Giáo trình: Lập trình PLC Bài 1: Mạch logic ứng dụng và các công nghệ sản xuất tự động trong công nghiệp Bài 2: Khái niệm về PLC Bài 3: Bộ điều khiển PLC S7-200 Bài 4: Phương pháp lập trình PLC Bài 5: Lựa chọn, lắp đặt, kiểm tra và bảo trì hệ thống Bài 6: Bộ điều khiển PLC S7-300 Biên soạn : Bùi Mạnh Cường Bộ mộn: Đo lường và Điều khiển Tự động Khoa Điện Tử - Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 1 Bài 1: Mạch logic ứng dụng và cỏc cụng nghệ sản xuất tự động trong cụng nghiệp 1. Những khái niệm cơ bản 1. Các phương pháp biểu diễn hàm logic 1. Các phương pháp tối thiểu hoá hàm logic 1.
Các thiết bị điều khiển 1. Một số mạch điều khiển dùng Rơle 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Những khái niệm cơ bản 1. Khái niệm về logic hai trạng thái 1.
Các hàm logic cơ bản 1. Các phép tính cơ bản 1. Tính chất và một số hệ thức cơ bản 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Những khái niệm cơ bản 1.
Khái niệm về logic hai trạng thái Trong cuộc sống các sự vật và hiện tượng thể ở hai trạng thái như: sạch và bẩn, đắt và rẻ, giỏi và dốt, tốt và xấu. Trong kỹ thuật có khái niệm về hai trạng thái: đóng và cắt như đóng điện và cắt điện, đóng máy và ngừng máy.DIENTU 4 Trong toán học ta dùng hai giá trị: 0 và 1, ta gọi các giá trị 0 hoặc 1 đó là các giá trị logic. Các nhà bác học đã xây dựng các cơ sở toán học để tính toán các hàm và các biến chỉ lấy hai giá trị 0 và 1 này, hàm và biến đó được gọi là hàm và biến logic, cơ sở toán học để tính toán hàm và biến logic gọi là đại số logic cũng có tên là đại số Boole. Các hàm logic cơ bản Một hàm với các biến x1, x2,.
xn chỉ nhận hai giá trị: 0 hoặc 1 và hàm y cũng chỉ nhận hai giá trị: 0 hoặc 1 thì gọi là hàm logic. Hàm logic một biến: Với biến x sẽ nhận hai giá trị: 0 hoặc 1, nên hàm y có 4 khả năng hay thường gọi là 4 hàm y0, y1, y2, y3. Các khả năng và các ký hiệu mạch rơle và điện tử của hàm một biến như trong bảng 1.DIENTU 6 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Hàm logic hai biến Với hai biến logic x1, x2, mỗi biến nhận hai giá trị 0 và 1, như vậy có 16 tổ hợp logic tạo thành 16 hàm.
Các hàm này được thể hiện trên bảng1.DIENTU 8 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 9 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 10 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 11 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Hàm logic n biến Với hàm logic n biến, mỗi biến nhận một trong hai giá trị 0 hoặc 1 nên ta có 2n tổ hợp biến, mỗi tổ hợp biến lại nhận hai giá trị 0 hoặc 1, do vậy số hàm logic tổng là: Ta thấy: 1 biến có 4 khả năng tạo hàm, 2 biến có 16 khả năng tạo hàm, thì 3 biến có 256 khả năng tạo hàm, như vậy, khi số biến tăng thì số hàm có khả năng tạo thành rất lớn 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Các phép tính cơ bản Phép phủ định (đảo): ký hiệu bằng dấu “-” phía trên ký hiệu của biến. Phép cộng (tuyển): ký hiệu bằng dấu “+” (song song) Phép nhân (hội): ký hiệu bằng dấu “.
Tính chất và một số hệ thức cơ bản 1. Các tính chất Tính chất của đại số logic được thể hiện ở bốn luật cơ bản là: + luật hoán vị, + luật kết hợp, + luật phân phối + luật nghịch đảo.DIENTU 15 + luật hoán vị + luật kết hợp + luật phân phối Kiểm tra tính đúng đắn của luật phân phối 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 16 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 17 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 18 + Luật nghịch đảo tổng quát: (định lý De Morgan) 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Các hệ thức cơ bản Một số hệ thức cơ bản thường dùng trong đại số logic được cho ở bảng 1. Các phương pháp biểu diễn hàm logic 1.
Phương pháp biểu diễn bằng bảng trạng thái 1. Phương pháp biểu diễn hình học 1. Phương pháp biểu diễn bằng biểu thức đại số 1. Phương pháp biểu diễn bằng bìa Karnaugh 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 21 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.Phương pháp biểu diễn hình học + Hàm n biến được biểu diễn trong không gian n chiều, + tổ hợp biến được biểu diễn thành một điểm trong không gian.
+ Phương pháp này rất phức tạp khi số biến lớn nên ít dùng. Biểu diễn bằng biểu thức đại số Một hàm logic n biến bất kỳ bao giờ cũng có thể biểu diễn thành các hàm tổng chuẩn đầy đủ và tích chuẩn đầy đủ. + Hàm tổng chuẩn là hàm chưa tổng các tích mà mỗi tích có đủ tất cả các biến của hàm. Ví dụ: + Hàm tích chuẩn là hàm chưa tích các tổng mà mỗi tổng đều có đủ tất cả các biến của hàm.
Ví dụ: 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Biểu diễn bằng bảng Karnaugh (bìa canô) Nguyên tắc xây dựng bảng Karnaugh là: Để biểu diễn hàm logic n biến cần thành lập một bảng có 2n ô, mỗi ô tương ứng với một tổ hợp biến. Đánh số thứ tự các ô trong bảng tương ứng với thứ tự các tổ hợp biến. Các ô cạnh nhau hoặc đối xứng nhau chỉ cho phép khác nhau về giá trị của 1 biến.
Trong các ô ghi giá trị của hàm tương ứng với giá trị tổ hợp biến.DIENTU 25 Ví dụ : bảng Karnaugh cho hàm ba biến trên như bảng 1.7 sau: 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Các phương pháp tối thiểu hoá hàm logic Phải quan tâm đến vấn đề tối thiểu hoá hàm logic. Bởi vì: + Cùng một giá trị hàm logic có thể có nhiều hàm khác nhau, nhiều cách biểu diễn khác nhau, + Nhưng chỉ tồn tại một cách biểu diễn gọn nhất, tối ưu về số biến và số số hạng hay thừa số được gọi là dạng tối thiểu. Tối thiểu hoá hàm logic mang ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật lớn.DIENTU 27 Ví dụ: Hai sơ đồ hình 1.3 đều có chức năng như nhau.3 Có hai nhóm phương pháp là: Phương pháp biến đổi đại số Phương pháp dùng thuật toán.Phương pháp tối thiểu hoá hàm logic bằng biến đổi đại số ở phương pháp này ta phải dựa vào các tính chất và các hệ thức cơ bản của đại số logic để thực hiện tối giản các hàm logic.
Nhưng do tính trực quan của phương pháp nên nhiều khi kết quả đưa ra vẫn không khẳng định rõ được là đã tối thiểu hay chưa. Như vậy, đây không phải là phương pháp chặt chẽ để cho phép tự động hoá quá trình tối thiểu hoá. Ví dụ: cho hàm: 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.Phương pháp tối thiểu hoá hàm logic dùng thuật toán Phương pháp dùng bảng Karnaugh: Đây là phương pháp thông dụng và đơn giản nhất, nhưng chỉ tiến hành được với hệ có số biến. Phương pháp Quine Mc.
Cluskey: Đây là phương pháp có tính tổng quát, cho phép tối thiểu hoá mọi hàm logic với số lượng biến vào lớn 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Các thiết bị điều khiển Để điều khiển sự làm việc của các thiết bị cần phải có các thiết bị điều khiển. Để đóng cắt không thường xuyên ta thường dùng áptômát. áptômát là thiết bị đóng cắt bằng tay có bộ phận bảo vệ quá tải.
Để đóng cắt thường xuyên ta dùng công tắc tơ (khởi động từ), công tắc tơ tác dụng nhờ lực hút điện từ.DIENTU 31 Để bảo vệ ta dùng các rơ le, tuỳ theo nguyên lý tác động người ta chế tạo nhiều loại thiết bị điều khiển khác nhau như rơle dòng điện, rơle điện áp, rơle thời gian. Tuỳ theo trạng thái tiếp điểm người ta chia ra các loại tiếp điểm khác nhau. Một số ký hiệu thường gặp như bảng 2.DIENTU 32 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Các sơ đồ khống chế động cơ rôto lồng sóc 1.
Sơ đồ khống chế đơn giản A B C D KĐT N5 RN1 RN2 T CD T4 KĐN T5 N T1 T2 T3 N1 N2 N3 N4 RN2 RN1 ĐC Hình 2. Khống chế động có lồng sóc kiểu đổi nối Υ/Δ có đảo chiều KĐT1 D KĐN1 N5 T A B C T4 KĐN2 N1 Δ1 S1 KĐT2 N4 T5 T1 N T6 Tg1 Δ5 S N6 Tg2 S5 Δ ĐC Δ4 Δ6 Tg Hình 2. Khởi động động cơ rôto dây quấn theo nguyên tắc thời gian K1 K2 K3 D KĐ RN1 RN2 K K4 RN2 RN1 K5 2K3 1Tg ĐC 1Tg 1K 2K1 2K2 R1 1K3 2Tg 1K1 1K2 2Tg R2 2K 2K4 Hình 2. Khống chế động cơ điện một chiều - + + - KĐ 2K1 1K1 D RN K r1 r K1 K2 2 ĐC RN K3 1Tg Rh 2Tg H1 3Tg1 1K 1K2 2Tg1 a, 2K K4 3Tg 1Tg1 H b, Hình 2.5 Công nghệ cắt giấy 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Lựa chọn encoder 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Công nghệ đóng gói sản phẩm 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Công nghệ đóng gói sản phẩm 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Công nghệ đục lỗ 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Sử dụng sensor 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Sử dụng sensor 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Sử dụng sensor 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Sử dụng sensor 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Sử dụng sensor 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Sử dụng sensor 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Sử dụng sensor 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.5 Sử dụng sensor 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.