Chöông 17. MAÙY TÍNH – GIAO DIEÄN VÔÙI QUÙA TRÌNH Leâ Trung
Thöïc
CAD/CAM
199
P
PP
PHAÀ
HAÀHAÀ
HAÀN
NN
N
VII
VIIVII
VII
Ñ
ÑÑ
ÑIEÀU
IEÀUIEÀU
IEÀU
KH
KHKH
KHIEÅN
IEÅNIEÅN
IEÅN
QUAÙ TRÌNH
QUAÙ TRÌNH QUAÙ TRÌNH
QUAÙ TRÌNH NHÔØ
NHÔØ NHÔØ
NHÔØ MAÙY
MAÙYMAÙY
MAÙY
TÍNH
TÍNHTÍNH
TÍNH
Chöông 17
Chöông 17Chöông 17
Chöông 17
GIAO DIEÄN
GIAO DIEÄN GIAO DIEÄN
GIAO DIEÄN GIÖÕA
GIÖÕA GIÖÕA
GIÖÕA MAÙY TÍNH
MAÙY TÍNH MAÙY TÍNH
MAÙY TÍNH VÔÙI QUÙA TRÌNH
VÔÙI QUÙA TRÌNHVÔÙI QUÙA TRÌNH
VÔÙI QUÙA TRÌNH
17.1 KHAÙI QUAÙT
17.1 KHAÙI QUAÙT17.1 KHAÙI QUAÙT
17.1 KHAÙI QUAÙT
Trong phaàn naøy chuùng ta seõ xem xeùt vaán ñeà duøng maùy tính ñeå ñieàu khieån quaù trình
saûn xuaát nhö theá naøo. Tröôùc heát laø vieäc giao dieän giöõa maùy tính vaø quaù trình.
Maùy tính phaûi coù khaû naêng giao tieáp vôùi moâi tröôøng cuûa noù.Trong moät heä thoáng xöû
lyù döõ lieäu, söï giao tieáp ñöôïc thöïc hieän bôûi caùc thieát bò xuaát nhaäp maø chuùng ta ñaõ xem
xeùt trong chöông 2, nhö caùc thieát bò ñoïc theû, maùy in, maøn hình CRT. Trong saûn xuaát
nhôø maùy tính, moâi tröôøng cuûa maùy tính khoâng chæ coù nhöõng thieát bò treân maø coøn bao
goàm caû quaù trình saûn xuaát. Nhö moät heä thoáng ñieàu khieån quùa trình, maùy tính phaûi coù
khaû naêng caûm nhaän ñöôïc nhöõng bieán soá quan troïng cuûa quùa trình vaø duy trì söï kieåm
soaùt quùa trình moät caùch hieäu quûa. Trong caùc muïc sau ñaây chuùng ta seõ xem xeùt moät soá
thaønh phaàn quan troïng cuûa heä thoáng ñieàu khieån quùa trình nhôø maùy tính.
17.2. DÖÕ LIEÄU VE
17.2. DÖÕ LIEÄU VE17.2. DÖÕ LIEÄU VE
17.2. DÖÕ LIEÄU VEÀ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT.
À QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT.À QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT.
À QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT.
Chuùng ta haõy xem xeùt baûn chaát cuûa döõ lieäu lieân keát maùy tính vôùi quùa trình saûn
xuaát. Nhöõng döõ lieäu naøy ñöôïc chia laøm ba loaïi:
1. Tín hieäu töông töï lieân tuïc (thí duï nhö nhieät ñoä, aùp suaát, doøng chaát loûng),
2. Döõ lieäu nhò phaân rôøi raïc (on, off, ñoùng môû, möùc ñieän aùp 0 vaø +5V,..)
3. Döõ lieäu xung (tín hieäu xung do moät maùy phaùt xung thöïc hieän, thí duï duøng
ñeå ñieàu khieån moâtô böôùc).
Ba daïng tín hieäu ñöôïc theå hieän treân hình 17.1.
Hình 17.1. Ba daïng döõ lieäu veà quùa trình saûn xuaát.
17.3. HEÄ THOÁNG BIEÂN DÒCH DÖÕ LIEÄU VEÀ QUÙA TRÌNH
17.3. HEÄ THOÁNG BIEÂN DÒCH DÖÕ LIEÄU VEÀ QUÙA TRÌNH17.3. HEÄ THOÁNG BIEÂN DÒCH DÖÕ LIEÄU VEÀ QUÙA TRÌNH
17.3. HEÄ THOÁNG BIEÂN DÒCH DÖÕ LIEÄU VEÀ QUÙA TRÌNH
Coù 6 caùch bieåu dieãn döõ lieäu nhaäp xuaát giöõa maùy tính vaø quùa trình. Ñoù laø:
1. Chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï thaønh tín hieäu soá.
2. Tín hieäu nhaäp kieåu coâng taéc
3. Ñeám xung
4. Chuyeån ñoåi tín hieäu soá thaønh tín hieäu töông töï
Tìn hieäu töông töï
Tìn hieäu nhò phaân
Tìn hieäu xung
1
0
Chöông 17. MAÙY TÍNH – GIAO DIEÄN VÔÙI QUÙA TRÌNH Leâ Trung
Thöïc
CAD/CAM
200
5. Tín hieäu xuaát kieåu coâng taéc
6. Thieát bò phaùt xung.
Giao dieän toång quaùt giöõa maùy tính vaø quùa trình ñöôïc theå hieän treân hình 17.2.
Hình 17.2. Giao dieän giöõa maùy tính vaø quaù trình
17.4. CAÙC THIEÁT BÒ GIAO DIEÄN PHAÀN CÖÙNG
17.4. CAÙC THIEÁT BÒ GIAO DIEÄN PHAÀN CÖÙNG17.4. CAÙC THIEÁT BÒ GIAO DIEÄN PHAÀN CÖÙNG
17.4. CAÙC THIEÁT BÒ GIAO DIEÄN PHAÀN CÖÙNG
Caùc thieát bò naøy duøng ñeå thöïc hieän söï giao dieän giöõa maùy tính vaø quùa trình.
Thieát bò chuyeån ñoåi tín hieäu vaø caûm bieán.
Thieát bò chuyeån ñoåi tín hieäu vaø caûm bieán.Thieát bò chuyeån ñoåi tín hieäu vaø caûm bieán.
Thieát bò chuyeån ñoåi tín hieäu vaø caûm bieán.
Thieát bò chuyeån ñoåi duøng chuyeån ñoåi moät ñaïi löôïng vaät lyù naøy sang ñaïi löôïng vaät
lyù khaùc ñeå cho deã söû duïng vaø deã ñaùnh giaù hôn. Khi thieát bò chuyeån ñoåi duøng deå ño giaù
trò cuûa moät ñaïi löôïng vaät lyù chuùng ñöôïc coi nhö nhöõng caûm bieán (sensor). Coù hai daïng
thieát bò chuyeån ñoåi laø
töông töï
töông töïtöông töï
töông töï
vaø
so
soso
so
á.
Thieát bò chuyeån ñoåi töông töï
Thieát bò chuyeån ñoåi töông töïThieát bò chuyeån ñoåi töông töï
Thieát bò chuyeån ñoåi töông töï
phaùt ra tín hieäu lieân tuïc, nhö kieåu doøng ñieän hoaëc
ñieän theá ñaëc tröng cho bieán cuûa quaù trình. Chuùng coù hai loaïi: möùc thaáp (vaøi milivolts)
vaø möùc cao (côõ lôùn hôn 1 volt).
Thieát bò chuyeån ñoåi kieåu soá
Thieát bò chuyeån ñoåi kieåu soáThieát bò chuyeån ñoåi kieåu soá
Thieát bò chuyeån ñoåi kieåu soá
phaùt ra tín hieäu soá bieåu dieãn ñaïi löôïng ño ñöôïc ôû daïng
moät boä caùc bít song song hoaëc moät loaït caùc xung ñeám ñöôïc. Nhôø töông thích vaø deã
duøng vôùi maùy tính soá chuùng ngaøy caøng ñöôïc söû duïng roäng raõi.
Boä chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï thaønh tín hieäu soá.
Boä chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï thaønh tín hieäu soá. Boä chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï thaønh tín hieäu soá.
Boä chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï thaønh tín hieäu soá.
Quaù trình chuyeån ñoåi goàm 3 giai ñoaïn:
1. Tín hieäu lieân tuïc chuyeån thaønh moät loaït caùc tín hieäu töông töï ôû daïng rôøi
raïc theo thôøi gian.
Maùy tính
soá
Thieát bò
ngoaïi vi
xöû lyù döõ
lieäu
Boä bieán ñoåi tín
hieäu töông töï-soá
Thieát bò nhaäp
kieåu coâng taéc
Thieát bò ñeám
xung
Boä bieán ñoåi tín
hieäu soá-töông töï
Thieát bò xuaát
kieåu coâng taéc
Quaù trình
saûn xuaát
vaø thieát bò
Boä phaùt xung
Chöông 17. MAÙY TÍNH – GIAO DIEÄN VÔÙI QUÙA TRÌNH Leâ Trung
Thöïc
CAD/CAM
201
2. Moãi giaù trò töông töï rôøi raïc bieán thaønh moät soá höõu haïn caùc möùc ñieän theá
rôøi raïc vôùi bieân ñoä cho tröôùc.
3. Caùc möùc vôùi bieân ñoä cho tröôùc ñöôïc bieán thaønh daïng soá. Giai ñoaïn naøy
ñoâi khi ñöôïc goïi laø encoding (maõ hoaù).
Khi choïn boä chuyeån ñoåi töông töï – soá duøng trong coâng nghieäp phaûi löu yù ñeán ñaëc
tính cuûa noù: toác ñoä chuyeån ñoåi, thôøi gian chuyeån ñoåi, ñoä phaân giaûi.
Boä chuyeån ñoåi tín hieäu soá thaønh tín hieäu töông töï
Nhaän tín hieäu töø maùy tính vaø phaùt ra tín hieäu töông töï ôû daïng ñieän theá duøng cho
vieäc ñieåu khieån caùc thieát bò töông töï nhö boä ghi döõ lieäu vaø maùy in. Ñaây laø thieát bò phaûn
hoài cuûa maùy tính veà quaù trình maø noù ño ñaïc. Quaù trình chuyeån ñoåi chia laøm hai giai
ñoaïn:
1. Tín hieäu soá chuyeån ñoåi thaønh tín hieäu töông töï töông ñöông. Giai ñoaïn
naøy goïi laø giaûi maõ (decoding). Vieäc giaûi maõ ñöôïc thöïc hieän bôûi thanh ghi nhò phaân.
Ñieän theá ra ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc:
trong ñoù V0 = ñaàu ra cuûa hoaït ñoäng giaûi maõ
Vref = nguoàn ñieän theá tham chieáu, baèng ñaïi löôïng lôùn nhaát cuûa ñaàu ra.
B1, B2, …, Bn = traïng thaùi (0 hoaëc 1) cuûa caùc bít noái tieáp nhau trong thanh
ghi.
2. Chuyeån ñoåi tín hieäu töø thanh ghi nhò phaân thaønh tín hieäu töông töï lieân tuïc
gaàn ñuùng.
Thí duï
Thí duïThí duï
Thí duï
: V0 = 10[0.5(1) + 0.25 (0) + 0.125(1) + 0.625(1) +0.03125(0) + 0.0156(1)] = 0.03125
V
Thieát bò chuyeån ñoåi tín hieäu haøng loaït (multiplexers)
Thieát bò chuyeån ñoåi tín hieäu haøng loaït (multiplexers)Thieát bò chuyeån ñoåi tín hieäu haøng loaït (multiplexers)
Thieát bò chuyeån ñoåi tín hieäu haøng loaït (multiplexers)
Laø moät thieát bò ñoùng ngaét noái haøng loaït vôùi moãi keânh nhaäp döõ lieäu töø quaù trình. Noù
chia seû thôøi gian söû duïng vôùi caùc boä chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï thaønh tín hieäu soá (vaø
caû caùc boä khueách ñaïi tín hieäu) giöõa nhöõng tín hieäu vaøo. Noù cuõng coù theå coù nhöõng boä
chuyeån ñoåi tính hieäu töông töï – soá rieâng bieät. Do vieäc laép ñaët caùc boä chuyeån ñoåi cho
nhieàu tín hieäu ñeán maùy tính seõ raát ñaét tieàn neân vieäc söû duïng boä multiplexers seõ raát höõu
ích vì reû tieàn maø vaãn ñaùp öùng nhu caàu chuyeån ñoåi cuûa heä thoáng.
17.5. XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU NHAÄP XUAÁT DAÏNG SOÁ
17.5. XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU NHAÄP XUAÁT DAÏNG SOÁ 17.5. XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU NHAÄP XUAÁT DAÏNG SOÁ
17.5. XÖÛ LYÙ TÍN HIEÄU NHAÄP XUAÁT DAÏNG SOÁ
Döøng heä thoáng
Döøng heä thoángDöøng heä thoáng
Döøng heä thoáng
Maùy tính ñöôïc trang bò moät heä thoáng logic ñeå ñieàu khieån vieäc döøng maùy moùc vaø
quaù trình. Muïc tieâu cuûa heä thoáng naøy laø cho pheùp vieäc ñoùng ngaét giöõa caùc chöông trình
chính vaø chöông trình con ñeå ñaùp öùng nhu caàu cuûa thieát bò khi thöïc hieän quaù trình. Thí
duï ngaét maïch khi maùy khoâng coù phoâi, ñöa phoâi vaøo vò trí gia coâng. Vieäc ñoùng ngaét coù
theå laø do caùc nguyeân nhaân beân ngoaøi vaø nguyeân nhaân beân trong heä thoáng. Möùc ñoä öu
tieân ngaét nhö sau:
Möùc 1 (thaáp nhaát): Vieäc ngaét heä thoáng bôûi ngöôøi vaän haønh
Möùc 2: Vieäc ngaét sinh ra bôûi heä thoáng
Möùc 3: Vieäc ngaét do rô-le thôøi gian
(
)
[
]
n
n
ref BBBBVV 1
3210 2...125.025.05.0 −
++++=
Chöông 17. MAÙY TÍNH – GIAO DIEÄN VÔÙI QUÙA TRÌNH Leâ Trung
Thöïc
CAD/CAM
202
Möùc 4: Vieäc ngaét do thöïc hieän xong leänh ñieàu khieån
Möùc 5 (cao nhaát): Vieäc ngaét ñöôïc sinh ra bôûi quùa trình
Laäp trình ñieàu khieån
Laäp trình ñieàu khieån Laäp trình ñieàu khieån
Laäp trình ñieàu khieån
Phaàn lôùn vieäc laäp trình ñieàu khieån ñöôïc thöïc hieän baèng ngoân ngöõ assembly hoaëc
moät ngoân ngöõ caáp cao nhö FORTRAN.
Vieäc laäp trình baèng ngoân ngöõ assemly thích hôïp cho nhöõng coâng vieäc ñôn giaûn.
Nhöõng chöông trình naøy coù öu ñieåm laø hieäu quûa hôn vaø thöïc hieän nhanh choùng hôn, ñaëc
bieät khi vieäc tính toaùn phaûi laëp laïi nhieàu laàn.
Nhöõng chöông trình ñöôïc vieát baèng ngoân ngöõ caáp cao ñònh höôùng ñoái töôïng coù öu
ñieåm laø giaûm ñöôïc thôøi gian vieát, quen thuoäc vôùi nhieàu kyõ sö vaø baùc hoïc.
17.6. Phaân caáp vaø noái maïng maùy tính trong saûn xuaát
17.6. Phaân caáp vaø noái maïng maùy tính trong saûn xuaát 17.6. Phaân caáp vaø noái maïng maùy tính trong saûn xuaát
17.6. Phaân caáp vaø noái maïng maùy tính trong saûn xuaát
Toå chöùc hoaït ñoäng cuûa maùy tính theo kieåu phaân caáp (hình 17.7).
Hình 17.7. Toå chöùc hoaït ñoäng cuûa maùy tính trong saûn xuaát.
Öu ñieåm cuûa hoaït ñoäng phaân caáp maùy tính trong saûn xuaát laø:
- Vieäc ñieàu khieån ñöôïc hình thaønh theo töøng caáp. Vieäc duøng maùy tính kieåu
naøo laø tuyø theo nhu caàu ôû caáp ñoù. Söï dö thöøa trong sô ñoà toå chöùc cho pheùp caùc maùy
tính khaùc thöïc hieän laïi caùc chöùc naêng thænh thoaûng bò loãi.
- Caùc phaàn meàm thieát keá cho sô ñoà toå chöùc naøy deã quaûn lyù hôn vì caùc döï aùn
laäp trình coù theå ñöôïc hoã trôï moät caùch ñoäc laäp nhau.
Toå chöùc hoaït ñoäng cuûa maùy tính theo kieåu maïng.
Toå chöùc hoaït ñoäng cuûa maùy tính theo kieåu maïng.Toå chöùc hoaït ñoäng cuûa maùy tính theo kieåu maïng.
Toå chöùc hoaït ñoäng cuûa maùy tính theo kieåu maïng.
Coù 4 kieåu noái maïng maùy tính trong saûn xuaát (hình 17.8)
Maùy tính coâng ty
Maùy tính nhaø maùy
Maùy
tính veä tinh
Maùy vi
tính
Maùy vi
tính
Maùy vi
tính
Maùy vi
tính
Quaù trình
saûn xuaát
Quaù trình
saûn xuaát
Quaù trình
saûn xuaát
Quaù trình
saûn xuaát
Maùy tính veä tinh
Caáp 4
Caáp 3
Caáp 2
Caáp 1
Nguyeân
coâng
Chöông 17. MAÙY TÍNH – GIAO DIEÄN VÔÙI QUÙA TRÌNH Leâ Trung
Thöïc
CAD/CAM
203
Hình 17.8. Caùc daïng noái maïng maùy tính trong saûn xuaát
a) Noái maïng kieåu ñieåm tôùi ñieåm
b) Noái maïng kieåu sao
c) Noái maïng kieåu daây treo
d) noái maïng kieåu xoay voøng
Noái maïng kieåu ñieåm tôùi ñieåm
Noái maïng kieåu ñieåm tôùi ñieåmNoái maïng kieåu ñieåm tôùi ñieåm
Noái maïng kieåu ñieåm tôùi ñieåm
laø kieåu noái daây daãn giöõa hai thieát bò vôùi nhau (ñieån
hình laø noái maùy tính vôùi maøn hình). Öu ñieåm laø ñôn giaûn, khi moät daây daån bò ñöùt caùc
daây daãn kia vaãn hoaït ñoäng. Tuy nhieân khi soá löôïng thieát bò taêng leân thì caùc daây daãn trôû
neân daøi vaø chi phí ñaét tieàn.
Noái maïng kieåu sao
Noái maïng kieåu saoNoái maïng kieåu sao
Noái maïng kieåu sao
laø kieåu noái trong ñoù moät maùy tính trung taâm (chuû) noái vôùi moät
soá thieát bò ngoaïi vi (tôù). Nhöôïc ñieåm cuûa kieåu noái maïng naøy laø khi maùy chuû bò truïc traëc
thì taát caû caùc maùy tôù khoâng hoaït ñoäng ñöôïc.
Trong kieåu noái maïng daây treo
Trong kieåu noái maïng daây treoTrong kieåu noái maïng daây treo
Trong kieåu noái maïng daây treo
thì caùc maùy tính vaø caùc thieát bò ngoaïi vò ñöôïc noái
chung vaøo moät daây daãn. Daây naøy goïi laø bus truyeàn döõ lieäu. Nhöôïc ñieåm cuûa kieåu noái
maïng naøy laø chæ coù hai boä xöû lyù laø coù treå truyeàn döõ lieäu cho nhau trong moät luùc.
Trong kieåu noái maïng xoay voøng
Trong kieåu noái maïng xoay voøngTrong kieåu noái maïng xoay voøng
Trong kieåu noái maïng xoay voøng
, moãi maùy tính ñöôïc noái vôùi daây daãn taïi choã baét
ñaàu vaø keát thuùc treân boä ñieàu khieån xoay voøng, ñieån hình laø moät maùy tính duy trì söï
kieåm soaùt vieäc keát noái giöõa caùc maùy tính. Khi coù moät thoâng baùo cho moät maùy tính naøo
ñoù thì taát caû caùc maùy khaùc trong maïng ñeàu nhaän ñöôïc.
a)
c)
b)
d)