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 va 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 Bai 1: Mach logic ing dụng và cóc cụng nghệ san xuât tự động trong cụng nghiệp I. Những khái niệm cơ bản 1. Các phương pháp biêu diễn hàm logic 1. Các phương pháp tối thiểu hoá hàm logic 1.
Các thiết bị điều khiến 1. Một số mạch điều khiển dung Role 1. Những khái niệm cơ bản 1. Khái niệm về logic hai trạng thái 1.
Cac ham logic co ban 1. Cac phép tinh co ban 1. Tính chất và một số hệ thức cơ bản 1. Những khái niệm cơ bản 1.
Khái niệm về logic hai trạng thái Trong cuộc sông các sự vật và hiện tượng thể ở hai trạng thái như: sạch và ban, dat va ré, giỏi và dốt, tốt và xấu. Trong kỹ thuật có khái niệm về hai trang thái: đóng và cắt như đóng điện và cắt điện, đóng máy và ngừng máy. Trong toán học ta dùng hai giá trị: 0 và ], ta gol cac giá tr 0 hoặc | do la các gia tri logic. Cac nha bac hoc da xay dung cac co so toan 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 hoc dé tinh toán hàm và biên logic gọi là đại số logic cũng có tên là đại số Boole.
Cac ham logic co ban Mot ham y= £(X),X25. „ xớ] các bién Xị; X;,. chỉ nhận hai giả trị: 0 hoặc | va hàm y cũng chỉ nhận hai giá trị: 0 hoặc Ï thì gọi là hàm logic. Hàm logic một biển: Với biến x sẽ nhận hai giwtrif0xÖoặc 1, nén ham y có 4 khả năng hay thường goi la 4 ham y,, Y1> Yoo Y3- Cac kha nang va các ký hiệu mạch rơle và điện tử của hàm một biến như trong bảng 1.
Tên | Bảng | Thuật toán Ký hiệu sơ đồ Ghi hàm | chân lý logic chú eae: Kieu role | Kieu khoi điện tử Hàm | yo| 0 | 0} yp =0 không Vụ =XX “aa ƯA Hàm ÿi|1|9|3j=š : y H x = dao x—1 Ÿ¡ Hàm |y;|0|l|y;ạ=x x x \xy, lap h a H | J | (YES) > eae y3(/1)1/y3= _ b ơn VỊ y,;=X+K ‡ -G c- 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Hàm logic hai biển y =£(x,,x,) Với hai biên logic x. X5, mỗi biến nhận hai giá trị 0 và 1, như vậy có 16 to hop logic tao thanh 16 ham. Các hàm này được thể hiện trên bảng 1.
Ghi chú Tên | Bảng chân Thuật toán Ký hiệu sơ đồ hàm lý logic (1/1/1010 Kiéu role Kieu khối xzI1lo|ilo điện tử Hàm Yo} 90} 0|0/0} y, =x,, a khong +, bằng 0 ae Yị =XIX; X, X, Xi vi iec Jy |O/OIO!1 ay, T1 =X,+xX, x BMC-K.DIENTU 7/14/2014 11:45 AM Tên hàm Bảng chân lý Thuật toán logic Ký hiệu sơ đồ Ghi chu x lt | 1/8) 8 Kiéu role Kiểu khối % |1|0|1|0 điện tu Hàm cấm “ha mt „6c VY. =X ,X> | x rp? `, INHIBIT | eae xy x;— Hàm đảo | y;¿ |0|0|1|1|v. ¥3 =X — x__| \)_ys xy MH°: Hàm cấm =D Ya = 4 10) 1010) y= xix Lt “ii i INHIBIT “lrser Xda | Ya Ks x,— 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU Tên hàm | Bảng chân lý | Thuật toán Ký hiệu sơ đồ Ghi x,I1J1l0olo| logic Kiểurơle | Kiểu khối | chu x, |1/0/1] 0 dién tur 2 Ham _ EE a ys |Cong hoặc ly |0|1|1|0|75=*Ẻ2 IF HT” module loại trừ +%x; ||“: *? eo E XOR an X—L Hàm ;=X¡†3; X2 ae X2 — HT 9? Chef-fer y;|0|1|1|1 =XIX; =, | —) ++ Ham va `. ¬ = ys|1|0|0| 0 |Ys =X¡X¿ [[ T1 P2[{ | xs—Ilg1y x,—|* FT 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 10 Tên hàm | Bảng chân lý | Thuật toán Ký hiệu sơ đồ Ghi x,|1|1|0|0 logic Kiểu rơle | Kiểu khối | chú x; |1|0|1|0 điện tử Hàm cố oe : Yo =XjXq T4 X2 lv l|| x; Ys củng ly, |1|0|0|1 zx Ww b dấu TẾ x, X> Xy Ham |y,s|1|0I1|0l viạ=xs XC 1 y¡; | Chỉ phụ lap x, = rp thudc x, a 2 yi: Yiu éo : , —-= 4x Yu LOL) 1) yy =x, +x, x, Xị theo x, =f Ham |y,;|1|1|0|0Ìy¡; = xị a.
x, y¡„ | Chỉ phụ lap x, a a 22 thudc x, 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.DIENTU 11 Tên hàm | Bảng chân lý | Thuật toán Ký hiệu sơ đồ Ghi %, (L/1/8)0 logic Kiéu role Kiểu khối | cht xz |1|0|1|0 điện tử Hàm x, y,H| * Vis kéo theo |y,. Hàm ee x, i I = mil Yig 4 ae Yiaf lL] 1} 1) 0) yy4=x, +x, x *2 y Đ) —-.- '14 == >| Ham ne x Ham don vi Iy,|1|1|1|1 | vis =. +5) | AH Vist} | Yis | luon (x, 4e,) | LS 2 x bang | 3 NSE | EES | Xị 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Hàm logic n biển =f(Xi.Xã) Với hàm logic n biến, mỗi biến nhận một trong hai giá trị 0 hoặc Ï nên ta có 2" tổ hợp biến, mỗi tộ hợp biến lại nhận hai giá trị 0 hoặc ], do vay so hàm logic tong là: Ta thay: 22 I biễn có 4 khả năng tạo hàm, 2 biến có 16 kha 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 rât lớn 1.
Các phép tính cơ bản Phép phủ định (đảo): ky hiệu băng dau “-” phía trên ký hiệu của biên. Phép cộng (tuyến): ký hiệu bằng dâu “+” (song song) Phép nhân (hội): ký hiệu bằng dâu “. Tỉnh 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 phôi + luật nghịch đảo.
+ luật hoán vị Xi +X¿ =X; +Xt XIi.X + luật kết hợp X¡ +X¿ +X¿: =(XIi +X¿)+X: =XI +(X¿ Xa) Xi.Xã) + luật phân phôi (Xi +X¿).X3 OO) Da) oa Luật phân phối được thể hiện qua sơ đồ rơle hình 1.1 XỊ Xị XI | | | IT || Hinh 1.DIENTU 17 Ky | X;¿ | Xị | *z |Xi+X; |XiXz | X17 %2 | x, x, |0 1111 l | l | O; 1] 1) 0 0 0 | | 1) 0 | @) 1 0 0 1 | 1 i i ae 0 0 0 0 Luat nghich dao duoc thé hién qua 5 mạch rơle như trên hình 1.DIENTU + Luật nghịch đảo tổng quát: (định lý De Morgan) XỊI-Š2. Các hệ thức cơ bản Một số hệ thức cơ bản thường dùng trong đại so logic duoc cho 6 bang 1.5: 1 | X40] & 10) XX; =X -X, 2 | Rel LL] #4 =, 3 | =0=0 12) %(%, +%) =x, 4) x41=] 13] 5 eH 5|x+x =x 14| (%i+x;)Xị+X;)=Xị 6|X.X=X 15| Xi+X; +X;: =Œ4 +X;)+3; /" | 16) %j-%5 ee = (NiN lu | xx =—0 Vf | es =e 9 | Xị†X; =X; +Xụ 18) xx, =, +e, 7/14/2014 11:45 AM BMC-K. Phương pháp biểu diễn bằng bảng trạng thái 1. Phương pháp biểu diễn hình học 1.
Phuong phap biéu dién bang biểu thức đại số 1. Phương pháp biểu diễn bằng bìa Karnaugh / i sh 224 ti pee rs ee F b Ty ¿Í TET Oo, xử : i.Phuong phap bieu dién bang bang trang thai (Bang chan ly) Nếu hàm có n biến thì bảng có n+l cột (n cột cho biến và l cột cho hàm) và 2" hàng tương ứng với 2* tố hợp của biến. Ví du: mot hàm 3 biến TTtHợP | x | #¿ | #v | ¥ y=f(x,,X2.%3) véi giá trị của hàm biến đã cho trước được biểu diễn ĩ ũ ñ n 5 thành bảng 1.6: 5 6 ij 0 1a 3 as Ưu điểm: 4 1L |01010 + đề nhìn. 5 L | 0 | L | Ö 2 ` -- 6 iL ] 0 1 + it nham lân.
7 i i Lo Nhuoc diém 1a céng kénh, dac biệt khi số biến lớn.Phương pháp biểu diễn hình học + Hàm n biến được biểu diễn trong không gian n chiêu, + tô hợp biến được biểu diễn thành một điểm trong không gian. + Phương pháp này rất phức tạp khi số biên 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 đây đủ và tích chuẩn đây đủ. + Hàm tổng chuẩn là hàm chưa tổng các tích mà mỗi tích có đủ tất cả các biễn của hàm.X; + Hàm tích chuân là hàm chưa tích các tông mà mỗi tổng đều có đủ tất cả các biến của hàm.
Biểu diễn bằng bảng Karnaugh (bìa canô) Nguyên tắc xây dựng bảng Karnaugh là: Đề 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 tô 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 tô hợp biên.DIENTU 25 Vi du : bang Karnaugh cho ham ba biến trên như bang | |.7 sau: x %zX‡ (00 01 ll 10 1 3 0 l l 1 5 i l 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.
Các phương pháp tối thiểu hoá hàm logic Phải quan tâm đến vẫn đề tôi 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, tôi ưu về số biến và số số hạng hay thừa số được gọi là dạng tôi thiểu. Tôi thiểu hoá hàm logie mang ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật lớn.DIENTU 27 Vi du: Hai so do đêu có chức năng như nhau.X THÔI Poly a, b, Hinh 1.3 Có hai nhóm phương pháp là: Phương pháp biến đối đại số Phương pháp dùng thuật toán.DIENTU 28 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 nhiêu khi kết quả dua ra van khong khang định rõ được là đã tôi thiểu hay chưa.
Như vậy, đây không phải là phương pháp chặt chẽ đê cho phép tự động hoá quả trình tôi thiêu hoá. V7 d„: cho hàm: Ẩ=X¡X; +XIiX; +XỊIX; =(XIX; +XIX;)+ (XiX; + XIX¿) =X;(Xi +Xịi)+ XI(X; +X¿)= XI +X; 7/14/2014 11:45 AM BMC-K.