Bạn có thể thay đổi phương pháp so sánh của vài hàm Comparison

Đường dẫn truy cập: Function>> Comparison Biểu tượng của hàm:

Hình 2.21 Hàm so sánh – Comparison Functions

7 Hàm chuỗi – String Function: Sử dụng hàm này để liên kết hai hay

nhiều chuỗi, tách một tập con của các chuỗi từ một chuỗi, chuyển dữ liệu vàobên trong chuỗi, và định dạng một chuỗi sử dụng trong một công đoạn xử lý

từ hoặc ứng dụng bảng biểu Đường dẫn truy cập: Function>>String Biểu

tượng của hàm:

Hình 2.22 Hàm chuỗi – String Function

8 Hàm mảng – Function Array: Sử dụng để tạo ra và điều khiển các mảng Đường dẫn truy cập: Function>>Array Biểu tượng của hàm:

Hình 2.23 Hàm mảng – Function Array

9 Hàm cụm & biến thể – Cluter & Variant: Sử dụng hàm này để tạo ra và

điều khiển các cụm, chuyển đổi dữ liệu LabVIEW từ một khuôn dạng bạn cóthể thao tác độc lập kiểu dữ liệu, thêm những thuộc tính tới dữ liệu, và chuyểnđổi dữ liệu biến thể tới dữ liệu LabVIEW Đường dẫn truy cập:

Function>>Cluter & Variant Biểu tượng của hàm:

Hình 2.24 Hàm cụm & biến thể – Cluter & Variant

10 Hàm điều khiển ứng dụng- Application Control: Sử dụng hàm

này để lập trình các VI điều khiển và các ứng dụng LabVIEW trên máy tínhđịa phương hoặc qua một mạng Bạn có thể sử dụng các VI và các hàm chứcnăng này để định dạng nhiều VI tại cùng một thời điểm Đường dẫn truy cập:

Function>> Application Control Biểu tượng của hàm:

Hình 2.25 Hàm điều khiển ứng dụng- Application Control

11 Hàm dạng sóng – Waveform: Sử dụng hàm này để xây dựng dạng

sóng mà bao gồm các giá trị dạng sóng, thay đổi thông tin, để thiết lập và khôiphục các thành phần và thuộc tính của dạng sóng Đường dẫn truy cập:

Function>>Waveform Biểu tượng của hàm là:

Hình 2.26 Hàm dạng sóng – Waveform

12 Hàm đồng bộ hoá - Synchronization Function: Sử dụng hàm này

để đồng bộ các nhiệm vụ thi hành song song và để chuyển dữ liệu giữa các

nhiệm vụ song song Đường dẫn truy cập: Function>> Synchronization.

Biểu tượng của hàm là:

Hình 2.27 Hàm đồng bộ hoá - Synchronization Function

13 Hàm đồ họa và âm thanh – Graphic & Sound Function: Sử dụng hàm

này để tạo ra yêu cầu hiển thị, dữ liệu cổng vào và cổng ra từ các phai đồ hoạ

và cho chạy những âm thanh Đường dẫn truy cập: Function>>Graphic & Sound Biểu tượng của hàm là:

Hình2.28 Hàm đồ họa và âm thanh – Graphic & Sound Function

14 Hàm phát sinh báo cáo – Report Generation Function: Sử dụng

hàm này để tạo và điều khiển các báo cáo của các ứng dụng LabVIEW

Đường dẫn truy cập: Function>>Report Generation Biểu tượng của hàm

là:

Hình 2.29 Hàm phát sinh báo cáo – Report Generation Function