HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

CPU(center processing unit) : là bộ mạch xử lý trung tâm của mạch xử lý, nó quản lý tất cả các hoạt động của hệ và thực hiện tất cả các thao tác trên dữ liệu. Hầu hết các CPU chỉ bao gồm một tập các mạch lôgic thực hiện liên tục hai thao tác: tìm nạp lệnh và thực thi lệnh. CPU có khả năng hiểu và thực thi các lệnh dựa trên một tập các mã nhị phân. Mỗi mã nhị phân biểu thị cho một thao tác đơn giản....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG 8 : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 8.1 Các phương pháp điều khiển 8.1.1 Điều khiển dùng vi xử lý Hình 8.1 Sơ đồ khối mạch vi xử lý CPU(center processing unit) : là bộ mạch xử lý trung tâm của mạch xử lý, nó quản lý tất cả các hoạt động của hệ và thực hiện tất cả các thao tác trên d ữ liệu. Hầu hết các CPU chỉ bao gồm một tập các mạch lôgic thực hiện liên tục hai thao tác: tìm nạp lệnh và thực thi lệnh. CPU có khả năng hiểu và thực thi các lệnh dựa trên một tập các mã nhị phân. Mỗi mã nhị phân biểu thị cho một thao tác đơn giản. Các lệnh này thường là các lệnh số học, các lệnh lôgic, các lệnh di chuyển dữ liệu hoặc các lệnh rẽ nhánh được biểu thị bỡi một tập hợp các mã nhị phân và được gọi là tập lệnh (instruction set). Bộ nhớ Rom (read only memory) : được gọi là bộ nhớ chỉ đọc, là loại bộ nhớ được truy xuất trực tiếp bỡi CPU. CPU chỉ có thể đọc nội dung từ Rom mà không thể ghi nội dung vào Rom. Rom vẫn lưu được nội dung của nó khi mất nguồn. Ram (random access memory) : được gọi là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, là một loại bộ nhớ được truy xuất trực tiếp từ CPU. CPU có thể đọc dữ liệu từ Ram và cũng có thể ghi dữ liệu vào Ram. Khi dung lượng của dữ liệu cần ghi vào Ram lớn hơn dung lượng còn trống của Ram thì dữ liệu cũ sẽ bị ghi đè lên bỡi dữ liệu mới. Ram sẽ xoá khi mất nguồn. Bus : một bus là một tập các dây dẫn mang thông tin có cùng một mục đích. Việc truy xuất tới một mạch xung quanh CPU chỉ sử dụng 3 bus : bus đ ịa chỉ, bus dữ liệu, bus điều khiển. Với mỗi thao tác đọc hoặc ghi, CPU xác định rõ ràng vị trí của dữ liệu bằng cách đặt một địa chỉ lên bus địa chỉ, sau đó tích cực kích một tín hiệu trên bus điều khiển để chỉ ra thao tác là đọc hay ghi. Thao tác đọc : lấy một byte dữ liệu từ bộ nhớ ở vị trí đã xác định và đặt byte này lên bus dữ liệu. CPU đọc dữ liệu và đặt dữ liệu vào một trong các thanh ghi nội của CPU. Thao tác ghi : CPU xuất dữ liệu lên bus dữ liệu, nhờ vào tín hiệu điều khiển bộ nhớ nhận biết đây là thao tác và dữ liệu vào vị trí đã xác định. Bus dữ liệu : mang thông tin thông tin giữa CPU và bộ nhớ cũng như giữa CPU và các thiết bị xuất nhâp. Số đường truyền của bus dữ liệu rất quan trọng đối với hiệu suất tổng thể mạch vi xử lý bỡi vì truy xuất dữ liệu (di chuyển dữ liệu giữa bộ nhớ và CPU thông qua bus dữ liệu) thường rất lớn. Bus dữ liệu thường là bus hai chiều. Bus điều khiển : là một hỗn hợp các tín hiệu, mỗi tín hiệu có một vai trò riêng trong việc điều khiển có trật tự của hệ thống. Thông thường, các tín hiệu điều khiển là các tín hiệu định thời được cung cấp bỡi CPU để đồng bộ việc di chuyển thông tin trên các bus địa chỉ và bus dữ liệu. Bus địa chỉ : truyền địa chỉ cho CPU chỉ định tới bộ nhớ. Bus địa chỉ là bus một chiều. Các thiết bị ngoại vi: là các thiết bị bên ngoài để giao tiếp với người sử dụng: các thiết bị hiển thị, thiết bị xuất nhập hoặc cũng có thể là các cơ cấu tác động, các đối tượng điều khiển. Bộ dao động : tạo nên tần số chuẩn, phân chia theo đúng nhịp thao tác của CPU. Tần số xung nhiệt của bộ dao động phải hợp với tốc độ xử lý của CPU, không nên lớn hơn hay nhỏ hơn. Mạch cách ly : các thiết bị bên ngoài mà đặc biệt là các cơ cấu tác đ ộng có công suất lớn làm việc với dòng và áp cao thường xảy ra hiện tượng quá dòng, quá áp hay sụt áp làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới các mạch điện bên trong của mạch vi xử lý. Vì vậy, mạch cách ly được sử dụng nhằm mục đích cách ly giữa mạch vi xử lý và cơ cấu tác động giúp bảo vệ mạch. Ưu nhược điểm của điều khiển bằng vi xử lý :  Giá thành thấp  Tốc độ đáp ứng nhanh  Có khả năng điều khiển các hệ thống phức tạp. Nhược điểm :  Phải nắm vững về lập trình, sử dụng ngôn ngữ.  Không có chế độ gỡ rối như PLC.  Điều khiển tương đối cứng, khó thay đổi chương trình điều khiển.  Khả năng chống nhiễu tương đối thấp.  Không thích hợp khi làm việc trong môi trường công nghiệp.  Không thích hợp sản xuất đơn chiếc. 8.1.2 Điều khiển dùng PLC. Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các tín hiệu ngõ vào, được đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện lôgic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng. PLC cho phép lập trình một cách dễ dàng bằng các câu lệnh, hoặc dùng ladder. Ngõ ra của PLC có thể là transitor hoặc rơle, khi mạch cần có công suất lớn phải kết hợp với rơle ngõ ra, PLC thực hiện các câu lệnh một cách nhanh chóng. Hiện nay trên thị trường cũng có rất nhiều loại PLC của các hãng khác nhau (semien, misubishi, omron. . .). Ưu điểm :  Khả năng chống nhiễu tốt.  Cấu trúc dạng module cho phép dễ dàng thay thế, sữa chữa, bảo trì, mở rộng hay nâng cấp với chi phí thấp.  Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hoá.  Làm việc ổn định, độ tin cậy cao.  Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển.  Có khả năng nối mạng, giao tiếp, truyền thông với các thiết bị khác như máy tính PC.  Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng: ladder, instruction, step ledder.  Thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh.  PLC cho phép chúng ta hiệu chỉn ...