BÀI GIẢNG
BÀI GIẢNG
ĐO LƯỜNG VÀ ĐiỀU KHIỂN
ĐO LƯỜNG VÀ ĐiỀU KHIỂN
BẰNG MÁY TÍNH
BẰNG MÁY TÍNH

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Ngày nay việc xử dụng máy tính nói riêng
Ngày nay việc xử dụng máy tính nói riêng
và vi xử lý nói chung trong các dây
và vi xử lý nói chung trong các dây
chuyền sản xuất hiện đại đã là yêu cầu bắt
chuyền sản xuất hiện đại đã là yêu cầu bắt
buộc để tăng năng suất và chất lượng sản
buộc để tăng năng suất và chất lượng sản
phẩm. Trong các sản phẩm dân dụng, việc
phẩm. Trong các sản phẩm dân dụng, việc
sử dụng vi xử lý góp phần tăng tính thông
sử dụng vi xử lý góp phần tăng tính thông
minh của sản phẩm và tạo tiện lợi cho
minh của sản phẩm và tạo tiện lợi cho
người sử dụng.
người sử dụng.

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Vi xử lý được sử dụng trong điều khiển và đo
Vi xử lý được sử dụng trong điều khiển và đo
lường dưới các dạng sau:
lường dưới các dạng sau:

Máy tính điều khiển
Máy tính điều khiển

Vi xử lý điều khiển nhúng
Vi xử lý điều khiển nhúng
(embedded
(embedded
microprocessor, embedded micro- controller)
microprocessor, embedded micro- controller)

Bộ điều khiển logic lập trình được (PLC)
Bộ điều khiển logic lập trình được (PLC)

Cả ba dạng đều được thiết kế dựa trên cơ sở
Cả ba dạng đều được thiết kế dựa trên cơ sở
hoạt động của vi xử lý với chức năng xử lý
hoạt động của vi xử lý với chức năng xử lý
thông tin
thông tin

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Năng lượng ra
Sản phẩm ra
Môi trường
Quá trình vật lý
Máy tính
Thiết bị
xuất
Thiết bị
nhập
Sản phẩm vào
Năng lượng vào
Tín hiệu đo lường và điều
khiển
Nhiễu

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Cấu trúc tổng quát của hệ thống điều khiển quá trình
Cấu trúc tổng quát của hệ thống điều khiển quá trình
gồm các phần sau:
gồm các phần sau:

Bộ xử lý trung tâm
Bộ xử lý trung tâm

Các kênh truyền thông liên lạc giữa người - máy
Các kênh truyền thông liên lạc giữa người - máy
tính
tính

(HMI)
(HMI)
và giữa máy tính –máy tính .
và giữa máy tính –máy tính .

Các thiết bị ghép nối và chuyển đổi tương tự - số
Các thiết bị ghép nối và chuyển đổi tương tự - số
(ADC), chuyển đổi số - tương tự (DAC).
(ADC), chuyển đổi số - tương tự (DAC).

Thiết bị đo lường (cảm biến)
Thiết bị đo lường (cảm biến)

Cơ cấu chấp hành (relay, động cơ, van khí và thủy
Cơ cấu chấp hành (relay, động cơ, van khí và thủy
lực, xy lanh thủy khí…)
lực, xy lanh thủy khí…)

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Khi dùng máy tính để đo lường – điều
Khi dùng máy tính để đo lường – điều
khiển ta phải giải quyết vấn đề là xuất
khiển ta phải giải quyết vấn đề là xuất
một dữ liệu 8 bit ra một thanh ghi hay đọc
một dữ liệu 8 bit ra một thanh ghi hay đọc
dữ liệu 8 bit từ thanh ghi vào một biến.
dữ liệu 8 bit từ thanh ghi vào một biến.


Vấn đề này được giải quyết dễ dàng bằng
Vấn đề này được giải quyết dễ dàng bằng
các ngôn ngữ lập trình như hợp ngữ,
các ngôn ngữ lập trình như hợp ngữ,
Pascal, C, Visual C, Delphi…
Pascal, C, Visual C, Delphi…




Điều khiển nhúng
Điều khiển nhúng
Hệ điều khiển nhúng là hệ thống mà
Hệ điều khiển nhúng là hệ thống mà
máy tính được nhúng vào vòng điều
máy tính được nhúng vào vòng điều
khiển của sản phẩm nhằm điều khiển
khiển của sản phẩm nhằm điều khiển
một đối tượng, điều khiển một qúa
một đối tượng, điều khiển một qúa
trình công nghệ đáp ứng các yêu cầu
trình công nghệ đáp ứng các yêu cầu
đặt ra.
đặt ra.

Điều khiển nhúng
Điều khiển nhúng
Hệ thống điều khiển nhúng lấy
Hệ thống điều khiển nhúng lấy
thông tin từ các cảm biến, xử lý

thông tin từ các cảm biến, xử lý
tính toán các thuật điều khiển và
tính toán các thuật điều khiển và
phát tín hiệu điều khiển cho các
phát tín hiệu điều khiển cho các
cơ cấu chấp hành.
cơ cấu chấp hành.

Điều khiển nhúng
Điều khiển nhúng




HMI (Human Machine Interface)
HMI (Human Machine Interface)
HMI là từ viết tắt của Human-Machine-
HMI là từ viết tắt của Human-Machine-
Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa
Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa
người điều hành thiết kế với máy móc thiết
người điều hành thiết kế với máy móc thiết
bị.
bị.
Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào
Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào
mà con người “giao diện” với một máy móc
mà con người “giao diện” với một máy móc
thì đó là một HMI.
thì đó là một HMI.





HMI (Human Machine Interface)
HMI (Human Machine Interface)
Cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI,
Cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI,
hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng
hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng
hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động
hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động
từ xa trên TV đều là HMI,…
từ xa trên TV đều là HMI,…




HMI (Human Machine Interface)
HMI (Human Machine Interface)




HMI (Human Machine Interface)
HMI (Human Machine Interface)





HMI (Human Machine Interface)
HMI (Human Machine Interface)




HMI (Human Machine Interface)
HMI (Human Machine Interface)
Khi các quá trình ở sàn nhà máy được tự
Khi các quá trình ở sàn nhà máy được tự
động hóa nhiều hơn, người điều khiển cần
động hóa nhiều hơn, người điều khiển cần
có thêm nhiều thông tin về quá trình, và yêu
có thêm nhiều thông tin về quá trình, và yêu
cầu về hiển thị và điều khiển nội bộ trở nên
cầu về hiển thị và điều khiển nội bộ trở nên
phức tạp hơn. Một trong những đặc điểm
phức tạp hơn. Một trong những đặc điểm
tiến bộ trong lĩnh vực này là hiển thị dạng
tiến bộ trong lĩnh vực này là hiển thị dạng
cảm ứng.
cảm ứng.




HMI (Human Machine Interface)
HMI (Human Machine Interface)
Điều này giúp cho người điều khiển chỉ cần
Điều này giúp cho người điều khiển chỉ cần

đơn giản ấn từng phần của hiển thị có một
đơn giản ấn từng phần của hiển thị có một
“nút ảo” trên thiết bị để thực hiện hoạt động
“nút ảo” trên thiết bị để thực hiện hoạt động
hay nhận hiển thị. Nó cũng loại bỏ yêu cầu
hay nhận hiển thị. Nó cũng loại bỏ yêu cầu
có bàn phím, chuột và gậy điều khiển,
có bàn phím, chuột và gậy điều khiển,
ngoại trừ công tác lập trình phức tạp ít gặp
ngoại trừ công tác lập trình phức tạp ít gặp
có thể được thực hiện trong quá trình rửa
có thể được thực hiện trong quá trình rửa
trôi.
trôi.




HMI (Human Machine Interface)
HMI (Human Machine Interface)
Một ưu điểm khác nữa là hiển thị dạng tinh
Một ưu điểm khác nữa là hiển thị dạng tinh
thể lỏng. Nó chiếm ít không gian hơn,
thể lỏng. Nó chiếm ít không gian hơn,
mỏng hơn hiển thị dạng CRT, và do đó có
mỏng hơn hiển thị dạng CRT, và do đó có
thể được sử dụng trong những không gian
thể được sử dụng trong những không gian
nhỏ hơn.
nhỏ hơn.





HMI (Human Machine Interface)
HMI (Human Machine Interface)
Người điều khiển làm việc trong không
Người điều khiển làm việc trong không
gian rất hạn chế tại sản nhà máy. Đôi khi
gian rất hạn chế tại sản nhà máy. Đôi khi
không có chỗ cho họ, các công cụ, phụ tùng
không có chỗ cho họ, các công cụ, phụ tùng
và HMI cỡ lớn nên họ cần có HMI có thể di
và HMI cỡ lớn nên họ cần có HMI có thể di
chuyển được.
chuyển được.




ADC – DAC
ADC – DAC
(analog digital converter- digital analog converter)
(analog digital converter- digital analog converter)
Kỹ thuật tương tự (analog techique)
Kỹ thuật tương tự (analog techique)


Khi ta nói trước micro thì lực của không
Khi ta nói trước micro thì lực của không

khí tác động vào micro cũng thay đổi. Ở
khí tác động vào micro cũng thay đổi. Ở
đây, micro đóng vai trò như màng nhỉ. Khi
đây, micro đóng vai trò như màng nhỉ. Khi
đó điện áp ở 2 đầu micro sẽ thay đổi theo
đó điện áp ở 2 đầu micro sẽ thay đổi theo
lực của không khí. Sự thay đổi của điện áp
lực của không khí. Sự thay đổi của điện áp
này sẽ tương tự với sự rung động của màng
này sẽ tương tự với sự rung động của màng
nhỉ.
nhỉ.




ADC – DAC
ADC – DAC
(analog digital converter- digital analog converter)
(analog digital converter- digital analog converter)
Bởi vậy, người ta gọi đây là kỹ thuật tương
Bởi vậy, người ta gọi đây là kỹ thuật tương
tự( Analog). Rõ ràng, bất kỳ sự thay đổi
tự( Analog). Rõ ràng, bất kỳ sự thay đổi
nào của điện áp này điều có ý nghĩa. Nhiễu
nào của điện áp này điều có ý nghĩa. Nhiễu
sẽ làm cho biên độ tín hiệu thay đổi. Đây
sẽ làm cho biên độ tín hiệu thay đổi. Đây
chính là nguồn gốc nhược điểm của kỹ
chính là nguồn gốc nhược điểm của kỹ

thuật tương tự. Nó rất dễ bị nhiễu xâm
thuật tương tự. Nó rất dễ bị nhiễu xâm
nhập.
nhập.






ADC – DAC
ADC – DAC
(analog digital converter- digital analog converter)
(analog digital converter- digital analog converter)




ADC – DAC
ADC – DAC
(analog digital converter- digital analog converter)
(analog digital converter- digital analog converter)
Kỹ thuật số (Digital techique)
Kỹ thuật số (Digital techique)
Hệ số:
Hệ số:
Hệ số là tập hợp những chữ số mà ta dùng để
Hệ số là tập hợp những chữ số mà ta dùng để
đếm. Con người sử dụng hệ 10 để đếm.
đếm. Con người sử dụng hệ 10 để đếm.

Hệ 10
Hệ 10
: 0 1 2 4 5 6 7 8 9 .
: 0 1 2 4 5 6 7 8 9 .
ví dụ 1 : 124
ví dụ 1 : 124
ví dụ 2 : 2006
ví dụ 2 : 2006
Nhận xét: các con số(number) trên chỉ bao gồm
Nhận xét: các con số(number) trên chỉ bao gồm
các chữ số(digit) trong hệ 10.
các chữ số(digit) trong hệ 10.




ADC – DAC
ADC – DAC
(analog digital converter- digital analog converter)
(analog digital converter- digital analog converter)
Hệ nhị phân
Hệ nhị phân
: chỉ gồm 2 chữ số: 0 1
: chỉ gồm 2 chữ số: 0 1
vd 1: 0
vd 1: 0
vd 2: 1001 ( đọc là 1 ngàn lẻ một nhưng thường
vd 2: 1001 ( đọc là 1 ngàn lẻ một nhưng thường
đọc là "một không không một")
đọc là "một không không một")

vd 3: 10 ( đọc là mười hoặc một không)
vd 3: 10 ( đọc là mười hoặc một không)
Chữ số của hệ nhị phân được người ta gọi là bit
Chữ số của hệ nhị phân được người ta gọi là bit
(
(
bi
bi
nary digi
nary digi
t
t
). Từ đây, ta 0 cần phải nói là "con
). Từ đây, ta 0 cần phải nói là "con
số này có 2 chữ số nhị phân" mà chỉ cần nói là
số này có 2 chữ số nhị phân" mà chỉ cần nói là
"con số này có 2 bit"
"con số này có 2 bit"




ADC – DAC
ADC – DAC
(analog digital converter- digital analog converter)
(analog digital converter- digital analog converter)
Tín hiệu tương tự và tín hiệu số:
Tín hiệu tương tự và tín hiệu số:





ADC – DAC
ADC – DAC
(analog digital converter- digital analog converter)
(analog digital converter- digital analog converter)
Ta thấy tín hiệu tương tự là:
Ta thấy tín hiệu tương tự là:
- 1 miền liên tục,chỗ nào cũng mang ý
- 1 miền liên tục,chỗ nào cũng mang ý
nghĩa và có rất nhiều giá trị
nghĩa và có rất nhiều giá trị
Còn tín hiệu số thì :
Còn tín hiệu số thì :
- chỉ có 2 giá trị : 0 và 1
- chỉ có 2 giá trị : 0 và 1
Mức 1 không nhất thiết phải điện áp dương
Mức 1 không nhất thiết phải điện áp dương
hoặc lớn hơn mức 0 . Điện sao cũng được,
hoặc lớn hơn mức 0 . Điện sao cũng được,
miễn là có 2 mức khác nhau.
miễn là có 2 mức khác nhau.