Lí thuyết Điều khiển sản xuất tích hợp máy tính

ĐỀ CƯƠNG SXTHMT
Lí Thuyết
Câu 1. Trình bày cổng RS-232 (cấu trúc, đặc trưng về điện, tốc độ truyền, khoảng
cách, địa chỉ, truyền dữ liệu). Nêu ví dụ ứng dụng cổng RS-232. /26
Câu 2. Trình bày khe cắm ISA (cấu trúc, đặc trưng về điện, tốc độ truyền, khoảng
cách, địa chỉ, truyền dữ liệu). Nêu ví dụ ứng dụng khe cắm ISA. /46
Câu 3. So sánh 2 giao diện RS-232 và ISA (cấu trúc, đặc trưng về điện, tốc độ
truyền, khoảng cách, địa chỉ, truyền dữ liệu). Trong trường hợp nào thì sử dụng 1
trong 2 giao diện. (Cả câu 1,2)
-Giống nhau:
+Dùng để trao đổi thơng tin giữa máy tính với các thiết bị bên ngoài.
+Tốc độ truyền tương đối lớn.
-Khác nhau:
RS232
Tốc
độ Các bit dữ liệu được gửi nối
truyền
tiếp nhau trên đường dẫn. Từ
tốc độ ban đầu thiết lâp được
tốc độ truyền các giá trị thông
thường:300,
600,
1200,
2400,4800,9600bit/s . Tốc độ
truyền bị hạn chế và chậm hơn
ISA
Khoảng
Khoảng cách truyền lớn vì khả
cách truyền năng gây nhiễu là nhỏ đáng kể
hơn khi dùng 1cổng song song
Đặc trưng Có 5 đường lối vào (1 ,2, 6, 8,

về điện
9) và có 3 đường lối ra (3,4,7)
1đường nối đất(7). Mức điện
áp logic là khoảng điện áp giữa
+15V và -15V. Mức logic 1
nằm trong khoảng
-3V->-15V, mức logic 0 nằng
trong khoảng +3V->+15V. Trở
kháng tải về bộ nhận của mạch

ISA
Tốc độ truyền dữ liệu đc quy
định bởi tốc độ đồng hồ cố
định.Rãnh cắm ISA là 1 bus dữ
liệu 16bit nên có tốc dộ truyền
lớn hơn LPT

Khoảng cách truyền nhỏ
nối bus chuẩn có chứa các dãy
A và B .Trên dãy A có 20 địa
chỉ (A0-A19), 8 đường dẫn dữ
liệu (D0-D7), dãy B có chứa các
đường đãn ngắt (IRQO-IRQ7),
các đường cấp nguồn nuôi và
các đường dẫn điều khiển khác,
Phần rãnh cắm bổ sung bao gồm
dãy C và D, tín hiệu giữ nhịp


phân giải nằm trong khoảng CLK là 8,33mhz

3000m-7000m các lối vào của
bộ phân giải có điện dung<
2500pF.
Địa chỉ
Ta có 4 cổng nối tiếp từ COM1 Ta có 7 bit địa chỉ mở rộng cho
đến COM4 tương ứng với các ISA 16 bit: Addr17: Addr 23 ,
địa chỉ cơ bản là: COM1- và 20 bit địa chỉ (A0 : A9) dùng
3F8(HEX), COM2-2F8(HEX), để truy cập bộ nhớ ngoại vi và
COM3-3E8(HEX),
COM4- sử dụng cho ISA 8 bit
2E8 (HEX)
Cấu trúc
Trong thực tế cổng RS232 hay Phần đầu 62 chân, mỗi hàng 31
còn gọi là cổng COM có hai chân dùng cho trao đổi dữ liệu 8
loại đầu nối đó là DB-25 và bit
DB-9. Trong DB-25, có 25 Phần thứ 2 gồm 36 chân, mỗi
chân có sẵn được sử dụng cho hàng 18 chân dùng hỗ trợ thêm
nhiều ứng dụng, nhưng một số khi cần trao đổi dữ liệu 16 bit
ứng dụng không sử dụng tồn
bộ 25 chân. Vì vậy, đầu nối 9
chân được chế tạo để thuận
tiện cho các thiết bị kết nối với
nhau.
-Khi cần truyền tín hiệu đi xa thì dùng cổng RS232
Ứng dụng tiêu biểu của card mở rộng ISA 16bit có thể kể ra là: card vào/ra nối tiếp
và song song, card âm thanh, card mạng.


Câu 4: So sánh sơ đồ "Máy tính ở chế độ cố vấn cho quá trình điều khiển" và sơ
đồ "Máy tính điều khiển trực tiếp" trong hệ thống điều khiển sản xuất tích hợp máy

tính. Nêu ví dụ thực tế 1 trong 2 hệ thống trên.
-Giống nhau: : thu nhập thông tin nguồn: thu nhập thôn tin của hệ được điều khiển
các trạng thái tín hiệu ra
+Vi xử lý nhận thông tin từ khối thu nhập nguồng thông tin, tín hiệu cố vấn từ
máy tính sau đó xử lý thông tin và truyền đến người vận hành.
+Bàn điều khiển gồm cả nút ấn, tín hiệu điều khiển sẽ được truyền đến khối logic
và cũng có thể được truyền tới các cơ cấu điều chỉnh nếu tín hiệu này phù hợp với
cơ cấu điều chỉnh, hệ thống điều khiển tự động .
+Điều khiển logic: nhận thông tin từ khối thu thập nguồn thơng tin để tạo ra các tín
hiệu điều khiển tương ứng phù hợp với cơ cấu điều chỉnh.
+Hệ thống điều khiển tự động : nhận thông tin từ khối thu thập nguồn tin sau đó
tác động điều chỉnh tạo ra các tín hiệu điều khiển tương ứng phù hợp với cơ cấu
điều chỉnh làm việc trong chế độ tự động
+Hệ thống được điều khiển : đối tượng điều khiển
-Khác nhau:
Chức năng
các khối
Máy tính

Người vận
hành

Các cơ cấu
điều chỉnh

Máy tính điều khiển trực tiếp

Máy tính ở chế độ cố vấn

Nhận thơng tin từ khối thu

nhập nguồn tin sau đó xử lý
nguồn thơng tin để tạo tín hiệu
phù hợp với cơ cấu điều chỉnh
để điều khiển trực tiếp các cơ
cấu điều chỉnh
Dựa vào thơng tin ‘cố vấn’ từ
máy tính quyết định đk bằng
việc tác động lên bàn đk ,
trong trường hợp này thực
hiện các nút ấn start ,stop
Nhận tín hiệu được truyền trực
tiếp từ máy tính các cơ cấu
điều chỉnh sẽ điều chỉnh tín
hiệu tác động vào tín hiệu và

Nhận thơn gtin từ khối thu nhập
nguồn tin và đưa ra tín hiệu cố vấn
cho việc điều khiển

Dựa vào thông tin cố vấn từ máy
tính để quyết định đk bằng việc tác
động lên bàn đk
Nhận tín hiệu được truyền từ khối
logic hoặc khối hệ thống điều khiển
tự dộng các cơ cấu điều chỉnh sẽ
điều chỉnh tín hiệu tác động vào tín


để đk hệ thống

hiệu để điều khiển hệ thống

Ví dụ: Trong lĩnh vực lắp ráp bảng mạch, kiểm tra sản phẩm, thử nghiệm,… được
những cánh tay robot công nghiệp thực hiện tự động thơng qua sự điều khiển của
máy tính. Cảm biến trên các cánh tay robot này (Hệ được điều khiển) sẽ gửi tín
hiệu (Thu thập nguồn thơng tin) về cho Máy tính xử lý, thực hiện các sự điều chỉnh
cần thiết (Các cơ cấu điều chỉnh) rồi đưa ra tín hiệu điều khiển ngược trở lại cánh
tay robot và dây chuyền sản xuất. Người vận hành chỉ đóng vai trị giám sát và
khởi động hệ thống máy tính.


Câu 5. So sánh sơ đồ "Máy tính ở chế độ cố vấn cho quá trình điều khiển" và sơ
đồ "Máy tính là trung tâm điều khiển" trong hệ thống điều khiển sản xuất tích hợp
máy tính. Nêu ví dụ thực tế 1 trong 2 hệ thống trên.
-Giống nhau: thu nhập thông tin nguồn: thu nhập thôn tin của hệ được điều khiển
các trạng thái tín hiệu ra
+Vi xử lý nhận thông tin từ khối thu nhập nguồn thông tin, tín hiệu cố vấn từ máy
tính sau đó xử lý thông tin và truyền đến người vận hành.
+Bàn điều khiển gồm cả nút ấn, tín hiệu điều khiển sẽ được truyền đến khối logic
và cũng có thể được truyền tới các cơ cấu điều chỉnh nếu tín hiệu này phù hợp với
cơ cấu điều chỉnh, hệ thống điều khiển tự động.
+Cơ cấu điều chỉnh: Nhận tín hiệu được truyền từ khối điều khiển logic hoặc khối
hệ thống điều khiển tự động các cơ cấu điều chỉnh sẽ điều chỉnh tín hiệu tác động
vào hệ thống điều khiển
+Hệ thống được điều khiển: đối tượng điều khiển
-Khác nhau:
Chức năng các khối

Máy tính chế độ cố vấn

Máy tính là trung tâm đk

Máy tính

Nhận thơn gtin từ khối
thu nhập nguồn tin và
đưa ra tín hiệu cố vấn
cho việc điều khiển

Nhận thôn gtin từ khối
thu nhập nguồn tin sau
đó xử lý nguồn thơng tin
rồi truyền tín hiệu đến
khối điều khiển logic
hoặc đến khối hệ thống
đk tự động, ngồi ra máy
tính làm việc ở chế độ
‘cố vấn’ máy tính là
trung tâm đk hệ thống


Điều khiển logic

Nhận thông tin từ khối
thu thập thông tin nguồn
thơng tin và tín hiệu điều
khiển từ bàn điều khiển
để tạo ra các tín hiệu điều
khiển tương ứng phù hợp
với cơ cấu điều chỉnh

Nhận thơng tin đk từ máy
tính ,nhận thông tin từ
khối thu thập thông tin
nguồn thông tin để tạo ra
các tín hiệu đk tương ứng
phù hợp với cơ cấu điều
chỉnh

Hệ thống điều khiển tự
động

Nhận thông tin từ khối
thu thập thơng tin sau đó
tự động điều chỉnh tạo ra
các tín hiệu điều khiển
tương ứng phù hợp với
cơ cấu điều chỉnh

Thơng tin từ máy tính và
khối thu nhập thơng tin
sau đó tự động điều
chirnh tạo ra các tín hiệu
điều khiển tương ứng phù
hợp với cơ cấu điều
chỉnh

Người vận hành

Dựa vào thơng tin cố vấn

từ máy tính để quyết định
đk bằng việc tác động lên
bàn đk

Dựa vào thông tin ‘cố
vấn’ từ máy tính để quyết
định điều khiển bằng việc
tác động lên bàn điều
khiển, trường hợp này
thực hiện các nút ấn start,
stop

Ví dụ: Smart Home có tích hợp máy tính làm trung tâm điều khiển. Khi chủ nhà
bước vào, cảm biến hồng ngoại (Hệ được điều khiển) sẽ phát hiện và gửi tín hiệu
(Thu thập nguồn thơng tin) đến máy tính, máy tính sẽ nhận tín hiệu rồi tính tốn sau
đó đưa tín hiệu tới hệ thống đèn điều khiển tự động (Điều khiển logic và Hệ thống
điều khiển tự động) để hệ thống thực hiện các sự điều chỉnh cần thiết (Các cơ cấu
điều chỉnh) rồi thực hiện nhiệm vụ bật đèn. Máy tính ở đây chỉ đóng vai trị trung
gian chứ không trực tiếp điều khiển.


Câu 6. So sánh sơ đồ "Máy tính điều khiển trực tiếp" và sơ đồ "Máy tính là trung
tâm điều khiển trong hệ thống điều khiển sản xuất tích hợp máy tính. Nêu ví dụ thực
tế 1 trong 2 hệ thống trên.
-Giống nhau: thu nhập thông tin nguồn: thu nhập thơn tin của hệ được điều khiển
các trạng thái tín hiệu ra
+Vi xử lý nhận thông tin từ khối thu nhập nguồng thơng tin, tín hiệu cố vấn từ máy
tính sau đó xử lý thơng tin và truyền đến người vận hành, ng vận hành dựa vào
thông tin cô vấn từ máy tính để quyết định việc điều khiển tác đơng vào
+Bàn điều khiển: gồm các nút ấn, tín hiệu sẽ được thực các nút start or stop, bàn

điều khiển gồm các nút ấn tín hiệu điều khiển sẽ được truyền đến các khối logic và
cũng có thể được truyền tới các cơ cấu điều chỉnh nếu tín hiệu này phù hợp các cơ
cấu điều chỉnh, hệ thống điều khiển tự động.
+Hệ thống được điều khiển: đối tượng điều khiển
-Khác nhau:
Chức năng các khối

Máy tính điều khiển trực
tiếp

Máy tính là trung tâm đk

Máy tính

Nhận thơng tin từ khối
thu nhập nguồn tin sau
đó xử lý nguồn thơng tin
để tạo tín hiệu phù hợp
với cơ cấu điều chỉnh để
điều khiển trực tiếp các
cơ cấu điều chỉnh

Nhận thôn gtin từ khối
thu nhập nguồn tin sau
đó xử lý nguồn thơng tin
rồi truyền tín hiệu đến
khối điều khiển logic
hoặc đến khối hệ thống
đk tự động, ngồi ra máy
tính làm việc ở chế độ

‘cố vấn’ máy tính là
trung tâm đk hệ thống

Điều khiển logic

Nhận thơng tin từ khối
thu thập thông tin nguồn
thông tin để tạo ra các tín
hiệu điều khiển tương
ứng phù hợp với cơ cấu

Nhận thơng tin đk từ máy
tính, nhận thơng tin từ
khối thu thập thơng tin
nguồn thơng tin để tạo ra
các tín hiệu đk tương ứng


điều chỉnh

phù hợp với cơ cấu điều
chỉnh

Hệ thống điều khiển tự
động

Nhận thơng tin từ khối
thu thập thơng tin sau đó
tự động điều chỉnh tạo ra
các tín hiệu điều khiển

tương ứng phù hợp với
cơ cấu điều chỉnh >> làm
việc trong chế độ tự động

Thơng tin từ máy tính và
khối thu nhập thơng tin
sau đó tự động điều
chirnh tạo ra các tín hiệu
điều khiển tương ứng phù
hợp với cơ cấu điều
chỉnh

Các cơ cấu điều chỉnh

Nhận tín hiệu được
truyền thơng tin từ máy
tính, các cơ cấu điều
chỉnh sẽ tự điều chỉnh
tính hiệu tác động vào tín
hiệu để điều chỉnh hệ
thống

Nhận tín hiệu từ khối
điều khiển logic hay hệ
thống điều khiển tự động
các cơ cấu điều sẽ điều
chỉnh tín hiệu tác động
vào tín hiệu để điều chỉnh
hệ thống

Ví dụ: Smart Home có tích hợp máy tính làm trung tâm điều khiển. Khi chủ nhà
bước vào, cảm biến hồng ngoại (Hệ được điều khiển) sẽ phát hiện và gửi tín hiệu
(Thu thập nguồn thơng tin) đến máy tính, máy tính sẽ nhận tín hiệu rồi tính tốn
sau đó đưa tín hiệu tới hệ thống đèn điều khiển tự động (Điều khiển logic và Hệ
thống điều khiển tự động) để hệ thống thực hiện các sự điều chỉnh cần thiết (Các
cơ cấu điều chỉnh) rồi thực hiện nhiệm vụ bật đèn. Máy tính ở đây chỉ đóng vai trị
trung gian chứ khơng trực tiếp điều khiển.


Câu 7: Hãy trình bày cách sử dụng vi mạch 8255 để mở rộng cổng COM. Nêu ví
dụ. /92

RS232 chỉ có 2 chân đk DTR, RTS
Mắc nối tiếp sang // đk chân /DRR
// sang nt đk chân /TBRL đk=1 bit 8255
VD:
RD=f(A0,A1)
WR=f(A0,A1)
PA vào PB,PC
ra
Bảng chân lý
Ao A1 f
0
0 0
0
1 1
1
0 1
1
1 1

=> f=A0+A1
=>chuyển đổi song song sang nối tiếp


Câu 8. Hãy trình bày cách sử dụng vi mạch 8255 để mở rộng giao diện ISA. Nêu
ví dụ.SSSS
VD:

RD=f (A3, A1)
WR=f (Ao, A1)
PA vào; PB, PC ra:

Bảng chân lý:
Ao
0
1
0
1
 f=A1+A0

A1
0
0
1
1

F
0
1
1

1


Câu 9: Hãy phân tích sơ đồ "Máy tính là trung tâm điều khiển" trong hệ thống điều
khiển sản xuất tích hợp máy tính. Nêu một ví dụ thực tế hệ thống trên.
Vẽ hình /17
 Sau khi đưa vào các tín hiệu điều khiển để Hệ được điều khiển chấp hành,
khối Thu thập nguồn thông tin tiến hành thu thập các tín hiệu đầu ra của Hệ
được điều khiển để kiểm tra xem đã đúng với yêu cầu mong muốn, mục tiêu
đặt ra hay chưa.
 Dữ liệu sau khi thu thập được sẽ được gửi về các nơi như: Máy tính, Vi xử
lý, Hệ thống điều khiển tự động, Điều khiển logic để các khối này xử lý rồi
đưa ra tín hiệu điều khiển phù hợp, điều chỉnh đến sát giá trị đặt nhất có thể.
 Máy tính khơng chỉ gửi dữ liệu đến Vi xử lý mà còn gửi đến 2 khối Điều
khiển logic và Hệ thống điều khiển tự động. 2 khối này sau đó sẽ gửi các dữ
liệu đến Các cơ cấu điều chỉnh để xử lý dữ liệu rồi đưa ra các tín hiệu điều
khiển để Hệ được điều khiển chấp hành.
 Máy tính đóng vai trị trung gian trong chu trình, đảm nhận việc gửi tín hiệu
đến khối Điều khiển logic và Hệ thống điều khiển tự động để thực hiện việc
điều chỉnh chứ không trực tiếp điều khiển.
Ví dụ: Smart Home có tích hợp máy tính làm trung tâm điều khiển. Khi chủ nhà
bước vào, cảm biến hồng ngoại (Hệ được điều khiển) sẽ phát hiện và gửi tín hiệu
(Thu thập nguồn thơng tin) đến máy tính, máy tính sẽ nhận tín hiệu rồi tính tốn
sau đó đưa tín hiệu tới hệ thống đèn điều khiển tự động (Điều khiển logic và Hệ
thống điều khiển tự động) để hệ thống thực hiện các sự điều chỉnh cần thiết (Các
cơ cấu điều chỉnh) rồi thực hiện nhiệm vụ bật đèn. Máy tính ở đây chỉ đóng vai trị
trung gian chứ khơng trực tiếp điều khiển.


Câu 10: Hãy phân tích sơ đồ " Máy tính điều khiển trực tiếp" trong hệ thống điều

khiển sản xuất tích hợp máy tính. Nêu một ví dụ thực tế hệ thống trên.
 Sau khi đưa vào các tín hiệu điều khiển để Hệ được điều khiển chấp hành,
khối Thu thập nguồn thông tin tiến hành thu thập các tín hiệu đầu ra của Hệ được
điều khiển để kiểm tra xem đã đúng với yêu cầu mong muốn, mục tiêu đặt ra hay
chưa.
 Dữ liệu sau khi thu thập được sẽ được gửi về các nơi như: Máy tính, Vi xử lý, Hệ
thống điều khiển tự động, Điều khiển logic để các khối này xử lý rồi đưa ra tín
hiệu điều khiển phù hợp, điều chỉnh đến sát giá trị đặt nhất có thể.
 Máy tính nhận dữ liệu từ khối Thu nhập nguồn thông tin để xử lý rồi đưa ra tín
hiệu điều khiển trực tiếp đến Các cơ cấu điều chỉnh mà không cần thông
qua Người vận hành và đi qua 2 khối Hệ thống điều khiển tự động và Điều khiển
logic.
 Máy tính trong chu trình này đóng vai trị điều khiển trực tiếp hệ thống điều
khiển; Người vận hành chỉ đóng vai trị khởi động, kiểm tra, thiết lập ban đầu
thơng qua Bàn điều khiển.
Ví dụ: Trong lĩnh vực lắp ráp bảng mạch, kiểm tra sản phẩm, thử nghiệm, được
những cánh tay robot công nghiệp thực hiện tự động thông qua sự điều khiển của
máy tính. Cảm biến trên các cánh tay robot này (Hệ được điều khiển) sẽ gửi tín
hiệu (Thu thập nguồn thơng tin) về cho Máy tính xử lý, thực hiện các sự điều chỉnh
cần thiết (Các cơ cấu điều chỉnh) rồi đưa ra tín hiệu điều khiển ngược trở lại cánh
tay robot và dây chuyền sản xuất. Người vận hành chỉ đóng vai trị giám sát và
khởi động hệ thống máy tính.