Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát từ xa thông qua hệ thống truyền thông với giao thức tcp/ip
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH TỰ ĐỘNG HOÁ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TỪ XA THÔNG QUA HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG VỚI GIAO THỨC TCP/IP LÊ THỊ PHƢƠNG THANH Thái Nguyên-2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TỪ XA THÔNG QUA HỆ THỐNG TRUYỀN THƠNG VỚI GIAO THỨC TCP/IP Ngành: Tự động hố Mã số: 111207TDH021 Học viên: Lê Thị Phương Thanh Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS Đỗ Xuân Tiến Khoa sau đại học Người hướng dẫn khoa học PGS-TS Đỗ Xuân Tiến Thái Nguyên- 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Sau gần năm học lựa chọn đề tài „Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát từ xa thông qua hệ thống truyền thông với giao thức TCP/IP‟ làm đề tài luận văn tốt nghiệp Đến hoàn thành xong đề tài, kết nỗ lực thân bảo hướng dẫn tận tình PGS.TS Đỗ Xuân Tiến Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết hồn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình Học viên Lê Thị Phương Thanh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Lời cam đoan 01 Mục lục 02 Danh mục bảng 05 Danh mục hình vẽ, đồ thị 06 MỞ ĐẦU 08 CHƢƠNG - KHÁT QUÁT CHUNG VỀ VI ĐIỀU KHIỂN 09 1.1 Khái niệm vi điều khiển 09 1.2 Các vi điều khiển thông dụng 09 1.3 Các hệ vi xử lý 12 1.4 Sơ đồ khối vi xử lý 13 1.4.1 Đơn vị xử lý trung tâm CPU 14 1.1.4.2 Bộ nhớ 15 1.4.3 Cổng vào/ra song song 15 1.4.4 Cổng vào/ra nối tiếp 15 1.4.5 Bộ đếm/Bộ định thời 16 1.5 Nguyên lý hoạt động vi xử lý CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TCP/IP 2.1 Mạng giao thức 18 23 23 2.1.1 Mạng (Mạng máy tính) 23 2.1.2 Giao thức TCP/IP 24 2.2 Mạng cục LAN công nghệ Ethernet 29 2.2.1 Mạng cục LAN 29 2.2.2 Công nghệ Ethernet 30 2.3 Hệ thống tên/địa CHƢƠNG - KIẾN TRÚC CỦA HỆ THỐNG Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 35 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 35 3.2 Vi mạch truyền thông ethernet 36 3.3 Vi mạch điều khiển (vi xử lý) 40 3.3.1 Sơ đồ chân PIC16F87X 42 3.3.2 Sự tổ chức nhớ PIC16F877 43 3.3.3 Truy xuất nhớ 44 3.3.4 Truy xuất cổng vào 44 3.3.5 Các Bộ Timer chip 46 3.3.6 Bộ chuyển đổi tương tự sang số 51 3.3.7 Các ngắt PIC16F877 52 3.4 Các vi mạch phụ trợ khác 52 3.4.1 Màn hình LCD 16 ký tự, dòng 52 3.4.2 Vi mạch chuyển đổi mức MAX232 53 3.4.3 Vi mạch ổn áp 3V3 – LD1117S33 54 3.4.4 Biến áp mạng 55 3.4.5 Các linh kiện khác 55 3.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 55 3.6 Vẽ mạch in sơ đồ nguyên lý 57 CHƢƠNG - LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG 4.1 Phần mềm lập trình biên dịch CCS 58 58 4.1.1 Tổng quan CCS 58 4.1.2 Giới thiệu CCS 58 4.1.3 Tạo PROJECT CCS 59 4.1.3.1 Tab General 61 4.1.3.2 Tab Communications 62 4.1.3.3 Tab SPI and LCD 62 4.1.3.4 Tab Timer 63 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.1.3.5 Tab Analog 63 4.1.3.6 Tab Other 64 4.1.3.7 Tab Interrupts Tab Driver 65 4.2 Lưu đồ thuật toán chương trình 66 4.2.1 Mơ hình điều khiển hệ thống điều khiển giám sát từ xa 66 4.2.2 Lưu đồ thuật tốn 67 4.2.3 Chương trình cho vi xử lý 68 KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật LCD Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật phần phát MAX232 Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật phần thu MAX232 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ khối vi xử lý Hình 1.2 Xử lý lệnh theo kiểu Hình 1.3 Xử lý lệnh theo kiểu đường ống Hình 2.1 Mơ hình tổng qt mạng Internet Hình 2.2 Ki ến trúc TCP/IP Hình 2.3 Mơ tả khái qt giao thức TCP/IP Hình 2.4 Q trình đóng/mở gói liệu TCP/IP Hình 2.5 Cấu trúc liệu TCP/IP Hình 2.6 Cấu trúc mạng hình Hình 2.7 Cấu trúc mạng hình tuyến Hình 2.8 Cấu trúc mạng dạng vịng Hình 2.9 Cấu trúc khung tin Ethernet Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển giám sát thơng qua mạng Ethernet Hình 3.2 Sơ đồ khối vi mạch giao tiếp ethernet ENC28J60 Hình 3.3 Sơ đồ ghép nối ENC28J60 với vi xử lý Hình 3.4 Quá trình đọc ghi điều khiển Ethernet Hình 3.5 Quá trình đọc ghi điều khiển MAC Hình 3.6 Quá trình ghi vào ghi lệnh Hình 3.7 Quá trình ghi vào đệm lệnh Hình 3.8 Quá trình ghi vào lệnh hệ thống Hình 3.9 Sơ đồ chân vi mạch PIC16F87X Hình 3.10 Màn hình LCD Hình 3.11 Sơ đồ khối chức LCD Hình 3.12 Sơ đồ mạch áp dụng điển hình MAX232 Hình 3.13 Sơ đồ mạch áp dụng điển hình LD1117S33 Hình 3.14 Sơ đồ chân biến áp mạng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Hình 4.1 Tạo file PCW compiler Hình 4.2 Lưu file vào thư mục có sẵn Hình 4.3 Tab General Hình 4.4 Tab Communications Hình 4.5 Tab SPI and LCD Hình 4.6 Tab Timer Hình 4.7 Tab Analog Hình 4.8 Tab Other Hình 4.9 Tab Interrupts Hình 4.10 Mơ hình hệ thống điều khiển giám sát từ xa thơng qua mạng LAN Hình 4.11 Lưu đồ thuật tốn hệ thống Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Ngày nay, thiết bị điện tử tự động hóa có mặt khắp nơi, dễ dàng bắt gặp tất lĩnh vực, từ ứng dụng đặc biệt công nghiệp sản phẩm dân dụng Ban đầu, việc giám sát từ xa thông qua hệ thống gồm phần tử nối với dây dẫn với chuẩn truyền thông phổ biến RS-232, RS-485 chuẩn công nghiệp ProfiBus Tuy nhiên, việc mở rộng phạm vi điều khiển (tức số lượng phần tử) mơ hình khó khăn, đặc biệt khoảng cách điều khiển hạn chế Sự đời cơng nghệ truyền thông với giao thức TCP/IP làm thay đổi hoàn toàn suy nghĩ phạm vi ứng dụng thiết bị giám sát từ xa Mơ hình mạng phổ biến mạng nội LAN (Local Area Network) mạng diện rộng WAN (Wide Area Network), gọi chung mạng Ethernet cho phép mở rộng dễ dàng phạm vi giám sát quy mô hệ thống Khơng thế, mạng Ethernet, gắn nhiều thiết bị đầu cuối khác có giao tiếp thông qua cổng truyền thông ethernet máy tính, máy in, camera, đó, việc vận hành giám sát trở nên dễ dàng Với đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát từ xa thông qua hệ thống truyền thông với giao thức TCP/IP‟‟ mong xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát với quy mô mạng lớn Được bảo hướng dẫn tận tình PGS.TS Đỗ Xn Tiến đến tơi hồn thành xong đề tài Kính mong bảo đóng góp từ phía người đọc! Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... nên dễ dàng Với đề tài ? ?Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát từ xa thông qua hệ thống truyền thông với giao thức TCP/IP? ??‟ mong xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát với quy mô mạng lớn Được... lựa chọn đề tài ? ?Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát từ xa thông qua hệ thống truyền thông với giao thức TCP/IP? ?? làm đề tài luận văn tốt nghiệp Đến tơi hồn thành xong đề tài, kết nỗ lực thân... CÔNG NGHIỆP o LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TỪ XA THÔNG QUA HỆ THỐNG TRUYỀN THƠNG VỚI GIAO THỨC TCP/IP Ngành: Tự động hố Mã số: 111207TDH021 Học
