Tài liệu Điều khiển vị trí mô phỏng 3d bằng phần mềm labview

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐƢỢC MÔ PHỎNG 3D BẰNG PHẦN MỀM LABVIEW Giáo viên hướng dẫn: Ks. TRẦN TRỌNG HIẾU Sinh viên thực hiện: PHẠM LÊ ĐỨC PHÚ 1063895 NGUYỄN NGỌC TRÚC 1063926 Cần Thơ, 5-2010 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ ĐƢỢC MÔ PHỎNG 3D BẰNG PHẦN MỀM LABVIEW Giáo viên hướng dẫn: Ks. TRẦN TRỌNG HIẾU Sinh viên thực hiện: PHẠM LÊ ĐỨC PHÚ 1063895 NGUYỄN NGỌC TRÚC 1063926 Cần Thơ, 5-2010 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang 1 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview MỤC LỤC  PHẦN : I. II. III. TỔNG QUAN ..................................................................... Trang 9 Mục tiêu đề tài .................................................................................. 9 Phạm vi đề tài ................................................................................... 9 Hướng giải quyết vấn đề ................................................................... 9 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................. 11 1.1: 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.2: 1.2.1 1.2.2 1.2.2.1 1.2.2.2 1.2.2.3 1.3: 1.3.1 1.3.1.1 1.3.1.2 1.3.1.3 1.3.1.4 1.3.1.5 1.3.2 1.3.2.1 1.3.2.2 1.3.2.3 1.3.2.4 1.3.2.5 1.3.2.6 1.3.2.7 1.3.2.8 1.3.3 ETHERNET .................................................................................... 11 Lịch sử và khái niệm ....................................................................... 11 Giao thức Ethernet .......................................................................... 11 Hiệu năng của Ethernet ................................................................... 13 Ethernet Frame ................................................................................ 14 Thiết bị Ethernet ............................................................................. 16 Những hạn chế của Ethernet ........................................................... 16 GIỚI THIỆU VỀ LABVIEW ......................................................... 17 Khái niệm ........................................................................................ 17 Thu nhận, phân tích và hiển thị lập sẵn .......................................... 20 Thu nhận ......................................................................................... 20 Phân tích.......................................................................................... 20 Hiển thị............................................................................................ 21 CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN ....................................................... 23 FieldPoint ........................................................................................ 23 Tổng quan........................................................................................ 23 Hệ thống modular ............................................................................ 23 I/O module ...................................................................................... 24 Mạng module .................................................................................. 24 Dễ dàng cài đặt bảo trì .................................................................... 24 Giới thiệu về FP 1601 ..................................................................... 24 Tổng quan và ứng dụng................................................................... 24 Network communications Interface ............................................... 25 System Configuration...................................................................... 25 Network Watchdog Timers ............................................................. 25 Power Supply Backup Regulation .................................................. 25 Configurable Output States with Snapshot ..................................... 26 Bảo mật ........................................................................................... 26 Cấu hình phần cứng trên cửa sổ Max.............................................. 26 Giới thiệu về FP-2015 ..................................................................... 27 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang 2 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview 1.3.3.1 1.3.3.2 1.3.3.3 1.3.3.4 1.3.4 1.3.4.1 1.3.4.2 1.3.4.3 1.3.5 1.3.5.1 1.3.5.2 1.3.5.3 1.3.5.4 1.3.5.5 1.3.5.6 1.3.5.7 1.3.6 1.3.6.1 1.3.6.2 1.3.6.3 1.3.6.4 1.4: 1.4.1 1.4.2 Tổng quan và ứng dụng................................................................... 27 Cấu hình hệ thống ........................................................................... 27 Phần mềm tiện ích cao .................................................................... 28 Quá trình hoạt động nhúng được đảm bảo ...................................... 28 Giới thiệu về FP-PWM-520 ............................................................ 29 Tổng quan........................................................................................ 29 Ngõ ra điều chế độ rộng xung ........................................................ 29 Sự cách điện ................................................................................... 30 Giới thiệu về FP-1000 .................................................................... 30 Khả năng kết nối mạng .................................................................. 30 FP-1000 kết nối với RS-232 ........................................................... 31 FP-1001 kết nối với RS-485 ........................................................... 31 Network watchdog timers ............................................................... 32 Power supply regulation .................................................................. 32 Configurable output states with snapshot ....................................... 32 Cấu hình phần mềm dễ dàng sử dụng ............................................. 32 Giới thiệu về FP-DO-400 ............................................................... 33 Tổng quan FP-DO-400 .................................................................... 34 Kỹ thuật số ra module ..................................................................... 34 Tách biệt .......................................................................................... 35 Lĩnh vực I/O kết nối ........................................................................ 35 GIỚI THIỆU VỀ SOLIDWORKS ................................................. 36 Lịch sử ............................................................................................. 36 Giới thiệu về phần mềm .................................................................. 36 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG-PHẦN MỀM TRÊN PC .......... 38 2.1: 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.4.1 2.1.4.2 2.2: 2.2.1 2.2.1.1 2.2.1.2 2.2.1.3 2.2.2 2.2.2.1 2.2.2.2 PHẦN CỨNG ................................................................................. 38 Giải pháp ......................................................................................... 38 Mô hình tống quát của hệ thống ...................................................... 38 Mô tả hoạt động của hệ thống ......................................................... 39 Kết nối hệ thống .............................................................................. 40 Kết nối FieldPoint với PC ............................................................... 44 Kết nối FieldPoint với chương trình ............................................... 45 THIẾT KẾ PHẦN MỀM TRÊN PC.............................................. 45 Chương trình chính ......................................................................... 45 Input ................................................................................................ 45 Xử lý ................................................................................................ 45 Output .............................................................................................. 46 Các chương trình trong Labview .................................................... 46 Chương trình FieldPoint.................................................................. 47 Chương trình phân tích ................................................................... 47 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang 3 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview 2.2.2.3 Kết nối FieldPoint với PC ............................................................... 47 2.3: PHẦN LIÊN KẾT GIỮA LABVIEW VÀ SOLIDWORKS ĐỂ TẠO MÔ PHỎNG 3D ........................................................................................................ 49 2.3.1 Phân tách hình ảnh 3D từ solidworks .............................................. 50 2.3.2 Tạo quang cảnh bằng cách đặt góc quay camera ............................ 51 2.3.3 SubVI đầu tiên ................................................................................. 53 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ ..................................................................................... 55 3.1: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ................................................................. 55 3.2: MỞ RỘNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ....................................... 55 3.2.1 Mở rộng .......................................................................................... 55 3.2.1.1 CompactFieldPoint .......................................................................... 55 3.2.1.2 Mở rộng Solidworks ........................................................................ 56 3.2.2 Hướng phát triển ............................................................................. 56 PHỤ LỤC 1. 2. 3. 4. 5. 6. FP-1601 FP-2015 FP-1000 FP-PWM-520 FP-DO-400 Tạo bản vẽ mới trong Solidworks TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 80 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang 4 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm thầy Trần Trọng Hiếu đã tận tình hướng dẫn chúng em làm Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học. Thầy đã dành cho chúng em sự giúp đỡ nhiệt tình trong suốt thời gian làm Luận Văn Tốt Nghiệp. Chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý Thầy/ Cô Bộ Môn Tự Động Hóa đã dành thời gian quý báu để nhận xét và đánh giá Luận Văn Tốt Nghiệp của chúng em. Cần Thơ, ngày 1 tháng 5 năm 2010 Sinh viên thực hiện Phạm Lê Đức Phú Nguyễn Ngoc Trúc Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang 5 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang 6 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………. Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang 7 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview GIỚI THIỆU  Ngày nay, việc ứng dụng máy tính và các thiết bị điện tử đã trở nên phổ biến. Tùy vào từng lĩnh vực khác nhau mà các thiết bị này được khai thác với những mục đích khác nhau. Tuy nhiên mục đích cuối cùng là nhằm giải phóng sức lao động của con người và tiết kiệm thời gian. Với mục đích đó, đề tài nguyên cứu của chúng em nhằm tìm ra các giải pháp mới trong lĩnh vực điều khiển tự động thông qua giao tiếp với máy tính bằng hình ảnh trực quan sinh động ( xây dựng điều khiển trên mô hình 3D )  “Nghiên cứu xây dựng mô hình điều khiển vị trí con trượt được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview ” là một giải pháp khoa học cho vấn đề trên. Mục đích của đề tài là giúp cho người sử dụng dễ dàng điều khiển bằng trực giác thông qua hình ảnh mô phỏng 3D trên chương trình, do đó có tính ứng dụng cao, thân thiện với người sử dùng.  Để điều khiển con trượt được mô phỏng 3D trên phần mềm Labview, người dùng chỉ việc điều khiển trên thanh setpoint của chương trình chính, mô hình thực tế sẽ được mô phỏng bằng hình ảnh 3D trên máy tính, do đó thuận tiện cho việc điều khiển. Tại máy tính có phần mềm LabVIEW kết nối với FieldPoint để phân tích và xử lý dữ liệu.  Đề tài nghiên cứu trên mô hình tại bộ môn Tự Động Hóa, Khoa Công Nghệ và có thể phát triển theo hướng rộng hơn: xây dựng các mô hình điều khiển thông qua mạng Wifi, Ethernet, cổng Com,… Sinh viên thực hiện Phạm Lê Đức Phú Nguyễn Ngọc Trúc Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang 8 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview TỔNG QUAN I. Mục tiêu đề tài Ngày nay, việc ứng dụng máy tính và các thiết bị điện tử đã trở nên phổ biến. Tùy vào từng lĩnh vực khác nhau mà các thiết bị này được khai thác với những mục đích khác nhau. Tuy nhiên mục đích cuối cùng là tiết kiệm thời gian tăng năng suất và hiệu quả lao động. Với mục đích đó, đề tài nghiên cứu của chúng em nhằm tìm ra các giải pháp mới trong lĩnh vực điều khiển tự động thông qua giao tiếp với máy tính bằng hình ảnh trực quan sinh động dựa trên việc xây dựng điều khiển trên mô hình 3D . Đề tài “Điều khiển vị trí đƣợc mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview” là một giải pháp khoa học cho vấn đề trên. Mục đích của đề tài là giúp cho người sử dụng dễ dàng điều khiển bởi mô hình thực tế đã được mô phỏng thành hình ảnh 3D được gắn lên chương trình chính. II. Phạm vi đề tài Sử dụng FieldPoint để nhận dữ liệu và truyền về PC để xử lí thông qua đường truyền Ethernet. Bước đầu nghiên cứu xây dựng mô hình điều khiển vị trí con trượt bằng phần mềm Labview tại bộ môn Tự Động Hóa, Khoa Công Nghệ. Hệ thống được thiết kế theo hướng có thể mở rộng theo từng yêu cầu sử dụng. III. Hƣớng giải quyết vấn đề Từ yêu cầu đặt ra ở trên, ta thiết kế một hệ thống với hai thành phần chính: phần cứng giao tiếp giữa FieldPoint, Ethernet và máy tính, phần mềm ( LabVIEW ) tương thích với mạch phần cứng. Đồng thời thiết kế giao diện trên máy tính để giúp người dùng dễ dàng sử dụng và xử lý thông tin Phần cứng: Sẽ thực hiện việc thiết kế mô hình, kết nối FieldPoint với PC thông qua Ethernet. Sau đó người sử dụng chỉ việc điều khiển nhờ phần mềm LabVIEW. Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang 9 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview Phần mềm: Kết nối với mạch phần cứng và nhận dữ liệu từ FieldPoint về PC, nhận thông tin của động cơ như: tốc độ, chiều quay của động cơ,…Sau đó phần mềm LabVIEW sẽ phân tích, xử lý dữ liệu và điều khiển động cơ. Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang10 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 ETHERNET: 1.1.1 Lịch sử và khái niệm: Ethernet được phát triển bởi Robert Metcalfe và các đồng nghiệp của ông tại Xeror vào những năm 1970. Vào năm 1979, ông thành lập công ty của riêng mình là 3Com để nhằm thương mại hóa Ethernet. Vào những năm 1980 và 1990, có một vài công nghệ dành cho mạng LAN ( Local Area Network: là các mạng cục bộ giống như mạng của một công ty hay của một trường đại học) như Token Ring, FDDI, Ethernet và ATM. Ethernet là công nghệ mạng LAN phổ biến và thành công nhất. Nguyên nhân chủ yếu là do nó rất đơn giản (do đó một mạng LAN dùng Ethernet rất dễ quản lý, và các thiết bị Ethernet thì không đắt tiền) và cho hiệu năng khá cao. Ethernet được chuẩn hóa bởi IEEE thành IEEE 802.3 vào những năm 1980. 1.1.2 Giao thức Ethernet: Ethernet dùng Carrier Sensing Multiple Access - Collision Detection CSMACD) o Trước khi một trạm truyền một frame, nó thu thập môi trường truyền. o Nếu môi trường rảnh, nó sẽ truyền frame đó  Trong quá trình truyền, nó theo dõi môi trường truyền để phát hiện xung đột.  o Nếu có xung đột xảy ra, trạm đó hủy việc truyền frame đó Nếu môi trường đang bận, sẽ có 3 phương án  1-persistent: liên tục thu thập môi trường truyền, ngay khi môi trường hết bận, nó sẽ bắt đầu truyền frame.  non-persistent: chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên, sau đó tiếp tục thu thập môi trường truyền. Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang11 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview  p-consistent: liên tục thu thập môi trường truyền. Khi môi trường hết bận, với xác suất p% nó sẽ truyền frame đó, và với xác suất (1p% ) nó sẽ tiếp tục đợi để thu thập sau. Ethernet sử dụng phương án 1-persistent o Điều đó có nghĩa là Ethernet sẽ không làm việc hiệu quả trong trường hợp có nhiều giao tiếp trong mạng, chẳng hạn mỗi trạm đều phải truyền một số lượng frame lớn. Sự khác biệt giữa Ethernet và các giao thức CSMA-CD thông thường: o Khi đang truyền một frame, trạm truyền theo dõi môi trường để phát hiện xung đột. Nếu có xung đột thì nó sẽ hủy việc truyền, và dùng giải thuật Truncated Binary Exponential Backoff để truyền lại frame đó. o Thời gian chờ đợi của việc truyền frame thứ k là một biến ngẫu nhiên phân bố đồng đều giữa timeslot 0 và 2k-1  Một timeslot tương đương với thời gian quay vòng dài nhất (the longest round-trip time) của Ethernet  Ví dụ: Chuẩn Ethernet đầu tiên được thiết kế để vận hành ở 100Mbps trên khoảng cách tối đa là 2500m thông qua 4 bộ lặp (repeater). Thời gian quay vòng dài nhất bao gồm trễ của truyền tín hiệu (propagation delay) và thời gian để đi qua các bộ lặp là vào khoảng 50 microsecond  Đối với việc truyền frame đầu tiên, một trạm chờ 0 hoặc 1 timeslot  Đối với việc truyền frame dữ liệu thứ hai, một trạm chờ 0, 1, 2 hoặc 3 timeslot. o Việc lựa chọn giải thuật này là để điều chỉnh số lượng các kênh muốn truyền một cách linh động.  Nếu thời gian chờ luôn luôn nằm trong khoảng 0 tới 1 timeslot, xác suất xảy ra xung đột là nhỏ khi chỉ có hai trạm đang bận, Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang12 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview nhưng xác suất này sẽ rất lớn nếu có tới 1000 trạm đang bận, và xung đột sẽ xảy ra liên tục trong một thời gian dài .  Giải thuật Binary Exponential Backoff đảm bảo một xác suất xung đột tương đối thấp và một thời gian trễ tương đối ngắn trong tất cả các trường hợp.  Khi k>10, thời gian chờ sẽ nằm trong khoảng 0 tới 210-1 mini-slot times. Điều đó có nghĩa là thời gian chờ đợi tối đa là 210-1mini-slot times .  Khi k>16 thì trạm sẽ hủy việc truyền frame. 1.1.3 Hiệu năng của Ethernet: Việc phân tích chính xác Ethernet rất phức tạp do giải thuật Truncated Binary Ex-ponential Backoff. Do đó ta sử dụng phương pháp xác định hiệu năng tối đa của phương pháp CSMA-CD thông thường trong đó n là số lượng trạm. Với Ethernet có thời gian truyền tải là t_ prop và tốc độ 10Mbps, chúng ta có hiệu năng như trong hình 1.1 sau, khi n thay đổi: Hình 1.1: Hiệu ứng của Ethernet có thời gian truyền tải là t_ prop và tốc độ 10Mbps Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang13 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview Kích thước frame của Ethernet tốc độ 10Mbps là từ 64 Bytes cho tới 1518 Bytes. o Thời gian truyền tối thiểu của một frame phải lớn hơn RTT (RoundTrip-Time), nhờ đó mà một trạm có thể phát hiện ra xung đột trước khi việc truyền tải hoàn tất. o Kích thước frame tối thiều = RTT * Tốc độ truyền = 50 microsecond * 10Mbps = 512 bit =64 bytes o Kích thước frame tối đa phải đủ lớn để đạt được hiệu năng sử dụng mạng cao, tuy nhiên nó không được lớn quá, nếu không các trạm sẽ phải chờ trong một thời gian rất lâu. o 1518 Bytes được chọn làm kích thước frame tối đa. 1.1.4. Ethernet Frame: Một frame của Ethernet bao gồm các phần sau: Phần mở đầu: 7 bytes (không được tính vào kích thước frame của Ethernet) o Tất cả các byte đều có giá trị 10101010 o Được dùng để đồng bộ đồng hồ giữa nơi nhận và gửi frame SD (Start frame delimiter): 1 byte (không được tính vào kích thước Ethernet frame) o Byte này có giá trị 10101011 o Được dùng để đánh dấu bắt đầu một frame o Tuy vậy, không có end-frame-delimieter cho Ethernet frame. Việc thêm bit/byte (stuffing) cũng không được sử dụng cho các bit thông tin. Kết thúc của một frame được phát hiện bằng việc sử dụng tín hiệu vật lý. Địa chỉ nơi đến: 6 bytes o Đây là địa chỉ MAC (Medium Access Control) của Ethernet card của nơi đến. o Ý nghĩa của bit thấp nhất (least-significant bit) xác định 6 bytes này: Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang14 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview  0: địa chỉ unicast    3 bytes đầu tiên được dùng để chỉ nhà sản xuất  00-00-0C: CISCO  00-00-3D: AT&T 3 bytes tiếp theo do nhà sản xuất quyết định 1: địa chỉ multicast  01-80-c2-00-00-00: được dùng bởi các bridges cho giải thuật cây tản rộng (spanning tree algorithm) • ff-ff-ff-ff-ff-ff-ff: địa chỉ quảng bá (broadcast)p o Ở chế độ hoạt động bình thường, Ethernet chỉ tiếp nhận những frame có địa chỉ nơi đến trùng với đại chỉ (duy nhất) của nó, hoặc địa chỉ nơi đến thể hiện một thông điệp quảng bá. Tuy vậy, hầu hết các Ethernet card đều có thể được đặt ở chế độ "promiscuous". Trong chế độ này, nó sẽ nhận tất cả các frame xuất hiện trong mạng LAN. Địa chỉ nguồn: 6 bytes o Đây là địa chỉ MAC của Ethernet card nguồn Loại/ Độ dài: 2 bytes o Có hai loại cấu trúc Ethernet frame  IEEE 802.3 MAC   Dùng để chỉ độ dài của Ethernet frame DIX Ethernet: Được công bố bởi DEC, Intel và Xeror vào năm 1980 (phổ biến hơn)  Dùng để chỉ giao thức của lớp phía trên  0800: IP  0806: ARP Phần thông tin: Từ 46 tới 1500 bytes: o Do kích thước frame tối thiều là 64 bytes, kích thước tối thiểu của phần thông tin là 64-18=46 bytes. Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang15 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview o Kích thước phần thông tin tối đa là 1500 bytes. Do đó, kích thước gói IP trong Ethernet tối đa là 1500 bytes, đây cũng là một trong ba kích thước gói IP thông dụng nhất (40, 576, 1500). FCS (Frame Check Sequence): 4 bytes o CCITT 32-bit CRC 1.1.5 Thiết bị Ethernet: Ethernet card Bộ lặp Hub Ethernet switch Ethernet bridge 1.1.6 Những hạn chế của Ethernet: Một cáp đơn lẻ được chia xẻ có thể phục vụ như là thành phần cơ bản của toàn bộ mạng lưới Ethernet mà chúng ta đã nói ở trên. Tuy nhiên, có những giới hạn thực tế đối với kích cỡ của mạng lưới Ethernet của chúng ta trong trường hợp này. Một mối lo ngại đầu tiên là chiều dài của cáp. Các tín hiệu điện được truyền tải dọc cáp rất nhanh, nhưng chúng yếu đi trong quá trình truyền dẫn, và việc nhiễu điện từ các công cụ xung quanh ,có thể ảnh hưởng tới tín hiệu trên đường truyền. Một dây cáp mạng phải đủ ngắn để các thiết bị hai đầu mạng có thể nhận các tín hiệu của nhau rõ ràng và mức trễ thấp nhất. Điều này chính là giới hạn về khoảng cách phân cách tối đa giữa hai thiết bị ( được gọi là đường kính mạng ) trên một mạng Ethernet. Thêm vào đó, vì CSMA/CD chỉ là một thiết bị đơn lẻ để có thể truyền dữ liệu ở một thời gian được cho phép, nên có những giới hạn đối với số lượng thiết bị cùng tồn tại trong một mạng lưới. Việc gắn kết nhiều thiết bị tới một phân đoạn sẽ làm cho sự Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang16 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview tranh chấp của bộ phận trung gian (Medium) gia tăng. Mọi thiết bị sẽ phải đợi một khoảng thời gian dài không giống nhau trước khi có cơ hội truyền tải. 1.2 GIỚI THIỆU VỀ LABVIEW: 1.2.1 KHÁI NIỆM: LabVIEW là một ngôn ngữ lập trình dạng biểu đồ sử dụng các biểu tượng thay vì các dòng văn bản để tạo ra các ứng dụng. Ngược lại với các ngôn ngữ lập trình dựa vào văn bản, nơi mà các hướng dẫn quyết định thực hiện chương trình, thì LabVIEW sử dụng dòng dữ liệu lập trình, nơi các dòng dữ liệu quyết định thực hiện điều đó. LabVIEW (viết tắt của nhóm từ Laboratory Virtual Instrumentation Enginee-ring Workbench) là một phần mềm máy tính được phát triển bởi công ty National Instruments, Hoa kỳ. Labview được ra đời năm 1986. LabVIEW còn 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, LabVIEW đã được gọi với tên khác là lập trình G (viết tắt của Graphical, nghĩa là đồ họa). Các kĩ sư và nhà khoa học trên toàn thế giới đã tin cậy vào NI LabVIEW nhờ chất lượng ngày càng cao, hiệu quả sản xuất lớn hơn. Ngôn ngữ lưu đồ đồ họa của LabVIEW hấp dẫn các kĩ sư và nhà khoa học trên toàn thế giới như một phương pháp trực giác hơn trong việc tự động hóa các hệ thống đo lường và điều khiển. Ngôn ngữ lưu đồ kết hợp với I/O gắn liền và điều khiển giao diện người sử dụng tương tác cùng đèn chỉ báo làm cho LabVIEW trở thành một sự lựa chọn lí tưởng cho kĩ sư và nhà khoa học. Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang17 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview Hình 1.2: Lưu đồ đồ họa của LabVIEW Môi trường phát triển LabVIEW Từ các dự án đơn giản, hàng ngày…: • Phát triển nhanh với công nghệ Express: sử dụng Express VIs và I/O nhanh chóng tạo ra các ứng dụng đo lường phổ biến mà không cần lập trình. • Hàng nghìn chương trình minh họa • Kiểu module và phân cấp • Trợ giúp tích hợp • Thư viện giao diện người sử dụng kéo và thả • Hàng nghìn chức năng lập sẵn • Ngôn ngữ được biên dịch để thực hiện nhanh hơn. Đến phát triển lớn , theo hướng nhóm (team-oriented): • Ngôn ngữ mở • Gỡ rối bằng đồ họa tích hợp • Phân phối ứng dụng đơn giản • Nhiều công cụ phát triển cấp cao • Công cụ phát triển nhóm Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang18 Điều khiển vị trí được mô phỏng 3D bằng phần mềm Labview • Điều khiển mã nguồn • Quản lí đích Lịch sử phát triển của Labview: o Tháng 5-2003: Labview Express VIs, I/O Assistant, FP GA/PDA targets o Tháng 2-2002: Labview 6.1 Enhanced networking capabilities, analysis o Tháng 8-2000:Labview 6.0 Internet-ready measurement intelligence o Tháng 3-1998:Labview 5.0 ActiveX, Multithreading o Tháng 2-1996: Labview 4.0 Added professional tools, improved debugging o Tháng 9-1992: Labview for Windows o Tháng 1-1990: Labview 2.0 for Macintosh o Tháng 10-1986: Labview 1.0 for Macintosh o Tháng 2-1983: Labview project begins Từ khi ra đời đã có nhiều thay đổi và cải tiến, ngày nay bản mới nhất tính tới tháng 4 năm 2010 là bản LabVIEW 2009full với nhiều tính năng mới, các mô-đun cũ và mới tương thích với phiên bản này như: mô-đun mô phỏng quá trình, mô-đun xử lý hình ảnh, điều khiển chuyển động, cơ điện tử, công nghệ hóa sinh. Xu hướng của LabVIEW nhờ tính năng hỗ trợ mạnh và nhanh chóng cho các ứng dụng trong kỹ thuật, lĩnh vực giáo dục nên LabVIEW được dùng nhiều trong các phòng thí nghiệm và trung tâm nghiên cứu cũng như các hệ thống công nghiệp. Nhiều trường đại học đã đưa LabVIEW trở thành một môn học chính thức. Sản phẩm công nghệ mang tính thương mại Phần mềm nhúng vào LabVIEW Wolfram Research Mathematica ® Microsoft Excel ® The MathWorks MATLAB® and Simulink® Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Trang19