Trong cuộc sống hàng ngày, các sự vật và hiện tượng thường biểu hiện ở hai mặt đối lập thông qua hai trạng thái đối lập rõ rệt của nó và con người thường nhận thức sự vật và hiện tượng một cách nhanh chóng bằng cách phân biệt hai trạng thái đó. Chẳng hạn khi nói về nước sinh hoạt, ta thường nói nước sạch hoặc nước bẩn, nước sôi hay nước chưa sôi; Khi nói về chất lượng và giá cả hàng hóa, ta thường có khái niệm đắt hay rẻ, tốt hoặc xấu; … Trong kỹ thuật, đặc biệt trong kỹ thuật và điều khiển, ta thường có khái niệm về hai trạng thái: đóng hoặc cắt, (đóng điện dùng hay cắt điện đường dây cung cấp), đóng máy chạy (Start) hoặc dừng máy (Stop); … Trong toán học, để lượng hóa hai trạng thái đối lập của sự vật hay hiện tượng, người ta dùng hai giá trị: 0 hoặc 1; Giá trị 0 hàm ý đặc trưng cho một trạng thái của sự vật hay hiện tượng, thì giá trị 1 hàm ý đặc trưng cho một trạng thái đối lập của sự vật hay hiện tượng đó. Ta gọi đó là các giá trị lôgic 0 hoặc 1. Cơ sở toán học để tính toán các hàm và biến chỉ lấy hai giá trị 0
Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương CHƯƠNG 1: ĐẠI SỐ LOGIC MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH TRÌNH TỰ 1.1 KHÁI NIỆM VỀ LOGIC HAI TRẠNG THÁI Trong sống hàng ngày, vật tượng thường biểu hai mặt đối lập thông qua hai trạng thái đối lập rõ rệt người thường nhận thức vật tượng cách nhanh chóng cách phân biệt hai trạng thái Chẳng hạn nói nước sinh hoạt, ta thường nói nước nước bẩn, nước sôi hay nước chưa sôi; Khi nói chất lượng giá hàng hóa, ta thường có khái niệm đắt hay rẻ, tốt xấu; … Trong kỹ thuật, đặc biệt kỹ thuật điều khiển, ta thường có khái niệm hai trạng thái: đóng cắt, (đóng điện dùng hay cắt điện đường dây cung cấp), đóng máy chạy (Start) dừng máy (Stop); … Trong toán học, để lượng hóa hai trạng thái đối lập vật hay tượng, người ta dùng hai giá trị: 1; Giá trị hàm ý đặc trưng cho trạng thái vật hay tượng, giá trị hàm ý đặc trưng cho trạng thái đối lập vật hay tượng Ta gọi giá trị lôgic Cơ sở toán học để tính toán hàm biến lấy hai giá trị gọi hàm biến logic Cơ sở toán học để tính toán hàm biến logic gọi đại số logic, đại số Boole 1.1.1 CÁC HÀM VÀ CÁC LUẬT CƠ BẢN CỦA ĐẠI SỐ LOGIC 1.1.1.1 Hàm logic bản: Một hàm y = f(x1, x2, …, xn) với biến x1, x2, …, xn nhận hai giá trị: 1; hàm y nhận hai giá trị: gọi hàm logic 1.1.1.1.1 Hàm logic biến: y = f(x) Biến x nhận hai giá trị: là 1, nên hàm y có khả hay gọi hàm: yo, y1, y2, y3 Các khả năng, thuật toán sơ đồ cấu trúc bảng 1-1: hàm logic biến y = f(x) Tên hàm Hàm Không Bảng chân lý x Thuật toán logic yo = yo = x x Ký hiệu sơ đồ Kiểu rơle Sơ đồ khối Hàm = yo 0 Hàm Đảo Hàm Lặp y1 Y1 = x x y1 x y1 y2 Y2 = x x y2 x y2 Hàm Đơn vị y3 1 y3 = y3 = x + x ThS Khương Công Minh Ghi x x y3 Hàm = 1 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 1.1.1.1.2 Hàm logic hai biến: y = f(x1, x2) Với hàm hai biến x1, x2, biến nhận hai giá trị: 1, có tổ hợp, có 16 giá trị hàm (yo, y1, …, y15) Bảng 1-2 tóm tắt 16 hàm logic từ yo y15: Tên hàm Bảng chân lý x1 1 0 x2 1 Hàm không yo 0 0 Hàm Piếc y1 0 Hàm Cấm x1 y2 0 y x1.x Hàm Đảo x1 y3 0 1 y x1 Hàm Cấm x2 y4 0 y x1.x Hàm Đảo x2 y5 1 y5 x Hàm Hoặc Loại trừ y6 1 y x x x 1x Hàm Cheffer y7 1 y x1 x Hàm Và y8 Hàm Cùng dấu Hàm Lặp theo x2 Hàm Kéo theo x2 Hàm Lặp theo x1 Hàm Kéo theo x1 Thuật toán logic Ký hiệu sơ đồ Kiểu rơle Luôn =0 y o x x1 x x y1 x1.x x1 x2 y1 x1 x2 y1 x1 x2 y2 x1 x2 y2 x1 y3 x1 y3 x1 x2 y4 x1 x2 y4 x2 y5 x2 y5 Chỉ x2 x1 x2 y6 x1 x2 y6 Cộng modul y7 x1 x2 y7 x1 x2 y8 x1 x2 y8 x1 x2 y9 x1 x2 y9 y10 x2 y10 y11 x1 x2 y11 y12 x1 y12 y13 x1 x2 y13 x1 x x1 x2 x1 x2 x1.x y9 0 y8 x1.x 0 y x x x x y10 1 y10 x y11 1 y11 x x y12 1 0 y12 x1 x1 x2 x2 x1 x2 x1 x1 y13 1 ThS Khương Công Minh Sơ đồ khối y13 x x Ghi x2 Chỉ x1 Chỉ x2 Chỉ x1 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương x1 Hàm Hoặc Hàm Đơn vị y14 1 y15 1 1 y14 x1 x y14 (x1 x ) (x x ) y14 x2 x1 x2 x1 x2 y15 x1 x2 x1 x1 y14 y15 x2 x2 Hàm =1 Ta nhận thấy rằng: hàm đối xứng qua trục nằm y7 y8, nghĩa y o y15 , y1 y14 , … 1.1.1.1.3 Hàm logic n biến: y = f(x1, x2, …, xn) Với hàm logic có n biến, biến nhận hai giá trị 1, nên có tổ hợp biến, tổ hợp biến lại nhận hai giá trị 1, có 2 hàm logic n n Ta thấy, với biến có khả tạo hàm, với hai biến có 16 khả tạo hàm, với ba biến có 256 khả tạo hàm, số biến tăng lên số hàm có khả tạo thành lớn Tuy nhiên, tất khả biểu qua khả tổng logic, tích logic nghịch đảo logic biến Trong tất hàm tạo thành, ta đặc biệt ý đến loại hàm tổng chuẩn hàm tích chuẩn Hàm tổng chuẩn 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 1.1.1.2 Các luật logic tính chất đại số logic: 1.1.1.2.1 Luật hoán vị: x1 + x2 = x2 + x1 (1-1) x1 x2 = x2 x1 (1-2) x1 + x2 + x3 = (x1 + x2) + x3 = x1 + (x2 + x3) (1-3) x1 x2 x3 = (x1 x2) x3 = x1 (x2 x3) (1-4) 1.1.1.2.2 Luật kết hợp: 1.1.1.2.3 Luật phân phối: (x1 + x2) x3 = x1 x3 + x2 x3 (1-5) x1 + x2 x3 = (x1 + x2) (x1 + x3) (1-6) Có thể minh họa để kiểm chứng tính đắn biểu thức (1-5), (1-6) theo luật phân phối cách lập bảng (1-3) đây: ThS Khương Công Minh Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương Bảng 1-3: x1 x2 x3 (x1 + x2).(x1 + x3) x1 + x2 x3 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 Biểu thức (1-5), (1-6) thể qua mạch rơle hình 1-1: x1 x1 x2 x3 x1 = x2 x3 Hình 1-1: Mạch rơle thể luật phân phối (1-5), (1-6) 1.1.1.2.4 Luật nghịch đảo: x x x x (1-7) x1 x x1 x (1-8) Ta minh họa tính đắn luật nghịch đảo cách lập bảng (1-4) đây: Bảng 1-4: x1 x x1 x2 x1 x2 x1 x x1 x x1 x 1 0 1 1 1 0 0 0 1 Tính chất thể qua mạch rơle hình 1-2: x1 P x2 P = x1 x2 Y Y Hình 1-2: Mạch rơle thể luật nghịch đảo (1-7), (1-8) ThS Khương Công Minh Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương * Luật nghịch đảo tổng quát thể định lý De Morgan: x x x x x x (1-9) x x x x x x (1-10) 1.1.1.2.5 Luật tách biến: f ( x , x , , x n ) x f (1, x , , x n ) x f (0, x , , x n ) (1-11) f ( x , x , , x n ) [x f (0, x , , x n )].[x f (1, x , , x n )] (1-12) * Một số hệ thức thường dùng đại số logic trình bầy bảng 1-5: x+0=x x+1=1 x.0=0 x.1=x 10 11 12 13 x1 x2 = x2 x1 x1 + x1 x2 = x1 x1(x1 + x2) = x1 (x1 x2) + (x1 x ) = x1 x+x=x 14 x+ x =1 x.x=x x x =0 x1 + x2 = x2 + x1 15 16 17 (x1 + x2) (x1 + x ) = x1 x1 + x2 + x3 = (x1 + x2) + x3 X1 x2 x3 = (x1 x2) x3 x1 x x1 x 18 x x x1 x 1.1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN HÀM LOGIC 1.1.2.1 Phương pháp biểu diễn thành bảng: Ở giá trị hàm phụ thuộc vào biến trình bày bảng Nếu hàm n biến bảng có n + cột (n cột cho biến cột cho hàm) 2n hàng tương ứng với n tổ hợp biến Bảng thường gọi bảng chân lý Ví dụ: hàm biến với giá trị hàm cho biểu diễn bảng 1- 6: Giá trị thập phân tổ hợp biến x3 x2 x1 y 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 “x” “x” “x” Chú ý: Những dấu “x” giá trị hàm không xác định (có thể 1) Ưu điểm cách biểu diễn hàm dạng bảng chân lý dễ nhìn, nhầm lẫn Nhưng có nhược điểm cồng kềnh, đặc biệt số biến lớn ThS Khương Công Minh Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 1.1.2.2 Phương pháp hình học: Ở miền xác định hàm biểu diễn không gian n chiều Mỗi tổ hợp biến biểu diễn thành điểm không gian Hàm n biến tương ứng với không gian n chiều có 2n điểm không gian đó, ứng với điểm ghi giá trị hàm Hai điểm nằm trục khác thay đổi giá trị biến Hình 1-3 cách cho hàm logic 1, biến dạng hình học Nhược điểm phương pháp số biến lớn hình vẽ phức tạp x1 x 10 x a) x x2 x 010 110 010 111 11 000 100 x1 001 101 00 01 b) x x2 x3 c) x Hình 1-3: Biểu diễn hình học hàm logic a) Hàm biến; b) Hàm biến; c) Hàm biến; 1.1.2.3 Phương pháp biểu thức đại số: Người ta chứng minh rằng, hàm logic n biến biểu diễn thành hàm tổng chuẩn đầy đủ hàm tích chuẩn đầy đủ 1.1.2.3.1 Cách viết dạng hàm tổng chuẩn đầy đủ: + Chỉ 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 giữ nguyên, biến có giá trị đươc lấy giá trị đảo; nghĩa xi = biểu thức tích viết xi, xi = biểu thức tích viết x i + Hàm tổng chuẩn đầy đủ tổng tích 1.1.2.3.2 Cách viết dạng hàm tích chuẩn đầy đủ: + Chỉ quan tâm đến tổ hợp biến mà hàm có giá trị Số lần hàm số tổng tổ hợp biến + Trong tổng, biến có giá trị giữ nguyên, biến có giá trị đươc lấy giá trị đảo; nghĩa xi = biểu thức tích viết xi, xi = biểu thức tích viết x i + Hàm tích chuẩn đầy đủ tích tổng ThS Khương Công Minh Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương * Lấy ví dụ hàm cho bảng 1-6: + Dạng tổng chuẩn đầy đủ: hàm f có giá trị tổ hợp biến có thứ tự 0, 5, viết lại bảng 1-7 Tổ hợp giá trị biến x3 x2 x1 0 1 x x x 1 x3.x2.x1 Thứ tự tổ hợp biến Tích thành phần x x x Như vậy: (1-13) f x x x x x x x x x + Dạng tích chuẩn đầy đủ: hàm f có giá trị tổ hợp biến có thứ tự 1, 4, viết lại bảng 1-8 Tổ hợp giá trị biến x3 x2 x1 0 Thứ tự tổ hợp biến 0 Tích thành phần x x x1 x3 x2 x Như vậy: f (x x x ).( x x x ) (1-14) Phương pháp có ưu điểm ngắn gọn Trong tài liệu tham khảo, người ta thường viết hàm dạng: * Hàm tổng chuẩn đầy đủ: f = 0, 5, (1-15) với N = 2, 3, thứ tự tổ hợp hàm không xác định * Hàm tích chuẩn đầy đủ: f = 1, 4, (1-16) với N = 2, 3, thứ tự tổ hợp hàm không xác định 1.1.2.4 Phương pháp biểu diễn hàm logic bảng Karnaugh: Nguyên tắc xây dựng bảng Karnaugh là: + Để biểu diễn hàm logic n biến, cần thành lập bảng có 2n ô, ô tương ứng với tổ hợp biến Đánh số thứ tự ô bảng tương ứng với giá trị tổ hợp biến Bảng Karnaugh có kích thước cạnh k ô cạnh 2n-k ô với k n + Các ô cạnh đối xứng cho phép khác giá trị biến + Trong ô ghi giá trị hàm tương ứng với giá trị tổ hợp biến ThS Khương Công Minh Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương Ví dụ 1-4: bảng Karnaugh cho hàm 2, hình 1-4: x1 x2 x1 x2 x x x1 x 2 x x x1 x2 0 1 a) “x” b) Hình 1-4: Bảng Karnaugh hàm biến, ví dụ: f = tổng(1,2) N = Ví dụ 1-5: bảng Karnaugh cho hàm 3, hình 1-5: x1 x2x3 00 01 11 x2x3 00 x1 10 x x x x x x x x x x x x 3 3 x x x x x x x1.x2.x3 x x x 01 11 10 1 “x” “x” “x” b) a) Hình 1-5: Bảng Karnaugh hàm biến, ví dụ: f = tổng(1,3, 5) N = 2, 4, Ví dụ 1-6: bảng Karnaugh cho hàm 4, hình 1-6: x3x4 00 01 11 x1x2 x1 x x x 00 x1 + x2 + x3 + x4 x x x x 10 x1 x x3 x 01 x x x x x x x x x1 x x x x1 x x x 11 x x x x x1 x x x x1 x x x x1 x x x 10 x x x x x x x x 4 x1 x x x x1 x x x a) x3x4 x1x2 00 00 01 11 “x” 0 “x” 01 00 b) 01 10 “x” “x” Hình 1-6: Bảng Karnaugh cho hàm biến: f = tổng(1,7,13) N = 2, 3, 11, 15 ThS Khương Công Minh Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 1.1.3 PHƯƠNG PHÁP TỐI THIỂU HÀM LOGIC Trong trình phân tích tổng hơp hàm logic, ta phải quan tâm đến vấn đề tối thiểu hóa hàm logic để việc thực mạch cách kinh tế, đồng thời đảm bảo chức logic theo yêu cầu Thưc chất vấn đề tối thiểu hóa tìm dạng biểu diễn đại số đơn giản hàm logic, thường có hai nhóm phương pháp: + Phương pháp biến đổi đại số + Phương pháp dùng thuật toán 1.1.3.1 Phương pháp tối thiểu hàm logic biến đổi đại số: + Một số tính chất đại số logic: a a 1; a a a; a.a 0; a.a a; a a b a ; a.(a b ) a; a a.b a b; a.(a b ) a.b; (1-17) + Ví dụ 1-7: Cho hàm: f = a b + a.b + a b = ( a b + a.b) + (a.b + a b ) = b.( a + a) + a.(b + b ) = a + b + Ví dụ 1-8: Cho hàm: f = a.b.c + a b.c + a b c + a b c + a.b c = a.b.c + a b.c + a b c + a b c + a.b c + a.b.c = b.c.(a + a ) + a b (c + c ) + a.b.( c + c) = b.c + a b + a.b = b.c + a.( b + b) = b.c + a Do tính trực quan phương pháp nên nhiều kết đưa rõ tối thiểu hay chưa, phương pháp chặt chẽ phép tự động hóa trình tối thiểu hóa 1.1.3.2 Phương pháp tối thiểu hàm logic biến đổi hình học: Thường dùng phương pháp: Bảng Karnaugh Quine Mc Cluskey 1.1.3.2.1 Phương pháp tối thiểu hàm logic dùng bảng Karnaugh: Phương pháp thường tiến hành theo bước sau: + Bước 1: Biểu diễn hàm cho thành bảng Karnaugh + Bước 2: Xác định tích cực tiểu tổng cực tiểu ThS Khương Công Minh Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương + Bước 3: Tìm liên kết phủ tối thiểu ô “1” (nếu biểu diễn tối thiểu theo hàm tổng), ô “0” (nếu biểu diễn tối thiểu theo hàm tích), sau viết hàm kết theo tổng theo tích * Ví dụ 1-9: Hãy tối thiểu hàm logic sau theo hàm tổng: f(x4, x3, x2, x1) = tổng(1, 5, 6, 7, 11, 13); với N = 12, 15; * Cách làm: + Bước 1: Lập bảng Karnaugh Vì hàm có biến nên ta lập bảng Karnaugh thành hàng cột hình 1-7 x2x1 x4x3 A 00 01 00 11 10 E 01 1 C 11 B 10 12 13 “x” 15 14 “x” 11 10 D Hình 1-7: Bảng Karnaugh hàm f(x4, x3, x2, x1) + Bước 2: Xác định tích cực tiểu Tích cực tiểu đươc xác định cách liên kết 2k ô kề đối xứng có giá trị giá trị xác định bảng Karnaugh, giá trị k chọn tối đa đến mức + Bước 3: Xác định liên kết tối thiểu phủ hết ô “1” Ở hình 1-7 ta xác định liên kết, liên kết A chứa 1, ký hiệu A(1, 5), tiếp tục ta có B(12, 13), C(5, 7, 13, 15), D(11, 15) E(6, 7) Tương ứng với liên kết ta có tích cưc tiểu cho liên kết: A x x x ; B x x x ; C x x ; D x x x ; E x x x ; (1-18) Quan sát bảng Karnaugh xét liên kết tối thiểu phủ hết ô có kết hàm “1” (lúc không xét ô có ký hiệu “x” – ô hàm có giá trị tùy ý), ta kết tối thiểu hàm là: f=A+C+D+E x x x x x x x x x x x ; ThS Khương Công Minh (1-19) 10 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.1.4a Giản đồ thời gian: %I2.29 Sản phẩm %I2.3 %Q3.5 %Q3.4 %QW4.2 5.2.1.4b Lưu đồ thuật toán: %I2.29 = %Q 3.4 = %Q3.5 = %QW4.2 = %Q3.4 = %Q3.5 = %QW4.2 = %I2.3 = Y N %I2.3 = N Y %I2.29 = Y N ThS Khương Công Minh 99 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.1.5a Lập trình điều khiển dạng Ladder: Network 1: %M0 %I2.29 Network 2: %M0 %Q3.4 %I2.3 %Q3.5 OPERATE %QW4.2:=5000 5.2.1.5b Lập trình điều khiển dạng Grafcet: %I2.29 = 1 %Q3.4 = 1; %Q3.5 = %QW4.2 = %I2.3 = %Q3.4 = 0; %Q3.5 = %QW4.2 = %I2.3 = %Q3.4 = 1; %Q3.5 = %QW4.2 = %I2.29 = %Q3.4 = 0; %Q3.5 = %QW4.2 = %Q3.4 = 5.2.1.6 Thực hành lập trình điều khiển băng chuyền trái hệ SAPHIR: ThS Khương Công Minh 100 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.2 BÀI TẬP 2: ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN CHUYỂN ĐỘNG: 5.2.2.1 Sơ đồ công nghệ: Có băng chuyền trái (%Q3.5), băng chuyền (%Q3.31), băng chuyền phải (%Q3.21), động truyền động BC trái (%Q3.4), động truyền động BC (%Q3.30), động truyền động BC phải (%Q3.20), công tắc xoay (%I2.29, Arret, %I2.28), sản phẩm, … %Q3.4 %QW4.2 %Q3.5 %Q3.30 %QW4.0 %Q3.31 %Q3.21 %QW4.1 %Q3.20 Arret Marche_a_froid Marche_a_chaud %I2.29 %I2.28 Hình 5-8: Mô hình hệ băng chuyền 5.2.2.2 Yêu cầu công nghệ: - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a froid» (%I2.29), băng chuyền trái (%Q3.5) băng chuyền trung tâm (%Q3.31) chạy ngược - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a chaud» (%I2.28), băng chuyền chạy thuận - Khi công tắc xoay vị trí «Arret», hệ thống dừng Ghi chú: để đảo chiều động thì: (1)Tắt công tắc xoay (2) Đặt tốc độ (3) Đợi tối thiểu 0.2s (4) Đảo chiều (5) Đặt lại tốc độ (6) Đóng công tắc xoay ThS Khương Công Minh 101 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.2.3 Phân công tín hiệu vào/ra: Đối tượng Địa Ký hiệu Marche a froid %I2.29 Maf Marche a chaud %I2.28 Mac Công tắc động trái %Q3.4 Left_motor Hướng chạy băng chuyền trái (1 = tiến) %Q3.5 Left_belt_direction Tốc độ động trái %QW4.2 Left_motor_speed Công tắc động trung tâm %Q3.30 Center_motor Hướng chạy BC trung tâm (1 = tiến) %Q3.31 Center_belt_direction Tốc độ động trung tâm %QW4.0 Center_motor_speed Công tắc động phải %Q3.20 Right_motor Hướng chạy BC phải (1 = tiến) %Q3.21 Right_belt_direction Tốc độ động phải %QW4.1 Right_motor_speed 5.2.2.4 Giản đồ thời gian: Maf Arret Mac %I2.29 %I2.28 Sản phẩm %Q3.4 %QW4.2 %Q3.5 %Q3.30 %QW4.0 %Q3.31 %Q3.20 %QW4.1 %Q3.21 5.2.2.5 Lập trình điều khiển: 5.2.2.6 Thực hành lập trình điều khiển băng chuyền hệ SAPHIR: ThS Khương Công Minh 102 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.3 BÀI TẬP 3: ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN VÀ BARRIÈRE: 5.2.3.1 Sơ đồ công nghệ: Có băng chuyền trái (%Q3.5), động truyền động BC trái (%Q3.4), barrière (%Q3.1), cảm biến phát sản phẩm đến vị trí barrière (%I2.3), công tắc xoay (%I2.29, Arret), sản phẩm, … %QW4.2 %Q3.4 %Q3.5 %I2.3 Arret Marche_a_froid %Q3.1 %I2.29 Hình 5-9: Mô hình hệ băng chuyền barrière 5.2.3.2 Yêu cầu công nghệ: - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a froid» (%I2.29), Băng chuyền (%Q3.5) vận hành liên tục, barrière (%Q3.1) chắn sản phẩm - Khi có sản phẩm đến barrière (%I2.3): mở barrière (%Q3.1) cho sản phẩm qua - Khi sản phẩm qua (chậm sau 1.2s): đóng barrière lại - Khi công tắc xoay vị trí «Arret», hệ thống dừng 5.2.3.3 Phân công tín hiệu vào/ra: 5.2.3.4a Giản đồ thời gian: … 5.2.3.4b Lưu đồ thuật toán: … 5.2.3.5 Lập trình điều khiển: … 5.2.3.6 Thực hành lập trình điều khiển băng chuyền barrière hệ SAPHIR: … ThS Khương Công Minh 103 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.4 BÀI TẬP 4: ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN + CẢM BIẾN + BARRIÈRE: 5.2.4.1 Sơ đồ công nghệ: Có băng chuyền trái (%Q3.5), động truyền động BC trái (%Q3.4), barrière (%Q3.1), cảm biến phát sản phẩm đến vị trí barrière (%I2.3), công tắc xoay (%I2.29, Arret), sản phẩm, … %QW4.2 %Q3.4 %Q3.5 %I2.1 Arret %I2.3 %Q3.1 Marche_a_froid %I2.29 Hình 5-10: Mô hình hệ băng chuyền + cảm biến barrière 5.2.4.2 Yêu cầu công nghệ: - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a froid» (%I2.29), Nếu có sản phẩm vào băng chuyền (%I2.1) khởi động băng chuyền (%Q3.5) - Khi có sản phẩm đến barrière (%I2.3): mở barrière (%Q3.1) cho sản phẩm qua - Khi sản phẩm qua (chậm sau 1.2s): đóng barrière lại - Sau 10s kể từ lúc không sản phẩm băng, cho BC dừng - Đếm số lượng sản phẩm vào khỏi băng chuyền - Khi công tắc xoay vị trí «Arret»,hệ thống dừng 5.2.4.3 Phân công tín hiệu vào/ra: 5.2.4.4 Giản đồ thời gian: 5.2.4.5 Lập trình điều khiển: 5.2.4.6 Thực hành lập trình điều khiển băng chuyền trái + cảm biến barière hệ SAPHIR: ThS Khương Công Minh 104 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.5 BÀI TẬP 5: ĐIỀU KHIỂN MÂM QUAY TRÁI: 5.2.5.1 Sơ đồ công nghệ: Có mâm quay trái (%Q3.6), piston đẩy SP vào mâm (%Q3.2), cảm biến phát sản phẩm cuối băng chuyền (%I2.4), cảm biến phát có sản phẩm mâm (%I2.5), cảm biến vị trí SP mâm vị trí yêu cầu (%I2.6), cảm biến vị trí mâm (%I2.7), công tắc xoay (%I2.29, Arret), sản phẩm, … (vị trí sản phẩm yêu cầu) %I2.6 (có sản phẩm) %I2.5 %Q3.6 %I2.7 (vị trí cửa mâm) %I2.4 Arret Marche_a_froid %Q3.2 %I2.29 Hình 5-11: Mô hình điều khiển mâm quay 5.2.5.2 Yêu cầu công nghệ: - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a froid» (%I2.29), Nếu sản phẩm mâm (%I2.5), cho quay mâm (%Q3.6) đến vị trí cửa mâm (%I2.7) để đón sản phẩm - Khi mâm dừng vị trí (%I2.7) + sản phẩm mâm (%I2.5) + có sản phẩm cuối băng chuyền (%I2.4), cho đẩy sản phẩm (%Q3.2) vào mâm (dừng 0.1s) - Quay mâm (%Q3.6) đưa sản phẩm đến vị trí yêu cầu (%I2.6) - Khi công tắc xoay vị trí «Arret», hệ thống dừng 5.2.5.3 Phân công tín hiệu vào/ra: 5.2.5.4 Lưu đồ thuật toán: 5.2.5.5 Lập trình điều khiển: 5.2.5.6 Thực hành lập trình điều khiển mâm quay trái hệ SAPHIR: ThS Khương Công Minh 105 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.6 BÀI TẬP 6: ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN VÀ MÂM QUAY TRÁI: 5.2.6.1 Sơ đồ công nghệ: %I2.6 (vị trí sản phẩm) %I2.5 (có sản phẩm) %I2.1 %I2.7 %Q3.5 %I2.3 %Q3.6 %I2.4 %Q3.4 %QW4.2 Arret %Q3.1 %Q3.2 Marche_a_froi %I2.29 Hình 5-12: Mô hình điều khiển băng tải mâm quay 5.2.6.2 Yêu cầu công nghệ: - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a froid» (I2.29) lúc khởi động cho băng chuyền (%Q3.5) quay ngược + barière (%Q3.1) mở để loại sản phẩm (SP) thừa - Sau 10s, cho băng chuyền (%Q3.5) quay thuận liên tục - Khi có SP đến barrière (%I2.3): mở barrière (%Q3.1) cho SP qua - Khi sản phẩm qua (chậm sau 1.2s): đóng barrière (%Q3.1) lại - Nếu sản phẩm mâm (%I2.5), cho quay mâm (%Q3.6) đến vị trí cửa mâm (%I2.7) để đón SP - Khi mâm dừng vị trí (%I2.7) + sản phẩm mâm (%I2.5) + có sản phẩm cuối băng chuyền (%I2.4), cho đẩy SP (%Q3.2) vào mâm (dừng 0.1s) - Quay mâm (%Q3.6) đưa SP đến vị trí yêu cầu (%I2.6) - Sau 10s kể từ lúc không sản phẩm băng, cho BC dừng - Đếm số lượng sản phẩm vào khỏi băng chuyền - Khi công tắc xoay vị trí «Arret», hệ thống dừng 5.2.6.3 Phân công tín hiệu vào/ra: 5.2.6.4 Giản đồ thời gian: 5.2.6.5 Lập trình điều khiển: 5.2.6.6 Thực hành lập trình điều khiển băng chuyền mâm quay trái hệ SAPHIR: ThS Khương Công Minh 106 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.7 BÀI TẬP 7: ĐIỀU KHIỂN MÂM QUAY TRÁI DÙNG GRAFCET: 5.2.7.1 Sơ đồ công nghệ: Có mâm quay trái (%Q3.6), Piston đẩy SP vào mâm (%Q3.2), cảm biến phát sản phẩm cuối băng chuyền (%I2.4), cảm biến phát có sản phẩm mâm (%I2.5), cảm biến vị trí SP mâm vị trí yêu cầu (bằng OK), cảm biến vị trí mâm (%I2.7), công tắc xoay (%I2.29, Arret), sản phẩm, … (vị trí sản phẩm yêu cầu) %I2.6 (có sản phẩm) %I2.5 %Q3.6 %I2.7 (vị trí cửa mâm) %I2.4 Arret Marche_a_froid %Q3.2 %I2.29 Hình 5-13: Mô hình điều khiển mâm quay trái 5.2.7.2 Yêu cầu công nghệ: - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a froid» (%I2.29), sản phẩm mâm (%I2.5), cho quay mâm đến vị trí cửa mâm (%I2.7) để đón sản phẩm - Khi mâm dừng vị trí (%I2.7) + sản phẩm mâm (%I2.5) + có sản phẩm cuối băng chuyền (%I2.4), cho đẩy SP (%Q3.2) vào mâm (dừng 0.1s) - Quay mâm (%Q3.6) đưa SP đến vị trí yêu cầu (%I2.6) - Khi công tắc xoay vị trí «Arret», hệ thống dừng 5.2.7.3 Phân công tín hiệu vào/ra: Đối tượng Địa Ký hiệu Công tắc Marche %I2.29 Maf Cảm biến có SP cuối băng chuyền %I2.4 Prod_end_left_belt Cảm biến có sản phẩm mâm %I2.5 Prod_on_left_tray Cảm biến vị trí SP mâm vị trí yêu cầu %I2.6 Prod_on_left_position ThS Khương Công Minh 107 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương Cảm biến vị trí mâm %I2.7 Left_tray_on_position Piston đẩy SP vào mâm %Q3.2 Push_into_left_tray SET = đẩy RESET = lùi Công tắc Động quay mâm %Q3.6 Left_tray_motor 5.2.7.4 Lập Grafcet: %I2.29 = 1 %Q3.6 = %I2.5 = %Q3.6 = %I2.7 = %Q3.6 = %I2.4 = %Q3.2 = %TM1 = 0.1s %Q3.2 = %Q3.6 = %I2.6 = %Q3.6 = %I2.29 = 5.2.7.5 Thực hành lập trình điều khiển mâm quay trái hệ SAPHIR: ThS Khương Công Minh 108 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.8 BÀI TẬP 8: ĐIỀU KHIỂN BĂNG CHUYỀN DÙNG GRAFCET: 5.2.8.1 Sơ đồ công nghệ: Có băng chuyền trái (%Q3.5), băng chuyền (%Q3.31), băng chuyền phải (%Q3.21), động truyền động BC trái (%Q3.4), động truyền động BC (%Q3.30), động truyền động BC phải (%Q3.20), công tắc xoay (%I2.29, Arret, %I2.28), sản phẩm, … %Q3.4 %QW4.2 %Q3.5 %Q3.30 %QW4.0 %Q3.31 %Q3.21 %QW4.1 %Q3.20 Arret Marche_a_froid Marche_a_chaud %I2.29 %I2.28 Hình 5-14: Mô hình hệ băng chuyền 5.2.8.2 Yêu cầu công nghệ: - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a froid» (%I2.29), băng chuyền trái (%Q3.5) băng chuyền trung tâm (%Q3.31) chạy ngược - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a chaud» (%I2.28), băng chuyền chạy thuận - Khi công tắc xoay vị trí «Arret», hệ thống dừng Ghi chú: để đảo chiều động thì: (1)Tắt công tắc (2) Đặt tốc độ (3) Đợi tối thiểu 0.2s (4) Đảo chiều (5) Đặt lại tốc độ (6) Đóng công tắc ThS Khương Công Minh 109 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.8.3 Phân công tín hiệu vào/ra: Đối tượng Địa Ký hiệu Marche a froid %I2.29 Maf Marche a chaud %I2.28 Mac Công tắc động trái %Q3.4 Left_motor Công tắc động trung tâm %Q3.30 Center_motor Công tắc động phải %Q3.20 Right_motor Hướng chạy băng chuyền trái (1 = tiến) %Q3.5 Left_belt_direction Tốc độ động trái %QW4.2 Left_motor_speed Hướng chạy BC trung tâm (1 = tiến) %Q3.31 Center_belt_direction Tốc độ động trung tâm %QW4.0 Center_motor_speed Hướng chạy BC phải (1 = tiến) %Q3.21 Right_belt_direction Tốc độ động phải %QW4.1 Right_motor_speed 5.2.8.4 Lập Grafcet: 5.2.8.5 Thực hành lập trình điều khiển băng tải hệ SAPHIR: ThS Khương Công Minh 110 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.9 BÀI TẬP 9: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT: 5.2.9.1 Sơ đồ công nghệ: Có băng chuyền trái (%Q3.5), động truyền động BC trái (%Q3.4), barrière (%Q3.1), cảm biến phát sản phẩm đến vị trí barrière (%I2.3), công tắc xoay (%I2.29, Arret), sản phẩm, … %QW4.2 %Q3.4 %Q3.5 %I2.1 %I2.3 %Q3.1 Arret Marche_a_froid %I2.29 Hình 5-15: Mô hình hệ thống điều khiển giám sát 5.2.9.2 Yêu cầu công nghệ: - Khi công tắc xoay vị trí «Marche a froid» (%I2.29), Nếu có sản phẩm vào băng chuyền (%I2.1) khởi động băng chuyền (%Q3.5) - Khi có sản phẩm đến barrière (%I2.3): mở barrière (%Q3.1) cho sản phẩm qua - Khi sản phẩm qua (chậm sau 1.2s): đóng barrière lại - Sau 10s kể từ lúc không sản phẩm băng, cho BC dừng - Đếm số lượng sản phẩm vào khỏi băng chuyền - Khi công tắc xoay vị trí «Arret», hệ thống dừng ThS Khương Công Minh 111 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 5.2.9.3 Phân công tín hiệu vào/ra: Đối tượng Địa Ký hiệu Công tắc «Marche a froid» %I2.29 Maf Cảm biến sản phẩm vào băng chuyền %I2.1 Prod_into_belt Cảm biến barrière %I2.3 Prod_at_barrier Công tắc động %Q3.4 Left_motor Hướng BC chạy tiến (trái) %Q3.5 Left_belt_direction Barrier cuối BC (trái) %Q3.1 Left_barrier_out Tốc độ động (trái) %QW4.2 Left_motor_speed Bộ đếm SP vào %C0 Counter_in Bộ đếm SP %C1 Counter_out %MW0 Prod_on_belt Số lượng SP BC (trái) 5.2.9.4 Lập Grafcet: Chương trình điều khiển GRAFCET 5.2.9.5 Thực hành lập trình điều khiển băng tải hệ SAPHIR: Điều khiển giám sát từ máy tính (thay đổi tốc độ, ON/OFF, giám sát) ThS Khương Công Minh 112 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Điều khiển logic, PGS TS Nguyễn Trọng Thuần, (2003), NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Schneider Electric, Reference manual PL7 Micro/Junior/Pro - Detailed description of Instructions and Functions Vol1 [3] Schneider Electric, Reference manual PL7 Micro/Junior/Pro - Detailed description of Instructions and Functions Vol2 [4] Schneider Electric, Reference manual PL7 Micro/Junior/Pro - Detailed description of Instructions and Functions Vol3 [5] Telemecanique - Schneider Electric, Twido programmable controllers Software Reference Guide [6] Siemens S7-200 Programmable Controller Hardware and Installation Manual [7] Siemens S7-200 Programmable Controller Quick Start [8] Giáo trình Điều khiển logic, Lâm Tăng Đức, Nguyễn Kim Ánh, (2005), trang website Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng [9] Giáo trình Mạng truyền thông Công nghiệp, Nguyễn Kim Ánh, Nguyễn Mạnh Hà, (2007), trang website Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [10] Phân tích tổng hợp hệ thống điều khiển tự động, Trịnh Đình Đề, NXB Khoa học kỹ thuật [11] Tự động hoá với SIMATIC S7-200, Nguyễn Doãn Phước – Phan Xuân Minh, NXB nông nghiệp [12] Nghiên cứu, thiết kế, lập trình, chế tạo lắp đặt bàn thực hành, thí nghiệm điều khiển logic đa chức năng, Khương Công Minh, đề tài nghiên cứu khoa học, mã số B2007-ĐN02-26, TTTT học liệu, ĐHĐN ThS Khương Công Minh 113 ... 26 Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 1.2.4.2 Mạch liên động khởi động động cơ: Giả thiết có động điện MA, MB, MC đóng vào lưới điện nhờ khởi đông từ A, B, C điều khiển. .. Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương 1.2.4 MỘT SỐ MẠCH TỔ HỢP THƯỜNG GẶP 1.2.4.1 Mạch khởi động dừng động cơ: Để khởi động động Đ, ta đóng aptômát A lại mạch điều khiển. .. minh họa để kiểm chứng tính đắn biểu thức (1-5), (1-6) theo luật phân phối cách lập bảng (1-3) đây: ThS Khương Công Minh Bài giảng THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH & ỨNG DỤNG – Chương Bảng 1-3: