Chương 2: Các thành phần cơ bản của hệ thống cơ điện tử doc

CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ
THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
2.1 Các môđun của hệ thống cơ điện tử
2.1.1 Môđun môi trường
2.1.2 Môđun tập hợp
2.1.3. Môđun đo lường
2.1.4. Môđun kích truyền động
2.1.5. Mơđun truyền thơng
2.1.6. Mơđun xử lí
2.1.7. Mơđun phần mềm
2.1.8. Môđun giao diện



2.1.1 MÔĐUN MÔI TRƯỜNG

•Liên quan đến các thơng số bên ngồi
•Vừa đóng vai trị đầu vào, đầu ra.
•Khơng hiện diện trong sản phẩm cơ điện
tử.


• Đặc biệt đối với các hệ thống điều khiển trong
“tia chíp”
cơng nghiệp chú ý mơi trường điện từ trường và
nhiễu tín hiệu do đột biến áp khi kích hoạt động
cơ ba pha nối tam giác.

06/28/14

4

2.1.2. MÔĐUN TẬP HP

• Là tồn bộ hệ thống cơ khí, thể hiện hình dáng cơ sở
của các sản phẩm.
• Bao gồm: chi tiết, cụm cơ khí, khung bộ lắp ráp cho
các môđun, các chi tiết sử dụng làm vật liên kết, vật
trung gian ghép nối…
• Thể hiện tính thẩm mỹ của sản phẩm.


2.1.3. MÔĐUN ĐO LƯỜNG


• Sử

Đại lượng
đang

dụng rất phổ biến.

Cảm biến

Gia cơng tín hiệu

được đo

• Cảm

biến.
• Gia cơng tín hiệu.
• Hệ thống hiển thị.

Hiển thị

Giá trị
đại
lượng


2.1.4. MÔĐUN KÍCH TRUYỀN
ĐỘNG

• Là thành phần của sản phẩm cơ
điện tử.
• Thực hiện chuyển đổi đầu ra từ
mơđun xử lý thành các hành
động điều khiển trên một máy
móc hoặc thiết bị.
-Hệ thống kích truyền động-cơ khí
( cam,bánh răng,đai-xích,..),
truyền động -thủy khí( thủy lựckhí nén), kích động điện( động
cơ AC,DC ...)


2.1.5. MÔĐUN TRUYỀN THÔNG

-Điều khiển trung tâm (đầu những năm 70)
-Điều khiển phân cấp.

-Hệ điều khiển phân quyền.


2.1.6. MÔĐUN XỬ LÝ
• Mơđun xử lý, xử lý thơng tin do mơđun giao diện và
mơđun đo lường cung cấp
• Bộ vi xử lý được chia thành 3 vùng:
• Bộ xử lý trung tâm (CPU) nhận biết và thực hiện các
lệnh của chương trình.
• Giao diện nhập-xuất để quản lý và truyền thông giữa
bộ xử lý và thế giới bên ngồi.
• Bộ nhớ để lưu giữ chương trình và dữ liệu.
• Đường truyền bus: Data bus, address bus, control bus.


Sự tương tác của môđun xử lý với các
môđun khác.


2.1.6. MÔĐUN XỬ LÝ
2.6.1. Đường truyền bus: Data bus, address bus, control bus.
2.6.2. Bộ xử lý trung tâm CPU.
CPU quản lý tất cả các hoạt động và thực hiện tất cả các
thao tác trên dữ liệu.
2.6.3. Bộ nhớ:
Bộ nhớ ROM (Read Only Memory)
Bộ nhớ EPROM (Erasable and Programable)
Bộ nhớ RAM (Random Access Memory)

2.1.7. MÔĐUN PHẦN MỀM

• 2.7.1. Ngơn ngữ lập trình.
Lệnh, tập lệnh, chương trình, mã máy.
• 2.7.2. Các tập lệnh.
Chuyển dữ liệu, Thực hiện số học, Thực hiện
logic, Điều khiển chương trình.
• 2.7.3. Lập trình.


2.1.8. MÔĐUN GIAO DIỆN

• Là một phần quan trọng trong hệ thống Cơ điện tử.
• Các thiết bị ngoại vi (bộ cảm biến, bảng điều khiển)
thường không được nối trực tiếp với hệ thống vi xử lý
do thiếu tương thích về mức và dạng tín hiệu

Thiết bị ngoại vi

Mạch giao diện

Bộ vi xử lý


2.2 CẤU TRÚC HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



2.2.1 Hệ Thống Thông Tin
Hệ thống thông tin bao gồm tất cả các khía cạnh về

truyền thông tin, từ quá trình xử lý tín hiệu cho hệ
thống điều khiển đến các kỹ thuâït phân tích.
Một hệ thống thông tin là một bộ kết hợp từ 4 lónh
vực:
1. các hệ thống giao tiếp,
2.xử lý tín hiệu,
3.hệ thống điều khiển
4.các phương pháp số học.
Trong các tiếp cận cơ điện tử chúng ta liên hệ phần
lớn về mô hình hóa, mô phỏng, điều khiển tự động và
các phương pháp số học cho công việc tối ưu hóa.


2.2.1.1 Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng
Mô hình hóa là quá trình mô tả hoạt động chấp hành của một hệ
thống thực bằng một tập hợp các phương trình toán học và các
biểu thức logic. Thuật ngữ hệ thống thực ý nói là các hệ thống vật
lý, là hệ thống mà tất cả các hoạt động đáp ứng của nó đều dựa
trên cơ cấu vật lý và năng lượng. Các mô hình có thể được phân
loại thành hai loại: mô hình tĩnh và mô hình động. Mô hình tĩnh là
mô hình mô tả hệ thống mà không có sự truyền năng lượng, hay
hình thức chuyển đổi năng lượng nào trong nó. Trái với mô hình
tĩnh là mô hình động.
Các mô hình là một cấu trúc nhân-quả. Chúng tiếp nhận thông
tin bên ngoài vào và xử lý chúng theo các phương trình toán và
biểu thức logic trong chúng để cho ra một hay nhiều đầu ra.
Thông tin đưa vào mô hình có thể có giá trị cố định hoặc thay đổi
theo thời gian.
Một đơn vị thông tin đầu vào có giá trị cố định được gọi là một
biến. Còn đơn vị thông tin thay đổi theo thời gian được gọi là một

tín hiệu đầu vào.


2.2.1.1 Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng (tt)


2.2.1.1 Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng (tt)


2.2.1.1 Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng (tt)


2.2.1.1 Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng (tt)


2.2.1.1 Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng


2.2.1.1 Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng(tt)

Vì các mô hình là tập hợp từ các biểu thức logic và toán học nên chúng có
thể được xây dựng trên các ngôn ngữ lập trình cấp cao như C, BASIC,
FORTRAN. Tuy nhiên, theo phần lớn các kỹ sư thì các môi trường giao
tiếp theo các chương trình như trên là không thuận tiện và thiếu trực
giác. Họ muốn có môi trường giao tiếp dựa trên hình ảnh ,hay còn gọi là
visual, thay thế cho các môi trường giao tiếp dựa trên ký tự. Tuy nhiên
môi trường visual cũng không phải là không có vấn đề. Một trong các vấn
đề đáng ngại nhất chính là sự tối nghóa của nó. Tuy vậy, sự tối nghóa này
ngày càng được khắc phục bởi các môi trường giao tiếp visual ngày càng
được hoàn thiện.

Vào khoảng đầu năm 1978, những ngôn ngữ lập trình visual đầu tiên thích
hợp cho nhu cầu mô hình hoá hệ thống vật lý đã bắt đầu xuất hiện. Các
ngôn ngữ như K3LA, Digicon, Easy5, Protoblock là những ngôn ngữ được
phát triển đầu tiên và được dùng trong cơng nghiệp hàng không, vào lúc
đó chúng chưa được sử dụng phổ biến trong các nghành công nghiệp khác
cũng như trong học tập. Ngày nay thì đã có rất nhiều các phần mềm mô
hình hoá dựa trên sơ đồ khối dùng trên máy tính PC như Matrixx, Easy5,
Simulink, VisSim và Labview.


2.2.1.1 Mô Hình Hóa Và Mô Phỏng (tt)
Mô phỏng là quá trình sử lý mô hình và chúng được thực
thi trên máy vi tính. Mô phỏng có thể được thực hiện trên
máy tính tương tự và trên máy tính số. Thông thường thì
người ta thực hiện trên máy tính số. Trên các phần mềm
thì dữ liệu mô phỏng có thể được truy xuất thành file, điều
này cho phép người thiết kế ghi nhớ và truy cập nhanh kết
quả đã mô phỏng mà không phải “chạy lại quá trình mô
phỏng. Trừ một vài phần mềm như : Visio, Rflow, ABC
Flowcharter thì hầu như tất cả các phần mềm được sử
dụng phổ biến như : Matrixx/System Build (hãng
Integrated Systems), Easy5 (hãng Boeing),
Mathlab/Simulink (Mathworks), VisSim (Visual Solution)
và Labview (National Instruments) đều có chức năng mô
phỏng theo cùng.