bao cao do an tot nghiep

Lời giới thiệu.
Năm 1981, khi IBM phát hành máy tính cá nhân đầu tiên của họ hoặc gọi
là PC ( nó đã trở thành được biết đến rộng rãi) thiết kế hệ thống mở của
nó khuyến khích sự phát triển của một loạt các máy tương thích thêm về
các sản phẩm của các nhà phát triển bên thứ ba độc lập. Ngoài ra, thiết kế
hệ thống mở đã khuyến khích sự gia tăng của máy tính IBM PC tương
thích trên thị trường, dẫn đến một sự gia tăng nhanh chóng tốc độ và sức
mạnh của máy tính, như các đối thủ cạnh tranh trên một thị trường.
Đi kèm với một sự sụt giảm đáng kể về chi phí và mở rộng nhanh chóng
trong phần mềm, sử dụng sự gia tăng sức mạnh của bộ vi xử lý, máy tính
bây giờ là nền tảng được sử dụng rộng rãi nhất cho xử lý tín hiệu kỹ thuật
số, xử lý ảnh, thu thập dữ liệu, và điều khiển công nghiệp và các ứng
dụng truyền thông. Trong nhiều ứng dụng, thực sự thu thập dữ liệu và
kiểm soát quá trình, sức mạnh máy tính và tính linh hoạt cho phép nó
được cấu hình trong một số cách khác nhau, đều có những lợi thế riêng
biệt của nó. Chìa khóa để sử dụng hiệu quả của máy tính là kết hợp cẩn
thận các yêu cầu cụ thể của một ứng dụng thu thập dữ liệu cụ thể để các
phần cứng và phần mềm thích hợp có sẵn.
Chương này xem xét các khái niệm cơ bản của thu thập dữ liệu và điều
khiển hệ thống và cấu hình hệ thống khác nhau, giúp cho việc sử dụng
máy tính.
1.1. Định nghĩa của thu thập dữ liệu và bộ điều khiển.
Thu thập dữ liệu là quá trình mà theo đó các hiện tượng vật lý từ thế giới
thực được chuyển đổi thành tín hiệu điện được đo và chuyển đổi sang
một định dạng kỹ thuật số để phân tích, xử lý và lưu trữ bởi máy tính.
Trong một phần lớn các ứng dụng, hệ thống thu thập dữ liệu (DAQ)
được thiết kế không chỉ để có được dữ liệu, nhưng hành động trên là tốt.
Trong định nghĩa hệ thống DAQ, do đó nó là hữu ích để mở rộng định
nghĩa này bao gồm các khía cạnh điều khiển của hệ thống tổng số. Điều
khiển là quá trình mà các tín hiệu điều khiển kỹ thuật số từ hệ thống phần
cứng được triệu tập để một định dạng tín hiệu để sử dụng bởi các thiết bị

điều khiển như thiết bị truyền động và chuyển tiếp. Các thiết bị này sau
đó kiểm soát một hệ thống hoặc quá trình. Trường hợp một hệ thống
được gọi là một hệ thống thu thập dữ liệu hoặc hệ thống DAQ, nó có thể
là nó bao gồm các chức năng điều khiển cũng.
1.2. Những nguyên tắc cơ bản của thu thập dữ liệu.
Thu thập dữ liệu và hệ thống điều khiển, dựa trên cường độ và tính linh
hoạt của máy tính, có thể bao gồm một loạt các khối xây dựng phần cứng
đa dạng từ các nhà sản xuất thiết bị khác nhau. Nó làm nhiệm vụ của bộ
tích hợp hệ thống để mang lại từ các thành phần riêng lẻ kết hợp với nhau
thành một hệ thống làm việc hoàn toàn.
Các yếu tố cơ bản của một hệ thống thu thập dữ liệu, thể hiện trong sơ đồ
chức năng của hình 1.1, như sau.
Cảm biến và máy biến đổi
• Trường dây
• Biến đổi tín hiệu
• Thu thập dữ liệu phần cứng
• PC (hệ điều hành)
• Thu thập dữ liệu phần mềm.
Mỗi phần tử của toàn hệ thống là quan trọng để đo chính xác và thu thập
dữ liệu từ quá trình hoặc các hiện tượng vật lý đang được theo dõi và
được thảo luận trong các phần sau.
1.2.1. Cảm biến và máy biến đổi.
Máy biến đổi và cảm biến cung cấp giao diện thực tế giữa hiện thực và
hệ thống thu thập dữ liệu thực bằng cách chuyển đổi các hiện tượng vật
lý thành tín hiệu điện mà sự biến đổi tín hiệu và / hoặc phần cứng thu
thập dữ liệu có thể chấp nhận. Bộ chuyển đổi có thể thực hiện hầu như
bất kỳ các đo lường vật lý và cung cấp điện tương ứng. Ví dụ, cặp nhiệt
điện, điện trở nhiệt độ dò (RTD), nhiệt kế điện tử, và IC cảm biến
chuyển đổi nhiệt độ vào một tín hiệu tương tự, trong khi lưu lượng sinh
ra dãy xung số có tần số phụ thuộc vào tốc độ của dòng. Máy đo biến

dạng và bộ biến đổi áp suất đo áp lực và áp lực tương ứng, trong khi các
loại cảm biến có sẵn để đo tuyến tính và sự chuyển dịch gốc, vận tốc và
gia tốc, ánh sáng, tính chất hóa học (ví dụ như CO, nồng độ pH), điện áp,
dòng điện, điện trở hoặc xung. Trong mỗi trường hợp, các tín hiệu điện
sinh ra là tỷ lệ thuận lượng vật lý được đo theo một số mối quan hệ được
xác định.
1.2.2. Dây điện trường và cáp thông tin liên lạc.
Dây điện trường đại diện cho kết nối vật lý từ cảm biến dò và cảm biến
tín hiệu phần cứng và / hoặc phần cứng thu thập dữ liệu. Khi biến đổi tín
hiệu và / hoặc thu thập dữ liệu phần cứng từ xa đặt từ máy tính, sau đó
dây điện trường cung cấp các liên kết vật lý giữa các cấu trúc phần cứng
và máy tính các máy chủ. Nếu liên kết vật lý này là một RS-232 hoặc
RS-485 giao diện truyền thông, sau đó thành phần của hệ thống dây điện
trường này thường được gọi là truyền thông cáp.
Từ đó hệ thống dây điện trường và cáp truyền thông thường đại diện về
mặt thể chất cho phần lớn nhất của toàn bộ hệ thống nó là dễ bị ảnh
hưởng của tiếng ồn bên ngoài, đặc biệt là trong môi trường công nghiệp
khắc nghiệt. Tiếp đất chính xác và che chắn của dây điện trường và cáp
truyền thông là hết sức quan trọng trong việc giảm thiểu các tác động của
nhiễu. Linh kiện thụ động của thu thập dữ liệu và hệ thống điều khiển
này thường bị bỏ qua như là một thành phần quan trọng, kết quả trong
một hệ thống khác đáng tin cậy trở nên không chính xác hoặc không
đáng tin cậy do kỹ thuật hệ thống dây điện không chính xác.
1.2.3. Sự biến đổi tín hiệu.
Tín hiệu điện sinh ra bằng bộ chuyển đổi thường cần được chuyển thành
dạng có thể chấp nhận được đối với thu nhận dữ liệu phần cứng, đặc biệt
là bộ chuyển đổi A / D chuyển đổi các tín hiệu dữ liệu sang định dạng số
yêu cầu. Ngoài ra, nhiều bộ biến đổi yêu cầu một số hình thức kích từ
hoặc mở rộng cầu đo cho việc sử dụng đúng và chính xác.
Các nhiệm vụ chủ yếu được thực hiện bởi bộ biến đổi tín hiệu là:

• Lọc
• bộ khuếch đại
• tuyến tính
• Cách ly
• kích từ
Lọc
Trong môi trường nhiễu, nó rất khó khăn cho việc nhận được tín hiệu rất
nhỏ từ các cảm biến như cặp nhiệt điện và đồng hồ đo dòng (trong thứ tự
của mV), để tồn tại không có số liệu cảm biến được thoả hiệp. Trường
hợp nhiễu của cùng một thứ tự hoặc cao hơn độ lớn hơn so với tín hiệu
yêu cầu, nhiễu đầu tiên phải được lọc ra. Thiết bị biến đổi tín hiệu
thường chứa các bộ lọc thông thấp được thiết kế để loại bỏ nhiễu tần số
cao có thể dẫn đến dữ liệu không chính xác.
Bộ khuếch đại
Sau khi lọc các tín hiệu đầu vào cần thiết, nó phải được khuếch đại để