Bài giảng Điều khiển logic - Hoàng Duy Khang
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN - BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA
Bài giảng môn học
ĐIỀU KHIỂN LOGIC
Giảng viên biên soạn: Th.s Hoàng Duy Khang
Hà Nội, T7/2007
Tổng quan về Điều khiển logic
Môn học cung cấp cho HS/SV phương pháp tư duy khoa
học trước một vấn đề và cách giải quyết vấn đề đó một
cách khoa học, có logic chặt chẽ.
Hiểu rõ các trạng thái làm việc và nguyên tắc hoạt động
của các phần tử gián đoạn rơle.
Nắm được những kiến thức cơ bản về thiết kế hệ thống
dựa trên những nguyên tắc tư duy logic phù hợp; từ đó có
thể thiết kế hệ thống ĐKLG với khả năng tự động hóa cao.
Tài liệu tham khảo:
1. Điều khiển lôgic và ứng dụng – TS. Nguyễn Trọng Thuần
2. Điều khiển tự động Truyền động điện - Trịnh Đình Đề - Võ Trí An
3. Máy điện;
4. Khí cụ điện
5. Trang bị điện (MGCKL, MCNDC)
2
Bài 1: Các kiến thức cơ bản về đại số logic - Đại
số Boole
Các khái niệm về đối lập và ngưỡng nhảy cấp
Biến logic và hàm logic
Các công thức cơ bản của đại số logic
Các cách biểu diễn hàm logic
- Biểu diễn bằng biểu thức đại số
- Biểu diễn bằng hình học
- Biểu diễn bằng ma trận Cácnô
3
Biến Logic và hàm Logic
Biến logic
x: là biến logic (biến nhị phân xX) chỉ nhận hai giá trị là
0 và 1 (2 mức logic) và không thể biến thiên liên tục; x=0
nếu x≠1; x=1 nếu x≠0
Hàm logic
f(x): là một hàm logic xác định mối quan hệ giữa các biến
với nhau, cũng chỉ nhận hai giá trị 0 hoặc 1.
Có hai loại hàm logic: Hàm 1 biến và hàm nhiều biến.
2n
Hàm n biến: có 2n Tổ hợp biến (THB) và hàm logic.
2
xy, xy, xy, x.y
VD: hàm 2 biến x,y: có 4 THB
Có 16 hàm logic từ f0 đến f15
4
Các công thức cơ bản của đại số logic
Tính chất của đại số logic
0 + 0 = 0
0 +1 =1
1+ 0 =1
1+1 =1
0.0 = 0
0.1 = 0
1.0 = 0
1.1 =1
x + 0 = x
x +1 =1
x.0 = 0
x.1 = x
x + x = x x.x = x
x + x =1
x.x = 0
Tính chất giao hoán, kết hợp
a + b = b + a;a.b = b.a;
a + b + c = (a + b) + c = a + (b + c);
a.b.c = (a.b).c = a.(b.c)
Luật phân phối
a.(b+c)=a.b+a.c; a + b.c = (a+b).(a+c)
Định luật Der Morgan
f(x, y,z,+,*) = f(x, y, z,*,+)
5
Biểu diễn hàm logic
❖ Biểu diễn bằng biểu thức đại số:
VD: f(a,b) = ab + ab; f(x, y, z) = xy + yz + x.y.z;f(x1,x2,x3) = (x1 + x2 )(x1 + x2 + x3)
z
❖ Biểu diễn bằng hình học:
f3 = xyz + x.y.z + x.y.z
1
y
f2 = x.y+ x.y
0
1
1
x
y
0
f1 = x
1
x
0
1
x
❖ Biểu diễn bằng ma trận Các nô:
a
c
b
c
b
f(x,y)
x
f(a,b,c)
a
1
1 1
d
1 1
1
1
1
1 1
1 1 1
c
1
y
e
x x
1
1
6
Các hàm logic cơ bản - Ký hiệu và bảng chân lý
Hàm NOT (Không), nghịch đảo
x
1
0
x
0
1
Hàm AND
Hàm OR
&
x 0 0 1 1
y 0 1 0 1
1
AND
0 0 0 1
0 1 1 1
1 1 1 0
1 0 0 0
0 1 1 0
Hàm NAND
Hàm NOR
Hàm XOR
OR
&
NAND
NOR
EXOR
1
7
Bài 2: Mạch tổ hợp và các phương pháp tổng hợp
mạch tổ hợp
Là mạch không nhớ
Tín hiệu đầu ra chỉ phụ thuộc vào tín hiệu đầu vào,
không phụ thuộc vào thời gian và thứ tự tác động của
tín hiệu đầu vào, hệ chỉ có 1 trạng thái.
Sử dụng các phần tử phi tiếp điểm để xây dựng mạch
(AND, OR, NAND, NOR, EXOR).
Các phương pháp tổng hợp:
- Phương pháp giải tích
- Phương pháp bìa Các nô
8
Phương pháp Qine - Mc Claski tổng hợp
mạch tổ hợp
Viết hàm dưới dạng TCTP hoặc HCTP
Gộp các nhóm có cùng số chữ số 0 hoặc 1
Lập bảng gồm các nhóm và tổ hợp biến, tiến hành giản
ước các biến ở 2 nhóm lân cận nhau để đưa về các
nguyên tố cốt yếu (không thể giản ước được nữa), từ đó
lập được hàm thu gọn.
Lập bảng phủ tối thiểu, tìm hàm tối thiểu (vẽ đường đi
phủ hết các Hội sơ cấp cơ bản nhưng đồng thời đi qua ít
các NTCY nhất).
Viết hàm tối thiểu.
9
Bài 3: Các thiết bị điều khiển
Các thiết bị điều khiển bằng tay
- Công tắc
- Cầu dao
- Nút ấn
- Bộ khống chế
Các thiết bị điều khiển từ xa
- Rơle (RL điện áp,RL dòng điện)
- Công tắc tơ
Các thiết bị điều khiển khác
10
Bài 4: Điều khiển tự động các chế độ làm việc của
động cơ điện theo các nguyên tắc cơ bản
Các hệ thống truyền động điện tự động đều được thiết kế tính toán để
làm việc ở những trạng thái hay chế độ xác định.
Thực chất điều khiển hệ thống là đưa vào hoặc đưa ra khỏi hệ thống
những phần tử, thiết bị nào đó để thay đổi một hoặc nhiều thông số đặc
trưng hoặc để giữ một thông số nào đó không thay đổi khi có sự thay
đổi ngẫu nhiên của thông số khác.
Quá trình điều khiển hệ thống truyền động điện có thể chia ra những
quá trình sau:
1. Tự động điều khiển quá trình mở máy (đưa tốc độ từ tốc độ bằng 0 lên
tới giá trị danh định hoặc một tốc độ nào đó.
2. Tự động điều khiển quá trình làm việc: duy trì một thông số nào đó theo
một quy luật cho trước.
3. Tự động điều khiển quá trình hãm và dừng máy.
Nếu hệ thống điều khiển có tín hiệu phát ra từ phần tử thụ cảm được
dòng điện ta nói hệ điều khiển theo nguyên tắc dòng điện; nếu phần tử
thụ cảm được tốc độ, ta nói hệ điều khiển theo nguyên tắc tốc độ; nếu
có phần tử thụ cảm được thời gian của quá trình, ta nói hệ điều khiển
theo nguyên tắc thời gian.
11
Điều khiển theo nguyên tắc thời gian
Nội dung nguyên tắc
Dựa trên cơ sở thông số làm việc của mạch động lực biến đổi
theo thời gian. Những tín hiệu điều khiển được phát ra theo
một quy luật thời gian cần thiết để làm thay đổi trạng thái của
hệ thống.
Những phần tử thụ cảm được thời gian để phát tín hiệu cần
được chỉnh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi của đối tượng.
Những phần tử thụ cảm được thời gian gọi chung là các Rơle
thời gian. Nó tạo ra một khoảng thời gian trễ kể từ lúc có tín
hiệu đưa vào đầu vào đến khi nó phát được tín hiệu ra đưa vào
phần tử chấp hành
Các loại tiếp điểm của Rơle thời gian:
- Tiếp điểm thường mở mở chậm, đóng chậm
- Thường đóng mở chậm, đóng chậm
- Thường mở, mở đóng chậm.
- Thường đóng, đóng mở chậm.
12
Xét ảnh hưởng của các thông số lên hệ thống theo
nguyên tắc thời gian
Ảnh hưởng của Mc, J, Ulưới, Rcd của Rth , Rkđ
Có thể chỉnh được thời gian theo tính toán và độc lập
với thông số của hệ thống động lực
Ảnh hưởng của các thông số hầu như không đáng kể
đến sự làm việc của hệ thống.
Thiết bị của sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy cao ngay
cả khi phụ tải tay đổi.
Có thể dùng đồng loại cho bất kỳ công suất và động
cơ nào, có tính kinh tế cao.
Được sử dụng rộng rãi trong TĐĐ một chiều cũng như
xoay chiều
13
Điều khiển theo nguyên tắc tốc độ
Nội dung nguyên tắc
Tốc độ quay trên trục động cơ hay của cơ cấu chấp hành là một
thông số quan trọng xác định trạng thái của hệ thống truyền
động điện (mở máy, làm việc, hãm, dừng).
Mạch điều khiển phải có phần tử thụ cảm được chính xác tốc độ
làm việc của động cơ - gọi là rơle tốc độ.
Khi tốc độ đạt được trị số ngưỡng đã đặt thì rơle tốc độ sẽ phát
tín hiệu đến cơ cấu chấp hành để chuyển đổi trạng thái làm việc
của truyền động điện.
Rơle tốc độ có thể cấu tạo theo nguyên tắc ly tâm, nguyên tắc
cảm ứng, cũng có thể dùng máy phát tốc.
Với động cơ một chiều có thể gián tiếp kiểm tra tốc độ thông
qua sức điện động của động cơ. Với động cơ xoay chiều có thể
thông qua sức điện động và tần số của mạch rotor để xác định
tốc độ.
14
Nhận xét về nguyên tắc điều khiển theo tốc độ
Có ưu điểm là đơn giản và rẻ tiền, thiết bị có thể là
CTT mắc trực tiếp vào mạch động lực không cần
thông qua rơle.
Nhược điểm là thời gian mở máy và hãm máy phụ
thuộc nhiều vào mômen cản Mc, J, Ul và Rcd.
Khi điện áp lưới giảm thấp có thể dẫn đến hiện
tượng đình chỉ khởi động và cháy điện trở khởi
động.
Thường chỉ dùng nguyên tắc này để hãm động cơ.
15
Điều khiển theo nguyên tắc dòng điện
Nội dung nguyên tắc
Dòng điện phần ứng là một thông số quan trọng xác định trạng
thái làm việc của hệ thống, phản ánh trạng thái mang tải bình
thường, non tải, quá tải; đang khởi động hay đang hãm của động
cơ.
Trong quá trình khởi động hoặc hãm, dòng điện cần phải đảm
bảo nhỏ hơn một trị số giới hạn cho phép; trong quá trình làm
việc cũng vậy, dòng điện có thể phải giữ không đổi ở trị số nào
đó theo yêu cầu của quá trình công nghệ.
Ta có thể dùng các Rơle có cuộn dây dòng điện hoặc rơle dòng
điện kiểu điện từ; hoặc các khóa điện tử hoạt động theo tín hiệu
vào là trị số dòng điện để điều khiển hệ thống theo các yêu cầu
trên.
Khi trị số tín hiệu vào đạt đến giá trị ngưỡng xác định có thể
điều chỉnh được của nó thì nó sẽ phát tín hiệu để điều khiển hệ
thống chuyển đến những trạng thái làm việc yêu cầu.
16
Nhận xét về nguyên tắc điều khiển theo dòng điện
Ưu điểm: Thiết bị đơn giản, quá trình làm việc
không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cuộn dây
Rơle, CTT.
Nhược điểm: Độ tin cậy thấp, có khả năng đình
chỉ gia tốc ở cấp trung gian nếu động cơ khởi động
bị quá tải, dòng điện không giảm đến trị số nhả
của rơle dòng điện.
Được dùng chủ yếu để tự động điều khiển quá
trình khởi động động cơ điện một chiều kích từ
nối tiếp và ĐC KĐB RTDQ.
17
Các nguyên tắc điều khiển khác
Nguyên tắc điều khiển theo hành trình (theo
đường đi)
- Khi quá trình thay đổi trạng thái làm việc của hệ có
quan hệ chặt chẽ với của các bộ phận động của máy ta
có thể dùng các công tắc hành trình đặt tại những vị trí
thích hợp trên đường đi của các bộ phận động đó.
- Khi bộ phận động di chuyển đến những vị trí này công
tắc hành trình sẽ phát những tín hiệu điều khiển hệ
thống đến các trạng thái làm việc mới.
- Nguyên tắc này cũng dùng được trong việc điều khiển
những tổ hợp tự động hóa phức tạp, một dây chuyền
máy của một quá trình công nghệ, thực hiện các liên
động và chuyển đổi theo một chương trình cho trước.
18
Bài 5: Mạch dãy (logic tuần tự) và các phương
pháp tổng hợp mạch dãy
Là mạch có nhớ, tác động tuần tự theo trình tự
tác động của các tín hiệu theo thời gian
Các phương pháp tổng hợp mạch dãy
– Phương pháp Grafcet
– Phương pháp phân tầng.
19
Tải về để xem bản đầy đủ
25 trang
25260
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điều khiển logic - Hoàng Duy Khang", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_dieu_khien_logic_hoang_duy_khang.ppt
