Chương 1. Cơ sở toán học của tổng hợp hệ thống điều khiển gián đoạn Chương 2. Tổng hợp mạch đơn _ Chương 3. Tổng hợp mạch kép Chương 4.
Các phần tử tự động trong hệ thống điều khiển tự động truyền động điện Chương 5. Các nguyên tắc xây dựng hệ thống điều khiển tự động truyền động điện Chương 8. Lắp ráp và hiệu chỉnh hệ thống điều khiển tự động Chương 7. Các thiết bị điều khiển logic khả trình Tài liệu này đã được sử dụng để giảng dạy trong những năm qua cho sinh viên ngành Tự động hoá của trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, ngoài ra nó còn được dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Điện, Điện tử và Tự động hoá của các trường kỹ thuật.
Với cách viết ngắn gọn, logic và rõ ràng, chúng tôi hy vọng cuốn sách giáo trình này có thể đáp ứng được phần nào những nhu cầu của bạn đọc. Với trình độ và thời gian có hạn, sách không tránh khỏi thiếu sót. Nhóm tác giả rất mong nhận được góp ý, nhận xét của đông đảo bạn đọc. Thư từ góp ý xin gửi về:.
Bộ môn Điện tử công nghiệp — Khoa Điện tử — Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội. Công ty Cổ phần Sách Đại họœ— Dạy nghề, 25 Hàn Thuyên, Hà Nội, điện thoại 04 8264974. CÁC TÁC GIÁ Chuong 1 CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA TONG HOP Hé THONG DIEU KHIEN GIN DOAN 1.1, LY THUYET DAI SO BOOLE 1. Đặt vấn để Trong cuộc sống hàng ngày, các sự vật, hiện tượng thường biểu hiện ở hai mặt đối lập nhau rõ rệt.
Con người đánh giá, nhận xét định tính về nó đều thông qua một khái niệm so sánh. Ví dụ: Một vật đẹp — xấu; nước sinh hoạt sạch — bẩn. Trong kỹ thuật, đặc biệt là trong kỹ thuật điện và điều khiển, các phần tử điều khiển luôn ở một trong hai trạng thái tác động hoặc không tác - động, đóng hoặc cắt. Trong toán học, để lượng hoá hai trạng thái đối lập của một sự vật hiện tượng người ta dùng hai giá trị 0 và 1.
Một chữ số nhị phan 0 hoặc 1 được gọi là I bit. Hai mức trạng thái này có thể xem như On-Off; True-False; Cắt-Đóng. Giữa thế kỷ XIX (1854) George Boole — một nhà toán học người Anh đã xây dựng các cơ sở toán học để tính toán các hàm và biến chỉ lấy hai giá trị 0 và I. Đây cũng chính là lý thuyết cơ sở của một lĩnh vực toán ứng dụng: Lý thuyết Ôtômát.
Dai sé logic = Dai s6 Boole 1. Mối quan hệ giữa đại số Boole và các phần tử tác động gián đoạn Dai s6 Boole đã được ứng dụng và thực hiện rộng rãi thông qua hành vị điều khiển của các thiết bị Rơle: Rơle chỉ có thể ở một trong hai trạng thái quan sát được là tiếp điểm đóng hoặc mở và về nguyên tắc không có hiện tượng chập chờn giữa đóng và mở. CAC HAM CO BAN CUA DAI SO LOGIC 1. Khái niệm — Biến logic Một biến x duoc gọi là biến logic nếu : ƒx=0 Khi xz 1l {* =1 Khix+#0 Trong đó: 0 và 1 là hai trạng thái đối nhau chứ không phải là hai con số định lượng.
— Ham logic Một hàm y = f(x,, x¿,. X,) Vi cdc bién Xạ, X¿,. x„ chỉ nhận 1 trong hai giá trị Ö và † thì y được gọi là hàm logic. — Thiết bị logic Đại số Boole, nghiên cứu mối quan hệ giữa các biến hai giá trị (0; 1).
Về hiện tượng biến hai giá trị là đặc trưng cho các Rơle, Công tắc tơ có tiếp điểm và các loại Rơle không tiếp điểm, các thiết bị này được gọi chung là thiết bị Rơle. Thiết bị Rơle làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu được gọi là thiết bị logic. Các phép toán đổi với biến logic 1. Phép nghịch đảo Nghịch đảo của một biến logic cũng là một biến logic (ký hiệu: X) Bảng trạng thái (bang 1.
Phép cộng logic (tuyển, hợp, hoặc) Tuyển của các biến logic cũng là 1 biến logic (Ký hiệu: +, t2). Tuyển của các biến logic nhận giá trị l khi có ít nhất một trong các biến nhận giá trị 1. Nó nhận giá trị Ö khi tất cả các biến vào nhận giá trị Ö (bảng 1. Phép nhân logic (hội, va, giao) Hội của các biến logic cũng là một biến logic (ký hiệu:.
¬), nó nhận giá trị 0 khi có ít nhất một trong các biến vào nhận giá trị 0, nó nhận giá trị l khi tất cả các biến vào nhận giá trị 1 (bảng 1.X¿ x O|x CO| OO 2 © - oO ¬ 1 = = Trên đây là ba phép toán cơ bản của đại số logic, dựa vào đó người ta đã chế tạo được các phần tử như hình 1. X; Phần tử NOT Phần từ OR Phần tử AND Hinh 1. Phép Hoặc đảo Với x, và x; là các biến logic ta có bảng trạng thái của phép Hoặc đảo như bảng 1.4 X, X¿ X, +X, x +X, 0 0 9 1 0 1 1 0 4 0 1 0 1 1 1 0 Ký hiệu phần tử Hoặc đảo (hình 1. Phép Va dao Với x; và x; là các biến logic ta có bảng trạng thái của phép Và đảo được viết như bảng 1.5 x X; ye Xe XX, 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 Ký hiệu phần tử Và đảo (hình 1.
Các tính chất của phép toán logic 1. Tính giao hoán Giả sử x¿, X;¿ và Xạ là các biến logic ta có: X,+X,+X, = X,+X,+X, Xj. Tinh két hop (X;+Xq) +X, = X, + (X, +X) (X,- Xz). Xy = Xy- (Xz.
Tính phân phối (Xi + X;).6 x X> | Xạ | X¿X¿ |XyXạtX; | Xi#X; | Xa? Xs (X4 + Xa).0 L0 | 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1: 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Từ bảng trạng thái trên so sánh cột thứ 5 và cột thứ 8§ ta thấy giống nhau. Định luật De Morgan — Dạng “đơn giản”: Nghịch đảo của một tổng bằng tích các nghịch đảo. Nghịch đảo của một tích bằng tổng các nghịch đảo.X, — Dang “téng quat”: Nghịch đảo của một hàm bất kỳ sẽ cho một hàm khác tương đương nếu: Thay các biến trong hàm bằng nghịch đáo các biến đơn, các đảo biến đơn thành các biến đơn và đổi tất cả các dấu cộng (+) sang đấu nhân (®) và các dấu nhân sang dấu cộng ở vị trí của nó. Các biểu thúc toán học cơ bản của biến logic Với a và b là các biến logic ta có: a+a=l a+a.
Sơ đồ nguyên lý — Biều thức cấu trúc (hàm cấu trúc) Biểu thức cấu trúc là biểu thức cho biết cấu trúc bên trong của hệ đang xét. Ví dụ: Ẩ(X,, X;, X;)=X, XK, +X, Tờ = Được gọi là biểu thức cấu trúc. ¬ Sơ đồ cấu trúc Sơ đồ cấu trúc là một dạng biểu — diễn của biểu thức cấu trúc. Nhìn vào đó có thể thấy ngay sự song song hay nối tiếp của các biến logic.
X2 Vi du: Ty biểu thức cấu trúc (X4, X;, Xạ)=X,.Xị ta CÓ xX 1 < sơ đồ cấu trúc như hình sau: .4 — Sơ đồ nguyên lý sử dụng các phần tử logic (hình 1. Ví dụ: Từ biểu thức cấu trúc Í(X,,X;,X,)= X,.X; ta cso đồ nguyên lý hình 1.5 sau: \ f(X,, X25 Xa) — Xị — Hình 1. Sơ đồ nguyên lý sử dụng các phẩn tử logic 1. MỘT SỐ KHÁI NỆM VỀ LÝ THUYẾT ÔTÔMÁT HỮU HẠN 1.
Đặt vấn để Mỗi thiết bị hoặc mỗi hệ thống thiết bị đều có những chức năng khác nhau vì cấu trúc bên trong của chúng khác nhau, song điều quan tâm nhất đối với người sử dụng là đặc tính vào — ra của thiết bị. Đối với người thiết kế, hệ thống điều khiển (HTĐÐK) được coi như một 10 hộp đen (hình 1.6) và trong điểu khiển học, hộp đen được coi là đối tượng nghiên cứu: Cần phải xác định được cấu trúc của hộp đen khi đã biết được tín hiệu vào và tín hiệu ra. Hệ thống điều khiển X= [x¿, x;. X,} là tập hợp các tín hiệu vào.
y„} là tập hợp các tín hiệu ra. Tín hiệu vào X có thể dựa vào đơn đặt hàng, nhiều khi người thiết kế phải tìm hiểu công nghệ để lam day du tap hợp của tín hiệu vào, Tín hiệu ra Y được thiết lập chủ yếu do yêu cầu đặt hàng của công nghệ. “Thiết bị điều khiển làm việc theo nguyên tắc gián đoạn thì hộp đen với các vào/ra xác định sẽ được gọi là một Ôtômát hữu hạn. Mạch đơn (hệ tổ hợp) Mach don là một Ôtômát hữu hạn mà trong đó tín hiệu ra chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào.
hay nói cách khác: ứng với một tổ tín hiệu vào thì chỉ có một trạng thái ra xác định. Mạch kép (hệ dãy) Mạch kép là một Ôtömát hữu hạn mà tín hiệu ra không chỉ phụ thuộc vào tín hiệu vào. mà còn phụ thuộc vào trạng thải trước của chính hệ thống đó, hay nói cách khác: mạch kép là một hệ thống mạch đơn được diễn ra trong từng thời điểm xác định. Nêu khái niệm về điều khiển logic.
Nêu các tính chất và phép toán cơ bản của đại số logic. Các phương pháp biểu diễn một biểu thức logic. I Chuong 2 TONG HOP MACH DON 2. BIEU DIEN MACH DON ' 2.
Biểu diễn mạch đơn bằng bảng chan ly Bảng chân lý cho biết quan hệ đầu vào và đầu ra của mạch đơn. Ở đây các giá trị của hàm phụ thuộc vào các biến đầu vào và được trình bày trong cùng một bảng. Nếu hàm n biến thì bảng có n + 1 cột (trong đó: n cột tương ứng với n biến, còn I cột tương ứng với hàm) và hàng tương ứng với 2" của tổ hợp biến. Ví dụ: Một mạch đơn có 3 biến vào là a, b, c một biến ra là f.
Quan hệ giữa đầu vào và đầu ra được thể hiện ở bảng chân lý sau (bảng 2. Quan hệ giữa đầu vào va dau ra của một mạch đơn a b c f(a, b, c) 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0: 1 1 0 1 0 0 “x” 1 0 1 1 1 1 0 “x” 1 1 1 “x” Những ô đánh dấu “x” là giá trị hàm không xác định (có thể là 0 hoặc 1). ‹ Đặc điểm của cách biểu diễn này: ¬ Rõ ràng, để nhìn, ít nhầm lẫn. — Dài dòng, cồng kểnh khi số biến lớn.
Ví dụ áp dụng: Một đơn đặt hàng có yêu cầu sau: I quạt điện khi chưa 12 có đầu bôi trơn thì chưa chạy, chưa có lềng bảo hiểm thì chưa chạy. Hãy biểu diễn yêu cầu trên dưới dạng bảng chân lý?