Ứng dụng fuzzy logic trong gia công cơ khí

Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 1

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Trong dây chuyền sản xuất tự động thì máy điều khiển theo chương trình số (CNC)
đóng một vai trò hết sức quan trọng. Sử dụng máy công cụ điều khiển số (CNC)
cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu
quả kinh tế, đồng thời rút ngắn được chu kì sản xuất. Tuy nhiên, máy CNC không
có khả năng thích nghi với những thay đổi của các thông số trong quá trình gia
công đặc biệt là lực cắt nhằm duy trì một chế độ cắt tối ưu.
Điều khiển mờ hay còn gọi là điều khiển “thông minh“ là những ứng dụng ban đầu
của trí tuệ nhân tạo vào kỹ thuật điều khiển. Nhiệm vụ của đề tài là áp dụng kỹ
thuật điều khiển mờ để máy có thể tự động tạo ra chế độ cắt tối ưu bảo đảm yêu
cầu ổn đònh và bền vững của hệ thống.

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 2

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy ĐOÀN THẾ THẢO đã tận tình hướng dẫn tôi làm
Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Cơ Điện Tử . Thầy đã giành cho tôi sự giúp đỡ
nhiệt tình trong suốt thời gian làm Luận văn tốt nghiệp. Tôi cũng xin cảm ơn cô
Thái Thò Thu Hà đã đóng góp những ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn
này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý Thầy/Cô trong bộ môn Cơ Điện Tử

đã dành thời gian quý báu để nhận xét và chấm Luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn tất cả quý Thầy/Cô trong Khoa Cơ khí, trường Đại học
Bách Khoa TP. HCM đã trang bò cho tôi những kiến thức cơ sở cũng như đã giúp
đỡ tôi trong thời gian làm Luận văn tốt nghiệp.
SVTH: Phạm Vũ Trung
Vũ Đức Quang

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 3

i

1
TỔNG QUAN

Trong thời đại cơ khí hóa và hiện đại hóa ngày nay, công nghệ gia công cắt gọt
vật liệu được dùng rất rộng rãi trong sản xuất. Do đó, tự động sản hóa sản xuất
trong quá trình gia công là vấn đề có ý nghóa hết sức to lớn và hoàn toàn chính
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ

Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 4
đáng. Sự phát triển của công nghệ gia công CNC trong những năm gần đây đã tạo
những bước tiến lớn trong lónh vực tự động hóa gia công cơ khí. Tuy nhiên, gia công
cắt gọt vật liệu là một quá trình phức tạp. Sự bất đònh về hình dạng phôi, sự không
đồng nhất trong cấu tạo vật liệu dẫn đến độ cứng không đồng đều của phôi, hình
dạng dao, độ mòn dao, nhiệt và rung động… Tất cả những yếu tố này làm cho các
thông số gia công đặc biệt là lực cắt thay đổi liên tục và bất quy tắc.
Những năm gần đây, một ngành điều khiển kỹ thuật mới được phát triển rất
mạnh mẽ và đã đem lại nhiều thành tựu bất ngờ trong lónh vực điều khiển, đó là
điều khiển mờ. Ưu điểm cơ bản của điều mờ so với các phương pháp điều khiển
kinh điển là có thể tổng hợp được bộ điều khiển mà không cần biết trước đặc tính
của đối tượng một cách chính xác. Khác hẳn với kỹ thuật điều khiển kinh điển là
hoàn toàn dựa vào sự chính xác tuyệt đối của thông tin mà trong nhiều ứng dụng
không cần thiết hoặc không thể có được, điều khiển mờ chỉ cần xử lý những thông
tin “không chính xác” hay không đầy đủ, những thông tin mà sự chính xác của nó
chỉ nhận thấy được giữa các quan hệ của chúng với nhau và cũng chỉ có thể mô tả
được bằng ngôn ngữ, đã có thể cho ra những quyết đònh chính xác. Chính khả năng
này đã làm cho điều khiển mờ sao chụp được phương thức xử lý thông tin và điều
khiển của con người, đã giải quyết thành công các bài toán điều khiển phức tạp,
các bài toán mà trước đây không giải quyết được và đã đưa nó lên vò trí xứng đáng
là kỹ thuật điều khiển của hôm nay và tương lai. Tìm hiểu và ứng dụng điều
khiển mờ vào quá trình gia công cơ khí chính là nội dung của đề tài này.

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ

Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 5

2
KHÁI NIỆM VỀ MÁY ĐIỀU
KHIỂN

THEO

CHƯƠNG

TRÌNH SỐ
2.1. KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ
(NC) :
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 6
NC (Number control) là dạng tự động hóa có thể lập trình. Trong đó thiết bò xử
lí được điều khiển bởi các phương tiện số, chữ, hay những kí hiệu khác. Các số, chữ
(kí tự) được mã hóa xác đònh chương trình chỉ thò công việc riêng biệt. Khi công
việc thay đổi, chương trình chỉ thò cũng thay đổi.
Như thế: Máy NC là loại máy công cụ hoạt động tự động một phần hoặc toàn
phần với các lệnh được thể hiện bằng dạng tín hiệu là các chữ số được mã hóa xác
đònh ghi trên băng từ, đóa từ hoặc phim…
Hệ thống NC bao gồm 3 thành phần cơ bản:

+ Chương trình chỉ thò (Program of instruction): được chi tiết hóa từng
bước, điều khiển trực tiếp thiết bò xử lí. Trong hầu hết các dạng thông thường, các
lệnh điều khiển dựa vào vò trí trục chính so với bàn của máy công cụ. Các chỉ thò
tiến bộ hơn bao gồm sự lựa chọn tốc độ trục chính, dụng cụ cắt và các chức năng
khác. Chương trình được mã hóa theo môi trường thích hợp để đưa đến bộ điều
khiển.
+ Bộ điều khiển (MCU:Machine Control Units): bao gồm phần cứng
điện tử và điều khiển. Nó đọc và biên dòch chương trình chỉ thò, biến đổi chúng vào
các chuyển động cơ khí của máy công cụ hay các thiết bò xử lí khác.
+ Thiết bò xử lí (Processing equipment): Thành phần thực hiện có ích,
thực hiện các chuyển động gia công. Thiết bò xử lí bao gồm: bàn mang chi tiết, trục
chính, động cơ và các bộ phận điều khiển cần thiết để điều khiển chúng.
II 2.2. KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG CNC
CNC tiêu biểu cho kỹ thuật máy tính và công nghệ NC (CNC = Computer +
NC). Khi máy tính có những đặc tính vượt xa hơn so với những giai đoạn đầu, nó có
tốc độ tăng không ngừng, có công suất ngày càng lớn hơn, sử dụng ít tốn kém hơn,
đáp ứng yêu cầu nhỏ gọn của thiết bò và điề khiển có tính kinh tế hơn. Từ đó xuất
hiện các máy tính loại microcomputer hay minicomputer. Chúng được sử dụng điều
khiển cho mỗi máy công cụ. Dạng mới này được gọi là Computer Numberical
Control(CNC).
2.3. ỨÙNG DỤNG
Khi gia công trên máy công cụ thường, các bước gia công chi tiết do người thợ
thực hiện bằng tay như điều khiển lượng chạy dao, chiều sâu cắt,… Khi gia công thì
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí

Trang 7
người thợ phải điều chỉnh tọa độ mũi dao gia công, chiều sâu cần gia công bằng tay
và mắt thường v.v… Do đó điều này phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của người thợ.
Ngược lại, trên các máy công cụ điều khiển theo chương trình số thì quá trình
gia công được thực hiện tự động. Trước khi gia công người ta đưa vào hệ thống điều
khiển một chương trình gia công dưới dạng lệnh điều khiển. Điều khiển số là một
hình thức đặc biệt của tự động hóa mà cụ thể là các máy công cụ được lập trình để
thực hiện một loạt các hoạt động của một chế độ xác đònh trước. Việc gia công trên
các máy tự động này có năng suất rất cao và chất lượng sản phẩm sau khi gia công
cũng đạt rất cao.

3
ĐẶC ĐIỂM CỦA MÁY
NC VÀ MÁY CNC
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 8
3.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG
Sự phát triển mạnh mẽ của điện tử, tin học buộc những nhà khoa học đã đưa ra
sáng kiến làm thế nào để điều khiển các máy công cụ bằng các thiết bò mang tính
chất tự động. Xuất phát từ yêu cầu giải quyết việc gia công những chi tiết lớn có
hình dạng phức tạp, nhưng không dùng mẫu chép hình và thông thường chỉ qua một
lần gá đặt và kẹp chặt là chi tiết có thể được gia công xong. Máy NC và CNC là kết
quả của công trình nghiên cứu việc ứng dụng các thành tựu về công nghệ điện tử,
công nghệ thông tin, chương trình số để điều khiển các máy công cụ.

Các máy NC và CNC có khả năng thay đổi và lập các chương trình gia công chi
tiết nhanh, tính linh hoạt và tố độ thay đổi cao. Loại máy này có thể lập trình tự do
và phù hợp với mô hình sản xuất đơn chiếc.
Các hệ thống CNC phát triển đầu tiên từ các hệ thống NC có nối với một máy
vi tính. Các máy CNC ngày nay hoàn toàn khác với các máy CNC ban đầu ở chỗ
chúng kết hợp với bộ xử lí được thết kế chuyên dùng.
Việc phát triển máy CNC như vậy đã có tác động lớn đến kết cấu của máy
công cụ. Những thiết bò điều khiển lớn, cồng kềnh được thay thế bằng những mạch
điện tử .
3.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC
Máy NC thực hiện việc cắt kim loại theo nguyên lí cắt với chuyển động tương
đối giữa dao và phôi.
+ Chuyển động chính của máy tiện, phay, doa ,bào,… là chuyển động quay
hoặc thẳng của dao hoặc của chi tiết.
+ Chuyển động chạy dao có thể là chuyển động liên tục hay gián đoạn ,đồng
bộ hoặc không đồng bộ với chuyển động chính.
3.2.1. Máy công cụ truyền thống
Ở loại máy này chuyển động chính và chuyển động chạy dao cần được điều
chỉnh theo trò số yêu cầu. Dựa vào bản vẽ chi tiết và qui trình công nghệ, người
điều khiển tiến hành đo lường, điều chỉnh, kiểm tra vò trí, kích thước. Trong trường
hợp này ta nhận thấy:
+ Độ chính xác và kích thước hình học của chi tiết gia công phụ thuộc
vào chất lượng kiểm tra và điều chỉnh.

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ

Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 9
+ Sự can thiệp của người điều khiển phải tiến hành thường xuyên,
thông thường cần nhiều thời gian và tay nghề cao.
3.2.2. Ưu và nhược điểm của máy NC và CNC so với máy công cụ truyền thống.
Từ những đặc điểm nêu trên ta có thể rút ra những ưu nhược điểm chính sau:
3.2.2.1 Ưu điểm:
+ Có thể bỏ qua các mẫu để chép hình.
+ Chương trình bằng số có thể thay đổi dễ dàng va nhanh chóng, rút
ngắn thời gian phụ và thời gian chuẩn bò sản xuất tạo điều kiện thuận lợi cho việc
tổ chức tự động hóa sản xuất qui mô nhỏ.
+ Giảm phế phẩm do sai sót của con người, tăng năng suất lao động.
+ Dễ dàng điểu khiển tập trung toàn bộ quá trình sản xuất của nhà
máy.
+ Không phụ thuộc nhiều vào tay nghề công nhân.
3.2.2.2 Nhược điểm:
+ Nhược điểm cơ bản của máy NC và CNC là hệ thống điều khiển
phức tạp, chi phí đầu tư thiết bò cao.

4
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 10

CÁC

BỘ
PHẬN
CHÍNH CỦA MÁY CNC
4.1. CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN
Các bộ phận cơ bản của máy như thân máy,sóng trượt, bàn máy, … phải đạt độ
chính xác cao về hình dáng hình học, các bề mặt lắp ghép, dẫn hướng,… Nhiều
trường hợp phải tạo nên những dạng mới thay đổi cách lắp ghép truyền thống để
đảm bảo thoát nhiệt tốt.
4.2. CÁC BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG CHÍNH
Các bộ phận truyền động trên máy NC có thể thực hiện bằng truyền động phân
cấp hoặc vô cấp.
Ở truyền động phân cấp, người ta dùng hộp tốc độ có bánh răng di trượt, hộp
tốc độ tự động hoặc cơ điện có nhiều cấp tốc độ.
Ở truyền động vô cấp, người ta dùng các cơ cấu cơ khí, khuếch đại từ,… Các cơ
cấu dẫn động cần có độ cứng vững cao, chuyển động êm. Với các yêu cầu trên nên
cơ cấu vít me bi, sóng trượt bi được sử dụng rộng rãi trong các máy CNC.
Hộp tốc độ tự động được dùng rất rộng trên máy CNC vì ở đây việc khởi động,
hãm, đảo chiều, thay đổi tốc độ đều được thực hiện tự động nhờ dùng li hợp điện từ.
Trục chính máy CNC cần có độ chính xác, độ cứng vững, độ chòu mòn cổ trục
cao.
Các cơ cấu tháo lắp dao ở trục chính cần đảm bảo độ chính xác về chuyển động
hướng trục và hướng kính trong thời gian dài với những điều kiện làm việc thay đổi.
4.3. CÁC CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG VÀ DẪN ĐỘNG
Các cơ cấu thực hiện truyền động cần có độ cứng vững cao, chuyển động êm ở
tốc độ thấp, tăng tốc nhanh. Các yêu cầu này thực hiện được với với các cơ cấu có
khe hở nhỏ như vít me_đai ốc bi, sóng lăn, …
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ

Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 11
Máy CNC thường được dẫn động bằng các động cơ tác động nhanh như động cơ
bước, động cơ điện một chiều.
4.4. CÁC CƠ CẤU PHỤ
Trên máy CNC sử dụng nhiều cơ cấu phụ như: Cơ cấu thay dao tự động, cơ cấu
bôi trơn, …

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 12

1
PHÂN TÍCH HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN BÀN THÍ
NGHIỆM
1.1 SƠ LƯC VỀ SỬ DỤNG MÁY TÍNH TRONG ĐIỀU KHIỂN
Máy tính được ứng dụng trong điều khiển từ những năm 1950. Các hãng
chế tạo máy tính đã cố gắng ứng dụng những ưu điểm của nó vào việc điều
khiển và đã đạt được những thành quả tương đối khả quan.
Tuy nhiên từ thời điểm đó cho đến cuối thập niên 1960 nhiều cố gắng ứng
dụng máy tính vào sản xuất đã không thành công do ở thời điểm này phần
cứng của máy tính còn rất đắt tiền, tốc độ xử lí chậm và cấu tạo rất cồng

kềnh.
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 13
Cuối thập niên 1970, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử, các
máy tính ngày càng nhỏ gọn hơn, tốc độ xử lí ngày càng nhanh hơn trong khi
đó giá thành ngày càng hạ đã giúp cho việc ứng dụng máy tính trong điều
khiển có hiệu quả kinh tế và hấp dẫn các nhà thiết kế hệ thống điều khiển.
Bên cạnh đó ngôn ngữ lập trình máy tính ngày càng phong phú thuận lợi cho
việc ứng dụng điều khiển.
Ngày nay, các máy tính dạng mini và micro ngày càng mạnh với giá thành
thấp thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển số và tương tự.

1.2 H0ẠT ĐỘNG CỦA MÁY TÍNH
Hầu hết các máy tính có cấu trúc tương tự nhau, nó bao gồm đơn vò xử lí
trung tâm (CPU), bộ nhớ (ROM và RAM) và khối ra/vào (INPUT/OUTPUT
DEVICE). Các khối được kết nối với nhau bởi các đường bus để đảm bảo
thông tin giữa chúng với nhau.
Sơ đồ cấu trúc cơ bản của máy tính:

Bộ nhớ dữ liệu
Khối dữ
liệu vào

Đơn vò xử lí số học

và logic (ALU)

Khối
xuất tín
hiệu ra

Chương trình

Bộ xử lí trung tâm CPU có chức năng giám sát và điều khiển mọi hoạt
động bên trong của máy tính bằng cách thực hiện tuần tự các lệnh đã được
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 14
lưu trữ trong bộ nhớ (bộ nhớ chương trình: ROM) của máy tính. Bộ nhớ cũng
được dùng để lưu trữ những dữ liệu tạm thời (bộ nhớ dữ liệu: RAM) trong
khi thực hiện chương trình. Máy tính liên kết với các thiết bò bên ngoài như
các bộ chuyển đổi tín hiệu và các cơ cấu tác động thông qua các khối ra/vào.
Các khối vào ra được thiết kế có kích thước tiêu chuẩn, dưới dạng card cắm
vào các khe cắm (slot) trên bo mạch chính của máy tính. Ngoài ra có các
khối vào / ra chuẩn được tích hợp sẵn trên bo mạch chính của máy tính ví dụ
như cổng COM1 để điều khiển chuột và cổng LPT1 để điều khiển máy in,
cổng bàn phím …
Khối ra vào được dùng để điều khiển bàn thí nghiệm là các Connector
Digital Input và Digital Output của card PCLab-818HD.

1.3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÀN THÍ NGHIỆM

Động cơ x (hệ chuyển
động theo trục x)

Bộ chuyển phát
(Driver)

Xung điều khiển
khiển

Động cơ y (hệ chuyển
động theo trục y)

Vít me đai ốc bi

Cơ cấu tác động

Đối tượng điều khiển

Card giao tiếp
PCL-818HD

Khối điều khiển
Máy tính

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

Vít me đai ốc bi

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 15

1.3.1 Khối điều khiển.
Khối điều khiển gồm 3 cụm chính: máy tính, card giao tiếp PCL-818HD,
driver điều khiển các động cơ bước.
Thông qua card PCLab 818HD máy tính nhận tín hiệu từ các công tắc hành
trình đưa vào ngõ Digital Input trên Card PcLab, tín hiệu ra từ card từ ngõ
Digital OutPut trên card PCLab 818HD được điều khiển bằng chương trình
máy tính.
1.3.2 Driver điều khiển các động cơ bước có nhiệm vụ
Chuyển đổi các pha cho phù hợp với kích từ.
Khuếch đại công suất tín hiệu điều khiển trước khi tác động vào các cuộn
dây của động cơ.
Nhận tín hiệu xung điều khiển chiều quay của động cơ và điều khiển động
cơ.
1.3.3 Cơ cấu tác động
Dùng động cơ bước 5 pha để truyền động :

1.3.4 Các thông số của động cơ bước sử dụng.
Các động cơ được sử dụng để điều khiển các trục quay theo các hướng x, y, z là
3 động cơ bước 5 pha có các thông số sau:
+ Số bước là: 0,72o/step.
+ DC 1.4A, 44Ω.
+ Tần số động cơ có thể tiếp nhận: 10.000Hz.
• Ta có các thông số sau:

1 bước động cơ → 0,72o
do đó:
500 bước động cơ ← 360o
Số bước vít me của trục x và trục y là : px = 5mm, py = 4 mm ⇒ để động cơ
quay sao cho trục x đi được 1 mm chiều dài thì số xung cần cấp cho động cơ là:

500.1
= 100(buoc)
5

Số xung trục cấp để cho trục y đi được 1 mm :
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 16

500.1
= 125(buoc)
4

• Mã chuyển pha của động cơ bước 5 pha đấu dây kiểu nối tiếp.
Động cơ bước 5 pha là loại ít thấy trong các loại động cơ bước nam châm vónh
cửu, đầu dây của tất cả các cuộn dây được đấu nối tiếp. Loại động cơ này tạo ra
moment lớn hơn so với những động cơ khác cùng kích thước và có thể đạt tới
0,72o/bước (500 bước /vòng). Mỗi chu kỳ động cơ bước 5 pha có 10 bước lặp lại
theo sơ đồ dưới đây:

Nút 1 + + + -- -- -- -- -- + + + + -- -- -- -- -- + +
Nút 2 -- -- + + + + -- -- -- -- -- + + + + -- -- -- -Nút 3 + -- -- -- -- -- + + + + -- -- -- -- -- + + + +
Nút 4 + + + + -- -- -- -- -- + + + + -- -- -- -- -- +
Nút 5 -- -- -- -- -- + + + + -- -- -- -- -- + + + + -+ : Nối với nguồn cung cấp
- : Nối mass
Để ý rằng mỗi bước có một đầu dây bò đảo chiều. Để phân biệt loại động cơ
bước đấu nối tiếp và loại đấu sao có thể dùng phương pháp sau: Đo điện trở giữa
hai đầu liên tiếp của động cơ là R thì điện trở giữa hai đầu cuôn dây không liên tiếp
là 1,5R.
• Đối tượng điều khiển.
Đối tượng điều khiển là các vít me bi đã được trình bày ở trên.
• Biến được điều khiển:
Biến được điều khiển là vò trí của bàn máy, tọa độ của trục chính mà điều đó
tương đương với góc quay của các trục và vận tốc của động cơ trục x,y mà chúng
được điều khiển bởi số lượng xung và tần số xung.

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 17

2
GIAO

TIẾP

TÍNH

SỬ

MÁY
DỤNG

CARD PCLAB-818HD
2.1 GIỚI THIỆU
PCLAB- 818HD là một card thu thập dữ liệu đa năng dùng ghép nối vào
các máy vi tính tương thích IBM PC/XT/AT.
Card cung cấp 5 chức năng rất cần thiết cho việc ứng dụng vào đo lường và điều
khiển:
+ Bộ chuyển đổi A/D 12 bit với 8 kênh vi sai hay 16 kênh đơn.
+ Bộ chuyển đổi D/A 12 bit.
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 18
+ Ngõ nhập digital 16 bit.
+ Ngõ xuất digital 16 bit.
+ Timer/counter lập trình được.
Mạch quét vòng kênh tự động và bộ nhớ SRAM trên card cho phép thực
hiện chuyển đổi A/D nhiều kênh với DMA với độ lợi mỗi kênh độc lập.

2.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

2.2.1 Ngõ vào tương tự (bộ chuyển đổi A/D)
+ Số kênh:16 ngõ vào đơn hay 8 ngõ vào vi sai.
+ Độ phân giải 12 bits.
+ Tầm điện áp ngõ vào: ±0,625; ± 1,25; ± 2,5; ±5; ±10V
+ Quá áp: tối đa ± 30V
+ Kiểu chuyển đổiA/D: xấp xỉ liên tiếp.
+ Tốc độ chuyển đổi tối đa 40KHz.
+ Độ chính xác: ±(0,01% giá trò đọc), ±1 bit.
+ Độ tuyến tính: ±1 bit
+ Chế độ kích: kích bằng phần mềm, bằng xung nhòp trên card có thể lập
trình hay xung nhòp bên ngoài.
+ Nguồn xung kích bên ngoài: tương thích TTL
+ Tải tối đa 0,4 mA ở 0,5V và –0,05mA ở 2,7V.
+ Truyền dữ liệu: bằng chương trình, interrrupt hay DMA.
2.2.2 Ngõ ra tương tự (bộ chyển đổi D/A)
+ Số kênh: 1 kênh.
+ Độ phân giải: 12 bits.
+ Tầm điện áp ngõ ra: 0 đến +5 (10)V với nguồn chuẩn -5 (-10)V trên
card, tối đa ± 10V với nguồn chuẩn bên ngoài.
+ Nguồn chuẩn: trên card: -5V hay -10V.
bên ngoài: tối đa ± 10 V
+ Độ tuyến tính: ± 0,5 bit.
+ Dòng ngõ ra: tối đa ± 5 mA.
+ Thời gian xác lập : 5µs.
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ

Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 19
2.2.3 Ngõ nhập digital ( Digital Input )
+ Số kênh : 16 bits.
+ Mức logic: tương thích TTL.
+ Điện áp ngõ vào: mức thấp : tối đa 0,8V.
mức cao : tối thiểu 2V.
+ Dòng vào: mức thấp: tối đa 0,4mA ở 0,5V.
mức cao : tối đa 0,05mA ở 2,7V
2.2.4. Ngõ xuất digital ( Digital Output .
+ Số kênh:16 bits. Mức logic tương thích TTL.
+ Điện áp ngõ ra: mức thấp: nhận dòng 8 mA ở tối đa 0,5V.
mức cao:xuất dòng –0,4mA ở tối thiểu 2,4V.
2.2.5. Timer / counter lập trình được.
+ Thiết bò: chip Intel 8254 hay tương đương.
+ Số bộ đếm: 3 bộ đếm 16 bits trong đó 2 đã được kết nối cố đònh để tạo
nguồn xung nhòp lập trình được trên card, chỉ còn 1 dành cho các ứng dụng.
+ Ngõ vào và cổng điều khiển : tương thích TTL .
+ Thời chuẩn:
- Xung nhòp cho counter 1 : 10MHz hoặc 1MHz, chọn bằng Switch.
- Xung nhòp cho counter 2 : lấy ngõ vào từ counter 1.
- Xungnhòp cho counter 3: từ nguồn xung nhòp nội 100KHz hoặc
nguồn ngoài tối đa 10MHz.
- Xung nhòp ra: 0,00023Hz (71 minutes/xung) đến 2,5 MHz.
2.2.6. Các ngõ interrupt
+ Mức: IRQ 2 đến 7, chọn bằng phần mềm.
+ Có thể qua bit INTE của thanh ghi điều khiển (BASE +9)
2.2.7. Các ngõ DMA
+ Mức 1 hoặc 3, chọn bằng cách thiết lập jumper.
+ Có thể qua bit DMAE của thanh ghi điều khiển.

2.2.8. Các thông số chung
+ Công suất tiêu thụ:
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 20
+ 5V: chuẩn 210 mA, tối đa 500 mA.
+ 12V: chuẩn 20 mA, tối đa 100 mA.
-12V : chuẩn 20 mA, tối đa 40 mA.
+ Đầu nối I/O : 20 chân.
+ Đầu nối counter và vào/ra Analog: cổng DB-37.
+ I/O chuẩn : yêu cầu 16 đòa chỉ kế tiếp nhau. Đòa chỉ chuẩn qui đònh bằng
DIP switch SW1 cho các đường điạ chỉ A4 – A9 (mặc đònh 300H).
+ Nhiệt độ làm việc: 00 C đến +500 C.
+ Nhiệt độ bảo quản: -200 C đến + 650 C.
2.3 CẤU TRÚC CÁC THANH GHI.
PCL - 818HD cần 16 đòa chỉ kế tiếp nhau trong không gian I/O của máy
tính. Mỗi đòa chỉ tương ứng với một thanh ghi của card. Đòa chỉ của mỗi
thanh ghi được đònh nghóa từ đòa chỉ chuẩn của card. Ví dụ: (BASE + 0) là
đòa chỉ chuẩn của card và (BASE + 7) bằng đòa chỉ chuẩn +7 bytes. Nếu đòa
chỉ chuẩn của card là 300h thì đòa chỉ của thanh ghi tương ứng là 307h.
+Sơ đồ đòa chỉ I/O port

Đòa
chỉ
BAS

E +
0
BAS
E +
1
BAS
E +
2
BAS
E +
3
BAS

Đòa chỉ I/O port
Đọc (Read)

Ghi (Write)

A/D byte thấp và kênh

A/D kích phần mềm

A/D byte cao

Tầm chuyển đổi A/D

Kênh quét trong bộ
dồn kênh

Kênh quét và con trỏ

điều khiển tầm

D/I byte thấp (DI 0 –7)

D/O byte thấp (DO 0 –
7)

N/A

D/A 0 byte thấp

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 21
E +
4
BAS
E +
5
BAS
E +
6
BAS
E +
7

BASE + 8
BASE + 9
BASE + 10
BASE + 11
BASE + 12
BASE + 13
BASE + 14
BASE + 15

N/A

D/A 0 byte cao

N/A

N/A

N/A

N/A

Byte trạng thái
Byte điều khiển
N/A
D/I byte cao (DI8-15)

Xóa yêu cầu ngắt
Byte điều khiển
Cho phép bộ đếm
D/O byte cao (DO8 –

15)
Counter 0
Counter 1
Counter 2
Điều khiển counter

Counter 0
Counter 1
Counter 2
N/A

2.3.1 Các thanh ghi dữ liệu chuyển đổi : ( BASE + 0/1 )
Hai thanh ghi (BASE + 0) và (BASE + 1) có chức năng chỉ đọc (read
only), chúng thực hiện việc chuyển đổi A/D. Kết quả 12 bits chuyển đổi A/D
được giữ trong bit 7 đến bit 0 của BASE +1 và bit 7 đến bit 4 của (BASE +
0). Bit 3 đến bit 0 trên (BASE + 0) lưu số thứ tự kênh nguồn A/D.

Bit
Value

BASE + 0 (read only) – A/D byte thấp và số thứ tự kênh
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
AD3 AD2 AD1

AD0 C3
C2
C1
C0

BASE + 1 (read only) – byte thấp A/D byte cao
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 22
Bit
Value

D7
AD11

D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4

2.3.2. Kích bộ chuyển đổi A/D bằng phần mềm: (BASE + 0)

Ta có thể kích bộ chuyển đổi A/D từ phần mềm, xung nhòp trên card hoặc
xung nhòp bên ngoài. Bit 1 và bit 0 của thanh ghi BASE +9 dùng để chọn
nguồn xung kích. Nếu ta chọn kích bằng phần mềm, thì thao tác ghi vào
thanh ghi BASE +0 với giá trò bất kì sẽ kích bộ chuyển đổi A/D.
2.3.3 Điều khiển tầm điện áp chuyển đổi (BASE +1).
Mỗi kênh chuyển đổi A/D có tầm điện áp vào riêng biệt, được điều khiển
bởi code chứa trong RAM trên card và sự cài đặt của jumper JP7. Nếu ta
muốn chuyển đổi code của kênh đã chọn, ta thực hiện các bước sau:
+ Chọn lại kênh trong thanh ghi (BASE +2).
+ Mux scan (trình bày phần dưới).
+ Ghi code vào bit 0 và bit 1 của (BASE +1).
BASE + 1 (read only) – byte thấp A/D byte cao
Bit
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Value N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
G1
G0
Bảng Codes và JP7

Input range
Range code
JP7
G1
G2
± 5V
0
0
± 2,5V
0
1
± 1,25V
1
0
± 0,625V
1
1
GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

JP7 = 10V
=

5V
± 10V
±5V
± 2,5V
±1,25V

SVTH: PHẠM VŨ

Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 23
Thanh ghi quét dồn kênh – BASE + 2

Bit
Value

D D6
7
C CH2
H
3

BASE +2 – Kênh bắt đầu và kênh kết thúc
D5
D4
D3
D2
D1
CH1

CH0

CL3

CL2

CL1

D
0
C
L
0

* CH3 ÷ CH0 : số thứ tự của kênh kết thúc.
* CL3 ÷ CL0 : Số thứ tự của kênh bắt đầu.

2.3.4 Các thanh ghi ngõ I/O digital: (BASE + 3/11)

Bit
Value

Bit
Value

Bit

D D6
7
D DI 6
I
7

D D6
7
D DO6
O

7

D D6
7

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

BASE +3 (read port) – D/I byte thấp
D5
D4
D3
D2
D1
DI 5

DI 4

DI 3

DI 2

DI 1

BASE +3 (write port) – D/I byte thấp
D5
D4
D3
D2
D1

DO5

DO4

DO3

DO2

DO1

BASE +11 (read port) – D/I byte cao
D5
D4
D3
D2
D1

SVTH: PHẠM VŨ

D
0
D
I
0

D
0
D
O
0

D
0


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 24
Value

D DI 14
I
1
5

B
i
t
V
a
l
u
e

D
7
D
O
1
5

DI 13

DI 12

DI 11

DI 10

DI 9

D
I
8

BASE +11 (write port) – D/I byte cao
D
D
D
D
D
6
5
4
3
2

D
1

D

0

D
O

D
O

D
O

D
O

D
O

D
O

D
O

1
4

1
3

1

2

1
1

1
0

9

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

SVTH: PHẠM VŨ


Ứng dụng FUZZY LOGIC trong gia công cơ khí
Trang 25
2.3.5 Các thanh ghi của ngõ ra analog (D/A): (BASE + 4/5)

B
i
t
V
a
l
u
e

B

i
t
V
a
l
u
e

D
7

BASE +4 (Write only) – D/A byte thấp
D
D
D
D
D
6
5
4
3
2

D
A
3

D
A
2

D
7

BASE +5 (Write only) – D/A byte cao
D
D
D
D
D
6
5
4
3
2

D
A
1
1

D
A
1
0

D
A
1

D
A
9

D
A
0

D
A
8

X

D
A
7

X

D
A
6

D
1

D
0

X

X

D
1

D
0

D
A
5

D
A
4

2.3.6 Thanh ghi trạng thái chuyển đổi : ( BASE + 8 )
Thanh ghi chỉ đọc BASE +8 cung cấp thông tin về hoạt động và cấu hình bộ
chuyển đổi A/D. Ghi vào thanh ghi giá trò tuỳ ýsẽ xóa bit INT của nó. Các bit dữ
liệu khác không thay đổi.

B
i
t
V
a
l

D
7

D
6

E
O
C

N
/
A

GVHD: ĐOÀN THẾ THẢO
TRUNG_VŨĐỨCQUANG

BASE +8 – Trạng thái chuyển đổi A/D
D
D
D
D
D
5
4
3
2
1
M
U

X

I
N
T

C
N
3

C
N
2

SVTH: PHẠM VŨ

C
N
1

D
0
C
N
0