Đồ án Điều khiển vị trí động cơ DC qua giao diện Labview
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
ISO 9001:2015
ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC QUA GIAO DIỆN
LABVIEW
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
HẢI PHÒNG - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC QUA GIAO DIỆN
LABVIEW
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
Sinh viên
Phạm Ngọc Giang
Giảng viên hướng dẫn :Th.S Ngô Quang Vĩ
HẢI PHÒNG - 2020
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc
----------------o0o-----------------
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Sinh viên: Phạm Ngọc Giang - Mã SV: 1512102026
Lớp: DC1901 - Ngành: Điện Tự Động Công Nghiệp
Tên đề tài: Điều khiển vị trí động cơ DC qua giao diện Labview
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp
( về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ).
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán.
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………..
3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp.
……………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………..
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Người hướng dẫn thứ nhất:
Họ và tên
: Ngô Quang Vĩ
Học hàm, học vị
Cơ quan công tác
: Thạc Sĩ
: Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
Nội dung hướng dẫn : Toàn bộ đề tài
Người hướng dẫn thứ hai:
Họ và tên:.............................................................................................
Học hàm, học vị:...................................................................................
Cơ quan công tác:.................................................................................
Nội dung hướng dẫn:............................................................................
Đề tài tốt nghiệp được giao ngày tháng năm
Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng năm
Đã nhận nhiệm vụ ĐTTN
Đã giao nhiệm vụ ĐTTN
Sinh viên
Người hướng dẫn
Phạm Ngọc Giang
Th.S. Ngô Quang Vĩ
Hải Phòng, ngày ...... tháng........năm 2019
Hiệu trưởng
GS.TS.NGƯT Trần Hữu Nghị
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP
Họ và tên giảng viên:
Đơn vị công tác:
..............................................................................................
........................................................................ .....................
...................................... Chuyên ngành: ..............................
......................................................................... .......... ..........
Họ và tên sinh viên:
Đề tài tốt nghiệp:
Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp
................................................................................................................................................
......................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
1. Đánh giá chất lượng của đồ án/khóa luận (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong
nhiệm vụ Đ.T. T.N trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu…)
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
2. Ý kiến của giảng viên hướng dẫn tốt nghiệp
Được bảo vệ
Không được bảo vệ
Điểm hướng dẫn
Hải Phòng, ngày … tháng … năm ......
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM PHẢN BIỆN
Họ và tên giảng viên: ...............................................................................................
Đơn vị công tác: .......................................................................................................
Họ và tên sinh viên: ...................................... Chuyên ngành: .................................
Đề tài tốt nghiệp: ......................................................................................................
1. Phần nhận xét của giáo viên chấm phản biện
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
2. Những mặt còn hạn chế
................................................................................................................................................
......................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
3. Ý kiến của giảng viên chấm phản biện
Được bảo vệ
Không được bảo vệ
Điểm hướng dẫn
Hải Phòng, ngày … tháng … năm ......
Giảng viên chấm phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)
LỜI CẢM ƠN
Khi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này cũng là em kết thúc thời gian học tập tại
trường Đại học Dân lập Hải Phòng. Khoảng thời gian học tập và nghiên cứu tại
trường đã giúp em hiểu và yêu quý nơi đây nhiều hơn. Nhà trường và Thầy Cô
không những truyền đạt cho em những kiến thức chuyên môn mà còn giáo dục cho
em về lý tưởng, đạo đức trong cuộc sống. Đây là những hành trang không thể thiếu
cho cuộc sống và sự nghiệp của em sau này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
tất cả các Quý Thầy Cô đã tận tình chỉ bảo, dẫn dắt em đến ngày hôm nay để có thể
vững bước trên con đường học tập và làm việc sau này.
Đồ án tốt nghiệp đã đánh dấu việc hoàn thành những năm tháng miệt mài
học tập của em. Và đồ án này cũng đánh dấu sự trưởng thành trên con đường học
tập của em. Qua đây em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn động
viên và tạo mọi điều kiện để nhóm hoàn thành khóa học.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Thầy Ngô Quang Vĩ
với sự nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi và sự định hướng đúng đắn và kịp
thời của Thầy đã giúp em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.
Sinh viên thực hiện
Phạm Ngọc Giang
MỤC LỤC
Lời mở đầu ..........................................................................................................
CHƯƠNG 1 :.......................................................................................................
1.1.1. LabVIEW là gì? ........................................................................................
1.1.2. Vai trò của LabVIEW ...............................................................................
1.1.5. Các giao thức kết nối.................................................................................
1.1.6.1. Các module LabVIEW...........................................................................
1.1.6.2. Các bộ công cụ LabVIEW .....................................................................
1.2.1. Bảng giao diện (The Front panel) .............................................................
1.2.3. Viết chương trình trên nền LabVIEW......................................................
CHƯƠNG 2.........................................................................................................
.............................................................
CHƯƠNG 3 :.......................................................................................................
ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐỘNG CƠ DC QUA GIAO DIỆN LABVIEW ............
3.1.KHÁI NIỆM..................................................................................................
3.2.GIỚI THIỆU VỀ Drive L298......................................................................
3.2.1. Giới thiệu...................................................................................................
3.2.2.Sơ đồ khối...................................................................................................
3.2.3.Các giá trị chịu đựng tối đa........................................................................
3.2.4.Sơ đồ chân.....................................
3.2.5.Thông số về nhiệt độ..................................................................................
3.2.6.Chức năng cácchân....................................................................................
3.2.7.Thông tin ứng dụng....................................................................................
3.2.8.Đặc tính điện..............................................................................................
3.3. GIỚI THIỆU VỀ CARD USB-9090............................................................
3.4. ĐIỀU KHIỂN PID CHO ĐỘNG CƠ DC....................................................
3.4.1. Sơ đồ khối.................................................................................................
3.4.2. Sơ đồ kết nối hoàn chỉnh...........................................................................
3.4.3. Chạy chương trình....................................................................................
KẾT LUẬN
Lời mở đầu
- Nghiên cứu về cách thức sử dụng phần mềm LabVIEW, tìm hiểu về các
ứng dụng của LabVIEW như: cách tạo giao diện, lập trình sơ đồ khối, làm thế nào
để tạo thiết bị ảo (VI) và thiết bị ảo con (Sub VI) …
- Nghiên cứu về card USB- 9090, cách truyền và nhận tín hiệu từ phần mềm
LabVIEW tới card USB- 9090.
- Điều khiển PID cho động cơ DC trên cơ sở lập trình labview
Đối tượng phạm vi nghiên cứu
Với đề tài:’’Điều khiển vị trí động cơ DC qua giao diện LABVIEW’’ đối
tượng nghiên cứu của em bao gồm: nghiên cứu về phần mềm LabVIEW, card
USB-9090 , động cơ một chiều , điều khiển PID, giao tiếp với pc thông qua card
USB-9090 phần mềm LabVIEW xử lý tín hiệu đưa vào, sau đó xuất tín hiệu ra để
điều khiển động cơ DC
Ý nghĩa thực tiễn của đồ án:
Nghiên cứu phần mềm LabVIEW với những ứng dụng rất rộng rãi, bởi vì
bằng phần mềm chúng ta có thể thiết kế, điều khiển và kiểm tra như các phần cứng
điều khiển và đo đạc. LabVIEWcó khả năng kết nối tới rất nhiều thiết bị giúp tập
hợp dữ liệu dễ dàng, đồng thời cung cấp tính kết nối tới hầu hết mọi thiết bị đo, vì
vậy có thể dễ dàng kết hợp những ứng dụng LabVIEW mới vào các hệ thống hiện
đại
Nội dung thực hiện đề tài gồm 3 chương
Chương 1 : Tổng quan về phần mềm lập trình labVIEW
Chương 2 :Tìm hiểu động cơ một chiều các phương pháp điều khiển
Chương 3 :Điều khiển vị trí động cơ DC qua giao diện labview
Do thời gian có hạn và kiến thức chuyên môn cũng như thực tế còn hạn chế
nên bản đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự chỉ
bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án này được hoàn thiện hơn.
CHƯƠNG 1 :
TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH LABVIEW
1.1: TỔNG QUAN VỀ LABVIEW
1.1.1. LabVIEW là gì?
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) là
ngôn ngữ lập trình đồ họa sử dụng các biểu tượng (Icon) thay cho những dòng
lệnh để tạo ứng dụng.
1.1.2. Vai trò của LabVIEW
- Kiểm tra, đo kiểm và phân tích tín hiệu trong kỹ thuật (đo nhiệt độ, phân
tích nhiệt độ trong ngày)
- Thu thập dữ liệu (Data Acquisition ), (thu thập các giá trị áp suất, cường
độ, dòng điện,…)
- Điều khiển các thiết bị ( điều khiển động cơ DC, điều khiển nhiệt độ trong
lò …)
- Phân loại sản phẩm (dùng chương trình xử lý ảnh để phân biệt sản phẩm bị
lỗi, phế phẩm)
- Báo cáo trong công nghiệp (thu thập, phân tích dữ liệu và báo cáo cho
người quản lý ở rất xa thông qua giao thức truyền TCP/IP trong môi trường mạng
Ethernet)
- Giao tiếp máy tính và truyền dẫn dữ liệu qua các cổng giao tiếp ( hỗ trợ hầu
hết các chuẩn giao tiếp như USB, PCI, COM, RS-232, RS-485)
Hình 1.1 Phạm vi ứng dụng của LabVIEW
1.1.3. Các chức năng chính của LabVIEW
- Thu thập tín hiệu từ các thiết bị bên ngoài như cảm biến nhiệt độ, hình ảnh
từ webcam, vận tốc của động cơ…
- Giao tiếp với các thiết bị ngoại vi thông qua nhiều chuẩn giao tiếp như:
RS232, RS485, USB, PCI, TCP/IP, Enthernet.
- Mô phỏng và xử lý các tín hiệu thu nhận được để phục vụ các mục đích
nghiên cứu hay mục đích của hệ thống mà người lập trình mong muốn.
- Xây dựng các giao diện người dùng một cách nhanh chóng và thẩm mỹ hơn
nhiều lần so với các ngôn ngữ như VB, Matlab, Visual C…
- Cho phép kết hợp với nhiều ngôn ngữ truyền thống như C, C++…
- Cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển như PID, Logic mờ (Fuzzy).
1.1.4. Phần mềm nhúng vào LabVIEW
- Wolfram Research Mathematica.
- Microsoft Excel.
- The MathWorks MATLAB and Simulink.
- MathSoft MathCAD.
- Electronic Workbench MultiSim.
- Texas Instruments Code Composer Studio.
1.1.6. Các Module và bộ công cụ LabVIEW
1.1.6.1. Các module LabVIEW
Để tăng cường sức mạnh và mở rộng khả năng của bộ phần mềm phát triển
LabVIEW, NI cung cấp thêm các module hỗ trợ đến nhiều loại phần cứng nhúng
khác nhau:
- Module thời gian thực (LabVIEW Real-Time Module).
- Module FPGA.
- Module điều khiển giám sát và ghi dữ liệu (LabVIEW Datalogging and
Supervisory Control Module).
- Module biểu đồ trạng thái (LabVIEW Statechart Module).
- Module mô phỏng và thiết kế bộ điều khiển (LabVIEW Control Design and
Simulation Module).
- Module phát triển thị giác (NI Visioni Development Module).
- Module cho màn hình cảm ứng và PDA (LabVIEW PDA and LabVIEW
Touch Panel Module).
- LabVIEW DSP Module ( xử lý tín hiệu số )
1.1.6.2. Các bộ công cụ LabVIEW
NI cũng thêm vào LabVIEW các bộ công cụ để đem lại các tiện ích khác
nhau như: tạo báo cáo, phân tích nâng cao, thông tin liên lạc cơ sở dữ liệu, phân
tích âm thanh và rung động.
- Bộ công cụ kết nối cơ sở dữ liệu (LabVIEW Database Connectivity
Toolkit).
- Bộ công cụ xử lý tín hiệu nâng cao (LabVIEW Advanced Signal Processing
Toolkit).
- Bộ đo lường âm thanh và rung động (LabVIEW Sound and Vibration
Measurement Suite).
- Bộ công cụ nhận dạng hệ thống (LabVIEW System Identification Toolkit).
- Bộ công cụ tương tác mô phỏng (LabVIEW Simulation Interface Toolkit).
- Bộ công cụ theo dõi thực thi thời gian thực (LabVIEW Real-Time
Execution Trace Toolkit).
- Bộ công cụ kết nối Internet (LabVIEW Internet Toolkit).
- Bộ công cụ điều biến (LabVIEW Modulation Toolkit).
- Bộ công cụ điều khiển PID (LabVIEW PID Control Toolkit).
- Bộ công cụ thiết kế bộ lọc số (LabVIEW Digital Filter Design Toolkit).
1.1.7. LabVIEW làm việc như thế nào?
LabVIEW được biết đến như là một ngôn ngữ lập trình với khái niệm hoàn
toàn khác so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như ngôn ngữ C,
Pascal… Bằng cách diễn đạt cú pháp thông qua các hình ảnh trực quan trong
môi trường soạn thảo có sẵn hàng ngàn thư viện, hàm và cấu trúc lập trình,
LabVIEW đã được gọi với tên khác là lập trình G (viết tắt của Graphical).Những
chương trình LabVIEW được gọi là những thiết bị ảo (Virtual Instruments – VIs),
bởi vì hình dạng và cách hoạt động giống với những thiết bị vật lý, chẳng hạn như
máy nghiệm dao động, máy hiện sóng…
Trong LabVIEW, bạn xây dựng giao diện người dùng bằng cách sử dụng
một bộ các công cụ và đối tượng, và cửa sổ Front panel được xem như là giao diện
người dùng. Còn cửa sổ Block diagram chứa các hàm thao tác là các biểu tượng đồ
họa, nơi mà dòng dữ liệu thực thi.
1.2. CÁC THÀNH PHẦN CỦA LABVIEW
LabVIEW bao gồm các thư viện của các hàm chức năng và các công cụ phát
triển được thiết kế đặc biệt dành cho thiết bị điều khiển. Các chương trình
LabVIEW được gọi là những dụng cụ ảo bởi vì sự xuất hiện và hoạt động của
chúng mô phỏng các dụng cụ thực tế. Các VI có cả 2 tương tác đó là: một tương tác
giao diện người dùng và một mã nguồn tương đương, và truy nhập các tham số từ
các VI tầng cao.
LabVIEW gồm có 3 thành phần chính đó là: bảng giao diện ( The Front
Panel), sơ đồ khối (The Block Diagram) và biểu tượng & đầu nối (The Icon -
Connect).
1.2.1. Bảng giao diện (The Front panel)
Front Panel là giao diện mà người sử dụng hệ thống nhìn thấy. Các VI bao
gồm một giao diện người dùng có tính tương tác mà được gọi là bảng giao diện, vì
nó mô phỏng mặt trước của một dụng cụ vật lý. Bảng giao diện có thể bao gồm các
núm, các nút đẩy, các đồ thị và các dụng cụ chỉ thị và điều khiển khác.
Bạn nhập vào dữ liệu sử dụng bàn phím và chuột rồi sau đó quan sát các kết
quả trên màn hình máy tính.
Vào Start>>All Programs>> National Instruments LabVIEW một cửa sổ
LabVIEW xuất hiện. Bạn tiếp tục chọn Evaluate và cửa sổ Getting Started sẽ xuất
hiện ngay sau đó. Bạn chọn Blank VI để hiển thị bảng giao diện hoặc bạn có thể
chọn New và sau đó hộp thoại New xuất hiện và trong hộp thoại đó mặc định con
trở ở danh mục Blank VI. Để hiển thị bảng giao diện bạn chỉ cần kích vào nút OK ở
phía góc phải dưới. Cả hai cách trên đều để mở bảng giao diện mới để bạn có thể
xây dựng một VI mới hoàn toàn.
Ngoài ra bạn có thể mở một bảng giao diện có sẵn trong LabVIEW bằng
cách trong hộp thoại New, từ mục Create New, lựa chọn VI>>From
template>>Tutorial (Getting Started)>>Generate and Display. Và sau đó kích
nút OK để hiển thị bảng giao diện. Bảng giao diện sẽ xuất hiện như hình1.3
Hình 1.3. Bảng giao diện
Ta cũng có thể mở bảng giao diện của một VI có sẵn trong thư viện LabVIEW
bằng cách trong hộp thoại bảng giao diện vào File>>Open sau đó kích đúp vào các
ví dụ có sẵn. Trong khi VI đang tải, một hộp thoại xuất hiện, cái mà mô tả tên của
VI hiện thời đang tải, tên của điều khiển cứng mà VI được định vị trên đó, các thư
mục và các đường dẫn đang được tìm kiếm, và số lượng VI trong quá trình tải. Hộp
thoại xuất hiện như hình 1.4 bên dưới:
Hình 1.4 Mô tả tên của VI hiện thời đang tải
Trong bảng giao diện bao gồm một thanh công cụ của các nút lệnh và các
dụng cụ chỉ báo trạng thái mà bạn sử dụng cho quá trình chạy và xử lý các VI.
Nó cũng bao gồm những tuỳ chọn phông và các tuỳ chọn phân phối và sắp
thành hàng cho việc soạn thảo các VI
1 2 3 4
5
6
7
8 9 10
Hình 1.5 Thanh công cụ giao diện
Trong đó:
1. Nút chạy chương trình (thanh không sáng – bị vỡ: lỗi, phải sửa lại
chương trình)
2. Nút chạy lặp
3. Nút dừng cưỡng ép chương trình
4. Nút tạm dừng
5. Text setting (màu sắc, định dạng, kích thước- phông)
6. Gióng đều đối tượng theo hàng dọc và ngang
7. Phân bố các đối tượng
8. Thay đổi kích thước các đối tượng
9. Lệnh bổ sung
10. Cửa sổ trợ giúp
Các lưu ý trong hoạt động VI
1. Trong bảng giao diện, chạy VI bằng cách kích vào nút chạy
Tải về để xem bản đầy đủ
65 trang
15660
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Điều khiển vị trí động cơ DC qua giao diện Labview", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_dieu_khien_vi_tri_dong_co_dc_qua_giao_dien_labview.pdf
