Giáo trình Điều khiển logic - Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
CHƯƠNG 1: MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH TRÌNH TỰ
1.1. Mô hình toán học của mạch tổ hợp:
- Mạch tổ hợp là mạch mà trạng thái đầu ra của mạch chỉ phụ thuộc và tổ hợp các
trạng thái đầu vào ở cùng thời điểm mà không phụ thuộc vào thời điểm trước đó.
- Mạch tổ hợp thường có nhiều tín hiệu đầu vào (x1 ,x2 ,x3…) và nhiều tín hiệu
đầu ra (y1 ,y2 ,y3 …). Một cách tổng quát có thể biểu diễn theo mô hình toán học
như sau:
Với: y1 =f(x1 ,x2 ,…,xn )
y2 =f(x1 ,x2 ,…,xn )
.
.
ym =f(x1 ,x2 ,…,xn )
Hình 1.1: Mô hình toán học của mạch tổ hợp
- Cũng có thể trình bày dưới dạng vector như sau: Y =F(X)
1.2. Phân tích mạch tổ hợp:
- Từ yêu cầu nhiệm vụ đã cho ta biến thành các vấn đề logic, để tìm ra bảng
chức năng ra bảng chân lý.
- Được thực hiện theo các bước sau:
Bảng chức năng
Bảng karnaugh
Biểu thức logic
Vấn đề logic thực
Bảng chân lý
Hình 1.2: Bước phân tích mạch tổ hợp
1. Phân tích yêu cầu:
♦
♦
♦
Xác định nào là biến đầu vào.
Xác định nào là biến đầu ra.
Tìm ra mối liên hệ giữa chúng với nhau.
ꢀĐiều này đòi hỏi người thiết kế phải nắm rõ yêu cầu thiết kế, đây là một việc khó
khăn nhưng rất quan trọng trong quá trình thiết kế.
2. Kẻ bảng chân lý:
- Liệt kê thành bảng về mối quan hệ tương ứng với nhau giữa trạng thái tín hiệu
đầu vào với trạng thái hàm số đầu ra ꢀBảng này gọi là bảng chức năng.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
17
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
- Tiến hành thay giá trị logic (0 ,1) cho trạng thái đó ta được bảng chân lý.
Ví dụ:
Hình 1.3: Sơ đồ điều khiển bóng đèn Y thông qua 2 công tắc A&B
Bảng chức năng:
Bảng chân lý:
Khóa
A
0
0
1
1
B
C
0
0
0
1
Khóa B Khóa C
A
0
1
0
1
Ngắt
Ngắt
Đóng
Đóng
Ngắt
Đóng
Ngắt
Đóng
Tắt
Tắt
Tắt
Sáng
1.3. Tổng hợp mạch tổ hợp:
Nếu số biến tương đối ít thì dùng phương pháp hình vẽ.
Nếu số biến tương đối nhiều thì dùng phương pháp đại số.
Được tiến hành theo sơ đồ sau:
Bảng karnaugh
hoặc
biểu thức
tối thiểu
sơ đồ
sơ đồ
logic
mạch điện
biểu thức logic
Hình 1.4: Phương pháp tổng hợp mạch logic
1.4. Một số mạch tổ hợp thường gặp trong hệ thống:
Các mạch tổ hợp hiện nay thường gặp là:
Bộ mã hóa (mã hóa nhị phân, mã hóa BCD) thập phân, ưu tiên.
Bộ giải mã (giải mã nhị phân, giải mã BCD_ led 7 đoạn) hiển thị kí tự.
Bộ chọn kênh.
Bộ cộng, bộ so sánh.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
18
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
Bộ kiểm tra chẳn lẻ.
ROM , EPROM…
Bộ dồn kênh, phân kênh.
1.5. Khái niệm về mạch trình tự (hay mạch dãy) _ sequential circuits:
- Đầu ra chỉ bị kích hoạt
khi các đầu vào được
kích hoạt theo một trình
tự nào đó. Điều này
x
x1
Z1
Z
Y2
2 y
1
Y1
2
y
2
không thể thực hiện bằng
mạch logic tổ hợp thuần
túy mà cần đến đặc tính
nhớ của FF.
τ
2
τ
1
Hình 1.5: Mô hình toán học của mạch điều khiển trình tự
A
A
B
B
Y
Y
B
Y
Hình 1.6: Nguyên lý làm việc của cổng AND
τ
τ
>
thôøi gian
thieát laäp yeâu caàu
A
A
B
A
B
Y
Q
J
cuûa FF
CLK
B
K
Y
Y
B
lªn cao tröôùc A
A
lªn cao tröôùc B
c của FF_JK
lên cao trước A lên cao trước B
Y
Hình 1.7: Nguyên lý làm vi
ệ
R
1.6. Một số phần tử nhớ
trong mạch trình tự:
1. Rơle thời gian:
S
T
S2L
S1L
S3L
Hình 1.8: Sơ đồ relay thời gian
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
19
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
2.Các mạch lật:
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
Loại Đồng bộ
Không
Bảng chân Bảng kích Đồ hình trạng thái Giản đồ xung
FF
đồng bộ
lý
01
CL
Qn R S Qn+1 nQn+1R S
0X
1
X0
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 x
1 0 0 1
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 1 x
Q'= S+ Q
RS=0
0 0 x 0
0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 0 x
0
R
Pr
Pr
10
S
R
R
Q
Q
Q
Q
R-S
CL
S
S
Q
Q
Clr
Clr
Pr
Pr
CL
1
0
Qn D Qn+1 nQn+1D
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 1
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 1
D
D
Q
Q
1
0
0
1
D
Q
CL
D
Q
Q
Clr
Clr
Q
Q'n+1=D
Pr
CL
1X
X1
Khi J = 1 Qn J K Qn+1 QnQn+1J K
X0
0X
& K =1 thì
đổi trạng
thái nghĩa
là mạch bị
dao động
nên JK chỉ
làm việc ở
chế độ
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 0
0 0 0 x
0 1 1 x
1 0 x 1
1 1 x 0
J
J
K
Q
0
1
Q
CL
K
Q
Clr
J-K
Q
đồng bộ
Q'n+1=
Qn T Qn+1 QnQn+1T
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Pr
CL
T
1
1
Cũng
không có
chế độ
không
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
0
1
T
0
0
Q
T
CL
Q
Q
Q
đồng bộ
Clr
Q'n+1=T⊕Q
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
20
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
1.7. Phương pháp mô tả mạch trình tự:
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
Sau đây là một vài phương pháp nêu ra để phân tích và tổng hợp mạch trình tự.
1.7.1.Phương pháp bảng chuyển trạng thái:
Sau khi khảo sát kỹ quá trình công nghệ, ta tiến hành lập bảng. ví dụ ta có bảng như
sau:
Trạng
Tín hiệu vào
Tín hiệu ra
thái
x1 x2 x3 ... Y1 Y2 ...
S1
S2
S3
S4
S5
...
S1 S2 S3
S1 S2
0
0
1
1
0
1
S2 S3
- Các cột của bảng ghi: biến đầu vào (tín hiệu vào): x1, x2, x3 …; hàm đầu ra y1,
y2, y3…
- Số hàng của bảng ghi rõ số trạng thái trong cần có của hệ (S1 ,S2 ,S3…).
- Ô giao giữa cột tín hiệu vào xi với hàng trạng thái Sj → ghi trạng thái của mạch.
Nếu trạng thái mạch trùng với trạng thái hàng → đó là trạng thái ổn định.
- Ô giao giữa cột tín hiệu ra Yi và hàng trạng thái Sj chính là tín hiệu ra tương
ứng.
* Điều quan trọng là ghi đầy đủ và đúng các trạng thái ở trong các ô của bảng, có
hai cách:
Cách 1:
Nắm rõ dữ liệu vào, nắm sâu về quy trình công nghệ → ghi trạng thái ổn
•
định hiển nhiên.
Ghi các trạng thái chuyển rõ ràng (các trạng thái ổn định 2 dễ dàng nhận
•
ra).
Các trạng thái không biết chắc chắn thì để trống và sẽ bổ sung sau.
Cách 2•:
Phân tích xem từng ô để điền trạng thái. Việc này là logic, chặt chẽ, rõ
•
ràng.
Tuy nhiên rất khó khăn, nhiều khi không phân biệt được các trạng thái
•
tương tự như sau.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
21
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
Ví dụ ta có bảng sau:
Biến(x)
Trạng
thái(S)
S1
α
β
γ
S2/1 S4/1 S3/0
S4/1 S2/0 S4/1
S1/1 S1/1 S1/1
S3/1 S4/0 S2/0
S5/0 S3/0 S4/0
S2
S3
S4
S5
1.7.2. Phương pháp hình đồ trạng thái:
Mô tả các trạng thái chuyển của một mạch logic tương tự. Đồ hình gồm: các
đỉnh, cung định hướng, trên cung này ghi tín hiệu vào/ra & kết quả. Phương pháp này
thường dùng cho hàm chỉ một đầu ra.
a. Đồ hình Mealy:
Đồ hình Mealy chính là sự chuyển trạng thái thành đồ hình.
ta thực hiện chuyển từ bảng trạng thái sang đồ hình:
ꢁBảng có 5 trạng thái; đó là năm đỉnh của đồ hình.
ꢁCác cung định hướng trên đó ghi hai thông số: biến tác động, kết quả hàm khi
chịu sự tác động của biến.
β
0
α/1
1
2
β
0
γ
γ
(α+γ)/1
0
0
α/1
4
3
β
0
γ
0
5
α/0
Hình 1.10: Đồ hình Mealy
b. Đồ hình Moore:
Đồ hình Moore cũng thực hiện chuyển bảng trạng thái thành đồ hình. Từ bảng
trạng thái hay từ đồ hình Moore ta chuyển sang đồ hình như sau:
Với đỉnh là các giá trị trạng thái: cung định hướng; biến ghi tác động.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
22
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
Bước 1: Từ các ô ở bảng trạng thái ta tìm ra các trạng thái & giá trị tương ứng.
Ví dụ: Ở bảng bên có 5 trạng thái từ S1÷ S5 nhưng chỉ có: S1 có giá trị S1/1; S5 có giá trị
S5/0
Còn các trạng thái: S2 , S3 , S4 có 2 giá trị 0 & 1 nên ta có 6 đỉnh.
Vậy tổng cộng, đồ hình Moore có 8 đỉnh. Ở đỉnh này gán tương ứng với các Q, từ Q1
đến Q8 .
Q1 = S2/0 ; Q2 = S3/0 ; Q3 = S4/0 ;Q4 = S5/0 ; Q5 = S1/1 ; Q6 = S2/1 ; Q7 = S3/1
Q8 = S4/1
Bước 2:
Tiến hành thành lập bảng như sau:
(Từ bảng trạng thái ta tiến hành điền đỉnh Qi vào ô ví dụ ô ở góc đầu bên trái, gióng α
với S2 bên bảng trạng thái ta được S4 /1 ꢀQ8 ꢀđiền Q8 vào ô này, tương tự như vậy
cho đến hết).
Ở cột tín hiệu ra là kết quả của từng đỉnh Q tương ứng.
Bước 3: Tiến hành vẽ đồ thị Moore tương tự đồ hình Mealy.
* Đồ thị Moore có nhiều đỉnh hơn đồ hình Mealy. Nhưng biến đầu ra đơn giản hơn
Mealy.
γ
α
β
β
γ
Q3/0
Q4/0
Q2/0
Q1/0
β
γ
(β+γ)
β
β
β
α
α
Q7/1
Q8/1
Q5/1
Q6/1
(α+γ)
(α+β+γ)
γ
Hình 1.11: Đồ hình Moore
1.7.3. Phương pháp lưu đồ:
Phương pháp này mô tả hệ thống một cách trực quan, bao gồm các khối cơ bản sau:
1) Khối này biểu thị giá trị ban đầu để chuẩn bị sẵn sàng hoặc cho hệ thống
hoạt động.
2) Thực hiện công việc (xử lý, tính toán ...).
3) Khối kiểm tra điều kiện và đưa ra một trong hai quyết định.
4) Kết thúc công việc.
Ví dụ ta có sơ đồ thuật toán sau:
Chuyển a) sang đồ hình Moore; đồ hình có sáu đỉnh, năm đỉnh là trạng thái của z, một
đỉnh còn lại là trạng thái bắt đầu và kết thúc.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
23
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
1.8 Grafcet_Công cụ để mô tả mạch trình tự trong công nghiệp:
1.8.1. Hoạt động theo logic trình tự của thiết bị trong công nghiệp:
Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp máy móc thường hoạt động theo trình
tự logic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, an toàn cho người và thiết bị.
Cấu trúc hoạt động trình tự của dây chuyền đã đưa ra yêu cầu cho điều khiển đồng thời
cũng gợi ý cho ta sự phân nhóm logic của hoạt động trình tự bởi các tập hợp con của
máy móc và các thuật toán điều khiển bằng chương trình con. Sơ đồ khối của hệ điều
khiển quá trình được thể hiện theo sơ đồ sau:
Tín hiệu
Cấu trúc
điều khiển
trình tự
vào
Quá trình
Hình 1.12: Sơ đồ khối của hệ điều khiển quá trình
Một quá trình công nghệ bao gồm ba hình thức hoạt động sau:
+ Hoàn toàn tự động
+ Bán tự động
+ Bằng tay
Trong quá trình hệ thống làm việc, để đảm bảo an toàn và linh hoạt, hệ điều khiển cần
phải có sự chuyển đổi dễ dàng từ “tự động” → “bán tự động” hoặc “bằng tay” và
ngược lại → như vậy hệ mới đáp ứng được yêu cầu thực tế.
Trong quá trình làm việc, sự “không bình thường” (sự cố) của hệ thống có rất
nhiều loại; vì vậy trong quá trình phân tích hệ thống cố gắng mô tả chúng một cách đầy
đủ nhất, nghĩa là các sự kiện về lỗi đa số phải được định nghĩa trước. Trong vấn đề về
sự cố người ta thường phân ra làm 3 nhóm sau:
+ Hư hỏng “một bộ phận” trong cấu trúc điều khiển.
+ Hư hỏng “cấu trúc trình tự” điều khiển.
+ Hư hỏng “bộ phận chấp hành”.
Khi thiết kế hệ thống phải tính đến các phương án khác nhau như: việc dừng
máy khẩn cấp, xử lý tắc ngẽn vật liệu và nhiều hiện tượng nguy hiểm khác đồng thời
cho phép người vận hành can thiệp ngay điểm xảy ra sự cố hoặc cô lập vùng xảy ra sự
cố đó.
Grafcet là cộng cụ rất hữu ích để thiết kế và thực hiện đầy đủ các yêu cầu của
hệ thống tự động hoá các quá trình công nghệ.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
24
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
1.8.2. Định nghĩa Grafcet:
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
Grafcet là từ viết tắt của tiếng Pháp “Graphe fontionnel de commande étape
transition”, là đồ hình chức năng cho phép mô tả các trạng thái hoạt động của hệ thống
và biểu diễn quá trình điều khiển với các trạng thái chuyển biến từ trạng thái này sang
trạng thái khác, đó là một graphe định hướng và xác định bởi các phần tử sau:
G := {E, T, A, M}
Trong đó:
+ E = {E1, E2, E3, ... , Em} là một tập hữu hạn các trạng thái (giai đoạn ) của hệ thống,
được kí hiệu bằng hình vuông. Ứng với mỗi trạng thái sao cho hành vi điều khiển là
không thay đổi, hành vi đó có thể hoạt động hoặc là không hoạt động. ⇒ Điều khiển
chính là thực hiện các mệnh đề logic chứa các biến vào/ra để hệ thống có được trạng
thái xác định trong hệ và đây cũng chính là một trong các
trạng thái của Grafcet.
(P, M: a.Ek)
Ej
Trạng thái Ej ở hình 1.13 là sự phối hợp giữa biến ra P và
M, với M = a.Ek , trong đó Ek là biến đặc trưng cho hoạt
động của trạng thái Ek còn a là biến đầu vào của hệ.
Hình 1.13
+ T = {t1, t2, t3, ... ti} là tập hữu hạn các chuyển trạng thái, biểu diễn bằng dấu “gạch
ngang”. Giữa hai trạng thái luôn tồn tại một chuyển trạng thái, chuyển trạng thái này
có dạng hàm Bool gắn với một chuyển trạng thái → “một tiếp nhận” .
Việc thực hiện chuyển trạng thái tj ở hình 1.14 được thực
hiện bởi tích Ev.a.c , trong đó Ev là biến đặc trưng cho sự
hoạt động trạng thái Ev, còn a, c là các biến vào. Điều kiện
để chuyển trạng thái tj là tj = Ev.a.c .
tj
Ev.a.c
Hình 1.14
Ev.(↑a)
Hình 1.15
Việc chuyển trạng thái tj ở hình 1.15 được thực hiện bởi
điều kiện logic: Ev.(↑a), trong đó Ek là biến đặc trưng cho
sự hoạt động trạng thái Ek, còn ↑a biễu diễn sự thay đổi từ
0 lên 1của biến đầu vào a.
tj
+ A = {a1, a2, a3, ... ai} là tập các cung định hướng nối giữa 1 trạng thái với 1 chuyển
trạng thái hoặc 1 chuyển trạng thái với một trạng thái.
+ M = {m1, m2, m3, ... mi} là tập các giá trị (0,1). Nếu mi = 1 thì trạng thái i là hoạt
động, ngược lại trạng thái i không hoạt động.
1.8.3. Một số kí hiệu dùng trong Grafcet:
a) Hình vuông có đánh số như hình 1.16 a), b) biểu thị trạng thái; hình chữ nhật
bên phải dùng để mô tả hoạt động của trạng thái đó.
b) Hai hình chữ nhật lồng vào nhau có đánh số, biểu thị trạng thái khởi đầu.
c) Hình vuông đánh số có kèm theo dấu chấm “.” biểu thị trạng thái hoạt động.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
25
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
2.
3
3
Khởi động
quạ
dừng băng tải
phụ gia
a)
b)
c)
d)
Hình 1.16
a, b ký hiệu trạng thái ; c trạng thái khởi đầu; d trạng thái hoạt động
3
5
7
9
d↓
c
↑
b
t/q/2s
4
6
8
10
d)
a)
b)
c)
Hình 1.17
1
7
7
8
t79
t89
t12
t13
2
3
9
9
a) OR
b) OR
1
8
t123
t789
d) AND
2
3
c) AND
Hình 1.18
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
26
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
d) Dấu gạch ngang biểu thị cho việc chuyển trạng thái. Trạng thái được chuyển
khi điều kiện chuyển được thoả mãn. Xem hình 1.17
e) Các kí hiệu phân nhánh ở hình 1.18:
Hình 1.18 a) khi TT1 đang hoạt động nếu t12 thoả mãn thì TT2 hoạt động; nếu
t13 thoả mãn thì TT3 hoạt động; nếu t12 và t13 cùng thoả mãn thì TT2 và TT3
cùng hoạt động gọi là TT OR. Tương tự cho hình 1.18 b).
Hình 1.18 c) TT1 đang hoạt động nếu t123 thoả mãn thì cả hai TT2 và TT3 hoạt
động gọi là trạng thái AND.
Hình 1.18 d) TT7 và TT8 đang hoạt động nếu t789 thoả mãn thì TT9 hoạt động
trạng thái này gọi là TT AND.
f) Hình 1.19 a) cho phép thực hiện bước nhảy, nếu đang hoạt động ở TT2, điều
kiện a thoả mãn thì hệ thống sẽ chuyển hoạt động từ TT2 sang TT5 bỏ qua TT3
và TT4; ngược lại nếu a không thoả mãn thì các trạng thái 3, 4, 5 lần lượt sẽ
được thực hiện.
2
3
4
5
6
7
8
9
a
d
e
f
a
b
c
a)
b)
Hình 1.19
Hình 1.19 b) nếu điều kiện f chưa thoả mãn thì TT8 sẽ quay về lại TT7, nếu f thoả mãn
thì TT8 mới chuyển sang TT9.
1.8.4. Ứng dựng Grafcet:
Ta xét một ví dụ cụ thể để mô tả hoạt động của hệ thống tự động điều khiển quá
trình. Hệ thống trộn có sơ đồ công nghệ ở hình 1.20. Thùng X dùng để chứa nước
chuẩn bị cho hệ thống trộn. Trước khi động cơ M kéo cánh khuấy để trộn yêu cầu
thùng Y phải có đủ nước; cân 1 và 2 đã cân đủ vật liệu; lúc động cơ M khởi động cánh
khuấy cũng là lúc hai băng tải C1, C2 được khởi động để đưa hai vật liệu A, B vào
thùng trộng Y.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
27
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
A
B
V2
1
V3
V4
2
C1
V5
C2
P
V1
Nlim
Nma
x
M
Nmin
Ev
Sản phẩm ra
Y
Hình 1.20: Sơ đồ công nghệ của hệ thống trộn
Trình tự khuấy trộn như sau:
- Nếu mức vật liệu ở thùng trộn là min (Nmin) thì hệ thống làm việc ở chế độ tự
động (AUT) → Cấp tín hiệu cho mở các van V1, V2, V3.
- Bơm P được khởi động để bơm nước từ thùng X vào thùng Y.
- Khi khối lượng cân trên các cân 1, 2 đã đủ thì van V2, V3 đóng lại.
- Nước trong thùng Y tăng dần cho đến khi đạt mức max (Nmax) thì bơm P dừng
và van V1 đóng lại.
- Khi việc chuẩn bị nguyên vật liệu trên đã xong, động cơ khuấy M bắt đầu hoạt
động đồng thời các van V4, V5 mở, băng tải C1, C2 hoạt động để đưa liệu vào
thùng Y.
- Quá trình trộn được tính bằng thời gian t2, sau thời gian t2 thì có tín hiệu Ft2 xuất
hiện và cắt động cơ khuấy M để kết thúc quá trình trộn.
- Nlim là tín hiệu cực hạn trên để cấm hoạt động khi thùng trộn Y đã quá đầy.
- Trước khi động cơ M hoạt động thì van Ev mở để tháo hết vật liệu trong thùng Y
ra ngoài đến mức min (Nmin đóng), đồng thời vật liệu trên cân 1, 2 đã hết thì van
V4, V5 tự động đóng lại nhưng băng tải C1, C2 còn phải quay thêm một đoạn nữa
để đưa hết vật liệu trên băng tải xuống thùng Y.
- Vì lý do an toàn, hệ thống còn có nút dừng khẩn cấp (AU) khi hệ thống có sự cố
bất thường, đồng thời trước khi hệ thống hoạt động lại cần có tín hiệu đặt lại cho
hệ thống (REP).
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
28
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Sơ đồ cấu trúc của hệ thống:
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
C1
C2
V1
V2
V3
V4
V5
Ev
Cấu trúc của
Các thiết bị
hệ điều khiển
của quá trình
N
max
N
min
A
B
Hình 1.21: Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống trộn
Ở đây:
M, P, C1, C2, V1, V2, V3, V4, V5, Ev là biến điều khiển quá trình: AUT, AU, REP.
A, B, Nmin, Nmax, Nlim là tín hiệu quá trình đưa về điều khiển trạng thái.
Với ví dụ cụ thể này chúng ta cần lưu ý đến hai phương thức điều khiển sau:
1. Phương thức làm việc tự động theo chu kỳ. Chu kỳ ở đây là chu kỳ trộn, nghĩa
là hệ thống đã thực hiện xong mỗi mẽ trộn. Một mẽ trộn được bắt đầu bằng tín
hiệu điều khiển AUT (điều kiện bắt đầu là P, M, V1, V2... trạng thái chưa làm
việc).
2. Phương thức khoá khi có sự cố, khi có sự cố ngẫu nhiên thì hệ thống phải được
dừng khẩn cấp bằng lệnh AU. Lúc này phải chốt lại ngay kết quả đang xử lý,
đến khi nào sự cố được khắc phục xong thì được hoạt động theo trình tự đặt lại
bằng lệnh REP với việc tính đến hoặc không tính đến điều kiện khởi động ban
đầu.
Ban đầu chúng ta bắt đầu đi vào thiết kế hệ thống chưa có lệnh AU và REP tham gia,
đó là Grafcet ở hình 1.22. Trạng thái khởi đầu trong trường hợp này là TT1. Giả sử các
điều kiện đầu là thùng ở mức min, cơ cấu chấp, hành ở trạng thái tốt (sẵn sàng làm
việc)
thì trạng thái 2, 3, 4 được thực hiện (van V1 mở, bơm P quay, van V2, V3 mở để đưa vật
liệu xuống cân 1, 2). Khi nước trong thùng dâng lên đến mức max (Nmax) thì hệ thống
chuyển sang trạng thái 5. Khi khối lượng trên cân 1 (tín hiệu báo đủ A), khối lượng
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
29
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
trên cân 2 (tín hiệu báo đủ B) thì hệ thống chuển sang trạng thái 6, 7. Trạng thái 5, 6, 7
biểu hiện cho nguyên liệu trong một mẽ trộn đã chuẩn bị xong. Khi các điều kiện Nmax,
A, B đã thỏa mãn thì hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái 8, tương ứng động cơ trộn M
hoạt động, thời gian t2 được tính, van V4, V5 mở, băng tải C1, C2 hoạt động. Khi xả hết
liệu trên hai cân 1, 2 thì van V1, V2 dừng và thời gian t1 được tính để hai băng tải chạy
thêm 1 thời gian nữa (t1). Sau thời gian này băng tải dừng và tín hiệu Ft1 xuất hiện và
hệ thống chuyển sang trạng thái 9, tại đây M vẫn còn hoạt động đến khi thời gian t2 kết
thúc hệ thống sẽ chuyển về trạng thái nghỉ để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.
10
AU_Nmin
Mmin
P, V1
REP_ AU
AU
V2
V3
2
5
3
6
4
Nmax
A
B
11
7
M, V4, V5, C1, C2, t1
Ft1
8
9
2
Ft2
Hình 1.22
Hình 1.22 b) để xét cho trường hợp sự cố và khắc phục xong sự cố để tiến hành chạy
lại hệ thống.
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
30
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
Hình 1.23 và 1.24 tính đến các trường hợp sự cố và đặt lại.
AU_Nmin.M10
Mmin.M10
10
REP. AU
AU
V2.M10
V3.M10
P, V1
2
5
3
4
Nmax.M10
A.M10
B.M10
11
6
7
M10
AU
AU
M, V4, V5, C1, C2, t1
Ft1.
8
9
12
AU
REP.M10
M, t2
13
15
14
16
Ft2.
AU
C11:M10
Ft1.M10
Ev.M10
Nmin.M
Hình 1.23
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
31
Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự
Bộ môn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện
15
14
AU .REP
14
REP.M14
Ev:M14
M14.Nmin
C1,C2,t1:M14
Ft1.M14
15
15
15
15
AUT.M14.Nlim
15
15
15
15
15
P,V1,Nlim:M14
max.M14
V2:M14
A.M14
V3:M14
B.M14
15
M14
AU
AU
15
15
M,V4,V5,C1,C21
F1. AU
2
F2. AU
Hình 1.24
Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh
32
16 trang
24120
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Điều khiển logic - Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_dieu_khien_logic_chuong_1_mach_to_hop_va_mach_tri.pdf
