Thiết kế và chế tạo card thu thập số liệu đa kênh

CH¦¥NG I ®Æt vÊn ®Ò vµ nhiÖm vô th­ I. §Æt vÊn ®Ò: N­íc ta ®ang trong qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ c¸c ngµnh s¶n xuÊt cña nÒn kinh tÕ quèc d©n. Do ®ã ngµnh c«ng nghiÖp n¨ng l­îng ®ãng vai trß rÊt quan träng trong tiÕn tr×nh ®ã. §Æc biÖt lµ ngµnh §iÖn, mét ngµnh cã vai trß then chèt quyÕt ®Þnh sù ph¸t triÓn cña ngµnh kinh tÕ kh¸c. §Ó thùc hiÖn ®­îc môc ®Ých c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ngµnh ®iÖn ph¶i ®i tr­íc mét b­íc, t¹o ®iÒu kiÖn tiÒn ®Ò ®Ó c¸c ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c ph¸t triÓn. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn mét sè c¸c nhµ m¸y c¬ së s¶n xuÊt cÇn ®Õn th«ng sè vµ l­u tr÷ d÷ liÖu vÒ ®iÖn ¸p, c«ng suÊt, nhiÖt ®é, ¸p suÊt…ChÝnh v× vËy nªn rÊt cÇn tíi nh÷ng thiÕt bÞ hay hÖ thèng thu th©p sè liÖu còng nh­ l­u tr÷ khi x¶y ra sù cè trong khi vËn hµnh. NhÊt lµ trong giai ®o¹n hiÖn nay nÒn kinh tÕ n­íc ta ®ang trong thêi kú ®æi míi vµ më cöa, nÒn c«ng nghiÖp ®ßi hái sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ nªn nh÷ng thiÕt bÞ thu thËp sè liÖu kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong hÇu hÕt c¸c nhµ m¸y xÝ nghiÖp hay c«ng së s¶n xuÊt. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y viÖc nghiªn cøu kü thuËt tin hoc c«ng nghiÖp vµ tù ®éng ho¸ ngµy cµng ®­îc quan t©m vµ ph¸t triÓn tõng b­íc ¸p dông vµo c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ kinh doanh ®· mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. §iÒu ®ã chøng tá ®©y lµ m«n khoa häc c«ng nghÖ mòi nhän trong chiÕn l­îc c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n­íc trong giai ®o¹n hiÖn nay. HÖ thu thËp sè liÖu vµ tËp hîp c¸c thiÕt bÞ kü thuËt thùc hiÖn c¸c thao t¸c kh¸c nhau theo mét tÝnh to¸n ®Þnh s½n, ®Î ®o c¸c ®¹i l­îng vËt lý mét c¸ch trùc tiÕp tõ ®èi t­îng ®o tù ®éng ®Ó cã thÓ biÕn ®æi vµ chuyÓn thµnh tÝn hiÖu phï hîp cho viÖc truyÒn l­u gi÷ vµ quan s¸t b»ng mµn h×nh vµ co thÓ ®iÒu khiÓn theo mong muèn. HÖ thu thËp sè liÖu ®o ®ãng vai trß quan träng trong ®o l­êng vµ ®iÒu khiÓn. Trong ®o l­êng nã ®ãng vai trß lµ mét hÖ thèng ®o l­êng c¸c ®¹i l­îng vËt lý: l­u l­îng, nhiÖt ®é, ¸p suÊt… tõ c¸c ®èi t­îng. HÖ thu thËp sè liÖu lµ mét kh©u kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t. Card thu thËp sè liÖu ®a kªnh lµ mét bé phËn quan träng trong nghµnh c«ng nghiÖp hiÖn nay. Chóng cã vai trß thu thËp vµ l­u l¹i c¸c th«ng sè nh­ ®iÖn ¸p nhiÖt ®é ¸p suÊt… Nã rÊt cÇn thiÕt cho c¸c nghµnh c«ng nghiÖp ®iÖn tö, khi cã sù cè x¶y ra, ®iÖn ¸p, nhiÖt ®é, ¸p suÊt t¨ng qu¸ cao card thu thËp sè liÖu cã nhiÖm vô göi sè liÖu ®Õn c¸c hÖ thèng tù ®éng ®ãng c¾t lµm gi¶m ®i thiÖt h¹i khi x¶y ra sù cè. H¬n n÷a nã còng lµ mét thiÕt bÞ cho biÕt chÝnh x¸c c¸c sè liÖu cÇn thiÕt. Do vËy card thu thËp sè liÖu ®a kªnh nµy ngµy cµng ph¶i ®­îc c¶i tiÕn vÒ chøc n¨ng vµ ®é tin cËy. Cho ®Õn nay hÇu hÕt c¸c thiÕt bÞ ë n­íc ta ®Òu ph¶i nhËp tõ n­¬c ngoµi vÒ v× vËy nªn cã kh«ng Ýt nh÷ng nh­îc ®iÓm. Nh÷ng thiÕt bÞ thu thËp sè liÖu còng vËy - §é chÝnh x¸c ch­a cao, dÔ bÞ ¶nh h­ëng cña nhiÔu. - Chi phÝ khai th¸c sö dông cao (chi phÝ duy tr× ®iÒu kiÖn lµm viÖc, chi phÝ kiÓm tra). - Kh¶ n¨ng thu thËp sè liÖu vµ l­u gi÷ cho hÖ thèng trong chÕ ®é lµm viÖc b×nh th­êng lµ ch­a cao. - Ng­ìng ph¸t hiÖn vµ ®é nh¹y khi th«ng sè v­ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp ch­a cao, ch­a ®­îc chÝnh x¸c. - Gi¸ thµnh cña hÖ thu thËp sè liÖu nh­ vËy cao ch­a phï hîp víi kinh tÕ cña n­íc ta. ViÖc ¸p dông Card thu thËp sè liÖu ®a kªnh vµo c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t cho phÐp ph¸t hiÖn vµ xö lý kÞp thêi khi c¸c th«ng sè vÒ ®iÖn vµ vËt lý v­ît qu¸ møc an toµn, nã ®Æc biÖt tá ra cÇn thiÕt ®èi víi c¸c hÖ thèng c«ng nghiÖp vµ tù ®éng ho¸, nhÊt lµ ®èi víi c¸c hÖ thèng cÇn thu thËp sè liÖu hµng ngµy hµng giê. Nh­ng c«ng viÖc nµy gÆp ph¶i mét sè vÊn ®Ò nan gi¶i. VÊn ®Ò chÝnh vÉn lµ nguån vèn ®Ó thay thÕ c¸c hÖ thèng thu thËp sè liÖu, ®Ó t¨ng ®­îc hiÖu qu¶ cña vèn ®Çu t­ th× ngoai viÖc t¨ng c­êng qu¶n lý tµi chÝnh th× viÖc gi¶m bít tû träng thiÕt bÞ nhËp ngo¹i còng lµ mét yÕu tè quyÕt ®Þnh. C¸c hÖ thèng thu thËp sè liÖu mua tõ c¸c h·ng næi tiÕng cã gi¸ thµnh rÊt cao trong khi ®ã gi¸ thµnh cña linh kiÖn ®iÖn tö chiÕm tû träng chØ tõ 10% - 15% cßn l¹i lµ gi¸ thµnh phÇn mÒm vµ thiÕt kÕ. ChÝnh v× vËy viÖc tù thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o ra c¸c Card thu thËp sè liÖu ®a kªnh trong n­íc sÏ lµm cho gi¸ thµnh cña thiÕt bÞ rÎ h¬n mµ chÊt l­îng vÉn ®¶m b¶o d­îc yªu cÇu, gãp phÇn rÊt lín vµo viÖc ph¸t triªn nÒn c«ng nghiÖp n­íc nhµ. §Ò tµi nghiªn cøu chÕ t¹o Card thu thËp sè liÖu ®a kªnh trªn c¬ së vi xö lý nh»m phôc vô cho môc ®Ých chung cña ngµnh, vµ tõng b­íc øng dông réng r·i chóng trong c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t. NhÊt lµ c¸c hÖ thèng ®o l­êng ®iÒu khiÓn cÇn l­u tr÷ c¸c sè liÖu hay th«ng sè trong khi vËn hµnh. II. NhiÖm vô th­: Víi môc ®Ých thu thËp ®­îc sè liÖu ®a kªnh vµ l­u gi÷ l¹i nh÷ng sè liÖu ®ã trong c¸c hÖ thèng ®o l­êng vµ ®iÒu khiÓn ThÇy Ths Lª H¶i S©m ®· h­íng dÉn t«i thùc hiÖn ®Ò tµi nghiªn cøu vµ chÕ t¹o Card thu thËp sè liÖu ®a kªnh víi c¸c nhiÖm vô vµ chøc n¨ng cña card thu thËp nh­ sau: - Sè kªnh : 8 kªnh - TÝn hiÖu ®Çu vµo : 0 -> 5 V - Chøc n¨ng: 1. Thu thËp 8 kªnh d÷ liÖu 2. HiÓn thÞ LCD 3. KÕt nèi c¬ së d÷ liÖu víi PC (Qua RS232) 4. Setup c¸c th«ng sè qua bµn phÝm 5. L­u d÷ liÖu vµo EEPROM 6. GhÐp nèi ®ång hå thêi gian thùc.