Page 1
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP CƠ SỞ CHO ĐIỀU KHIỂN LOGIC GIẢNG VIÊN PGS.TS. Lê Giang Nam NCM Hệ thống sản xuất tự động Khoa Cơ điện tử - Trường Cơ khí Mục tiêu Phần này trình bày về những kiến thức nền tảng của logic. Giúp người học hiểu, có kiến thức cơ sở để tiếp cận và học những phần nâng cao tiếp theo của khóa học “PLC và Mạng công nghiệp”. 2 Nội dung Khái niệm về điều khiển logic Đại số logic Biểu diễn hàm logic Biểu diễn tín hiệu số 3 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 1
Page 2
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 1. Khái niệm về điều khiển logic 4 1. Khái niệm về điều khiển logic 5 1. Khái niệm về điều khiển logic Điều khiển logic giải quyết các vấn đề Hệ thống có các chế độ làm việc khác nhau, tuân theo lệnh điều khiển từ bên ngoài. Chuyển từ chế độ này sang chế độ khác theo một trình tự, điều kiện xác định. Đảm bảo trình tự thời gian và sự tương tác giữa các bộ phận. Phản ứng tức thời trước một số sự kiện. 6 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 2
Page 3
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 1. Khái niệm về điều khiển logic Các lĩnh vực nghiên cứu điều khiển logic 1. Khoa học máy tính (Computer Science) 2. Lập trình (Programming) 3. Mô phỏng (Simulation) 4. Truyền thông (Communication) 5. Các hệ thống điều khiển công nghiệp (Industrial Control) 6. Cơ điện tử (Mechatronic) 7 1. Khái niệm về điều khiển logic Mô hình hóa hệ thống điều khiển logic 1. Đại số logic (Boolean Algebra) 2. Automat hữu hạn (Finite State Machine) 3. Biểu đồ trạng thái (Statechart) 4. GRAFCET 5. Petri net 8 2. Đại số logic • Các sự vật hiện tượng thường được biểu hiện ở hai mặt đối lập: - Trong cuộc sống: đúng/sai, có/không, tốt/xấu, sạch/bẩn, đỗ/trượt,.. - Trong kỹ thuật: đóng/cắt, bật/tắt, chạy/dừng • Để biểu diễn (lượng hóa) trạng thái đối lập: 0 và 1. • Đại số logic (đại số Boolean) để nghiên cứu các sự vật, hiện tượng có 2 trạng thái đối lập. 9 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 3
Page 4
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 2. Đại số logic • Biến logic: ∈ 0,1 • Hàm logic: (, , . . . , ) ∈ 0,1 với , , . . . , ∈ 0,1 Ví dụ: f (x) x Hàm 1 biến (): f (x) ̅ f (x) x ̅ f (x) x. ̅ Hàm 2 biến (, ): f (x , x ) x x 1 2 1 2 f (x , x ) + 1 2 10 2. Đại số logic Phép toán logic cơ bản: • Phép nghịch đảo: NOT - Bảng giá trị: - Ký hiệu: 11 2. Đại số logic Phép toán logic cơ bản: • Phép cộng: OR x y f(x,y) = x + y - Bảng giá trị: 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 - Ký hiệu: 12 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 4
Page 5
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 2. Đại số logic Phép toán logic cơ bản: • Phép nhân: AND - Bảng giá trị: - Ký hiệu: xx xyxy xyxy yy && 13 2. Đại số logic Tính chất của các phép toán logic - Giao hoán : + = + = - Kết hợp: + + = ( + ) + = + ( + ) = () = () - Phân phối: ( + ) = + + = ( + )( + ) - Luật De Morgan: + +. . . + = . . . . . . . . . = + +. . . + 14 2. Đại số logic Một số hệ thức cơ bản thường gặp 15 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 5
Page 6
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 2. Đại số logic Hàm đối ngẫu Gọi y=f(x1,x2,…,xn) là một hàm hai trị của n biến x1,x2,…,xn định nghĩa trên B. Nếu ta thay trong hàm y=f(x1,x2,…,xn) tất cả các biến xi bằng , phép tính “.” thay bởi “+”, “+” thay bởi “.” thì hàm ∼ nhận được có tên là hàm đối ngẫu của (, , . . . , )kí hiệu( , , . . . , và: ∼ = (, , . . . , 16 2. Đại số logic Hàm đối ngẫu • Các tính chất này rất có ích trong việc rút gọn công thức biểu diễn hàm hai trị y=f(x1,x2,…,xn) và qua đó làm giảm đáng kể linh kiện, câu lệnh khi phải thực hiện việc cài đặt chúng. • Khi rút gọn, biến đổi hay tính giá trị của hàm hai trị, các biểu thức trong ngoặc phải được thực hiện trước, tiếp theo là phép tính “.” rồi sau mới đến “+”. 17 2. Đại số logic Biến đổi logic , , , = . [ 1 + . v + . ̅ + ̅. v )] Áp dụng công thức De Morgan ⇒ (, , , ) = . + . + ((. ̅) + (̅. )) ⇒ (, , , ) = . + . + ((. ̅) + (̅. )) ⇔ (, , , ) = . + [( + ̅). ((. ̅). (̅. ))] ⇔ (, , , ) = . + [( + ̅). ((̅ + ). ( + ̅))] Kết quả: (, , , ) = + ̅ + 18 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 6
Page 7
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 3. Biểu diễn hàm logic Bảng chân lý x1 x2 x3 f(x1,x2,x3) 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 “x” 0 1 1 “x” 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 “x” 1 1 1 1 Dấu “x” là giá trị hàm không xác định, có thể nhận giá trị 0 hoặc 1 19 3. Biểu diễn hàm logic Bảng Các nô (Carnough map) – Biểu diễn hàm logic n biến cần thành lập một bảng có 2n ô, mỗi ô tương ứng với 1 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 của tổ hợp biến đó. Ví dụ: x1 x2 f(x1,x2) 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 20 3. Biểu diễn hàm logic Bảng Các nô (Carnough map) x1 x2 x3 f(x1,x2,x3) x2 0 0 0 1 x3 0 0 1 0 x2x3 0 1 0 “x” x1 00 01 11 10 0 1 1 “x” 0 1 0 “x” “x” 1 0 0 0 x1 1 0 1 1 “x” 1 0 1 1 1 1 0 “x” 1 1 1 1 21 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 7
Page 8
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 3. Biểu diễn hàm logic Sơ đồ rơ le – tiếp điểm – Hai dây thể hiện nguồn cấp – Lựa chọn ký hiệu biến tương ứng với thiết bị vật lý (nút ấn, công tắc hành trình hay tiếp điểm rơ le) – Biến ở trạng thái thường: tiếp điểm thường mở – Biến ở trạng thái đảo: tiếp điểm thường đóng – Cộng logic: đấu song song – Nhân logic: đấu nối tiếp – Đầu ra: cuộn dây rơ le đấu nối tiếp với tổ hợp biểu diễn các biến đầu vào 22 3. Biểu diễn hàm logic Sơ đồ rơ le – tiếp điểm Thiết bị Loại Ký hiệu Thường mở Nút ấn Thường đóng Công tắc Thường mở hành trình Thường đóng Cuộn dây Rơ le Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường đóng 23 3. Biểu diễn hàm logic Sơ đồ rơ-le tiếp điểm • Ví dụ: = ( , ) = . + . 24 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 8
Page 9
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 4. Biểu diễn tín hiệu số • Tín hiệu được hiểu là hàm theo thời gian u(t) có giá trị thực, mang thông tin và được truyền tải bởi các đại lượng vật lý. • Tín hiệu được gọi là liên tục nếu u(t) là hàm liên tục • Bộ điều khiển số là một bộ điều khiển không làm việc với tín hiệu liên tục. Dạng tín hiệu thích ứng cho bộ điều khiển số là dãy các giá trị: }, = ( trong đó Ta là khoảng thời gian trích mẫu. • Bộ điều khiển số chỉ chấp nhận tập hợp đếm được các giá trị . Việc thay tập không đếm được các giá trị của u(t) bằng tập đếm được các giá trị gọi là quá trình rời rạc hóa miền giá trị u(t). • Tín hiệu u(t) mà cả miền xác định và miền giá trị là những tập đếm được, được gọi là tín hiệu số. 25 4. Biểu diễn tín hiệu số Biểu diễn số nguyên dương Biểu diễn trong hệ cơ số 10 • Một số nguyên dương bất kì, trong hệ cơ số 10 được biểu diễn đầy đủ bằng dãy các số nguyên từ 0-9. • Một cách tổng quát, có dạng: = .10 + .10 +. . . + .10 + .10 (4.1) 0 ≤ ≤ 9 . • Suy ra ánh xạ : ↦ . . 26 4. Biểu diễn tín hiệu số Biểu diễn số nguyên dương Biểu diễn trong hệ cơ số 10 • Cách biểu diễn theo (4.1) chưa phù hợp với nguyên tắc của bộ điều khiển số vì véc tơ ảnh : . = . của có các phần tử đa trị. . • Biến đổi (4.1) về dạng: = .2 + .2 +. . . + .2 + .2 . 4.2 ∈ {0,1} 27 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 9
Page 10
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 4. Biểu diễn tín hiệu số . • CT (4.2) biến thành ánh xạ ↦ = . có là các biến 2 trị. . • Sử dụng Vector hàng cho ảnh theo cấu trúc • Mỗi ô vuông trong cách biểu diễn trên gọi là một bit và mỗi bit là một biến hai trị. Đây là dạng biểu diễn thông dụng cho tín hiệu số. 28 4. Biểu diễn tín hiệu số Số các bit của Vector quyết định miền giá trị cho . Với n+1 bit thì miền giá trị của sẽ là tập số nguyên dương trong khoảng 0 ≤ ≤ 2 − 1 Một dãy 8 bit được gọi là 1 byte. Hai bytes gọi là một từ (word) và hai từ được gọi là từ kép (double word). Trong kỹ thuật PLC người ta thường biểu diễn bằng 1 byte, 1 từ hoặc 1 từ kép. 29 4. Biểu diễn tín hiệu số Mã hexadecimal của số nguyên dương • Như công thức (4.1), (4.2) về cách biểu diễn theo hệ cơ số 2 và 10, trong hệ cơ số 16, số nguyên dương có dạng = ℎ .16 +ℎ .16 +. . . +ℎ .16 +ℎ .16 , 4.3 0 ≤ ℎ ≤ 15 • Các tham số ℎ, = 0,1, . . . , là những biến 16 trị. Các trị số đó được ký hiệu: 0,1,2, ….,9,A,B,C,D,E,F. Các ký tự chuyển sang hệ thập phân tương đương A=10 B=11 C=12 D=13 D=14 E=15 F=16 30 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 10
Page 11
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 4. Biểu diễn tín hiệu số Để bộ điểu khiển số hiểu được dạng điều khiển (4.3) của , người ta chuyển các tham sốℎ, = 0,1, . . . . , sang hệ cơ số 2. Do mỗi tham số có 16 giá trị nên chỉ cần 4 bit là đủ để biểu diễn chúng. 31 4. Biểu diễn tín hiệu số Mã BCD của số nguyên dương Mã BCD là dạng dùng biến hai trị thể hiện những số 0 ≤ ≤ 9, = 0,1, . . . , khi biểu diễn trong hệ cơ số 10 theo công thức = .10 + .10 +. . . + .10 + .10 32 4. Biểu diễn tín hiệu số Biểu diễn số nguyên có dấu Đối với số nguyên (âm hoặc dương) , do cần phải biểu diễn dấu. Dưới dạng một biến hai trị ta phải có thêm 1 bit để biểu diễn dấu. Bit dấu này được quy định là bit đầu tiên trong mảng bit sử dụng để biểu diễn . 0 ế ≥ 0 () = < 0 1 ế Ví dụ để biểu diễn trong hệ cơ số 2 bằng 8 dãy bit, ta sẽ có 33 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 11
Page 12
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 4. Biểu diễn tín hiệu số Biểu diễn số nguyên có dấu • Vấn đề biểu diễn 0 ≤ ≤ 127 không có gì khác những gì đã trình bày. Riêng việc biểu diễn khi−127 ≤ ≤ −1ta sử dụng quy tắc bù loại 2 gồm các bước: a) Biểu diễn | | trong hệ cơ số 2 thành dãy các bit , = 1,2, . . . , b) Đảo giá trị từng bit, = 1,2, . . . , thành ( hay còn gọi là bù loại 1). c) Cộng thêm 1. 34 4. Biểu diễn tín hiệu số Biểu diễn số nguyên có dấu 35 4. Biểu diễn tín hiệu số Số thực dấu phảy động Trong đó Khác với việc biểu diễn số nguyên a) s là bit dấu là kích thước mảng bits có thể là 16 b) e là chỉ số mũ gồm 8 bits (exponent) hoặc 32, một số thực dấu phảy động c) f là phần hệ số (mantissa) gồm 23 bao giờ cũng được biểu diễn thành bits với cấu trúc dãy 32 bits (từ kép). Dạng cấu trúc dấu phảy động của một số thực như sau: 36 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 12
Page 13
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 4. Biểu diễn tín hiệu số Số thực được tính như sau: Nếu 0 < < 255 ⇒ = −1 .2 . (1 + ) Nế = 0, ≠ 0 ⇒ = −1 .2 Nế = 0, = 0 ⇒ = 0 Nếu = 255, = 0 ⇒ = −1 . ∞ Các trường hợp khác được xem là không phải số thực . 37 4. Biểu diễn tín hiệu số Ví dụ dạng dấu phảy động của số thực = 3,141592979431 38 5. Các kiểu dữ liệu Bit Chỉ có 2 giá trị: 1 (đúng) hoặc 0 (sai) Ví dụ: Biến Motor bằng 1 thì Motor chạy. Ngược lại biến Motor bằng 0 thì dừng. Byte Là số có giá trị 8 bit, do vậy giá trị nhỏ nhất của byte là 0 (00000000), và giá trị lớn nhất là 255 (11111111) Word Là số nguyên có giá trị 16 bit, do vậy giá trị nhỏ nhất của Word là 0, giá trị lớn nhất là 2 − 1 39 KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 13
Page 14
NCM. HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG ME4501 – PLC & MẠNG CÔNG NGHIỆP 5. Các kiểu dữ liệu Double Word Là số nguyên có giá trị 32 bit, do vậy giá trị nhỏ nhất Double Word là 0, giá trị lớn nhất là 2 − 1 Integer Là số nguyên có giá trị 16 bit nhưng bit có trọng số lớn nhất là bit dấu, do vậy giá trị của số dạng này có giá trị từ −(2 − 1) ÷ (2 − 1) Double Int Là số nguyên có giá trị 32 bit, nhưng bit có trọng số lớn nhất là bit dấu, do vậy giá trị của số dạng này có giá trị từ −(2 − 1) ÷ (2 − 1) Real Là số thực có giá trị 32 bit, nhưng bit có trọng số lớn nhất là bit dấu, do vậy giá trị của số dạng này có giá trị từ ±1, 18.10) ÷ (±3, 4.10 40 END KHOA CƠ ĐIỆN TỬ - TRƯỜNG CƠ KHÍ 14
Affichage des 14 premières pages. Téléchargez le document pour le voir en entier.
Commentaires (0)
Aucun commentaire pour le moment. Soyez le premier !