LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
I _ KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ
Hệ thống điều khiển máy khoan bằng máy tính điện tử là một tập
hợp các thiết bò và phụ kiện liên quan. Để nắm được hết các nguyên lý
hoạt động và cấu tạo của chúng rõ ràng là một vệc không đơn giản. Thậm
chí ngay cả tên gọi của một số bộ phận trong hệ thống cũng gây phiền hà
cho người sử dụng. Trước những tiến bộ như vũ bảo của ngành công
nghiệp ngày nay và nhu cầu ứng dụng máy tính vào mọi lónh vực, hệ thống
điều khiển tự động ngày càng được phát triển một cách hoàn hảo và có độ
chính xác cao.
Hoạt động cơ bản của hệ thống điều khiển máy khoan bằng máy
tính được thực hiện cũng giống như các loại giao tiếp khác. Dữ liệu được
chứa trong bộ nhớ của máy tính, sau đó được xuất ra qua cổng giao tiếp nối
tiếp đưa đến máy khoan để điều khiển động cơ đònh vò đúng vò trí cần
khoan, và cứ thế hết vò trí này đến vò trí khác đến khi nào mà máy tính gởi
lệnh dừng thì động cơ không hoạt động nữa. Khi ấy hệ thống khoan mạch
in hoàn thành.
II_ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Do thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài chỉ giới hạn trong vòng 6
tuần, với vốn kiến thức và việc tìm hiểu về hệ thống điều khiển và cơ cấu
cấu tạo, cũng như các bộ phận chi tiết trong hệ thống điều khiển còn hạn
chế, luận văn này chỉ thực hiện trong phạm vi ứng dụng phần mềm Pal-El
để khoan mạch in bao gồm các phần sau:
Phần I : Cơ sở lý thuyết về giao tiếp
Giao tiếp với máy tính
Giới thiệu về chuẩn RS-232
Phần II : Các khái niệm về máy điều khiển
theo chương trình số
Đại cương về điều khiển theo chương trình số
Truyền động bằng động cơ bước
Công việc này thực hiện được nhờ một phần mềm và sự thiết kế phần
cứng cực kỳ tinh xảo.
Ngày nay các máy AT 386, 486, Pentium dùng chip CPU lần lượt là
80386, 80486, P5 là kết quả của trình độ kỹ thuật và công nghệ hiện đại.
Chương trình một bộ nhớ lớn hơn tổ tiên là : 8088 hay 80286 cùng với
nhiều chức năng mới, thêm nữa là tốc độ vi xử lý không ngừng được nâng
cao độ rộng của data bus cũng mở rộng lên 32bit rồi 64 bit với Pentium.
II _ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA:
1. Vào ra điều khiển bằng chương trình :
Thiết bò ngoai vi điều ghép với Bus hệ thống vi xử lý thông qua các
phần thích ứng về công nghệ chế tạo và logic. Thích ứng về công nghệ chế
tạo là điều chỉnh mức công nghệ sản xuất thiết bò ngoại vi và công nghệ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
sản xuất của mạch trong hệ vi xử lý. Thích ứng về Logic là nhiệm vụ tạo
tín hiệu điều khiển ngoại vi tín hiệu trên bus hệ thống.
Trong hệ vi xử lý một vùng nhớ dùng làm nơi chứa đòa chỉ cổng vào
ra và CPU xuất hoặc nhập dữ liệu từ các cổng vào ra này các lệnh xuất
nhập In/Out Lúc này cổng vào ra được xem như thanh ghi ngoài, chúng
được viết vào hoặc đọc ra như ô nhớ Ram qua hai lệnh trên. Để phân biệt
hướng xuất hoặc nhập dữ liệu từ cổng vào ra CPU phát ra tín hiệu điều
khiển đọc hoặc viết. Để phân biệt vùng nhớ với thiết bò vào ra CPU phát
ra tín hiệu điều khiển IO/M. Khi có các lệnh này thì các lệnh In/Out mới
có tác dụng.
Ngoài các lệnh qui chiếu bộ nhớ, cũng như khả năng trao đổi dữ liệu
giữa thiết bò ngoại vi và hệ vi xử lý. Lúc đó vào ra được gán như một đòa
chỉ ô nhớ của bộ nhớ. Các thanh ghi liên quan tới cổng vào ra được xem
như ngăn nhớ. Khi bộ vi xử lý gọi đòa chỉ và xung điều khiển đọc hay viết
bộ nhớ không cần xác đònh nơi gởi là bộ nhớ hay thiết bò vào ra. Nó chỉ hỏi
nơi gởi dữ liệu vào trong khoảng thời gian cho phép. Bộ logic bên ngoài sẽ
giải mã đòa chỉ kết hợp với xung MR, MW, để chọn thiết bò mà không
card màn hình, vẫn còn những rãnh cắm để trống. Để giao tiếp với máy
tính, ta có thể thiết kế card mở rộng để gắn vào khe cắm mở rộng này. Ở
máy tính PC/XT rãnh cắm chỉ có 1 loại với độ rộng 8 bit và tuân theo tiêu
chuẩn ISA (Industry Standard Architecture). Rãnh cắm theo tiêu chuẩn IS
có 62 đường tín hiệu, qua các đường tín hiệu này máy tính có thể giao tiếp
dễ dàng với thiết bò bên ngoài thông qua card mở rộng.
Trên rãnh cắm mở rộng, ngoài 20 đường đòa chỉ, 8 đường dữ liệu,
còn có một số đường điều khiển như:
RESET
,
IOR
, IOW, AEN, CLK, ...
Do đó card giao tiếp với máy tính qua slot card đơn giản, số bit có thể tăng
dễ dàng, giảm được nhiều linh kiện, tốc độ truyền dữ liệu nhanh (truyền
song song). Tuy nhiên, do khe cắm nằm bên trong máy tính nên khi muốn
gắn card giao tiếp vào thì phải mở nắp ra, điều này gây bất tiện cho người
sử dụng.
2. Giao tiếp qua Serial Port (Port COM) :
IBM PC cung cấp 2 cổng nối tiếp: COM1 và COM2. Các cổng này
giao tiếp theo tiêu chuẩn RS232. Chúng có thể được nối với một Modem
để dùng cho mạng điện thoại, hay nối trực tiếp với một máy tính khác. Dữ
liệu được truyền qua cổng này theo cách nối tiếp, nghóa là dữ liệu được gởi
đi nối tiếp nhau trên 1 đường dây. Do các dữ liệu được truyền đi từng bit
một nên tốc độ truyền chậm, các tốc độ truyền có thể là 300, 600, 1200,
2400, 4800bps, 9600bps, chiều dài dữ liệu có thể là 5, 6, 7 hoặc 8 bit và
kết hợp với các bit Start, Stop, Parity tạo thành một khung (frame). Ngoài
ra cổng này còn có các điều khiển thu (Receive), phát (Trans), kiểm tra.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
Cách giao tiếp này cho phép khoảng cách truyền dữ liệu xa, tuy nhiên tốc
độ truyền rất chậm tốc độ tối đa là 20kbps.
là male (đực) và các đầu nối DCE phải là female (cái). Một loại đầu nối
đặc biệt không được cho, nhưng thường dùng nhiều nhất là đầu nối mele
DB-25P (hình 2-1). Ngoài ra, đối với nhiều hệ thống còn dùng loại 9 chân
như loại DE-9P mele (hình 2-2).
Hình 2-1 Hình 2-2
Được EIA đưa vào năm 1969 để truyền dữ liệu nối tiếp và tín hiệu
điều khiển giữa Modem và thiết bò đầu cuối (hoặc máy tính) với tốc độ
truyền tối đa là 20kbps ở cự ly khoảng 15m. đây là một dạng giao tiếp loại
TTL + bộ kích đường dây không cân bằng.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
Việc mô tả chuẩn này được chia làm ba phần: Các đặc điểm kỹ
thuật về điện, mô tả các đường dữ liệu điều khiển và sử dụng bộ kết nối
chân ra.
I _ ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT VỀ ĐIỆN CỦA RS232C
IN
NUMBERS
FOR 9
PINS
PIN
NUMBERS
FOR 25
PINS
COMMON
NAME
RS232C
NAME
SIGNAL
DIRECTION
ON DCE
3
DSR
GND
CD
CC
AB
CF
-
-
OUT
-
OUT
-
-
11
12
13
14
15
SCF
SCB
SBA
ĐB
-
OUT
OUT
IN
OUT
4
16
17
–15V. Các đường dữ liệu sử dụng mức logic âm: logic 1 có điện thế giữa
–5V và –15V, logic 0 có điện thế giữa +5V và +15V. tuy nhiên các đường
điền khiển (ngoại trừ đường TDATA và RDATA) sử dụng logic dương: gía
trò TRUE = +5V đến +15V và FALSE =-5V đến –15.
Ở chuẩn giao tiếp này, giữa ngõ ra bộ kích phát và ngõ vào bộ thu
có mức nhiễu được giới hạn là 2V. Do vậy ngưỡng lớn nhất của ngõ vào là
±3V trái lại mức ± 5V là ngưỡng nhỏ nhất với ngõ ra. Ngõ ra bộ kích phát
khi không tải có điện áp là ± 25V.
Các đặc điểm về điện khác bao gồm
♦ R
L
(điện trở tải) được nhìn từ bộ kích phát có giá trò từ 3 ÷ 7kΩ.
♦ C
L
(điện dung tải) được nhìn từ bộ kích phát không được vượt quá
2500pF.
♦ Để ngăn cản sự dao động quá mức, tốc độ thay đổi (Slew rate ) của
điện áp không được vượt qúa 30V/µs.
Đối với các đường điều khiển, thời gian chuyển của tín hiệu (từ
TRUE sang FALSE, hoặc từ FALSE sang TRUE ) không được vượt qúa
1ms. Đối với các đường dữ liệu, thời gian chuyển (từ 1 sang 0 hoặc từ 0
sang 1) phải không vượt qúa 4% thời gian của 1 bit hoặc 1ms.
II _ CÁC ĐƯỜNG DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN CỦA RS232
- TxD: Dữ liệu được truyền đi từ Modem trên mạng điện thoại.
- RxD: Dữ liệu được thu bởi Modem trên mạng điện thoại.
Các đường báo thiết bò sẵn sàng :
- DSR : Để báo rằng Modem đã sẵn sàng.
- DTR : Để báo rằng thiết bò đầu cuối đã sẵn sàng
- Các đường bắt tay bán song công.
- RTS : Để báo rằng thiết bò đầu cuối yêu cầu phát dữ liệu.
StopbitStarbit
+12V
LOW
1 1 0 1 0 0 1 0
-12V HIGHT
T =1/f
Baud
10
4µS
1.04ms
Hình 2-4: Dòng dữ liệu trên cổng RS 232 với tốc độ
9.600 baud
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
COM 2 (cổng nối tiếp thứ hai) Đòa chỉ cơ bản = 2F8(Hex)
COM 3 (cổng nối tiếp thứ ba) Đòa chỉ cơ bản = 3E8(Hex)
COM 4 (cổng nối tiếp thứ tư) Đòa chỉ cơ bản = 2E8(Hex)
Cũng như ở cổng máy in, các đường dẫn tín hiệu riêng biệt cũng cho
phép trao đổi qua các đòa chỉ trong máy tính PC. Trong trường hợp này,
người ta thường sử dụng những vi mạch có mức độ tích hợp cao để có thể
hợp nhất nhiều chức năng trên một chip. Ở máy tính PC thường có một bộ
phát/nhận không đồng bộ vạn năng (gọi tắt là UART: Universal
Asnchronous Receiver/ Transmitter) để điều khiển sự trao đổi thông tin
giữa máy tính và các thiết bò ngoại vi. Phổ biến nhất là vi mạch 8250 của
hãng NSC hoặc các thế hệ tiếp theo.
Thông thường với các yêu cầu ứng dụng tốc độ thấp người ta giao
tiếp qua ngõ nối tiếp, nó giao tiếp theo tiêu chuẩn RS232C và dùng để
giao tiếp giữa máy tính với Modem hoặc Mouse. Ngoài ra cũng có thể
dùng giao tiếp với printer hay plotter nhưng không thông dụng lắm bởi tốc
độ truyền quá chậm. Đối với máy AT cho ta hai ngõ giao tiếp COM1 và
COM2. Trong một số card I/O ta có thể có đến 4 cổng COM.
D
0
Bit D
0
D
1
: Cho biết độ rộng của dữ liệu
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
0 0 : Dữ liệu có độ rộng 5 Bit
0 1 : Dữ liệu có độ rộng 6 Bit
1 0 : Dữ liệu có độ rộng 7 Bit
1 1 : Dữ liệu có độ rộng 8 Bit.
Bit D
2
: Cho biết số Stop Bit.
0 : Sử dụng một bit Stop
1 : Sử dụng hai bit Stop
Bit D
3
D
4
: Các Bit parity (chẵn lẻ)
0 0 : Không kiểm tra tính Parity
1 1 : Không kiểm tra tính Parity
0 1 : Odd (lẻ)
1 0 : Even (chẵn)
Bit D
5
D
6
1488 có dạng vỏ vuông. Và MC 1489.Mỗi IC kích phát 1488 nhận một tín
hiệu mức TTL và chuyển thành tín hiệu ở ngõ ra tương thích với mức điện
áp của RS232C. IC 1489 phát hiện các mức vào của RS232C và chuyển
chúng thành các ngõ ra có mức TTL.
V _ MINH HỌA THÔNG TIN NỐI TIẾP BẤT ĐỒNG BỘ
Đối với các máy PC, các cổng liên lạc nối tiếp (serial port) còn được
gọi là các cổng COM. Hoàn toàn có thể sử dụng các cổng này để kết nối
máy PC với các máy tính khác, với các Modem, các máy in, máy vẽ, các
thiết bò điều khiển, mouse, mạng …
Tất cả các máy tính PC có khả năng làm việc tối đa là 4 cổng nối
tiếp khi sử dụng các card giao tiếp I/O chuẩn. Các cổng nối tiếp thường
được thiết kế theo các qui đònh RS-232 theo các yêu cầu về điện và về tín
hiệu. BIOS chỉ hỗ trợ các cổng nối tiếp RS-232C. Còn các chuẩn khác như:
RS-422, BiSync, SDLC, IEEE-488 (GPIB),… cần phải có các trình điều
khiển thiết bò bổ sung để hỗ trợ.
2 2
TxDTxD
3
3
CHAS GND
SIGNAL GND
1 1
7 7
88
CDCD
CTSCTS 55
4 4
RTSRTS
66
RxD
từ (word) trong vùng dữ liệu BIOS chứa đòa chỉ I/O cơ sở đối với 4 cổng
nối tiếp có thể có.
Ví dụ: Để truy suất cổng nối tiếp số 2, trước tiên phải đọc đòa chỉ
cổng I/O cơ sở từ vùng dữ liệu BIOS. Điều này có nghóa là một côûng nối
tiếp không có đòa chỉ cổng I/O cố đònh.
2 2
TxD
TxD
3
3
CHAS GND
SIGNAL GND
1 1
7 7
88
CDCD
CTS
CTS
55
4 4
RTSRTS
66
RxD
DSR
DTR
RxD
DTE B
DTE A
2020
DTR
2F9
2FA
2FB
2FC
2FD
2FE
IRQ4
3E8
3E9
3EA
3EB
3EC
3ED
3EE
IRQ3
2E8
2E9
2EA
2EB
2EC
2ED
2EE
Interrupt Request Line
Transmit/Receive Buffer và LSB of the
Divisor Latch
Interrupt Enable Register và MSB of the
Divisor Latch
Interrupt Identification Registers
Line Control Register
Modem Control Register
Thứ 6
Thứ 7
Thứ 8
3F8
2F8
Không
Không
Không
Không
Không
Không
3F8
2F8
Không
Không
Không
Không
Không
Không
3F8
2F8
3220h
3228h
4220h
4228h
5220h
5228h
Bảng trên mô tả thứ tự theo đó các BIOS sẽ tìm kiếm các cổng hoạt
động. Chỉ cổng I/O cơ sở đối với mỗi nhóm được hiển thò trong bảng này.
Trên hệ thống MCA, một khi 4 cổng đã được tìm thấy, các cổng khác
0
0
2F8
0
0
0
0
0
0
0
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
Các kết quả POST có thể có về việc phát hiện cổng nối tiếp.
- Trường hợp 1 : Mô tả POST phát hiện 2 cổng nối tiếp.
- Trường hợp 2 và 3 : Cho thấy chỉ có một cổng nối tiếp được phát hiện.
- Trường hợp 4 : Cho thấy không phát hiện được cổng nối tiếp nào.
Các phép thử này không khẳng đònh liệu có một thiết bò nối tiếp thực
sự được nối với cổng I/O hay không. Phép thử chỉ kiểm tra xem liệu phần
cứng cổng nối tiếp có tồn tại hay không tại một đòa chỉ I/O cụ thể. Tổng số
cổng nối tiếp hoạt động được phát hiện thấy (0 ÷ 4) được cất giữ trong byte
thiết bò tại đòa chỉ BIOS RAM 40:10h từ các bit 9 ÷ 11.
Quá trình phát nối tiếp
Để phát một byte trên đường dây kết nối nối tiếp, cổng được giả
đònh là đã được khởi sự với tốc độ baud và các phần chọn khung (Frame)
nối tiếp thích hợp. Chúng ta cũng giả đònh rằng các byte sẽ được phát đi
trên cổng nối tiếp số 1 (COM1).
1. Trước tiên, xác đònh đòa chỉ cơ sở cổng I/O bằng cách đọc một từ
(Word) từ vùng dữ lệu BIOS tại 40:OH đối với cổng nối tiếp COM1.
Nếu trò = 0: Không có cổng nối tiếp hoạt động nào được gắn ở đây và dó
nhiên không có dữ liệu nào được gửi đi.
2. Hai đường điều khiển MODEM là DTR (DATA Terminal Ready) và
dòch TSR (từ đây các bit dữ liệu được dòch ra và gửi đi), và tạo dạng
khung nối tiếp.
Quá trình nhạân nối tiếp .
Để nhận 1 byte từ đường dây kết nối nối tiếp, cổng được giả đònh như
trên (cho cổng COM3):
1. Trước tiên, xác đònh đòa chỉ cơ sở cổng I/O bằng cách đọc một từ
(Word) từ vùng dữ liệu BIOS tại 40:4H đối với cổng nối tiếp COM3.
Nếu trò = 0: Không có cổng nối tiếp hoạt động nào được gắn ở đây và dó
nhiên không có dữ liệu nào được gửi đi.
2. Hai đường điều khiển MODEM là DTR (DATA Terminal Ready) và
RTS (Request to Send) được xác lập lên mức cao (DTR = 1, RTS = 1).
- Điều này thông báo cho thiết bò kết nối biết rằng máy tính đang hoạt
động và sẵn sàng liên lạc. Điều này được thực hiện bằng cách ghi trò
1 các thanh ghi MMC của UART.
3. Kế đó kiểm tra tín hiệu trên đường trạng thái DSR. Tín hiệu này xuất
hiện trong bit 5 của thanh ghi MSR. DSR báo cho máy tính biết rằng
thiết bò kết nối đã được bật lên và sẵn sàng. DSR sẽ được kiểm tra cho
đến khi nó lên mức cao hay cho đến khi hết 2ms trước khi một lỗi đáo
hạn được báo hiệu.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
4. Kế đó, vùng đêïm nhận được kiểm tra để xem dữ liệu đã nhận được dữ
liệu nào chưa. Bit 0 của thanh ghi LSR chứa một cờ hiệu báo dữ liệu đã
sẵn sàng. Nó được xét lên 1 khi vùng đệm có dữ liệu. Nếu cờ báo dữ
liệu sẵn sàng không được xét sau 2ms, thì phần mềm sẽ khai báo một
lỗi đáo hạn, và tác vụ bò bỏ qua.
5. Nếu cho đến bây giờ chưa xảy ra việc đáo hạn, byte có thể được đọc từ
vùng đệm nhận của UART.
- Trong chế độ bất đồng bộ, 8251 A dòch số liệu trên dây RxD từ bit
một. Sau mỗi bit, thanh ghi thu được so sánh với thanh ghi chứa ký tự
SYN. Nếu hai thanh ghi chưa bằng nhau thì 8251 A dòch bit khác và
của byte lệnh được
thiết lập
Khối điều khiển Modem
Khối này tạo và nhận tín hiệu RTS (Request to Send).
♦ Ngoài ra, còn có các tín hiệu ra DTR (Data Terminel Ready) và tín
hiệu vào DSR (Data Set Ready). Đó là những tín hiệu vạn năng.
♦ Tín hiệu DTR điều khiển bởi bit D
2
bởi byte lệnh.
♦ Tín hiệu DSR thể hiện ở bit D
7
của thanh ghi trạng thái.
♦ USART không đònh nghóa các tín hiệu này một cách cứng ngắc.
Thông thường:
- Tín hiệu DTR qua Modem để chỉ rằng thiết bò đầu cuối sẵn sàng
truyền.
- DSR là tín hiệu từ Modem để chỉ trạng thái sẵn sàng liên lạc.
Khối điều khiển vào/ra
Logic điều khiển đọc/ghi giải mã các tín hiệu điều khiển từ Bus điều
khiển của đơn vò trung tâm thành những tín hiệu đều khiển các cổng
dẫn số liệu đến Bus nội của USART.
Bảng sau cho biết sự liên quan giữ các tín hiệu CE, C/D\ RD\
CE C/D\ RD\ WR\ Ý Nghóa
0
0
0
0
1
0
1
- Nếu đầu vào RxD có mức logic cao thì sự thay đổi từ 1 xuống 0 ở
RxD trước lúc kích mẫu là do nhiễu hay khối thu đã khởi động bộ
đếm trong khi nhận bit số liệu. Như vậy có sai 8251 bỏ lệnh đang
thực hiện và chuẩn bò ký tự mới.
- Nếu đầu vào RxD có mức logic thấp trong thời điểm kích mẫu. 8251
tiếp tục kích mẫu để nhận giá trò của các bit số liệu, bit kiểm tra
chẵn lẻ và các bit dừng. Sau đó, 8251 tách các bit khung và chuyển
số liệu qua Bus trong đến thanh ghi đệm số liệu thu. Tín hiệu RxRDI
được tạo ra để báo cho trung tâm biết số liệu thu đã sẵn sàng.
- Trong chế độ đồng bộ, khối thu kích mẫu các bit số liệu của ký tự
rồi đưa đến đệm số liệu thu và lập cờ RxRDI. Vì bộ thu nhóm một
số bit thành ký tự nên được xác đònh bit số liệu đầu tiên là cần thiết.
Để đồng bộ giữa bộ thu và bộ phát, nếu có trống trong dãy ký tự thì
8251 tự động chèn ký tự SYNC vào. Quá trình đồng bộ được thực
hiện trong quá trình bất đồng bộ.
Khối đệm vào ra
- Khối đệm vào ra chứa: Thanh ghi trạng thái, thanh ghi số liệu thu
(thanh ghi đệm số liệu thu), thanh ghi số liệu phát và lệnh (thanh ghi
đệm số liệu phát và lệnh).
- Như vậy, chỉ có một thanh ghi chứa thông tin chuyển từ đơn vò trung
tâm vào USART. Thông tin này bao gồm số liệu và lệnh, do vậy
phải có sự phân chia thời gian giữa lệnh và số liệu. Lệnh phải được
gửi trước số liệu. Trước khi gửi số liệu vào USART. Đơn vò trung
tâm phải kiểm tra tín hiệu sẵn sàng phát TxRDI. Nếu gửi thông tin
khi TxRDI ở trạng thái chưa sẵn sàng số liệu chuyển đi có thể sai
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
CHƯƠNG I
ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỀU KHIỂN THEO
CHƯƠNG TRÌNH SỐ
I _ KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU KHIỂN THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ
khiển theo điểm". Nhưng ta cũng dễ dàng khi rút ngắn vô hạn khoảng cách giữa các
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
điểm di động kế tiếp nhau và sẽ đạt đến một quá trình điều khiển quỹ đạo gọi là điều
khiển theo đường.
Phương pháp điều khiển theo chương trình số có thể dùng để di động bất kỳ một
cơ cấu nào được truyền động bằng động cơ. Phạm vi sử dụng nó rất rộng, nhưng chủ yếu
là tự động hóa máy công cụ.
Vì chương trình số có thể tiến hành cách xa máy và máy có hệ thống đo lường
riêng, nên hệ thống điều khiển này có thể điều khiển một cách dể dàng và nhanh chóng.
Hệ thống điều khiển theo chương trình số còn được gọi tắt là hệ thống NC
(Numerical Control) và máy điều khiển theo chương trình số được gọi là máy NC. 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 ghi trên băng từ, đóa từ hoặc
phim…
Bước phát triển cao của máy điều khiển theo chương trình số là sự ra đời của
trung tâm gia công CNC. Vậy trung tâm gia công là một loại máy điều khiển theo
chương trình số có cơ cấu tự động để thực hiện nhiều loại nguyên công khác nhau sau
một lần kẹp chi tiết, với sự trợ giúp của máy tính điện tử.
CNC có thể phân thành 2 loại: Loại dùng để gia công có dạng thân hộp tấm, loại
gia công chi tiết tròn xoay.
II _ ĐẶC ĐIỂM CỦA CNC
- Tập trung nguyên công cao độ.
- Có cơ cấu cấp dao tự động với dung lượng lớn.
- Phần lớn CNC thường có bàn máy phụ và đồ gá.
- Đạt được độ chính xác cao ở nguyên công tinh.
- Các CNC thường dùng hệ thống điều khiển theo đường.
III _ HỆ TOẠ ĐỘ MÁY
Các điểm mà trong khi gia công được xác đònh trong một chương trình để mô tả vò
trí của các điểm náy trong vùng làm việc, ta dùng hệ tọa độ. Nó bao gồm ba trục vuông
góc với nhau cũng cắt nhau tại điểm gốc 0.
Các khoảng cách theo chiều âm của trục có kèm theo dấu âm (-) phía trước.
Các số đo có thể đưa ra theo hai phương thức:
♦ Đo tuyệt đối :
Với các số đo tuyệt đối, ta đưa ra tọa độ các điểm đích tính từ một điểm cố
đònh trong vùng làm việc. Nghóa là trong mỗi chuyển động đều xác đònh mũi
khoan phải dòch chuyển đến đâu kể từ một điểm gốc 0 tuyệt đối.
♦ Đo theo chuổi kích thước :
Với các số đo theo chuỗi kích thước, ta đưa ra tọa độ các điểm
đích tính từ các điểm dừng lại của mũi khoan sau một lổ khoan được
khoan. Nghóa là trong mỗi chuyển động đều đưa ra số liệu của mũi khoan
cần được dòch chuyển tiếp một lượng là bao nhiêu nữa theo từng trục toạ
độ.
b) Dùng tọa độ cực :
Hình 1-2: Xác đònh nhanh
chiều trục tọa độ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP SVTH : NGUYỄN THỊ CHÍNH
Khi sử dụng các dữ liệu trong hệ tọa độ cực, ta đưa ra vò trí của một điểm thông qua
khoảng cách và góc so với một trục cơ sở.
Các tọa độ cực chỉ có thể đo trên một mặt phẳng chính. Trong phạm vi của một hệ
tọa độ cực có 3 mặt phẳng chính. Từ 3 trục x, y và z của hệ thống sẽ có 3 mặt kẹp, đó là:
Mặt x/y, mặt x/z, mặt y/z.
Những điểm quan trọng trong một hệ tọa độ cực
♦ Điểm chuẩn : Là điểm gốc 0 của hệ tọa độ máy.
♦ Điểm 0 chi tiết : Là điểm gốc 0 của hệ tọa độ chi tiết, nó được giữ cố đònh cho
một chi tiết.
♦ Điểm 0 lập trình : Là điểm gốc 0 từ đó xác đònh các dữ liệu cập nhật trong một
chương trình. Điểm này có thể thay đổi thông qua lệch dòch chuyển điểm 0.
IV _ CÁC DẠNG ĐIỀU KHIỂN
Phù hợp với yêu cầu đa dạng trong thực tế, người ta phân biệt hệ điều khiển theo
ba mức điều khiển khác nhau :
Hình 1-3: Sơ đồ điều khiển
theo điểm
y
2
y
1
x
1
x
2
X
A
B
Copyright: Tài liệu đại học ©