Giáo Trình PLC Su tầm : Nguyễn Huy Mạnh Mục lơc Néi dung Trang Ch−¬ng 1: LÝ thut c¬ së 1.1.Những niệm 1.2.Các phơng pháp biểu diễn hàm logic 1.3.Các phơng pháp tối thiểu hoá hàm logic 1.4.Các hệ mạch logic 13 1.5.Grafcet để mô tả mạch trình tự công nghiệp 15 Chơng 2: Một số ứng dụng mạch logic điều khiển 2.1.Các thiết bị điều khiển 24 2.2.Các sơ đồ khống chế động rôto lồng sóc 25 2.3.Các sơ đồ khống chế động không đồng rôto dây quấn 29 2.4.Khống chế động điện chiều 31 Ch−¬ng 3: Lý luận chung điều khiển logic lập trình PLC 3.1.Mở đầu 33 3.2.Các thành phần bé PLC 34 3.3.Các vấn đề lập trình 37 3.4.Đánh giá u nhợc điểm cña PLC 43 Chơng 4: Bộ điều khiển PLC – CPM1A 4.1.CÊu h×nh cøng 45 4.2.GhÐp nèi 49 4.3.Ngôn ngữ lập trình 51 Chơng 5: Bộ điều khiển PLC – S5 5.1.CÊu t¹o cđa bé PLC – S5 54 5.2.Địa gán địa 55 5.3.Vùng đối tợng 57 5.4.CÊu tróc cđa ch−¬ng tr×nh S5 58 5.5.B¶ng lƯnh cđa S5 – 95U 59 5.6.Có ph¸p mét sè lƯnh S5 60 Chơng 6: Bộ điều khiĨn PLC – S7 - 200 6.1.CÊu h×nh cøng 70 6.2.CÊu tróc bé nhí 73 6.3.Chơng trình cña S7- 200 75 6.4.LËp tr×nh mét số lệnh S7- 200 76 Chơng 7: Bộ điều khiĨn PLC – S7-300 7.1.CÊu h×nh cøng 78 7.2.Vùng đối tợng 81 7.3.Ngôn ngữ lập trình 83 7.4.LËp tr×nh mét sè lệnh 84 Phơ lơc 1: C¸c phần mềm lập trình PLC I Lập trình cho OMRON 86 II LËp tr×nh cho PLC- S5 92 III LËp tr×nh cho PLC – S7-200 97 IV LËp tr×nh cho PLC – S7-300 101 Phô lôc 2: Bảng lệnh phần mềm Bảng lệnh PLC – CPM1A 105 B¶ng lƯnh cđa PLC – S5 112 B¶ng lƯnh cđa PLC – S7 -200 117 B¶ng lƯnh cđa PLC – S7-300 128 Phần 1: Logic hai trạng thái ứng dụng Chơng 1: Lí Thuyết Cơ Sơ Đ1.1 Những khái niệm Khái niệm logic hai trạng thái Trong sống vật tợng thờng biểu diễn hai trạng thái đối lập, thông qua hai trạng thái đối lập rõ rệt ngời nhận thức đợc vật tợng cách nhanh chóng cách phân biệt hai trạng thái Chẳng hạn nh ta nói nớc bẩn, giá đắt rẻ, nớc sôi không sôi, học sinh học giỏi dốt, kết tốt xấu Trong kỹ thuật, đặc biệt kỹ thuật điện điều khiển, ta thờng có khái niệm hai trạng thái: đóng cắt nh đóng điện cắt điện, đóng máy ngừng máy Trong toán học, để lợng hoá hai trạng thái đối lập vật tợng ngời ta dùng hai giá trị: Giá trị hàm ý đặc trng cho trang thái vật tợng, giá trị đặc trng cho trạng thái đối lập vật tợng Ta gọi giá trị giá trị logic Các nhà bác học đà xây dựng sở toán học để tính toán hàm biến lấy hai giá trị này, hàm biến đợc gọi hàm biến logic, sở toán học để tính toán hàm biến logic gọi đại số logic Đại số logic có tên đại số Boole lấy tên nhà toán học có công đầu việc xây dựng nên công cụ đại số Đại số logic công cụ toán học để phân tích tổng hợp hệ thống thiết bị mạch số Nó nghiên cứu mối quan hệ biến số trạng thái logic Kết nghiên cứu thể hàm trạng thái nhận hai giá trị Các hàm logic Một hµm y f (x , x , , x n víi c¸c biÕn x1, x2, xn nhận hai giá trị: ) hàm y nhận hai giá trị: gọi hàm logic Hàm logic biến: y f (x) Víi biÕn x sÏ nhËn hai giá trị: 1, nên hàm y có khả hay thờng gọi hàm y0, y1, y2, y3 Các khả ký hiệu mạch rơle điện tử hàm biến nh bảng 1.1 Bảng 1.1 Tên hàm Bảng chân lý Hàm không y0 x Hàm đảo y1 Hàm lặp (YES) y2 Hàm đơn vị y3 Trong hàm hai hàm y0và y3 có giá trị không đổi nên đợc quan tâm, thờng xét hai hàm y1 y2 Hµm logic hai biÕn y f (x1 , x ) Với hai biến logic x1, x2, biến nhận hai giá trị 1, nh có 16 tổ hợp logic tạo thành 16 hàm Các hàm đợc thể bảng1.2 Bảng 1.2 Bảng chân lý Tên hàm x1 x2 Hàm không y0 2 Hµm Piec y1 Hµm cÊm x1 y2 y2 INHIBIT x1 Hàm đảo x1 y3 Hàm cấm x2 y4 INHIBIT y3 x2 Hàm đảo x2 2 y5 Hàm loại trừ XOR Hàm Cheffer Hµm vµ AND Hµm cïng dÊu Hµm y6 1 y x1x x 1x y7 1 y x1 x x1 x y8 0 y8 x1x y9 0 y x1x y10 1 x1x y10 x kÐo theo x2 Hµm y11 1 y12 1 0 y11 x1 x y12 x1 kÐo theo x1 y13 1 y13 x x Hàm đơn vị y14 x x x x y8 x1 x y y15 (x1 x1 ) (x x ) x2 x x2 x1 x x1 x1 x Céng mod ule y6 y7 y8 y8 y9 ChØ y11 x2 x2 y10 x2 phô thuéc x2 y11 x1 x1 ChØ x y12 x1 y13 x1 y12 x1 y13 phô thuéc x1 x2 x2 y14 y15 x1 x xx1 x1 x2 x1 x2 x1 x y15 1 1 y6 x1 x1 y14 1 x1 x =1 Hµm hc OR y7 x1 x1 x x2 lỈp x1 Hàm x2 x2 y 10 lặp x2 Hàm x x y6 x x2 x1 x1 x1 y14 y14 Hàm y15 Ta nhận thấy rằng, hàm đối xứng qua trục nằm y7 y8, nghĩa y y15 , y1 y14 Hµm logic n biÕn y f (x1 , x , , x n ) Với hàm logic n biến, biến nhận hai giá trị nên ta có 2n tổ hợp biến, tổ hợp biến lại nhận hai giá trị 1, số hàm logic 2n tỉng lµ Ta thÊy víi biến có khả tạo hàm, với biến có 16 khả tạo hàm, với biến có 256 khả tạo hàm Nh số biến tăng số hàm có khả tạo thành lớn Trong tất hàm đợc tạo thành ta đặc biệt ý đến hai loại hàm hàm tỉng chn vµ hµm tÝch chn Hµm tỉng chn lµ hàm chứa tổng tích mà tích có đủ tất biến hàm Hàm tích chuẩn hàm chứa tích tổng mà tổng có đủ tất biến hàm Các phép tính Ngời ta xây dựng ba phép tính biến logic là: Phép phủ định (đảo): ký hiệu dấu - phía ký hiƯu cđa biÕn PhÐp céng (tun): ký hiƯu b»ng dÊu “+” (song song) PhÐp nh©n (héi): ký hiƯu b»ng dÊu “.” (nèi tiÕp) TÝnh chÊt vµ số hệ thức 4.1.Các tính chất Tính chất đại số logic đợc thể bốn luật là: luật hoán vị, luật kết hợp, luật phân phối luật nghịch đảo + Luật hoán vÞ: x1 x x x1 x1 x x x1 + LuËt kÕt hỵp: x x x (x x ) x x1 (x x ) x x x (x1 x ).x x (x x ) + LuËt ph©n phèi: (x1 x ).x x1.x x x x x x (x x ).(x x ) Ta cã thĨ minh ho¹ để kiểm chứng tính đũng đắn luật phân phối cách lập bảng 1.3 Bảng 1.3 (x x ).(x x ) x1 x x Giáo Trình PLC Su tầm : Nguyễn Huy Mạnh Luật phân phối đợc thể qua sơ đồ rơle hình 1.1: x1 x1 x1 x2 x3 x2 x nh Hình 1.1 + Luật nghịch đảo: x1 x x1 x ; x x x1 x Ta còng minh hoạ tính đắn luật nghịch đảo cách thành lập bảng 1.4: Bảng 1.4 x1 0 1 Luật nghịch đảo đợc thể qua mạch rơle nh hình 1.2: x1 p = x2 x1 x p Hình 1.2 Luật nghịch đảo tổng quát đợc thể định lý De Morgan: x1 x x x1 x x ; x x x x1 x x 4.2.Các hệ thức Một số hệ thức thờng dùng đại số logic đợc cho ë b¶ng 1.5: B¶ng 1.5 x0x x.1 x x.0 x1x x x1 x 1 xxx x.x x xx1 x.x Đ1.2 Các phơng pháp biểu diễn hàm logic Có thể biểu diễn hàm logic theo bốn cách là: biểu diễn bảng trạng thái, biểu diễn phơng pháp hình học, biểu diễn biểu thức đại số, biểu diễn bảng Karnaugh (bìa Canô) Phơng pháp biểu diễn bảng trạng thái: phơng pháp giá trị hàm đợc trình bày bảng Nếu hàm có n biến bảng có n cét (n cét cho biÕn vµ cét cho hµm) 2n hàng tơng ứng với 2n tổ hợp biến Bảng thờng gọi bảng trạng thái hay bảng chân lý Ví dụ: hàm biến y f (x1 , x , x ) với giá trị hàm đà cho trớc đợc biểu diễn thành bảng 1.6: Ưu điểm phơng pháp biểu diễn bảng dễ nhìn, nhầm lẫn Nhợc điểm cồng kềnh, đặc biệt số biến lớn Bảng 1.6 TT tổ hợp biến Phơng pháp biểu diễn hình học Với phơng pháp hình học hàm n biến đợc biểu diễn không gian n chiều, tổ hợp biến đợc biểu diễn thành điểm không gian Phơng pháp phức tạp số biến lớn nên thờng dùng Phơng pháp biểu diễn biểu thức đại số Ngời ta chứng minh đợc r»ng, mét hµm logic n biÕn bÊt kú bao giê biểu diễn thành hàm tổng chuẩn đầy đủ tích chuẩn đầy đủ Cách viết hàm dới dạng tổng chuẩn đầy đủ - Hàm tổng chuẩn đầy đủ quan tâm đến tổ hợp biến mà hàm có giá trị Số lần hàm số tích tổ hợp biến - Trong tích, biến có giá trị đợc giữ nguyên, biến có giá trị đợc lấy giá trị đảo; nghĩa x i biểu thức tích đợc viết x i , x i biểu thức tích đợc viết x i Các tích gọi mintec ký hiệu m - Hàm tổng chuẩn đầy đủ tổng tích Ví dụ: Với hàm ba biến bảng 1.6 ta có hàm dạng tổng chuẩn đầy đủ lµ: f x1 x x x1 x x x x x x1 x x m m m m C¸ch viết hàm dới dạng tích chuẩn đầy đủ - Hàm tích chuẩn đầy đủ quan tâm đến tổ hợp biến mà hàm có giá trị Số lần hàm không số tổng tổ hợp biến - Trong tổng biến có giá trị đợc giữ nguyên, biến có giá trị đợc lấy đảo; nghĩa x i biểu thức tổng đợc viết x i , x i biểu thức tổng đợc viết x i Các tổng đợc gọi tên Maxtec ký hiệu M - Hàm tích chuẩn đầu đủ tích tổng Ví dụ: Với hàm ba biến bảng 1.6 ta có hàm dạng tích chuẩn đầy đủ là: f (x x x )(x x x )(x x x )(x1 x x ) M1 M M M Phơng pháp biểu diễn bảng Karnaugh (bìa canô) Nguyên tắc xây dựng bảng Karnaugh là: - Để biểu diễn hàm logic n biến cần thành lập bảng có 2n ô, ô tơng ứng với tổ hợp biến Đánh số thứ tự ô bảng tơng ứng với thứ tự tổ hợp biến - Các ô cạnh đối xứng cho phép khác giá trị biến - Trong ô ghi giá trị hàm tơng ứng với giá trị tổ hợp biến Ví dụ 1: bảng Karnaugh cho hàm ba biến b¶ng 1.6 nh− b¶ng 1.7 sau: x1 x2, x3 Ví dụ 2: bảng Karnaugh cho hàm bốn biến nh− b¶ng 1.8 sau: x1, x2 x3, x4 00 01 11 10