Giáo trình PLC cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp/Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "PLC cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp/Cao đẳng)" được biên soạn nhằm giúp người học trình bày đúng các khái niệm về điều khiển lập trình chính xác theo nội dung đã học; nắm đúng cấu trúc và phương thức hoạt động của các lệnh cơ bản.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình PLC cơ bản (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ: Trung cấp/Cao đẳng) - Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1
LỜI GIỚI THIỆU Tự động hóa trong sản xuất nhằm thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác vật lý của công nhân vận hành máy thông qua hệ thống điều khiển. Những hệ thống điều khiển này có thể điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà không cần sự tác động nhiều của người vận hành. Khi biên soạn giáo trình này, chúng tôi dựa trên chương trình đào tạo mô đun PLC cơ bản dành cho hệ Trung cấp và Cao đẳng do Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề Cần Thơ ban hành. Chúng tôi đã xem xét, cân nhắc đến đặc điểm riêng biệt của nghề điện công nghiệp và thời gian đào tạo. Mô đun cần sử dụng các kiến thức của môn học Kỹ thuật điện và được học trước các mô đun chuyên môn, như mô đun Máy điện, Cung cấp điện, Kỹ thuật xung số. Chúng tôi xin chân thành cám ơn Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng nghề Cần Thơ và các cá nhân, các đồng nghiệp đã góp nhiều công sức để nội dung giáo trình được hoàn thành một cách tốt nhất. Mặc dù chúng tôi đã rất cố gắng khi biên soạn, nhưng chắc chắn cuốn giáo trình cũng khó tránh khỏi sai sót. Chúng tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo, đồng nghiệp và bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn trong lần tái bản sau. Mọi đóng góp xin gửi về khoa Điện, trường Cao đẳng nghề Cần Thơ, số 57 đường Cách Mạng Tháng Tám, phường An Thới, quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ. Cần Thơ, ngày 15 tháng 12 năm 2021 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Nguyễn Ngọc Đăng Khoa 2. Phạm Bỉnh Tiến 2
MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU .................................................................................................. 2 MỤC LỤC .............................................................................................................. 3 Bài 1: Lắp mạch điều khiển ON/OFF .................................................................. 5 1. Tổng quan PLC.................................................................................... 6 1.1. Giớ thiệu ................................................................................... 6 1.2. Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình ............................ 8 2. Thực hành ........................................................................................... 10 Bài 2: Lắp mạch điều khiển khởi động động cơ 3 pha ..................................... 15 1. Các hàm cơ bản ................................................................................. 16 1.1. Đại số Boole ........................................................................... 16 1.2. Các đầu nối CO ...................................................................... 17 1.3. Các chức năng GF .................................................................. 17 2. Thực hành ........................................................................................... 21 Bài 3: Lắp mạch đảo chiều động động cơ 3 pha ............................................... 24 1. Các hàm đặc biệt ............................................................................... 25 1.1. On – delay .............................................................................. 25 1.2. Off – delay .............................................................................. 25 1.3. Pulse – relay ........................................................................... 26 1.4. Real Time Clock ..................................................................... 26 1.5. Latching relay ......................................................................... 27 2. Thực hành ........................................................................................... 28 Bài 4: Lắp mạch điều khiển tuần tự nhiều động cơ 3 pha ............................... 31 1. Phân tích bài toán điều khiển............................................................. 32 1.1. Phân tích ................................................................................. 32 1.2. Các bước thực hiện ................................................................. 33 2. Thực hành ........................................................................................... 35 Bài 5: Lắp mạch điều khiển đèn giao thông ...................................................... 38 1.Giới thiệu hệ thống đèn giao thông ...................................................... 39 1.1. Lịch sử phát triển .................................................................... 39 1.2. Đèn tín hiệu 3 màu ................................................................. 40 2. Thực hành ........................................................................................... 41 PHỤ LỤC.............................................................................................................. 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 71 3
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: PLC CƠ BẢN Mã mô đun: MĐ 21 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: * Vị trí: Môđun được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học xong các môn chuyên môn như điện tử công suất, Kỹ thuật xung – số, Vi xử lí, trang bị điện... * Tính chất: Mô đun PLC cơ bản mang tính tích hợp. * Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là môn học bắt buộc. Sau khi học xong mô đun này, người học có thể kết nối dây giữa PC - CPU và thiết bị ngoại vi, Viết chương trình, nạp trình để thực hiện được một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp, Phân tích luận lý một số chương trình, phát hiện sai lỗi và sửa chữa khắc phục. Mục tiêu của Mô đun: Sau khi học xong mô đun này học viên có năng lực * Về kiến thức: Trình bày đúng các khái niệm về điều khiển lập trình chính xác theo nội dung đã học. Trình bày đúng cấu trúc và phương thức hoạt động của các lệnh cơ bản. * Về kỹ năng: Thực hiện lập trình các bài tập ứng dụng dùng PLC đạt các yêu cầu về kỹ thuật và công nghệ. Kết nối mạch điện theo yêu cầu công nghệ * Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp Thời gian (giờ) Thực hành, Số Tên các bài trong mô đun Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm TT thảo luận, bài tra số thuyết tập 1 Bài 1: Lắp mạch điều khiển ON/OFF 12 6 6 Bài 2: Lắp mạch điều khiển khởi động 12 6 6 2 động cơ 3 pha Bài 3: Lắp mạch đảo chiều động động 12 6 5 1 3 cơ 3 pha Bài 4: Lắp mạch điều khiển tuần tự 12 6 5 1 4 nhiều động cơ 3 pha Bài 5: Lắp mạch điều khiển đèn giao 12 6 5 1 5 thông Cộng: 60 30 27 3 4
BÀI 1: LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN ON/OFF Mã bài: MĐ21-01 Giới thiệu: Như đã biết, nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Vì thế, tự động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng, tự động hóa giúp tăng năng suất, tăng độ chính xác và do đó tăng hiệu quả quá trình sản xuất. Để có thể thực hiện tự động hóa sản xuất, bên cạnh các máy móc cơ khí hay điện, các dây chuyền sản xuất…v.v, cũng cần thiết phải có các bộ điều khiển để điều khiển chúng.Trong đó, được yêu cầu đó.điều khiển lập trình là một trong các bộ điều khiển đáp ứng Mục tiêu: - Kiến thức: + So sánh ưu nhược điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều khiển khác theo nội dung đã học. + Trình bày đúng khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học - Kỹ năng + Phân tích được các ứng dụng của PLC trong thực tế theo nội dung đã học. + Lắp mạch đúng theo yêu cầu. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính tư duy, tác phong trong công nghiệp Nội dung chính: 1. Tổng quan PLC 1.1 Giới thiệu 1.2 Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình 2. Thực hành 5
1. Tổng quan PLC 1.1. Giới thiệu Trong ứng dụng các công nghệ khoa học vào sản xuất công nghiệp yêu cầu tự động hoá ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng được những yêu cầu đó, với mục tiêu tăng năng suất lao động bằng con đường tăng mức độ tự động hóa các quá trình và thiết bị sản xuất nhằm mục đích tăng sản lượng, cải thiện chất lượng và độ chính xác của sản phẩm. Tự động hóa trong sản xuất nhằm thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác vật lý của công nhân vận hành máy thông qua hệ thống điều khiển. Những hệ thống điều khiển này có thể điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà không cần sự tác động nhiều của người vận hành. Điều này đòi hỏi hệ thống điều khiển phải có khả năng khởi động, kiểm soát, xử lý và dừng một quá trình theo yêu cầu hoặc đo đếm các giá trị đã được xác định nhằm đạt được kết quả mong muốn ở sản phẩm đầu ra của máy hay thiết bị. Một hệ thống như vậy được gọi là hệ thống điều khiển. Sơ đồ tổng quát của điều khiển lập trình như sau (hình 1.1): Hình 1.1 - Trong kỹ thuật tự động điều khiển, các bộ điều khiển chia làm 2 loại: 6
+ Điều khiển nối cứng + Điều khiển logic khả trình (PLC) - Một hệ thống điều khiển bất kỳ được tạo thành từ các thành phần: + Khối vào + Khối xử lý – điều khiển + Khối ra Khối vào: (bảng 1.1) Còn được gọi là giao tiếp ngõ vào có nhiệm vụ biến đổi các đại lượng vật lý đầu vào ( từ các tiếp điểm của cảm biến, hay các nút nhấn, điện trở đo sức căng….) thành các mức tín hiệu số ON/OFF (digital) hay tín hiệu liên tực (analog) tùy theo bộ chuyển đổn ngõ vào và cấp vào cho khối xử lý trung tâm (CPU). Bộ chuyển đổi Đại lượng đo Đại lượng ra Công tắc (Switch) Sự dịch chuyển/ Điện áp nhị phân vị trí (ON/OFF) Công tắc hành trình (Limit switch) Sự dịch chuyển/ Điện áp nhị phân vị trí (ON/OFF) Bộ điều chỉnh nhiệt (Thermostat) Nhiệt độ Điện áp nhị phân (ON/OFF) Cặp nhiệt điện (Thermocouple) Nhiệt độ Điện áp thay đổi Nhiệt trở (Thermister) Nhiệt độ Trở kháng thay đổi Tế bào quang điện (Photo cell) Ánh sáng Điện áp thay đổi (analog) Tế bào tiệm cận (Proximity cell) Sự hiện diện Trở kháng thay đổi của đối tượng Điện trở đo sức căng (Straingage) Áp suất/ sự dịch Trở kháng thay đổi chuyển Bảng 1.1 Bộ nhớ (Memory): Lưu chương trình điều khiển được lập trình bởi người dùng và các dữ liệu khác như cờ, thanh ghi tạm, trạng thái đầu vào, lệnh điều khiển đầu ra… Nội dung các bộ nhớ đã được mã hóa dưới dang mã nhị phân. Khối xử lý – điều khiển: Là khối xử lý trung tâm (CPU) thay thế người vận hành thực hiện các thao tác đảm bảo quá trình hoạt động. Từ thông tin tín hiệu vào hệ thống điều khiển tuần tự thực thi các lệnh trong chương trình lưu trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đưa kết quả xuất 7
hoặc điều khiển cho phần giao diện đầu ra ( output) như: cuộn dây, mô tơ….Tín hiệu điều khiển được thực hiện theo 2 cách: + Dùng mạch điện nối kết cứng + Dùng chương trình điều khiển Khối ra: (bảng 1.2) Còn được gọi là phần giao diện đầu ra. Tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử lý của hệ thống điều khiển. Lúc này tín hiệu ngõ vào được biến đổi thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngoài như: đóng mở rơle, biến đổi tuyến tính số- tương tự….. Thiết bị ở ngõ ra Đại lượng ra Đại lượng tác động Động cơ điện Chuyển động quay Điện Xy lanh- Piston Chuyển động thẳng/áp lực Dầu ép/ khí ép Solenoid Chuyển động thẳng/áp lực Điện Lò xấy/ lò cấp nhiệt Nhiệt Điện Van Tiết diện cửa van thay đổi Điện/dầu ép/khí ép Rơle Tiếp điểm điện/chuyển động Điện vật lý có giới hạn Bảng 1.2 1.2 Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình Trong các bộ điều khiển nối cứng, các thành phần chuyển mạch như các rơle, cotactor, các công tắc, đèn báo, động cơ, v.v.v được nối cố định với nhau. Toàn bộ chức năng điều khiển, cách tiến hành chương trình được xác định qua cách thức nối các rơ le, công tắc… với nhau theo sơ đồ thiết kế. Khi muốn thay đổi lại hệ thống thì phải nối dây lại cho hệ thống điều khiển nên đối với hệ thống phức tạp thì việc làm này đòi hỏi tốn nhiều thời gian, chi phí nên hiệu quả đem lại không cao. - Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng Rơle (điều khiển nối cứng) ( hình 1.2) Hình 1.2: Lưu đồ điều khiển dùng Rơle 8
- Trong công nghiệp, sự ứng dụng các công nghệ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nên nhu cầu tự động hóa ngày càng tăng, đòi hỏi kỹ thuật điều khiển phải đáp ứng đủ các yêu cầu: + Dễ dàng thay đổi chức năng điều khiển dựa trên các thiết bị cũ. + Thiết bị điều khiển dễ dàng làm việc với các dữ liệu, số liệu. + Kích thước vật lý gọn gàng, dễ bảo quản, dễ sủa chữa. + Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. - Hệ thống điều khiển dễ dàng đáp ứng được các yêu cầu trên phải sử dụng bộ vi xử lý, bộ điều khiển lập trình, điều khiển qua các cổng giao tiếp với máy tính. - Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC (Programable Logic Controller) là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua các ngôn ngữ lập trình. Với chương trình điều khiển của PLC đã tạo cho nó trở thành một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán, số liệu và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. - Các chương trình điều khiển được định nghĩa là tuần tự trong đó các tiếp điểm, cảm biến được sử dũng để từ đó kết hợp với các hàm logic, các thuật toán và các giá trị xuất của nó để điều khiển tác động hoặc không tác động đến các cuộn dây điều hành. Trong quá trình hoạt động, toàn bộ chương trình được lưu vào bộ nhớ và tiến hành truy xuất trong quá trình làm việc. - Các bước thiết lập sơ đồ điều khiển bằng PLC (điều khiển lập trình) hình 1.3 Hình 1.3: Lưu đồ điều khiển bằng PLC - Khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển người ta cần thay đổi mạch điều khiển bằng cách lắp lại mạch, thay đổi phần tử mới đối với hệ thống điều khiển bằng Rơle điện. Trong khi đó khi thay đổi nhiệm vụ điều khiển ta chỉ cần thay đổi chương trình soạn thảo đối với hệ điều khiển bằng lập trình có nhớ. So sánh PLC với các hình thức điều khiển khác PLC với hệ thống điều khiển bằng rơle: 9
Việc phát triển hệ thống điều khiển lập trình đã dần thay thế từng bước hệ thống điều khiển bằng rơle trong các quá trình sản xuất khi thiết kế một hệ thống điều khiển hiện đại, người kỹ sư phải cân nhắc, lựa chọn giữa các hệ thống điều khiển lập trình thường được sử dụng thay cho hệ thống điều khiển bằng rơ le do các nguyên nhân sau: + Thay đổi chương trình điều khiển một cách linh động. + Có độ tin cậy cao. + Không gian lắp đặt thiết bị nhỏ, không chiếm nhiều diện tích. + Có khả năng đưa tín hiệu điều khiển ở ngõ ra phù hợp: dòng, áp. + Dễ dàng thay đổi đối với cấu hình (hệ thống máy móc sản xuất) trong tương lai khi có nhu cầu mở rộng sản xuất. Đặc trưng cho hệ thống điều khiển chương trình là phù hợp với những nhu cầu đã nêu trên, đồng thời về mặt kinh tế và thời gian thì hệ thống điều khiển lập trình cũng vượt trội hơn hệ thống điều khiển cũ (rơle, contactor …). Hệ thống điều khiển này cũng phù hợp với sự mở rộ ng hệ thống trong tương lai do không phải thay đổi, lo ại bỏ hệ thống dây nố i giữ a hệ thống điều khiển và các thiết bị, mà chỉ đơn giản là thay đổi chương trình sao cho phù hợp với điều kiện sản xuất mới. PLC với máy tính cá nhân: Đối với một máy tính cá nhân, người lập trình dễ nhận thấy được sự khác biệt giữa PC với PLC, sự khác biệt có thể biết được như sau: Máy tính không có các cổng giao tiếp tiếp với các thiết bị điều khiển, đồng thời máy tính cũng hoạt động không tốt trong môi trường công nghiệp. Ngôn ngữ lập trình trên máy tính không phải dạng hình thang, máy tính ngoài việc sử dụng các phần mềm chuyên biệt cho PLC, còn phải thông qua việc sử dụng các phần mềm khác làm “chậm” đi quá trình giao tiếp với các thiết bị được điều khiển. Tuy nhiên qua máy tính, PLC có thể dể dàng kết nối với các hệ thống khác, cũng như PLC có thể sử dụng bộ nhớ (có dung lượng rất lớn) của máy tính làm bộ nhớ của PLC. Các ứng dụng của PLC trong thực tế Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng/mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất. Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm: + Hóa học và dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong trong ngành hóa … + Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hóa trong chế tạo máy, cân đong, quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại,… + Bột giấy, giấy, xử lý giấy: điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, quá trình cán, gia nhiệt,… 10
+ Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy… + Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây…), cân đong, đóng gói, hòa trộn + Kim loại: điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất lượng. + Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các turbin,…), các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ, …). + Tự động hóa tòa nhà như: Điều khiển thang máy, Rửa xe ôtô tự động, Hệ thống xử lý nước sạch… . + Điều khiển hệ thống đèn giao thông và còn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác Các PLC ngày nay có thể đáp ứng được phân cấp tự động tự hóa trong nhà máy và có thể kết nối bằng các giao thức truyền thông để làm việc với nhau trong một hệ thống lớn gọi là mạng truyền thông công nghiệp (hình 1.4) Hình 1.4 Phân cấp điều khiển trong nhà máy 11
2. Thực hành - Các bước lắp mạch điều khiển ON/OFF + Bước 1: Đấu nối dây + Bước 2: Lập trình + Bước 3: Vận hành + Bước 4: Kiểm tra sửa lỗi. - Sinh viên thực hiện Thực hiện trình tự theo các bước của công việc nêu trên và điền kết quả vào bảng sau: BƯỚC 1 BƯỚC 2 BƯỚC 3 BƯỚC 4 Sinh viên đánh dấu “X” vào các bước mình đã thực hiện. Công việc được đánh giá “Đạt” khi tất cả các bước ở mỗi công việc được đánh dấu. 12
* Những nội dung cần chú ý trong bài: - Sử dụng, khai thác đúng chức năng các hàm cơ bản của LOGO!. - Viết chương trình và đấu nối mạch điều khiển đúng theo yêu cầu. * Bài tập mở rộng và nâng cao Bài 1: Tìm hình ảnh, video và trình bày về cấu tạo hoạt động của PLC. Bài 2: Lắp mạch dùng PLC điều khiển ON/OFF đèn ở 2 nơi Bài 3: Lắp mạch dùng PLC điều khiển ON/OFF đèn ở 3 nơi Bài 4: Lắp mạch dùng PLC điều khiển ON/OFF đèn gameshow (đèn dành quyền ưu tiên) 13
* Yêu cầu đánh giá kết quả học tập bài 1 - Nội dung: + Kiến thức: So sánh ưu nhược điểm của điều khiển lập trình với các hình thưc điều khiển khác theo nội dung đã học. Trình bày đúng khái niệm về điều khiển lập trình theo nội dung đã học + Kỹ năng: Phân tích được các ứng dụng của PLC trong thực tế theo nội dung đã học. Lắp mạch đúng theo yêu cầu. + Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính tư duy, tác phong trong công nghiệp - Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm, vấn đáp, báo cáo. + Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành đấu nối, lập trình và vận hành. + Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Quan sát sinh viên trong quá trình học tập để đánh giá. 14
BÀI 2: LẮP MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 3 PHA Mã bài: MĐ21-02 Giới thiệu: Tập hợp các chức năng cơ bản của LOGO! SIEMENS. Viết các chương trình ứng dụng các hàm cơ bản theo từng yêu cầu cụ thể. Mục tiêu: - Kiến thức: + Trình bày đúng sơ đồ cấu trúc phần tử điều khiển cơ bản của LOGO! SIEMENS + Phân biệt các lệnh của LOGO! SIEMENS - Kỹ năng + Kết nối các phần tử ngoại vi đúng yêu cầu kỹ thuật. + Thực hiện đúng quy trình nạp chạy chương trình + Sử dụng đúng các thông số kỹ thuật của phần tử điều khiển logic - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính tư duy, tác phong trong công nghiệp + Cẩn thận, chính xác, nghiêm túc thực hiện đúng quy trình. Nội dung chính 1. Các hàm cơ bản 1.1 Đại số Boole 1.2 Các đầu nối CO 1.3 Các chức năng GF 2. Thực hành 15
1. Các hàm cơ bản 1.1 . Đại số Boole Trong đại số trừu tượng, đại số Boole hay đại số Boolean là một cấu trúc đại số có các tính chất cơ bản của cả các phép toán trên tập hợp và các phép toán logic. Cụ thể, các phép toán trên tập hợp được quan tâm là phép giao, phép hợp, phép bù; và các phép toán logic là "AND", "OR", "NOT". Đại số Boole được đặt tên theo George Boole (1815–1864), một nhà toán học người Anh. George Boole sinh ngày 2-11-1815 ở London. Ông là con trai một nhà bán tạp hóa nhỏ. Vì nhà nghèo nên từ năm 16 tuổi, ông đã phải bươn chải kiếm sống, phụ giúp gia đình bằng nghề dạy học. Năm 20 tuổi, ông mở một trường tư ở quê nhà. Vừa tận tụy dạy học, vừa ra sức tự học, ông đã tích lũy thêm một kiến thức toán học đồ sộ cho riêng mình. Với tài năng vốn có và lòng đam mê, bất chấp hoàn cảnh khó khăn, ông đã cho ra đời hàng loạt công trình nghiên cứu nổi tiếng và rất quan trọng cho ngành toán học thế giới: " Giải tích toán học của logic", "Các định luật của tư duy". Nhờ đó, ông được bổ nhiệm làm Giáo sư toán của trường Nữ hoàng ở Ireland (nay là University College Cork UCC) từ năm 1849 cho đến khi mất. Đại số Boole làm việc với các đại lượng chỉ nhận giá trị Đúng hoặc Sai và có thể thể hiện hệ thống số nhị phân, hoặc các mức điện thế trong mạch điện logic. Do đó đại số Boole có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật điện và khoa học máy tính, cũng như trong logic toán học. Đại số Boole gồm 6 định lý cơ bản và một tập hợp A, được trang bị hai phép toán nhị phân ∧ (được gọi là "AND" hay "phép nhân"), ∨ (gọi là "OR" hay "phép cộng"), một phép toán đơn nhất ¬ (gọi là "NOT" hay "phép phủ định") và hai giá trị 0 và 1 tương ứng với mức thấp (ký hiệu ⊥) và mức cao (ký hiệu ⊤), giả sử a, b, c thuộc tập hợp A, ta có các tiên đề sau:[1] a ∨ (b ∨ c) = (a ∨ b) ∨ c a ∧ (b ∧ c) = (a ∧ b) ∧ c Phép kết hợp a∨b=b∨a a∧b=b∧a Phép hoán vị a ∨ (a ∧ b) = a a ∧ (a ∨ b) = a Phép hấp thụ Phép đồng a∨0=a a∧1=a nhất a ∨ (b ∧ c) = (a ∨ b) ∧ a ∧ (b ∨ c) = (a ∧ b) ∨ Phép phân (a ∨ c) (a ∧ c) phối a ∨ ¬a = 1 a ∧ ¬a = 0 Phép bù Lưu ý rằng, phép hấp thụ có thể được loại trừ khỏi tập các tiên đề vì nó có thể được bắt nguồn từ các tiên đề khác. 16
Một đại số Boole chỉ với một phần tử được gọi là đại số bẩm sinh hoặc một đại số Boole thoái hoá. (Một số tác giả yêu cầu 0 và 1 là các phần tử riêng biệt để loại trừ trường hợp này). Xuất phát từ ba cặp tiên đề cuối cùng ở trên (Phép đồng nhất, phân phối và bù), hoặc từ phép hấp thụ, ta có a = b ∧ a khi và chỉ khi a ∨ b = b LOGO! có các chức năng cơ bản được dùng để thiết lập một mạch điện đơn giản. Khi một hệ thống điều khiển đòi hỏi phức tạp thì phảI kết hợp với các chức năng đặc biệt để đạt được yêu cầu công nghệ. Các chức năng này được kí hiệu và khả năng ứng dụng của chúng. 1.2 . Các đầu nối CO (CONNECTORS) Các đầu nối có thể sử dụng trong Menu Co là: _ Ngõ vào ( Inputs): I1 – I2 – I3 – I4 – I5 – I6. _ Ngõ ra (Outputs): Q1 – Q2 – Q3 – Q4. _ Mức thấp: lo (‘0’ hay OFF) _ Mức cao: hi ( ‘1’ hay ON) _ Ngõ không nối: ‘ X’ Khi ngõ vào của một khối luôn ở mức thấp thì chọn ‘lo’, nếu luôn ở mức cao thì chọn ‘hi’, nếu ngõ đó không cần sử dụng thì chọn ‘X’ 1.3 . Các chức năng cơ bản GF (GENERAL FUNCTIONS). 1.3.1. Hàm AND Hàm and: là mạch có các tiếp điểm thường mở mắc nối tiếp nhau. Sơ đồ mạch Kí hiệu trên LOGO! Bảng trạng thái 17
Hàm and: có ngõ ra ở trạng thái "1" khi tất cả các ngõ vào được tác động lên mức "1". 1.3.2 Hàm OR Hàm or: là mạch có các tiếp điểm thường mở mắc song song nhau. Sơ đồ mạch Kí hiệu trên LOGO! Bảng trạng thái Hàm or: có ngõ ra ở trạng thái "1" khi chỉ cần có một ngõ vào được tác động lên mức "1". 18
1.3.3. Hàm NOT Sơ đồ mạch Kí hiệu trên LOGO! Bảng trạng thái Hàm not: có ngõ ra ngược trạng thái với ngõ vào. khi ngõ vào ở mức "0" thì ngõ ra ở mức "1" và ngược lại. 1.3.4. Hàm NAND Hàm nand: là mạch có các tiếp điểm thường đóng mắc song song nhau. Sơ đồ mạch Kí hiệu trên LOGO! 19
Bảng trạng thái Hàm nand: có ngõ ra ở trạng thái "0" khi các ngõ vào được tác động lên mức "1". 1.3.5. Hàm NOR. Hàm nor: là mạch có các tiếp điểm thường đóng mắc nối tiếp nhau. Sơ đồ mạch Kí hiệu trên LOGO! Bảng trạng thái Hàm nor: có ngõ ra ở trạng thái "1" khi các ngõ vào điều ở trạng thái "0". 20