1. Chương 4 - CÁC MÔ ĐUN ĐiỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG CƠ ĐiỆN TỬ
Mô đun truyền thông
Mô đun xử lý
Mô đun phần mềm
Mô đun giao diện

2. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG
Các thiết bị và hệ thống điều khiển tự động cần có sự trao đổi thông tin với nhau để giữ nhịp sản xuất và tác động giữa chúng
Sự lưu thông dữ liệu từ một bộ điều khiển của thiết bị này sang bộ điều khiển của một thiết bị khác hình thành mô đun truyền thông của mạng.
Sự trao đổi, truyền thông tin, dữ liệu giữa các máy tính kể cả các hệ điều khiển tùy theo phạm vi sử dụng được yêu cầu có thể là:
Điều khiển trung tâm
Điều khiển phân cấp
Điều khiển phân quyền

3. 4.1.1. Cơ sở truyền thông dữ liệu
4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG
Cơ sở truyền thông dữ liệu
1. Giới thiệu
Hệ thống truyền thông đặc trưng bao gồm:
Nguồn sinh/nguồn phát,
Môi trường truyền, bộ phận nhận,
Đích nhận và sử dụng thông tin theo yêu cầu.
Thông tin truyền có thể ở dạng analog hoặc digital
Xét những cơ sở truyền thông dữ liệu trong chế tạo máy

4. 2. Khái niệm cơ sở trong truyền thông
4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG
2. Khái niệm cơ sở trong truyền thông
Truyền thông dữ liệu là có sự lưu chuyển dữ liệu từ thiết bị này sang thiết bị khác.
Bên trong nội bộ, thiết bị trên cơ sở máy tính số lưu dữ liệu trên các thanh ghi hoặc trong bộ nhớ RAM.
Dữ liệu được trao đổi giữa các vị trí bộ nhớ và thanh ghi qua một bus dữ liệu, có thể là 8, 16, 32 hoặc 64 bit.
Khi cần thiết có giao tiếp với thiết bị ngoài, phần cứng xuất/nhập (I/O) được sử dụng.

5. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG 3. Mã hóa dữ liệu
Các máy tính lưu trữ dữ liệu dưới dạng nhị phân, tuy nhiên chỉ những số nguyên mới lưu được dưới dạng này, còn các dạng dữ liệu khác, ví dụ text (ký tự, chữ số) và đồ thị cần được mã hóa sao cho các máy tính trong hệ có thể nhận dạng được chúng.
Dữ liệu để truyền có thể được mã hóa theo một trong các dạng thức:
Dữ liệu chữ số theo mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange).
Dạng thức EIA (Electronic Industries Association).
Hãng IBM dùng EBCDIC (Expanded Binary-Code Decimal Interchange Code)
Các mã này bao gồm các kí tự, số, dấu và các kí tự điều khiển.

6. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG 4. Truyền dữ liệu
Các dữ liệu khác dạng chữ số thì có những chuẩn chuyển đổi khác.
Ví dụ: Dữ kiệu ảnh chuyển dạng bitmap, tùy theo số màu sử dụng, mỗi pixel được thể hiện bởi một số bits dưới dạng nhị phân hoặc ASCII. Ngoài ra còn sử dụng dạng thức riêng như Post Scrip, GIF, JPEG và TIF để truyền dữ liệu.
4. Truyền dữ liệu

7. Truyền dữ liệu nối tiếp Truyền dữ liệu song song
4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG
Truyền dữ liệu nối tiếp
Truyền dữ liệu song song

8. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG
Mạng công tác

9. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG

10. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG

11. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG

12. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG
Giao thức (protocol)

13. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG
Tiêu chuẩn ISO định ra một hệ thống giao thức chuẩn 7 lớp gọi là mô hình liên kết các hệ thống mở OSI (Open System Intercinection)
Lớp vật lý
Lớp kết nối dữ liệu
Lớp mạng
Lớp truyền tải
Lớp theo phiên
Lớp trình bày
Lớp ứng dụng

14. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG
1. Các chuẩn về mạng

15. 2. Một số giao thức được sử dụng trong công nghiệp
4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG
2. Một số giao thức được sử dụng trong công nghiệp
Giao thức tự động chế tạo
Giao thức văn phòng và kỹ thuật

16. 4.1 MÔ ĐUN TRUYỀN THÔNG 3. Các chuẩn giao diện
Chuẩn giao diện phổ thông nhất là cổng RS232 do American Electronic Industrie Association (AEIA) định rõ tính chất vào năm 1962
Ngoài chuẩn RS-232 và RS-232C còn có các chuẩn V.24 của CCITT. Các chuẩn khác theo DTE/DCE gồm RS-366A của AEIA, X.20, X.21 và X.35 của CCITT

17. 4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ 4.2.1. Kết cấu cơ sở của bộ vi xử lý (Microprocessor)
Có 3 vùng:
Bộ xử lý trung tâm (CPU): nhận biết và thực hiện các lệnh chương trình
Giao diện-mạch xuất/nhập để quản lý truyền thông giữa bộ xử lý và thế giwos bên ngoài
Bộ nhở để lưu giữ cấu trúc chương trình và dữ liệu

18. Cấu trúc chung của một máy tính
4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ
Cấu trúc chung của một máy tính
Thông tin về địa chỉ trên bộ nhớ được tải bởi bus địa chỉ
Dữ liệu liên quan đến chức năng xử lý được truyển bởi bus dữ liệu
Những tín hiệu liên quan đến điều khiển được tải bởi bus điều khiển

19. 4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ
1. Đường truyền bus

20. 4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ

21. 4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ
2. Bộ xử lý trung tâm CPU

22. 4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ

23. 4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ Thanh chứa (A)
Thanh ghi trạng thái hoặc thanh ghi mã điều kiện (Cờ)
Thanh đếm chương trình (PC) hoặc con trỏ lệnh (IP)
Thanh ghi địa chỉ bộ nhớ (MAR)
Thanh ghi chỉ lệnh (IR)
Các thanh mục đích chung
Thanh ghi con trỏ ngăn xếp (SP)

24. 4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ
3. Bộ nhớ (memory)

25. 4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ

26. 4.2.2. Các bộ điều khiển trên cơ sở bộ vi xử lý
4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ
Các bộ điều khiển trên cơ sở bộ vi xử lý

27. 4.2 MÔ ĐUN XỬ LÝ

28. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM
Ngôn ngữ lập trình

29. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM
Thể hiện dữ liệu

30. 4.3MÔ ĐUN PHẦN MỀM

31. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM

32. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM
Các tập lệnh

33. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM Đa số các bộ vi xử lý đều thực hiện:
Chuyển dữ liệu:
Nhập vào (load): chỉ lệnh đọc nội dung của 1 vị trí bộ nhớ được xác định và chép nó vào một vị trí định rõ trên thanh ghi trong CPU.
Ví dụ: Trước lệnh Sau lệnh
DL trong vị trí bộ nhớ DL trong vị trí bộ nhớ 0010
DL từ 0010 trong thanh chứa
- Cất giữ (store): chỉ lệnh chép các nội dung hiện thời của một thanh ghi cụ thể vào trong một vị trí bộ nhớ xác định.
DL trong thanh chứa DL trong thanh chứa
DL được chép đến đến vị trí
bộ nhớ 0011

34. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM Thực hiện số học:
- Cộng (add): chỉ lệnh cộng các nội dung của một vị trí bộ nhớ xác định vào dữ liệu trong một thanh ghi
Ví dụ: Trước lệnh Sau lệnh
Thanh chứa với DL Thanh chứa với dữ liệu 0011
Vị trí bộ nhớ với dữ liệu 0010
- Giảm một giá trị (decrement): chỉ lệnh trừ
Thanh chứa với DL Thanh chứa với dữ liệu 0010
- So sánh (compare)

35. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM Thực hiện logic:
VÀ (AND), HOẶC LOẠI TRỪ (EXCLUSIVE OR)
Dịch logical trái hoặc phải
Dịch chuyển số học
Xoay trái hoặc phải
Điều khiển chương trình
Nhảy
Nhánh
Treo

36. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM

37. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM
Lập trình

38. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM

39. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM

40. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM

41. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM

42. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM 4.3.5. Thiết kế mô đun phần mềm
Quan trọng nhất là nhìn nhận được thứ bậc yêu cầu trong hệ thống như sự sắp đặt phần mềm hình bên

43. 4.3 MÔ ĐUN PHẦN MỀM
Bất cứ ngôn ngữ lập trình nào C++, Java, Visual Basic, Fortran... đều phải cung cấp được khả năng mã hóa những cấu trúc logic để thực hiện với:
Giao diện người sử dụng (user interface)
Các tính toán mô hình (model calculations)
Điều khiển chương trình (program control)
Xử lý các thông báo (message processing)
Chuyển dịch dữ liệu (moving data)
Cơ sở dữ liệu (database)
Công bố dữ liệu (data declaration)
Đối tượng (object)
Thời gian thực real time)

44. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN 4.4.1. Giao diện
Thuật ngữ: Giao diện là thuật ngữ chỉ biên giới chung giữa hai hệ thống thành phần. Trong một HTCĐT đơn giản có thể có một số giao diện

45. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN

46. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN
2. Những yêu cầu về giao diện

47. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN

48. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN

49. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN
3. Hệ thống bản đồ nhớ

50. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN
4. Các chuyển giao qua đa cổng (multiport-transfer)

51. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN
5. Các bộ tương hợp giao diện-ngoại vi

52. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN

53. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN

54. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN
6. Kiểm soát vòng và các ngắt

55. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN

56. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN
Giao diện người-máy (HMI)

57. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN

58. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN

59. 4.4 MÔ ĐUN GIAO DiỆN