Đề tài Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các thiết bị tự động đo lường và kiểm tra thông minh phục vụ cho các dây chuyền sản xuất tự động hoá

Khi có sườn xuống của tần số nước, 1 ngắt cứng tạo ra và chương trình Ngắt đọc số xung mà Counter16-1 đếm được trong khoảng mức 1 của tần số nước. UART-1 truyền theo chuẩn RS485 - qua chip MAX485 với thiết bị đo mực nước từ xa WLM. Tốc độ truyền là 9600Baud. Counter8-1 tạo đồng hồ cho UART-1 để truyền 9600Baud. Counter8-3 tạo đồng hồ 500m giây và 12 giây. Cứ 500m giây chương trình kiểm tra xem có lệnh gửi số liệu không, nếu có thì gửi số liệu của đầu đo cho với thiết bị đo mực nước từ xa WLM. 12 giây thì đo nhiệt độ nước ( LM75 ), và nhiệt độ không khí ở khoang điện tử (DS1624 ). Các số liệu cắt mẫu được xử lý qua các thuật lọc số, tính tóan và biến đổi được CPU thực hiện theo chương trình nạp trong Flash. Số liệu đầu đo gửi về cho thiết bị đo mực nước từ xa WLM gồm: + 2 byte: Byte cao, byte thấp số xung của mực nước đo được + 2 byte: Byte cao, byte thấp nhiệt độ của nước + 2 byte: Byte cao, byte thấp nhiệt độ của không khí. b. Thiết bị xử lý thu thập tín hiệu mực nước từ xa Thiết bị xử lý thu thập tín hiệu mực nước từ xa được thiết kế để nhận số liệu từ đầu đo mực nước và thực hiện các chức năng xử lý, hiển thị, lưu trữ và truyền số liệu cho PC hoặc hệ thống SCADA. Ngoài ra nó còn có chức năng tự chuẩn định cho đầu đo khi lắp đặt tại hiện trường. Thiết bị đã được thiết kế và chế tạo theo công nghệ PC/104 với công nghệ Disk on Module có khả năng thu thập dữ liệu từ đầu đo qua mạng RS485 cách ly Sơ đồ khối thiết bị thu thập tín hiệu 33 Đầu đo được nối với thiết bị thu thập xử lý tín hiệu qua bốn sợi dây, khoảng cách cực đại ~ 1200 m, truyền số liệu theo chuẩn RS485. Hai dây sẽ có nhiệm vụ cấp nguồn nuôi cho mạch phối ghép được gắn ở đầu đo, hai dây còn lại sẽ truyền số liệu. Sơ đồ khối chức năng thiết bị thu thập xử lý tín hiệu đo mực nước được mô tả trong hình 6. Hình 6. Sơ đồ khối thiết bị thu thập xử lý tín hiệu đo mức nước Các phím chức năng và đặt các chế độ đo Hình 7. Sơ đồ đấu nối dây thiết bị thu thập xử lý dữ liệu đo Hệ thống đo mực nước từ xa đã được chế tạo bao gồm + Đầu đo WLS (sensor): ba loại đầu đo, loại 1m, 2m và 3m. 90-240 VAC HiÓn thÞ 7 Segment Digital I/O C¸c phÝm chøc n¨ng Bé chuyÓn ®æi RS232-RS485 CPU 386 4 Mb RAM Realtek 8 Mb FLASH Nguån nu«i Ethernet RS232 ®Õn ®Çu ®o Nguån nu«i 220V/50 Hz Chèt b¾t d©y ®Êt cho thiÕt bÞ C«ng t¾c nguån HiÓn thÞ sè liÖu ®o RS232 Chèt cÊp nguån vµ truyÒn sè liÖu RS485 34 + Thiết bị thu thập xử lý tín hiệu đo mực nước từ xa WLM có chức năng: * Nhận dữ liệu số từ xa. * Đo và hiển thị. * Thuật xử lý kiểm tra có suy diễn. * Tự động chuẩn định. * Lưu số liệu vào flash. * Nối với máy chủ PC qua RS232. Chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị đã đạt được: Giải đo: 0-3m Độ chính xác: ± 3mm Khoảng cách đo: max 1200m Nguồn nuôi: 220V/50Hz Đầu vào tín hiệu và cấp nguồn nuôi cho đầu đo: 12VDC, 0.5A Cổng nối tiếp: RS-485, RS232 Kích thước: 270mm x 320mm Cân nặng: 2,2 kg Nhiệt độ hoạt động: 1 – 700C Độ ẩm tương đối: 95% Để tiến hành các thí nghiệm và thử nghiệm các phương pháp tự chuẩn định của toàn bộ hệ thống đề tài đã tạo ra các công cụ chuẩn định nhỏ gọn thay vì xây dựng các bể chuẩn định tốn kém và không hiệu quả. Do vậy các hiệu chuẩn, chỉnh định của đầu đo và thiết bị đo có thể thực hiện bất cứ lúc nào và có thể theo dõi hệ thống hoạt động 24/24, 7/7 ngày. Các thử nghiệm đã được thực hiện qua cả các mùa trong năm. Ngoài ra đề tài đã lắp đặt hệ thống để đo thử nghiệm mực nước bể chứa tại Viện Công nghệ thông tin và theo dõi hệ thống hoạt động liên tục trong vòng 3 tháng. Thiết bị hoạt động cho kết quả tin cậy và không bị ảnh hưởng của nhiễu và môi trường mưa nắng. c. Chương trình kết nối PC Water 1.0 Các số liệu lưu trữ ở thiết bị thu thập WLM có thể được truyền về PC hoặc gắn kết vào hệ thống SCADA qua chương trình phối ghép Water1.0. Chương trình Water1.0 chạy trên PC cho phép lấy số liệu đo từ WLM, sửa đổi, nâng cấp thuật xử lý mới cho WLM qua chức năng upload/download chương trình .exe cho thiết bị WLM. Ngoài ra 35 Water1.0 còn cho phép đồng bộ thời gian cho thiết bị WLM và các chức năng hiển thị in ấn các tập dữ liệu đo mực nước. Các chi tiết kỹ thuật và thiết kế hệ thống được mô tả trong 2 tài liệu: • WLS Đầu đo mực nước liên tục từ xa • WLM Thiết bị xử lý thu thập tín hiệu mực nước Các số liệu kiểm định hệ thống đo mực nước từ xa do Cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng - Bộ Quốc Phòng đánh giá và cấp các giấy chứng nhận chất lượng số 2004-04, 2004-05, 2004-6 đáp ứng các chỉ tiêu đặt ra. 36 2.3.2.2 Hệ thống thiết bị đo và điều khiển xa qua mạng Ethernet HÖ thèng bao gåm: - ThiÕt bÞ ®o vµ ®iÒu khiÓn xa ®a kªnh E§§K cã kh¶ n¨ng nèi ghÐp trùc tiÕp víi c¸c ®Çu ®o c«ng nghiÖp nh− Pt100, mV hoÆc qua c¸c chuÈn 4-20mA, 0-10V, kh¶ n¨ng xö lý tÝn hiÖu m¹nh vµ phÇn mÒm xö lý tÝnh to¸n cã thÓ thay ®æi, n¹p l¹i tõ xa qua m¹ng Ethernet tèc ®é 10-100MHz. - ThiÕt bÞ E§§K ®−îc chÕ t¹o trªn c«ng nghÖ nhóng PC/104, cã dung l−îng bé nhí RAM, bé nhí FLASH lín vµ cã kh¶ n¨ng kÕt nèi m¹ng Ethernet víi giao thøc TCP/IP. - E§§K sö dông hÖ ®iÒu hµnh DOS6.2, cã ch−¬ng tr×nh t¹o m«i tr−êng vµ c¸c chøc n¨ng TCP/IP trªn DOS vµ th− viÖn c¸c thuËt ®iÒu khiÓn. - Ch−¬ng tr×nh giao diÖn kiÓm so¸t trªn m¸y chñ EMON cã kh¶ n¨ng héi tho¹i vµ nhËn d÷ liÖu cña nhiÒu thiÕt bÞ ®o xa ®a kªnh E§§K còng qua m¹ng Ethernet. Ch−¬ng tr×nh cã giao diÖn th©n thiÖn víi ng−êi sö dông cho phÐp ph¸t triÓn c¸c øng dông toµn côc còng nh− thay ®æi ch−¬ng tr×nh xö lý cho tõng thiÕt bÞ E§§K. M¹ng Ethernet 10-100 Mb/s Hình 8: Hệ thống đo và điều khiển xa qua mạng Ethernet - PhÇn mÒm EMON ®−îc ph¸t triÓn ch¹y trªn m¸y PC cã ®ñ c¸c chøc n¨ng thu thËp xö lý d÷ liÖu cña c¸c E§§K tõ xa. Ngoµi ra, nã cã thÓ thay ®æi, n¹p l¹i c¸c ch−¬ng tr×nh xö lý t¹i chç cña c¸c E§§K. - C¸c m¸y tÝnh EMON cµi hÖ ®iÒu hµnh Win98 trë lªn sö dông giao thøc TCP/IP. Ngµy nay c¸c nhµ s¶n xuÊt ®· cho ra ®êi Ethernet tèc ®é cao (Fast Ethernet) sö dông d©y EĐĐK # 32 EMON # 1 . . EMON # 4 ‚ x ‚ ‚ ‚ §Çu ®o ‚ x ‚ ‚ ‚ §Çu ®o ‚ x ‚ ‚ ‚ §Çu ®o . . . 37 xo¾n ®«i Cat5, tèc ®é truyÒn cã thÓ lªn tíi 100Mbps. §Ó cã thÓ chÊp nhËn c¶ ®−êng truyÒn 10 lÉn 100Mbps, c¸c nhµ s¶n xuÊt ®· cho ra Ethernet 2 tèc ®é (Dual-speed Ethernet) hay 10/100 Ethernet, ¸p dông cho card m¹ng còng nh− cho Hub. MÆc dï thiÕt bÞ 10/100 h¬i ®¾t h¬n, nh−ng nã ngµy cµng trë nªn rÊt phæ biÕn. C¸c thiÕt bÞ hai tèc ®é rÊt h÷u dông trong qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp tõ kÜ thuËt 10Mbps sang kÜ thuËt 100Mbps. LÊy vÝ dô mét m¸y tÝnh cã c¸c giao tiÕp 10/100, khi ®−îc nèi víi 1 Hub 10 Mbps, c¶ 2 sÏ truyÒn/ nhËn d÷ liÖu ë tèc ®é 10Mbps. Khi ®−îc nèi víi 1 Hub 100 Mbps, c¶ hai sÏ nhËn ra tèc ®é míi vµ truyÒn/nhËn víi tèc ®é 100Mbps. Tèc ®é truyÒn tù ®éng ®−îc x¸c ®Þnh mµ kh«ng cÇn ph¶i cÊu h×nh l¹i phÇn mÒm còng nh− phÇn cøng. Sö dông c¸c −u ®iÓm trªn cña m¹ng Ethernet, chóng t«i x©y dùng cÊu h×nh phÇn cøng cña “HÖ thèng ®o vµ ®iÒu khiÓn nhóng trªn c¬ së m¹ng Ethernet” nh− hình 9 sau: Hình 9: Kết nối EDDK vào mạng §Ó th«ng tin liªn l¹c gi÷a c¸c m¸y trªn m¹ng Ethernet ®−îc tin cËy, nhanh, m¹nh, mÒm dÎo, dÔ ph¸t triÓn vµ cã kh¶ n¨ng kÕt nèi vµo m¹ng Internet, th× viÖc lùa chän hÖ ®iÒu HUB E§§K1 ‚ x ‚ ‚ ‚ ®Çu ®o C¸p d©y xo¾n ®«i E§§K2 ‚ x ‚ ‚ ‚ ®Çu ®o E§§Kn ‚ x ‚ ‚ ‚ ®Çu ®o Sö dông 1 HUB Sö dông 1 HUB cã nhiÒu EMON E§§K1 ‚ x ‚ ‚ ‚ ®Çu ®o E§§Kn ‚ x ‚ ‚ ‚ ®Çu ®o HUB 38 hµnh, lùa chän giao thøc truyÒn vµ x©y dùng hÖ thèng phÇn mÒm cho m¸y chñ (HOST) vµ thiÕt bÞ E§§K rÊt quan träng. + HÖ ®iÒu hµnh cña m¸y chñ: Win98, Win2000, WinNT lµ c¸c hÖ Windows th«ng dông cã s½n c¸c giao thøc TCP/IP ch¹y trªn m¹ng Ethernet vµ cã s½n kh¶ n¨ng kÕt nèi vµo Internet. + HÖ ®iÒu hµnh cña E§§K: DOS6.2 HÖ ®iÒu hµnh c¬ b¶n, rÊt æn ®Þnh, rÊt phï hîp víi c¸c m¸y tÝnh nhá Pentium1 hoÆc 386, chiÕm Ýt bé nhí, rÊt phï hîp víi thiÕt bÞ nhóng E§§K kh«ng cã bµn phÝm mµn h×nh vµ cã chÕ ®é Watchdog. Tuy vËy hÖ nµy kh«ng cã s½n giao thøc TCP/IP nªn chóng t«i ph¶i tù x©y dùng lÊy. §Ò tµi ®· t¹o ra m«i tr−êng TCP/IP trªn nÒn DOS vµ c¸c hµm d−íi d¹ng th− viÖn phÇn mÒm, ng−êi sö dông kh«ng cÇn ph¶i t×m hiÓu nh÷ng r¾c rèi cña giao thøc TCP/IP. + Giao thøc truyÒn TCP/IP: §©y lµ giao thøc th−êng dïng nhÊt hiÖn nay ®Ó kÕt nèi gi÷a c¸c m¸y trªn m¹ng côc bé, kÕt nèi víi m¹ng kh¸c hoÆc kÕt nèi víi Internet. TÊt c¶ E§§K ®Òu sö dông ®Þa chØ IP chuÈn b¶n 4 sè. §Þa chØ IP lµ ®Þa chØ logic ®−îc g¸n cho 1 m¸y trªn m¹ng riªng. Mçi m¸y trªn m¹ng TCP/IP ®· ®−îc g¸n mét ®Þa chØ IP ®Ó cho nã cã thÓ héi tho¹i víi c¸c m¸y kh¸c. §Þa chØ IP lµ sè binary 32 bit. Tuy nhiªn ë møc ng−êi sö dông, ®Þa chØ IP hÇu nh− lu«n lu«n biÓu diÔn trong d¹ng dÔ ®äc h¬n gäi lµ sè thËp ph©n cã chÊm. VÝ dô 10.10.3.100 lµ ®Þa chØ IP ®−îc viÕt trong d¹ng thËp ph©n cã chÊm. C¸c chÊm ë ®©y lµ c¸c chÊm thËp ph©n, phôc vô ranh giíi ¶o cña 4 byte t¹o ra gi¸ trÞ binary 32 bit. 4 byte ®· ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng thËp ph©n. Khi xuÊt x−ëng mçi E§§K ®Òu ®−îc g¸n 1 ®Þa chØ IP mÆc ®Þnh. VÝ dô E§§K1 cã ®Þa chØ IP lµ 10.10.3.1 víi tªn lµ E§§K1, E§§K2 cã ®Þa chØ IP lµ 10.10.3.2 víi tªn lµ E§§K2. Khi x©y dùng m¹ng, ng−êi sö dông cã thÓ ®Æt l¹i IP nµy trong ch−¬ng tr×nh EMON qua m¹ng Ethernet, sao cho mçi E§§K cã 1 ®Þa chØ kh¸c nhau. Máy tính chủ và chương trình EMON HÖ thèng cã thÓ nhËn ®−îc 4 m¸y tÝnh chñ trªn m¹ng ®Ó cµi ch−¬ng tr×nh EMON. CÊu h×nh cña m¸y tÝnh cÇn cã: - Pentium2 hoÆc t−¬ng ®−¬ng trë lªn. - RAM 64 Mb trë lªn - Trªn ®Üa cøng cÇn trªn 20Mb 39 - HÖ ®iÒu hµnh Win98 trë lªn - Card m¹ng khëi t¹o trong Windows víi giao thøc TCP/IP - Mµn h×nh Toush Screen hoÆc mµn h×nh th−êng a. ThiÕt bÞ ®o vµ ®iÒu khiÓn xa E§§K ThiÕt bÞ ®o vµ ®iÒu khiÓn nhóng E§§K ®−îc chÕ t¹o trªn c¬ së c«ng nghÖ nhóng PC/104. Cã 2 thiÕt bÞ E§§K: ThiÕt bÞ E§§K1 cã c¸c ®Æc tr−ng sau: Hình 10: EDDK1 (Xem chi tiÕt ë tµi liÖu “E§§K1 - ThiÕt bÞ ®o vµ ®iÒu khiÓn xa ®a kªnh” ThiÕt bÞ E§§K2 cã c¸c ®Æc tr−ng sau: Hình 11: EĐĐK2 ƒ 16 ®Çu vµo thÕ hiÖu t−¬ng tù 12bit, khuyÕch ®¹i kh¶ tr×nh: max 0-10V ƒ 8 ®Çu vµo dßng t−¬ng tù 0-20mA ƒ 2 ®Çu ra t−¬ng tù thÕ hiÖu/dßng, 12bit ƒ 8 ®Çu vµo sè c¸ch ly quang ƒ 8 ®Çu ra sè c¸ch ly quang ƒ 5 bé ®Õm ®Çu vµo c¸ch ly quang ƒ 24 ®Çu vµo/ra sè ƒ Phèi ghÐp ®Çu ®o PT100 ƒ PC/104 Pentium 2,300MHz 32Mb RAM, ƒ Bé nhí DOC: 64MB ƒ Chip m¹ng Realtek 8139 - Connector RJ45-c¸p d©y xo¾n ®«i ƒ M¹ng Ethernet 10-100MB/s 40 (Xem chi tiÕt ë tµi liÖu “E§§K2 - ThiÕt bÞ ®o vµ ®iÒu khiÓn xa ®a kªnh” PhÇn mÒm cña E§§K + HÖ ®iÒu hµnh DOS6.2 + Ng«n ng÷ lËp tr×nh C, C++ + Ch−¬ng tr×nh t¹o m«i tr−êng theo chuÈn cña giao thøc TCP/IP trªn DOS, cã c¸c lÖnh chÝnh ®Ó truyÒn trªn m¹ng Ethernet sau: - NhËn tªn vµ ®Þa chØ IP cña PC/EMON - NhËn tªn vµ ®Þa chØ IP cña E§§K do EMON ®Æt l¹i - NhËn thêi gian do EMON göi ®Ó ®ång bé l¹i thêi gian - NhËn tÖp øng dông míi, ®−îc n¹p l¹i tõ EMON vµ cho ch¹y tÖp nµy - Göi sè liÖu thêi gian thùc theo yªu cÇu cña EMON - Göi toµn bé sè liÖu l−u trªn ®Üa theo yªu cÇu cña EMON + Cã th− viÖn trî gióp ng−êi sö dông - L−u sè liÖu lªn ®Üa cøng theo mét kho¶ng thêi gian ®Æt tr−íc - Läc bËc 1 theo tû lÖ mong muèn - C¸c thuËt ®iÒu khiÓn: PID... - Cã thÓ thªm c¸c thuËt riªng cña ng−êi sö dông Th− viÖn cã 3 tÖp: + EDDKL.LIB + SOCKL.LIB + WATTCPBL.LIB PhÇn mÒm cña thiÕt bÞ E§§K ®· cung cÊp tÊt c¶ nh÷ng phÇn cÇn thiÕt vÒ giao thøc TCP/IP vµ t¹o ra m«i tr−êng trªn DOS, nªn ng−êi sö dông rÊt dÔ dïng v× chØ cÇn lËp tr×nh phÇn øng dông. ƒ 16 ®Çu vµo thÕ hiÖu t−¬ng tù 12bit, hoÆc 16bit khuyÕch ®¹i kh¶ tr×nh: +10V, +5V, +500mV, +50mV, +10mV ƒ 8 ®Çu vµo sè TTL/DTL ƒ 8 ®Çu ra sè TTL/DTL ƒ Phèi ghÐp ®Çu ®o PT100 ƒ PC/104 Pentium 2, 300MHz 32Mb RAM, ƒ Bé nhí DOC: 32MB ƒ Chip m¹ng Realtek 8139 - Connector RJ45-c¸p d©y xo¾n ®«i ƒ M¹ng Ethernet 10-100MB/s 41 Ch−¬ng tr×nh EMON ch¹y trªn c¸c m¸y PC th«ng th−êng trªn hÖ ®iÒu hµnh Win98 rÊt phæ cËp hiÖn nay. Ch−¬ng tr×nh cung cÊp rÊt nhiÒu c«ng cô ®Ó gi¸m s¸t toµn bé hÖ thèng theo thêi gian thùc. Ch−¬ng tr×nh l¹i dÔ cµi ®Æt, dÔ dïng, vµ ®¸p øng ®−îc c¸c yªu cÇu cña ng−êi sö dông. b. Thiết bị giao diện với người vận hành ETS Thiết bị giao diện với người vận hành sử dụng với công nghệ Touch Screen (màn hình cảm ứng tiếp xúc) được thiết kế đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật ứng dụng trong công nghiệp với khả năng tích hợp hệ thống hiện đại , mềm dẻo, giám sát và điều khiển mạng công nghiệp dùng công nghệ mạng Ethernet. Hiện nay, chúng tôi đã thiết kế một hệ thống mạng đo và điều khiển trên công nghệ mạng Ethernet tốc độ 10/100 Mbit, trong đó thiết bị giao diện ETS có nhiệm vụ giám sát và điều khiển toàn bộ hệ thống mạng là một thiết bị đạt tiêu chuẩn công nghiệp, có màn hình touch screen, bộ nhớ Flash và kết nối qua mạng Ethernet. Đặc điểm kỹ thuật Tên Đặc điểm kỹ thuật CPU Chíp Intel Socket 370 Tualatin Pentium III 800 MHz Cache memory 128K L1 Cache & 64K L2 Cache được tích hợp trong CPU BIOS Award BIOS, 256K (Flash) EPROM Bộ nhớ 1x168-pin DIMM socket hỗ trợ 512 MB PC133/PC100 SDRAM/VCM-SDRAM Hình 12: Hình dáng của thiết bi giao diện ETS 42 Card màn hình AGP-4X LCD/LVDS/CRT Card mạng 10/100 Mbit Ethernet Realtek 8139C hoặc Intel 82559 LAN Cổng USB USBx4 Touch panel Giao diện màn hình cảm ứng tiếp xúc hỗ trợ real-time OS Compact Flash Hỗ trợ CF IDE Flash Disk hoặc IBM 1.8” 340 MB/1GB MicroDrive HDD (cho phép tuỳ chọn) Keyboard, Mouse Cổng PS2, có jắc nối keyboard & mouse 5-pin JSP BUS PC/104 socket, PCI slot x 1 Audio AC97 Audio tích hợp ngay trên bo mạch chủ Cổng vào/ra số 4 cổng vào số DI và 4 cổng ra số DO dùng mức TTL Watchdog Có thể lập trình được watchdog timer 0-256 giây IDE port 2/4 port IDE kết nối ổ cứng FDD Kết nối ổ mềm 3.5” , 5.25” hoặc LS120 Serial port RS232 x 3 , RS232/RS422/RS485 x 1 Parallel port Cổng SPP/EPP/ECP Nguồn +/- 5V & +/- 12V cung cấp bởi nguồn ATX 43 Sơ đồ khối chức năng thiết bị giao diện ETS Hình 13: Sơ đồ khối chức năng của ETS Hệ thống phần mềm Hệ thống phần mềm cài đặt trên thiết bị giao diện ETS cần một số phần mềm như sau: - Hệ điều hành Window 98 hoặc phiên bản cao hơn - Phần mềm điều khiển màn hình Touch Screen eTurboWare - Phần mềm giao diện giám sát hệ thống đo và điều khiển qua mạng Ethernet EMON32 c. Ch−¬ng tr×nh EMON Ch−¬ng tr×nh cã c¸c chøc n¨ng chÝnh sau: a. CONFIG Khai b¸o cÊu h×nh phÇn cøng cña m¹ng, c¸c Modul E§§K, c¸c channel cña modul. TÊt c¶ c¸c khai b¸o vµ ®Þnh nghÜa nµy lµ ®Ó x©y dùng thµnh 1 hÖ thèng trªn m¹ng Ethernet nªn ®−îc l−u thµnh T£N ®Ó lÇn sau ch¹y kh«ng ph¶i khai b¸o l¹i. Mçi lÇn EMON chØ ch¹y 1 cÊu h×nh mµ th«i. §©y lµ chøc n¨ng ph¶i thùc hiÖn tr−íc tiªn. Mçi lÇn thay ®æi tham sè cña chøc n¨ng nµy ph¶i dõng qu¸ tr×nh. 512 MB RAM Monitor Touch Screen 15” 1024x768 Ethernet LAN Realtech 8139 10/100 Mbit CDROM 52x Compact Flash USB/RS232 Port Parallel Port CPU Pentium III 800 MHz 44 b. GRAPH §Þnh nghÜa c¸c chÕ ®é ®å ho¹: S¬ ®å c«ng nghÖ, nót Ên, chuçi kÝ tù, ®å thÞ, sè 7 segment, vÞ trÝ ®Æt c¸c ®èi t−îng vµ c¸c thuéc tÝnh cña mçi ®èi t−îng nh− tªn, gi¸ trÞ cña kªnh nµo thuéc E§§K nµo.. c. DIAGRAM §Þnh nghÜa chÕ ®é cho 4 ®å thÞ: tªn, thang chia, kªnh.. d. MEASURE Start/Stop qu¸ tr×nh lÊy sè liÖu tõ E§§K, hiÓn thÞ c¸c E§§K ho¹t ®éng trªn m¹ng. e. REPORT §©y lµ chøc n¨ng ph©n tÝch l¹i sè liÖu ®· l−u trªn ®Üa cøng: sè liÖu cña E§§K vµ c¸c th«ng tin b¸o ®éng ®· x¶y ra. Lµm b¸o c¸o vµ in Ên. f. E§§K EMON göi thêi gian ®Ó §ång bé víi E§§K. §Æt l¹i tªn vµ ®Þa chØ cho E§§K. Th«ng b¸o tªn vµ ®Þa chØ EMON cho E§§K. §äc toµn bé sè liÖu history tõ E§§K ®Ó l−u lªn m¸y EMON vµ hiÓn thÞ, in Ên. N¹p tÖp øng dông cho E§§K. g. VIEW HiÓn thÞ sè liÖu cña E§§K d−íi c¸c d¹ng theo thêi gian thùc. h. HELP Giíi thiÖu vµ gióp ®ì trùc tuyÕn. (Xem chi tiÕt ë tµi liÖu “Sö dông ch−¬ng tr×nh EMON”. Một số chức năng chính của phần mềm EMON32: Thiết lập cấu hình phần cứng Trong chương trình đã có cấu hình chuẩn của một số loại module EĐĐK, người dùng có thể chọn cấu hình phù hợp với thiết bị đang có trong mạng. Ví dụ , module EĐĐK cài đặt card PV2019 có số kênh vào/ra (24 AI -12 bit, 2 AO -12 bit, 8 DI, 8 DO). 45 Hình 14: Cửa sổ đặt cấu hình Mỗi loại kênh vào/ra có thông số dữ liệu và có thể đặt chế độ báo động nếu cần thiết. Tất cả các công việc thay đổi cấu hình đều có thể thay đổi khi quá trình đo, điều khiển dừng, cấu hình hệ thống có thể được cất vào tệp và đọc lại mỗi khi khởi động chương trình. Với mỗi ứng dụng cụ thể, cấu hình hệ thống thường chỉ cần xây dựng , thiết lập một lần và lưu vào file CONFIG.DAT. Soạn thảo màn hình đồ hoạ Người dùng có thể thiết kế màn hình giao diện giám sát và điều khiển hệ thống dạng đồ hoạ (xem hình 2) với các đối tượng đồ hoạ (nút ấn, chuỗi kí tự, đồ thị..) lấy từ thư viện chuẩn của EMON32 để thực hiện tác vụ theo yêu cầu bài toán đo, điều khiển và cho phép giám sát hệ thống trực quan trên sơ đồ công nghệ khi thiết lập ảnh nền (BkImage) là một file bitmap được vẽ bằng bất kỳ chương trình xử lý ảnh nào như Paintbrush của Windows , Photoshop. Các đối tượng đồ hoạ có thể thay thuộc tính tuỳ ý. Ví dụ đối tượng Trend - đồ thị có thuộc tính như sau: 46 Hình 15: Soạn thảo thuộc tính đồ hoạ Đồ thị thời gian thực Khi chuyển sang chế độ đo, điều khiển và giám sát hệ thống, người dùng có thể quan sát các kênh số liệu dưới dạng đồ thị thời gian thực với tối đa cho phép hiển thị đồng thời 4 đồ thị. Mỗi cửa sổ hiển thị đồ thị của một kênh số liệu theo thời gian thực với số liệu mới nhất đọc từ thiết bị đo, điều khiển nhúng EĐĐK. Hình 16: Đồ thị thời gian thực 47 Đo, điều khiển hệ thống Người dùng có thể quan sát số lượng thiết bị trên mạng, số lượng thiết bị đang kết nối với máy chủ trong hệ thống.Mỗi thiết bị EĐĐK trên mạng Ethernet đều có một địa chỉ IP (ví dụ 10.10.3.100) và một tên đại diện Hostname (ví dụ C5), có thể thay đổi các thông số này cho phù hợp với hệ thống mạng Hình 17: Đặt cấu hình mạng Khi phần mềm đang ở chế độ offline (quá trình đo, điều khiển chưa hoạt động) và đảm bảo máy chủ đã kết nối với hệ thống mạng thiết bị EĐĐK, có thể chuyển phần mềm sang chế độ online ( thực hiện quá trình đo, điều khiển, đồng bộ thời gian hệ thống . . .). Khi ở chế độ online, không thực hiện được các chế độ thay đổi cấu hình phần cứng thiết bị EĐĐK, soạn thảo màn hình đồ hoạ, thay đổi cấu hình đồ thị thời gian thực như ở chế độ offline. Ngoài ra, file chương trình trong thiết bị EĐĐK có nhiệm vụ thu thập số liệu và truyền về máy chủ EMON có thể nạp xuống EĐĐK hoặc tải từ EĐĐK về qua mạng Ethernet khi dùng chức năng Download >> EĐĐK file hoặc Upload << EĐĐK file. Tạo báo cáo thống kê Người dùng có thể tạo một số dạng báo cáo khác nhau như báo cáo Datalog, Alarmlog dạng số hoặc đồ thị history với hai nguồn dữ liệu: dữ liệu tự động lưu trên máy chủ, dữ liệu history lưu trên thiết bị EĐĐK. Một số chức năng khác Người quản trị hệ thống có thể cài đặt mật khẩu cho người dùng và mật khẩu hệ thống. Khi khởi động chương trình sẽ xuất hiện cửa sổ nhập mật khẩu: 48 - Nếu nhập mật khẩu người dùng sẽ có một số chức năng không dùng được như : soạn thảo cấu hình hệ thống, soạn thảo màn hình đồ hoạ, thay đổi cấu hình đồ thị thời gian thực, thay đổi địa chỉ EĐĐK, gửi địa chỉ máy chủ cho EĐĐK, nạp file chương trình vào EĐĐK, tải file chương trình từ EĐĐK, thay đổi mật khẩu. - Nếu nhập mật khẩu hệ thống sẽ dừng được toàn bộ các chức năng của phần mềm EMON32. Ngoài ra, phần mềm cho phép lựa chọn hai ngôn ngữ là Tiếng Anh hoặc Tiếng Việt với trợ giúp trực tuyến cho người dùng. Hệ thống đo và điều khiển nhúng trên cơ sở mạng Ethernet với giao thức TCP/IP” với tốc độ truyền dữ liệu cao 10-100 Mb/s với khả năng giám sát và điều khiển tới từng cơ cấu chấp hành trong hệ thống điều khiển tự động như động cơ, lò nhiệt, valve, sensor … Hệ thống này được xây dựng trên cơ sở mạng Ethernet với giao thức TCP/IP cho phép kết nối tối đa 4 máy tính chủ EMON và 32 thiết bị đo, điều khiển nhúng EĐĐK. Phần mềm EMON32 chạy trên thiết bị giao diện ETS có khả năng giám sát và điều khiển các thiết bị đo xa đa kênh EĐĐK, có giao diện thân thiện với người sử dụng, nhiều công cụ hỗ trợ cho phép phát triển các ứng dụng cũng như thay đổi chương trình xử lý cho từng thiết bị EĐĐK. Đây là hệ thống đo và điều khiển trên cơ sở mạng Ethernet đầu tiên được nghiên cứu phát triển bằng các chuyên gia Việt Nam víi c¸c c«ng nghÖ phÇn cøng tiªn tiÕn, phÇn mÒm theo chuÈn quèc tÕ, dÔ sö dông, gi¸ thµnh thÊp h¬n so víi nhËp ngo¹i. Hệ thống đo và điều khiển xa qua mạng Ethẻnet EĐĐK1, EĐĐK2, ETS đã được Cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng Bộ quốc phòng đánh giá, kiểm tra và cấp giấy chứng nhận chất lượng số 204-02, 204-03, 204-10 đáp ứng các chỉ đặt ra. Phần mềm EMON32 đã được đãng ký bản quyền và được cục bản quyền tác giả Bộ văn hóa thong tin cấp giấy chứng nhận bản quyền tác giả số: 927/2002/QTG. 49 2.3.2.3 Hệ thống VICON Hệ thống điều khiển bám đối tượng di động VICON là một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm các modul phần cứng và phần mềm. Hệ thống có khả năng tự động nhận dạng, tìm kiếm mục tiêu cũng như bám mục tiêu di động với quỹ đạo không biết trước, trong môi trường hoạt động thực tế. Hệ thống VICON có các chỉ tiêu kỹ thuật sau: - Giíi h¹n gãc quay ph−¬ng vÞ -1590 – +1580. - Giíi h¹n gãc quay tµ -300 – +410. - §é ph©n gi¶i gãc 0.01290. - KÕt nèi m¹ng Ethernet tèc ®é 10 – 100 MHz. - Tèc ®é xö lý ¶nh 25 frame/sec. - Tèc ®é b¸m 600/s. - HÖ xö lý Pentium cã dung l−îng bé nhí RAM, bé nhí FLASH lín vµ cã kh¶ n¨ng kÕt nèi víi c¸c m¸y tÝnh PC trªn m¹ng Ethernet víi giao thøc TCP/IP. - KÕt nèi qua cæng song song, nèi tiÕp, mµn h×nh giao diÖn Touchscreen. - PhÇn mÒm dÔ më réng, sö dông thuËn tiÖn, hÖ thèng cã ®é tin cËy cao. - ThiÕt bÞ dÔ dµng vËn hµnh l¾p ®Æt trªn xe, tµu. - KÝch th−íc cña bÖ quay: 260 x 300 x 300 mm (H x W x D). Träng l−îng: kho¶ng 5 Kg. - KÝch th−íc cña thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn: 260 x 260 x 350 mm (H x W x D). Träng l−îng: kho¶ng 7 Kg. a. Mô tả kỹ thuật của hệ thống VICON HÖ thèng VICON bao gåm c¸c modul phÇn cøng chÝnh, ®ã lµ bÖ quay pan/tilt 2 bËc tù do g¾n camera CCD vµ mét thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn cã cÊu h×nh m¹nh, nh»m môc ®Ých tÝnh to¸n xö lÝ tÝn hiÖu vµ ghÐp nèi víi ngo¹i vi. 50 ChØ tiªu kü thuËt cña c¸c thµnh phÇn trong hÖ thèng VICON. • Video Camera. Video Camera ®−îc sö dông trong hÖ thèng VICON lµ CV-M50, chÕ ®é monochrome, ho¹t ®éng theo nguyªn lý CCD. Camera do h·ng JAI Corporation chÕ t¹o. C¸c ®Æc tr−ng chñ yÕu: - Lo¹i CCD sensor víi ®é ph©n gi¶i 768(h) x 494(v) pixels theo tiªu chuÈn EIA. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn PPC-64T Pentium 800MHz 512MB SDRAM Card Sè ho¸ ¶nh FrameLocker Ethernet Hình 18: S¬ ®å khèi cña hÖ VICON Ngo¹i vi VideoCamera CV-M50 PC/104 Khèi nguån AC/DC Robot Pan/Tilt PTU-46-70W Pan-Tilt Controller (model PTU-C) RS232 51 - §é nh¹y cao, ®é s¸ng tèi thiÓu 0.05 lx. - KÝch th−íc mét pixels 8.4(h) x 9.8(v) µm - TÝn hiÖu ra video 25 h×nh/s. - KiÓu thÊu kÝnh C-mount. - HÖ sè khuÕch ®¹i cã thÓ thay ®æi manual/auto. - KÝch th−íc 40 x 50 x 80 mm - Träng l−îng 245 g. - Nguån 12VDC ±10% - KÝch th−íc : 40 x 50 x 80 mm (H x W x D). • Card sè ho¸ ¶nh. Card sè ho¸ ¶nh video thu ®−îc tõ camera FrameLocker theo chuÈn PC/104 cña h·ng Ajeco Inc. §©y lµ card xö lÝ ¶nh monochrome, 2 ®Çu vµo video, phï hîp cho c¸c øng dông nhóng, c¸c øng dông vÒ hÖ theo dâi gi¸m s¸t vµ c¸c hÖ xö lÝ ¶nh kh¸c. Tèc ®é sè ho¸ ¶nh theo thêi gian thùc víi 25 frames ¶nh mét gi©y. Sö dông phÇn mÒm cã thÓ thay ®æi ®−îc c¸c ®Æc tÝnh cña ¶nh vÒ ®é s¸ng, ®é t−¬ng ph¶n, hÖ sè khuÕch ®¹i vµ ®é ph©n gi¶i cña ¶nh. H×nh 4 lµ s¬ ®å ghÐp nèi vµ ch©n tÝn hiÖu cña card. C¸c ®Æc tr−ng kh¸c cña card FrameLocker: - 2 tÝn hiÖu vµo video chuÈn NTSC hoÆc PAL. - Bé chuyÓn ®æi 8 bit. - §é ph©n gi¶i cùc ®¹i 768 x 576 pixels. - Bé nhí ¶nh 512 KB. - Nguån cung cÊp 5V±5%. • HÖ Robot Pan/tilt. BÖ quay Pan/Tilt PTU-46-70W lµ robot hai bËc tù do do h·ng Directed Perception chÕ t¹o cho phÐp ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c vµ nhanh chãng vÞ trÝ, tèc ®é vµ gia tèc. Robot cã thÓ quay ®ång thêi theo hai h−íng pan vµ tilt víi ®é chÝnh x¸c cao. C¸c thµnh phÇn cña hÖ Robot: - Pan-Tilt Unit. 52 - Pan-Tilt Controller. - Pan-Tilt Cable. - AC/DC Power Supply. Mét sè ®Æc tr−ng cña hÖ Robot: - §iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh qua giao diÖn RS232. - Tèc ®é quay 600/s. - §é chÝnh x¸c vÒ gãc 0.01290. - T¶i träng ®Æt lªn robot 6 lbs. - §iÒu khiÓn chÝnh x¸c tèc ®é, vÞ trÝ, gia tèc. - Giíi h¹n gãc quay ph−¬ng vÞ -1590 – +1580. - Giíi h¹n gãc quay tµ -300 – +410. - Thay ®æi tèc ®é vµ vÞ trÝ khi ®ang ho¹t ®éng. - Nguån 1 chiÒu cung cÊp cho Robo