›
›

Giáo trình môn học Điều khiển logic

pdf 196 trang phuongnguyen 7480
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình môn học Điều khiển logic", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_mon_hoc_dieu_khien_logic.pdf

Nội dung text: Giáo trình môn học Điều khiển logic

  1. Đại Học Đà Nẵng Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Điện Bộ mơn Tự Động - Đo Lường GIÁO TRÌNH MƠN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC MƠN HỌC DÀNH CHO CÁC SINH VIÊN KHOA ĐIỆN KHỐ CHÍNH QUY Số đơn vị học trình: 4 (60 tiết) Người biên soạn: Lâm Tăng Đức Nguyễn Kim Ánh Đà Nẵng, tháng 11 năm 2005
  2. Mục lục Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG 0: LÝ THUYẾT CƠ SỞ 0.1. Khái niệm về logic trạng thái 1 0.2. Các hàm cơ bản của đại số logic và các tính chất cơ bản của chúng 1 0.2.1. Quan hệ giữa các hệ số 4 0.2.2. Quan hệ giữa các biến và hằng số 4 0.2.3. Các định lý tương tự đại số thường 4 0.2.4. Các định lý đặc thù chỉ cĩ trong đại số logic 4 0.2.5. Một số đẳng thức tiện dụng 4 0.3. Các phương pháp biểu diễn hàm logic 5 0.3.1. Phương pháp biểu diễn thành bảng 5 0.3.2. Phương pháp biểu diễn hình học 5 0.3.3. Phương pháp biểu diễn biểu thức đại số 6 0.3.4. Phương pháp biểu diễn bằng bảng Karnaugh 7 0.4 . Phương pháp tối thiểu hố hàm logic 8 0.4.1. Phương pháp tối thiểu hàm logic bằng biến đổi đại số 8 0.4.2. Phương pháp tối thiểu hố hàm logic bằng bảng Karnaugh 11 0.4.3. Phương pháp tối thiểu hàm logic bằng thuật tốn Quire MC.Cluskey 12 Bài tập 14 CHƯƠNG 1: MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH TRÌNH TỰ 1.1. Mơ hình tốn học của mạch tổ hợp 17 1.2. Phân tích mạch tổ hợp 17 1.3. Tổng hợp mạch tổ hợp 18 1.4. Một số mạch tổ hợp thường gặp trong hệ thống 18 1.5. Khái niệm về mạch trình tự (hay mạch dãy) _ sequential circuits 19 1.6. Một số phần tử nhớ trong mạch trình tự 19 1.7. Phương pháp mơ tả mạch trình tự 21 1.7.1. Phương pháp bảng chuyển trạng thái 21 1.7.2. Phương pháp hình đồ trạng thái 22 a. Đồ hình Mealy 22 b. Đồ hình Moore 22 1.7.3. Phương pháp lưu đồ 23 2.8. Tổng hợp mạch trình tự 24 2.9. Grafcet 25 CHƯƠNG 2: BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 2.1. Đặc điểm bộ điều khiển logic khả trình (PLC) 33 2.2. Các khái niệm cơ bản về PLC 34 2.2.1. PLC hay PC 35
  3. Mục lục Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 2.2.2. So sánh với hệ thống điều khiển khác 35 2.3. Cấu trúc phần cứng của PLC 36 2.3.1. Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Procesing Unit) 36 a) Đơn vị xử lý "một -bit" 36 b) Đơn vị xử lý "từ - ngữ" 36 2.2.3. Bộ nhớ 37 2.3.4. Khối vào/ra 37 2.3.5. Thiết bị lập trình 37 2.3.6. Rơle 37 2.3.7. Modul quản lý việc phối ghép 37 2.3.8. Thanh ghi (Register) 37 2.3.9. Bộ đếm (Counter) 37 a) Phân loại theo tín hiệu đầu vào 37 b) Phân loại theo kích thước của thanh ghi và chức năng của bộ đếm 37 2.3.10. Bộ định thì (timer) 38 2.4. Giới thiệu một số nhĩm PLC phổ biến hiện nay trên thế giới 38 2.5. Tổng quan về họ PLC S7-200 của hãng Siemens 38 2.6. Cấu trúc phần cứng của S7-200 40 2.6.1. Hình dáng bên ngồi 40 2.6.2. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi 42 a) Kết nối với PG 42 b) Kết nối với PC 42 c) Giao tiếp với mạng cơng nghiệp 46 2.6.3. Giao tiếp giữa sensor và cơ cấu chấp hành 46 2.7. Cấu trúc bộ nhớ S7-200 48 2.7.1. Phân chia bộ nhớ 48 2.7.2. Vùng nhớ dữ liệu và đối tượng và cách truy cập 49 2.7.3. Mở rộng cổng vào ra 52 CHƯƠNG 3: NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ ỨNG DỤNG 3.1.Giới thiệu các ngơn ngữ lập trình 54 3.1.1. Định nghĩa về LAD 54 3.1.2. Định nghĩa về STL 54 3.2.Vịng quét (thực hiện chương trình) và cấu trúc của một chương trình 55 3.3.Tập lệnh S7-200 56 3.4. Cú pháp và cách ứng dụng SIMATIC struction S7-200 63 3.4.1. Tốn hạng và giới hạn cho phép 63 3.4.2. SIMATIC instructions 64 1. SIMATIC Bit Logic Instructions 64 2. SIMATIC Compare Byte Instructions 67 3. SIMATIC Timer Instructions 70
  4. Mục lục Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 4. SIMATIC Counter Instructions (Count Up, Count Up Down, Count Down ) 75 5. SIMATIC Integer Math Instructions 77 6. SIMATIC Numerical Function Instructions 82 7. SIMATIC Move Instructions 84 8. SIMATIC Table Instructions 87 9. SIMATIC Logical Operation Instructions 93 10. SIMATIC Stack Logic Instructions 96 11. SIMATIC Conversion Instructions 99 12. SIMATIC Clock Instrutions 105 13. SIMATIC Program Control Instrutions 106 14. SIMATIC Shift and Rotate Register Instrutions 112 15. SIMATIC Interupt and Comunication Instrutions 119 CHƯƠNG 4: NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH LADDER 4.1. Thiết kế chương trình 126 4.1.1. Các khối chức năng hệ thống 126 4.1.2. Ví dụ về mạch khố lẫn 126 4.1.3. Ví dụ về mạch điều khiển trình tự 126 4.2. Thiết kế mạch logic tổ hợp 126 4.2.1. Ví dụ một mạch logic tổ hợp 126 4.2.2. Ví dụ nhiều mạch logic tổ hợp 126 4.3. Thiết kế mạch điều khiển trình tự 126 4.3.1. Phương pháp lập trình trình tự .126 4.3.2. Ví dụ điều khiển cơ cấu cấp phơi cho máy dập 126 4.3.3. Phân nhánh trong điều khiển trình tự 126 Bài Tập CHƯƠNG 5: KỸ THUẬT LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÌNH TỰ 5.1. Điều khiển trình tự dùng thanh ghi 127 5.1.1. Nguyên lý cơ bản điều khiển trình tự dùng thanh ghi 127 5.1.2. Ví dụ về điều khiển tay máy dùng thanh ghi 127 5.2 Sequence Control Relay (Relay điều khiển tuần tự) 127 5.2.1. Lệnh STL và lập trình SCR 127 5.2.2. AND nhánh SCR 128 5.2.3. Điều khiển phân kỳ 129 5.2.4. Điều khiển hội tụ 130 5.2.5. Sự lặp lại hoạt động trình tự 131
  5. Mục lục Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG 6: CÁC CHỨC NĂNG CHUYÊN DÙNG TRÊN PLC S7-200 6.1. Đo lường và giám sát nhiệt độ với module EM235 nhận cảm biến nhiệt điện trở Pt100 133 6.2. Đo lường và giám sát nhiệt độ với module EM235 nhận cảm biến truyến tính nhiệt điện Pt100 137 6.3. Cách sử dụng bộ đếm tốc độ cao để ghi lại giá trị analog bằng cách chuyển đổi giá trị analog sang tần số 141 6.4. Cách đo mức từ đầu vào analog 143 6.5. Module điều khiển vị trí một trục 147 6.6. Các ứng dụng truyền thơng trên Step 7-200 153 6.6.1. Kết nối PLC với máy in qua cổng song trong chế độ truyền thơng Freeport 153 6.6.2. Truyền thơng giữa S505 và S7 trong mạng qua module giao diện trường MIF 153 6.6.3. Truyền thơng S7-200 ở chế độ Freeport sử dụng modem điện thoại telephone network 154 6.6.4. Truyền thơng Freeport để kết nối mạng vài S7-200 CPUs trong trường hợp I/O ở xa 155 6.6.5. Sử dụng trình ứng dụng Hyper Terminal window kết nối giữa PC và PLC 155 6.6.6. Kết nối giữa S7-200 với encoder sử dụng port truyền thơng RS485 156 6.6.7. Truyền thơng theo thức Mudbus để kết nối các S7-200 slave 156 6.6.8. Sử dụng modem Radio để kết nối mạng S7-200 157 6.6.9. Sử dụng TD-200 để điều khiển và giám sát S7-200 158 6.6.10. Tích hợp mạng AS-I với S7-200 159 6.6.11. Kết nối S7-300 với S7-200 theo chuẩn Profibus và với máy LP 159 6.6.12. Kết nối S7-200 với mạng Ethernet 160 CHƯƠNG 7: NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA PLC 7.1. Ứng dụng PLC trong lãnh vực điều khiển robot 161 7.2. Ứng dụng PLC trong hệ thống sản xuất linh hoạt 162 7.3. Ứng dụng PLC trong điều khiển quá trình 166 7.4. Ứng dụng PLC trong mạng thu nhận dữ liệu từ biến tần 167 7.4.1. Ðiều kiện sử dụng giao thức USS 168 7.4.2. Thời gian yêu cầu cho việc truyền thơng với biến tần 169 7.4.3. Sử dụng các lệnh USS 170 7.4.4. Các lệnh trong giao thức USS 170 7.4.5. Kết nối và cài đặt MicroMaster Series 3 (MM3) 176 7.4.6. Kết nối và cài đặt MicroMaster Series 4 (MM4) 178 7.5. Ứng dụng PLC trong hệ thống điều khiển giám sát 180
  6. Mục lục Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG 8: LỰA CHỌN, LẮP ĐẶT, KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG 8.1. Xem xét sự khả thi 183 8.2. Trình tự thiết kế hệ thống PLC 185 8.3. Thiết kế chương trình trên PLC 186 8.4. Tổ chức bố trí phần cứng hệ thống 186 8.5. Chạy thử chương trình 188 8.6. Lập tài liệu cho hệ thống 189 CÁC BÀI THÍ NGHIỆM 190 TÀI LỆU THAM KHẢO [1] PLC-Step7-200 – Nguyễn Dỗn Phước & Phan Xuân Minh [2] PLC-Step7-300 – Nguyễn Dỗn Phước & Phan Xuân Minh [3] Tự động hố với PLC & Inverter của Omron_Nguyễn Tấn Phước, Nguyễn Thanh Giang_Nhà xuất bản trẻ. [4] Allen Bradley Trainning Center, A New View into Control, Hà Nội,1995 [5] Sổ tay hướng dẫn lập trình PLC_Nguyễn Thu Thiên, Mai Xuân Vũ_Nhà xuất bản trẻ. [6] Điều khiển Logic_PGS.TS Nguyễn Trọng Thuần_Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2004. [7] Siemens Training Center on CD. [8] Siemens Catalog. [9] Ian G.Warnock, Progarmmable controllers.-Operation and application, Prentice all, 1988. [10] Mitsubishi Electric Training Center, “PLC MELSEC“, Osaka 1996. [11] Mitsubishi Electric, FX Series Programmable Controllers - Progamming Mannual, Osaka, 8/1996. [12] Điều khiển Logic và ứng dụng; PGS.TS Nguyễn Trọng Thuần; Nhà XBKH &KT. [13] Kỹ thuật Số; PGS.TS Nguyễn Hữu Phương.
  7. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG 0: LÝ THUYẾT CƠ SỞ (3T) 0.1. Khái niệm về logic trạng thái: + Trong cuộc sống hàng ngày những sự vật hiện tượng đập vào mắt chúng ta như: cĩ/khơng; thiếu/đủ; cịn/hết; trong/đục; nhanh/chậm hai trạng thái này đối lập nhau hồn tồn. + Trong kỹ thuật (đặc biệt kỹ thuật điện - điều khiển) Ỉ khái niệm về logic hai trạng thái: đĩng /cắt; bật /tắt; start /stop + Trong tốn học để lượng hố hai trạng thái đối lập của sự vật hay hiện tượng người ta dùng hai giá trị 0 &1 gọi là hai giá trị logic. Ỉ Các nhà khoa học chỉ xây dựng các “hàm“ & “biến“ trên hai giá trị 0 &1 này. Ỉ Hàm và biến đĩ được gọi là hàm & biến logic. Ỉ Cơ sở để tính tốn các hàm & số đĩ gọi là đại số logic. Ỉ Đại số này cĩ tên là Boole (theo tên nhà bác học Boole). 0.2. Các hàm cơ bản của đại số logic và các tính chất cơ bản của chúng: B0.1_ hàm logic một biến: Tên hàm Bảng chân lý Kí hiệu sơ đồ Ghi chú Thuật tốn kiểu khối điện x 0 1 logic kiểu rơle tử Y0 = 0 Hàm luơn Hàm khơng Y0 0 0 Y0 = x x bằng 0 Hàm lặp Y 0 1 Y = 1 1 Hàm đảo Y 1 0 Y = x 2 2 Y3 = 1 Hàm luơn Hàm đơn vị Y3 1 1 Y3 = x + x bằng 1 B 0.2_ Hàm logic hai biến y = f(x1 ,x2 ) Hàm hai biến, mỗi biến nhận hai giá trị 0 &1, nên cĩ 16 giá trị của hàm từ y0 → y15. Bảng chân lý Kí hiệu sơ đồ Thuật tốn Tên hàm x1 0 0 1 1 Kiểu khối điện Ghi chú logic Kiểu rơle x2 0 1 0 1 tử Hàm Y0 = x1. x 2+ Hàm luơn khơng Y0 0 0 0 0 bằng 0 x 1 .x2 Hàm và Y1 = x1.x2 Y1 0 0 0 1 Hàm cấm Y2 0 0 1 0 Y2 = x1 . x 2 x1 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 1
  8. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Hàm lặp Y3 0 0 1 1 Y3 = x1 x1 Hàm cấm Y 0 1 0 0 Y = x x x 4 4 1. 2 2 Hàm lặp Y5 0 0 1 1 Y5 = x2 x2 Y6 = x 1. x2+ Hàm hoặc Cộng Y 0 1 1 0 x1 . x 2 loại trừ 6 module Y6 =x1 ⊕ x2 Hàm hoặc Y7 0 1 1 1 Y7 = x1 + x2 Hàm piec Y8 1 0 0 0 Y8 = x 1 . x 2 Hàm cùng Y 0 1 1 1 Y = x ⊕ x dấu 9 9 1 2 Hàm đảo Y10 1 1 0 0 Y10 = x 1 x1 Hàm kéo Y11 1 0 1 1 Y11 = x 2 + x1 theo x1 Hàm đảo Y12 1 0 1 0 Y12 = x 2 x2 Hàm kéo Y13 1 1 0 1 Y13 = x 1 + x2 theo x2 Hàm Y 1 1 1 0 cheffer 14 Y14 = x 1 + x 2 Hàm đơn Y 1 1 1 1 vị 15 Y15 = x 1 +x1 x x x x 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 x2 x2 x2 x2 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 Y15 = 1 Y14 = x 1 + x 2 Y13 = x 1 + x2 Y12 = x 2 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 2
  9. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện x x x x 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 x x x x 2 2 2 2 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 Y = x + x Y = x Y = x ⊕ x Y = x . x 11 2 1 10 1 9 1 2 8 1 2 x x x x 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 x2 x2 x2 x2 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 Y7 = x1 + x2 Y6 =x1 ⊕ x2 Y5 = x2 Y4 = x 1. x2 x1 x1 x1 x1 0 1 0 1 0 1 0 1 x2 x2 x2 x2 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 Y3 = x1 Y = x . x Y1 = x1.x2 Y0 = 0 2 1 2 * Ta thấy rằng: các hàm đối xứng nhau qua trục (y7 và y8 ) nghĩa là: y0 = y 15, y1 = y 14, y2 = y 13 * Hàm logic n biến: y = f(x1,x2,x3, ,xn). 1 biến nhận 21 giá trị → n biến nhận 2n giá trị; mà một tổ hợp nhận 2 giá trị 2 n → Do vậy hàm cĩ tất cả là 2 . 1 Ví dụ: 1 biến → tạo 4 hàm 2 2 2 2 2 biến → tạo 16 hàm 2 3 3 biến → tạo 256 hàm 2 2 → Khả năng tạo hàm rất lớn nếu số biến càng nhiều. Tuy nhiên tất cả khả năng này đều được hiện qua các hàm sau: Tổng logic Nghịch đảo logic Tích logic Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 3
  10. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện ∞ Định lý - tính chất - hệ số cơ bản của đại số logic: 0.2.1. Quan hệ giữa các hệ số: 0 .0 = 0 0 .1 = 0 1 .0 = 0 0 +0 = 0 0 +1 = 1 1 +0 = 1 1 +1 = 1 0 = 1 1 = 0 → Đây là quan hệ giữa hai hằng số (0,1) → hàm tiên đề của đại số logic. → Chúng là quy tắc phép tốn cơ bản của tư duy logic. 0.2.2. Quan hệ giữa các biến và hằng số: A.0 = 0 A .1 = A A+1 = 1 A +0 = A A . A = 0 A + A = 1 0.2.3. Các định lý tương tự đại số thường: + Luật giao hốn: A .B =B .A A +B =B +A + Luật kết hợp: ( A +B) +C =A +( B +C) ( A .B) .C =A .( B .C) + Luật phân phối: A ( B +C) =A .B +A .C 0.2.4. Các định lý đặc thù chỉ cĩ trong đại số logic: A .A =A A +A =A Định lý De Mogan: A.B = A + B A + B = A . B Luật hàm nguyên: A = A . 0.2.5. Một số đẳng thức tiện dụng: A ( B +A) = A A + A .B = A A B +A . B = A A + A .B = A +B Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 4
  11. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện A( A + B ) = A .B (A+B)( A + B ) = B (A+B)(A + C ) = A +BC AB+ A C + BC = AB+ A C (A+B)( A + C )(B +C) =(A+B)( A + C ) Các biểu thức này vận dụng để tinh giản các biểu thức logic, chúng khơng giống như đại số thường. Cách kiểm chứng đơn giản và để áp dụng nhất để chứng minh là thành lập bảng sự thật. 0.3. Các phương pháp biểu diễn hàm logic: 0.3.1. Phương pháp biểu diễn thành bảng: * Nếu hàm cĩ n biến thì bảng cĩ n+1 cột .( n cột cho biến & 1 cột cho hàm ) * 2n hàng tương ứng với 2n tổ hợp biến. → Bảng này gọi là bảng sự thật hay là bảng chân lý. Ví dụ: Trong nhà cĩ 3 cơng tắc A,B,C.Chủ nhà muốn đèn chiếu sáng khi cơng tắc A, B, C đều hở hoặc A đĩng B, C hở hoặc A hở B đĩng C hở . Với giá trị của hàm y đã cho ở trên ta biểu diễn thành bảng như sau: Cơng tắc đèn Đèn A B C Y 0 0 0 1 sáng 0 0 1 0 0 1 0 1 sáng 0 1 1 0 1 0 0 1 sáng 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 * Ưu điểm của cách biểu diễn này là dễ nhìn và ít nhầm lẫn . * Nhược điểm: cồng kềnh, đặc biệt khi số biến lớn. 0.3.2. Phương pháp biểu diễn hình học: a) Hàm một biến → biểu diễn trên 1 đường thẳng: b) Hàm hai biến → biểu diễn trên mặt phẳng0: x 1 10 11 x 2 00 01 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 5
  12. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện c) Hàm ba biến → biểu diễn trong khơng gian 3 chiều: X2 010 110 011 111 X1 000 100 001 101 X3 d) Hàm n biến → biểu diễn trong khơng gian n chiều 0.3.3. Phương pháp biểu diễn biểu thức đại số: Bất kỳ trong một hàm logic n biến nào cũng cĩ thể biểu diễn thành các hàm cĩ tổng chuẩn đầy đủ và tích chuẩn đầy đủ. a) Cách viết dưới dạng tổng chuẩn đầy đủ (chuẩn tắc tuyển): - Chỉ quan tâm đến những tổ hợp biến mà hàm cĩ giá trị bằng một. - Trong một tổ hợp (đầy đủ biến) các biến cĩ giá trị bằng 1 thì giữ nguyên (xi). - Hàm tổng chuẩn đầy đủ sẽ là tổng chuẩn đầy đủ các tích đĩ. Cơng tắc đèn Đèn A B C Y 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 x 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 x 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1 → Hàm Y tương ứng 4 tổ hợp giá trị các biến ABC = 001, 011, 100, 111 →Y= A B C + A BC +A B C +ABC * Để đơn giản trong cách trình bày ta viết lại: Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 6
  13. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện f = Σ 1, 3 ,4 ,7 Với N =2 ,5 (các thứ tự tổ hợp biến mà khơng xác định ) b) Cách viết dưới dạng tích /chuẩn đầy đủ ( hội tắc tuyển ): - Chỉ quan tâm đến tổ hợp biến hàm cĩ giá trị của hàm bằng 0. - Trong mỗi tổng biến xi = 0 thì giữ nguyên xi = 1 thì đảo biến xi . - Hàm tích chuẩn đầy đủ sẽ là tích các tổng đĩ, từ bảng trên hàm Y tương ứng 2 tổ hợp giá trị các biến: A+B+C = 0 +0 +0, 1 +1 +0 A +B +C, A + B +C → Y =( A +B +C )( A + B +C ) * Để đơn giản trong cách trình bày ta viết lại: f = Π (0,6) Với N =2 ,5 (các thứ tự tổ hợp biến mà khơng xác định ). 0.3.4. Phương pháp biểu diễn bằng bảng Karnaugh: - Bảng cĩ dạng hình chữ nhật, n biến → 2n ơ mỗi ơ tương ứng với giá trị của 1 tổ hợp biến. - Giá trị các biến được sắp xếp theo thứ tự theo mã vịng (nếu khơng thì khơng cịn là bảng Karnaugh nữa!). *Vài điều sơ lược về mã vịng: Giả sử cho số nhị phân là B1B2B3B4 → G3G2G1G0 (mã vịng) thì cĩ thể tính như sau: Gi = Bi+1 ⊕ Bi Ví dụ: G0 = B1 ⊕ B0 = B1 B0 +B1 B0 G1 = B2 ⊕ B1 = B2 B1 +B2 B1 G2 = B3 ⊕ B2 = B3 B2 +B3 B2 G3 = B4 ⊕ B3 = 0⊕ B3 =1.B3 +0. B3 = B3 x x x x x 2 0 1 2 3 00 01 11 00 3 4 00 01 11 10 x1 x1 x1x2 0 0 00 1 1 01 11 10 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 7
  14. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện x3 x4x5 000 001 011 010 110 111 101 100 x1x2 00 01 11 10 x x x 4 5 6 000 001 011 010 110 111 101 100 x1x2 x3 000 001 011 010 110 111 101 100 0.4. Phương pháp tối thiểu hố hàm logic: Mục đích của việc tối ưu hố hàm logic → thực hiện mạch: kinh tế đơn giản, vẫn bảo đảm chức năng logic theo yêu cầu. →Tìm dạng biểu diễn đại số đơn giản nhất cĩ các phương pháp sau: 0.4.1. Phương pháp tối thiểu hàm logic bằng biến đổi đại số: Dựa vào các biểu thức ở phần 0.3 của chương này . y =a (b c + a) + (b + c )ab = a b c + a + bab + c ab = a Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 8
  15. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Phương pháp 1 : y = a (b c + a) + (b + c )ab = a b c + a + bab + c ab = a hoặc y = a (b c + a) + (b + c )ab = a b c + a(b+b )(c+ c )+ab c = a b c + abc + ab c + a b c + ab c +ab c m5 m7 m6 m5 m4 m4 (Phương pháp 2: dùng bảng sẽ đề cập ở phần sau) Ví dụ 1: Ví dụ 2: Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 9
  16. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Ví dụ 3: Ví dụ 4: Ví dụ 5: Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 10
  17. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 0.4.2. Phương pháp tối thiểu hố hàm logic bằng bảng Karnaugh: Tiến hành thành lập bảng cho tất cả các ví dụ ở phần (1) bằng cách biến đổi biểu thức đại số sao cho 1 tổ hợp cĩ mặt đầy đủ các biến. Ví dụ: Cho hệ thống cĩ sơ đồ như sau hệ thống này điều khiển hai lị sưởi L1, L2 và cửa sổ S. Các thơng số đầu vào của lị nhiệt ở hai mức 10oC & 20oC và độ ẩm ở mức 2%. Hình 0.1: Mơ tả hoạt động của hệ thống lị sưởi A tác động khi t0 20oC (đầu đo b) C tác động khi độ ẩm ≥ 2% (đầu đo c) (+) tác động (-) khơng tác động Điều kiện cụ thể được cho ở bảng sau: Độ ẩm W t0 >10oC + - + - + - t0 < 10oC + + + + - - Thiết bị chấp L L S L L S hành 1 2 1 2 Lị L1 Lị L2 Cửa sổ Lị L1 Lị L2 Cửa sổ A B C L1 L2 S 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 x x x 0 1 1 x x x 1 0 0 1 0 1 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 11
  18. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Lập bảng Karnaugh cho ba hàm L1 ,L2 ,S L1 = B .C + A ; L2 = A C +A B C + BC ; S = B +C 0.4.3. Phương pháp tối thiểu hàm logic bằng thuật tốn Quire MC.Cluskey: a) Một số định nghĩa: + Là tích đầy đủ của các biến. - Đỉnh 1 là hàm cĩ giá trị bằng 1. - Đỉnh 0 là hàm cĩ giá trị bằng 0. - Đỉnh khơng xác định là hàm cĩ giá trị khơng xác định x (0 hoặc1). + Tích cực tiểu: tích cĩ số biến là cực tiểu (ít biến tham gia nhất) Để hàm cĩ giá trị bằng “1” hoặc là khơng xác định “x”. + Tích quan trọng: là tích cực tiểu để hàm cĩ giá trị bằng “1” ở tích này. Ví dụ: Cho hàm f(x1,x2,x3) cĩ L = 2,3,7 (tích quan trọng) N =1,6 (tích cực tiểu) Cĩ thể đánh dấu theo nhị phân hoặc thập phân. b) Các bước tiến hành: Bước 1: Tìm các tích cực tiểu (1) Lập bảng biểu diễn các giá trị hàm bằng 1 và các giá trị khơng xác định x ứng với mã nhị phân của các biến. (2) Sắp xếp các tổ hợp theo thứ tự tăng dần (0,1,2, ), tổ hợp đĩ gồm: 1 chữ số 1 2 chữ số 1 3 chữ số 1 (3) So sánh tổ hợp thứ i và i+1 & áp dụng tính chất xy +x y = x. Thay bằng dấu “-“ & đánh dấu “v” vào hai tổ hợp cũ. (4) Tiến hành tương tự như (3). Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 12
  19. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Bảng a Bảng b Bảng c Bảng d số số nhị số số số cơ số Liên x1x2x3x4 thập phân chữ thập 2 kết phân x1x2x3x4 số 1 phân x1x2x3x4 2 0010 1 2 0010v 2,3 001-v 2,3,6,7 0-1- 3 0011 3 0011v 2,6 0-10v 2,6,3,7 6 0110 2 6 0110v 3,7 0-11v 6,7,14,15 -11- 12 1100 12 1100v 6,7 011-v 6,14,7,15 7 0111 7 0111v 6,14 -110v 12,14,13,15 11 13 1101 3 13 1101v 12,13 110-v 14 1110 14 1110v 7,15 -111v 15 1111 4 15 1111v 13,15 11-1v 14,15 111-v Tổ hợp cuối cùng khơng cịn khả năng liên kết nữa, đáy chính là các tích cực tiểu của hàm f đã cho & được viết như sau: 0-1- (phủ các đỉnh 2,3,6,7): x1 x3 -11- (phủ các đỉnh 6,7,14,15): x2,x3. 11 (phủ các đỉnh 12,13,14,15): x1,x2. Ví dụ sau :( Ở ví dụ này sẽ giải thích các bước trên ). Tối thiểu hố hàm logic bằng phương pháp Quire MC.Cluskey với f(x1,x2,x3,x4), với các đỉnh 1 là L = 2,3,7,12,14,15; đỉnh cĩ giá trị khơng xác định là N = 6,13. Bước 2: Tìm tích quan trọng tiến hành theo i bước (i =0 ÷n ) cho đến khi tìm được dạng tối thiểu. Li : Tập các đỉnh 1 đang xét ở bước nhỏ i (khơng quan tâm đến đỉnh khơng xác định “x” nữa). Zi: Tập các tích cực tiểu sau khi đã qua các bước tìm tích cực tiểu ở bước 1 Ei : Là tập các tích quan trọng. Được thực hiện theo thụât tốn sau: Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 13
  20. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Bắt đầu Cho hàm với tập L&N 1.Tìm các tích cực tiểu 2.Tìm các tích cực tiểu để tối thiểu đỉnh 1 3. Viết ra các hàm cực tiểu K ết thúc *Tiếp tục ví dụ trên: ( Bước 2) L0 = (2,3,7,12,14,15) Z0 =( x1 x3,x2x3,x1x2 ) Tìm E0 ? Lập bảng E0: L0 Z0 2 3 7 12 14 15 x1 x3 (x) (x) x x2x3 x x x x1x2 x x Lấy những cột chỉ cĩ 1 dấu “x” vì đây là tích quan trọng. → Tìm L1 từ L0 sau khi đã loại những đỉnh 1của L0. Z1 từ Z0 sau khi đã loại những tích khơng cần thiết. → f = x1 x3 +x1x2 0.5. Bài tập: 1) Dùng hai phương pháp tối thiểu bằng Quire MC.Cluskey & Karnaugh để tối thiểu hố các hàm sau: 1) f (x1x2x3x4) = Σ[2,3,7,(1,6)] Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 14
  21. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 2) f (x1x2x3x4) = Σ[2,3,7,12,14,15(6,13)] 3) f (x1x2x3x4) = Σ[0,2,3,10,11,14,15] 4) f (x1x2x3x4) = Σ[1,6,(3,5,7,12,13,14,15)] 5) f (x1x2x3x4) = Σ[(3,5,12,13,14,15),6,9,11] 6) f (x1x2x3x4) = Σ[0,2,3,4,6] (*)Đơn giản biểu thức sau dùng bảng Karnaugh: 1) f = x1 x2 x3 +x1x2 x3 + x1x2 x3+ x1 x2 x3 2) f = x1 x2 x3 + x1 x2 x3 + x1 x2 x3+ x1 x2 x3 3) f = x1 x2 x3 x4 + x1 x2 x3 x4 + x1 x2 x3 x4 + x1 x2x3 +x1 x2 x3 x4 +x1 x2 x3 x4 + x1 x2 x3 x4 4) f = ( x3 + x4 )+ x 1 x3 x4 +x1 x2 x3 + x1 x2 x3x4 +x1x3 x4 (*) 1) Mạch điều khiển ở máy photocopy cĩ 4 ngõ vào & 1 ngõ ra. Các ngõ vào đến các cơng tắc nằm dọc theo đường di chuyển của giấy. Bình thường cơng tắc hở và các ngõ vào A, B, C, D được giữ ở mức cao. Khi giấy chạy qua một cơng tắc thì nĩ đĩng và ngõ vào tương ứng xuống thấp. Hai cơng tắc nối đến A & D khơng bao giờ đĩng cùng lúc (giấy ngắn hơn khoảng cách giữa hai cơng tắc này). Thiết kế mạch để cĩ ngõ ra lên cao mỗi khi cĩ hai hoặc ba cơng tắc đĩng cùng lúc, cùng bản đồ k và lợi dụng các tổ hợp “khơng cần quan tâm “. Hình 0.2: Mơ tả hoạt động của máy in • Các bài tập này được trích từ bài tập kết thúc chương 2. (Mạch số _Ng.Hữu Phương) 2) Hình vẽ chỉ giao điểm của trục lộ chính với đường phụ. Các cảm biến để phát hiện cĩ xe được đặt ở lối C,D (trục lộ chính ) & lối A ,B (trục phụ). Tín hiệu của cảm biến Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 15
  22. Chương 0: Lý thuyết cơ sở Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện là thấp khi khơng cĩ xe và cao khi cĩ xe đèn giao thơng được kiểm sốt theo quy luật sau: a) Đèn xanh cho trục lộ chính mỗi khi cả hai lối D & C. b) Đèn xanh cho trục lộ chính mỗi khi lối C hoặc D cĩ xe nhưng cả hai lối A & B khơng cĩ xe. c) Đèn xanh cho trục lộ phụ mỗi khi lối A hoặc B cĩ xe nhưng trong khi cả hai lối C & D khơng cĩ xe. d) Đèn xanh cho trục lộ chính khi các lối đều khơng cĩ xe. Các ngõ ra của cảm biến là các ngõ vào của mạch điều khiển đèn giao thơng. Mạch cĩ ngõ ra T để làm đèn trục lộ chính xanh khi lên cao và ngõ ra P để làm đèn trục lộ chính xanh khi đơn giản biểu thức tối đa trước khi thực hiện mạch. (*) Bài tập dạng giản đồ xung: a 0 0011 0 0 1 0 0 1 1 1 0 b 0 1 1 000 0 1 1 1 0 0 0 b 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 c 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 y 1) y = ab c +ab 2) y = ab+ ac +b c 3) S = a1 + b a2 a3 + b ( a1 a2 + a3) Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 16
  23. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện CHƯƠNG 1: MẠCH TỔ HỢP VÀ MẠCH TRÌNH TỰ 1.1. Mơ hình tốn 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 khơng phụ thuộc vào thời điểm trước đĩ. - Mạch tổ hợp thường cĩ nhiều tín hiệu đầu vào (x1 ,x2 ,x3 ) và nhiều tín hiệu đầu ra (y1 ,y2 ,y3 ). Một cách tổng quát cĩ thể biểu diễn theo mơ hình tốn học như sau: Với: y1 =f(x1 ,x2 , ,xn ) y2 =f(x1 ,x2 , ,xn ) . . ym =f(x1 ,x2 , ,xn ) Hình 1.1: Mơ hình tốn học của mạch tổ hợp - Cũng cĩ 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: Vấn đề logic thực Bảng chức năng Bảng chân lý Bảng karnaugh Biểu thức logic 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 địi hỏi người thiết kế phải nắm rõ yêu cầu thiết kế, đây là một việc khĩ 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
  24. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện - Tiến hành thay giá trị logic (0 ,1) cho trạng thái đĩ ta được bảng chân lý. Ví dụ: Hình 1.3: Sơ đồ điều khiển bĩng đèn Y thơng qua 2 cơng tắc A&B Bảng chức năng: Bảng chân lý: Khĩa Khĩa B Khĩa C A B C A 0 0 0 Ngắt Ngắt Tắt 0 1 0 Ngắt Đĩng Tắt 1 0 0 Đĩng Ngắt Tắt 1 1 1 Đĩng Đĩng 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 PP. Mc.cluskey biểu thức sơ đồ sơ đồ tối thiểu 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 hĩa (mã hĩa nhị phân, mã hĩa 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
  25. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn 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 x 1 mạch Z 1 khi các đầu vào được x 2 m¹ch Z 2 trình tự kích hoạt theo một trình y 1 tỉ hỵp Y 1 tự nào đĩ. Điều này y 2 Y 2 khơng thể thực hiện bằng τ 2 mạch logic tổ hợp thuần túy mà cần đến đặc tính τ 1 nhớ của FF. Hình 1.5: Mơ hình tốn học của mạch điều khiển trình tự A A A Y B B B Y Y Hình 1.6: Nguyên lý làm việc của cổng AND τ τ >thời gian A A A J Q Y thiết lập yêu cầu của FF B CLK B B K Y Y B lªnlên caocao trtrướướcc A A A lªnlên caocao trtrươướùc cB B Hình 1.7: Nguyên lý làm viYệc của FF_JK 1.6. Một số phần tử nhớ R trong mạch trình tự: S 1. Rơle thời gian: T S1L S2L S3L Hình 1.8: Sơ đồ relay thời gian Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 19
  26. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 2.Các mạch lật: Loại Đồng bộ Khơng Bảng chân Bảng kích Đồ hình trạng thái Giản đồ xung FF đồng bộ lý Qn R S Qn+1 QnQn+1R S 01 CL 0X 0 0 0 0 0 0 x 0 X0 0 1 Pr 0 0 1 1 0 1 0 1 R Pr 0 1 0 0 1 0 1 0 10 R S R Q Q 0 1 1 x 1 1 0 x R-S CL 1 0 0 1 Q S Q S Q 1 0 1 1 Q 1 1 0 0 Clr Clr 1 1 1 x Q'= S+ R Q RS=0 Pr Pr Qn D Qn+1 QnQn+1D 1 CL 0 0 0 0 0 0 D Q D Q 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 D CL D Q Q 1 0 0 1 0 0 0 Q 1 1 1 1 1 1 Clr Clr Q Q'n+1=D Pr Khi J = 1 Qn J K Qn+1 QnQn+1J K 1X CL 0X X0 J & K =1 thì 0 0 0 0 0 0 0 x Q 0 1 J Q luơn thay 0 0 1 0 0 1 1 x CL K đổi trạng X1 K Q 0 1 0 1 1 0 x 1 thái nghĩa 0 1 1 1 1 1 x 0 Q J-K Clr là mạch bị 1 0 0 1 Q dao động 1 0 1 0 nên JK chỉ 1 1 0 1 làm việc ở 1 1 1 0 chế độ đồng bộ Q'n+1= Pr Cũng Qn T Qn+1 QnQn+1T 1 CL khơng cĩ 0 0 0 0 0 0 T Q 0 0 1 0 chế độ 0 1 1 0 1 1 T T CL khơng 1 0 1 1 0 1 1 Q Q đồng bộ 1 1 0 1 1 0 Clr Q Q'n+1=T⊕Q Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 20
  27. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 1.7. Phương pháp mơ tả mạch trình tự: 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 cơng nghệ, ta tiến hành lập bảng. ví dụ ta cĩ bảng như sau: Trạng Tín hiệu vào Tín hiệu ra thái x1 x2 x3 Y1 Y2 S1 S1 S2 S3 0 1 S2 S1 S2 0 0 S3 S2 S3 1 1 S4 S5 - 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 cĩ của hệ (S1 ,S2 ,S3 ). - Ơ 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 → đĩ là trạng thái ổn định. - Ơ 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 ơ của bảng, cĩ hai cách: Cách 1: • Nắm rõ dữ liệu vào, nắm sâu về quy trình cơng 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 khơng biết chắc chắn thì để trống và sẽ bổ sung sau. Cách 2: • Phân tích xem từng ơ để điền trạng thái. Việc này là logic, chặt chẽ, rõ ràng. • Tuy nhiên rất khĩ khăn, nhiều khi khơng phân biệt được các trạng thái tương tự như sau. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 21
  28. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Ví dụ ta cĩ bảng sau: Biến(x) Trạng α β γ thái(S) S1 S2/1 S4/1 S3/0 S2 S4/1 S2/0 S4/1 S3 S1/1 S1/1 S1/1 S4 S3/1 S4/0 S2/0 S5 S5/0 S3/0 S4/0 1.7.2. Phương pháp hình đồ trạng thái: Mơ 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 cĩ 5 trạng thái; đĩ là năm đỉnh của đồ hình. Các cung định hướng trên đĩ ghi hai thơng số: biến tác động, kết quả hàm khi chịu sự tác động của biến. β 0 α/1 1 2 β γ 0 (α+γ)/1 γ 0 0 (α+β+γ)/1 α/1 3 4 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
  29. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Bước 1: Từ các ơ ở bảng trạng thái ta tìm ra các trạng thái & giá trị tương ứng. Ví dụ: Ở bảng bên cĩ 5 trạng thái từ S1÷ S5 nhưng chỉ cĩ: S1 cĩ giá trị S1/1; S5 cĩ giá trị S5/0 Cịn các trạng thái: S2 , S3 , S4 cĩ 2 giá trị 0 & 1 nên ta cĩ 6 đỉnh. Vậy tổng cộng, đồ hình Moore cĩ 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 ơ ví dụ ơ ở gĩc đầu bên trái, giĩng α với S2 bên bảng trạng thái ta được S4 /1 Q8 điền Q8 vào ơ 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 cĩ nhiều đỉnh hơn đồ hình Mealy. Nhưng biến đầu ra đơn giản hơn Mealy. γ β α β γ Q1/0 Q2/0 Q3/0 Q4/0 β ) γ γ + β + (β+γ) β (α β β α α Q5/1 Q6/1 Q7/1 Q8/1 (α+γ) γ (α+β+γ) Hình 1.11: Đồ hình Moore 1.7.3. Phương pháp lưu đồ: Phương pháp này mơ 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 cơng việc (xử lý, tính tốn ). 3) Khối kiểm tra điều kiện và đưa ra một trong hai quyết định. 4) Kết thúc cơng việc. Ví dụ ta cĩ sơ đồ thuật tốn sau: Chuyển a) sang đồ hình Moore; đồ hình cĩ sáu đỉnh, năm đỉnh là trạng thái của z, một đỉnh cịn lại là trạng thái bắt đầu và kết thúc. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 23
  30. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 1.8 Grafcet_Cơng cụ để mơ tả mạch trình tự trong cơng nghiệp: 1.8.1. Hoạt động theo logic trình tự của thiết bị trong cơng nghiệp: Trong dây chuyền sản xuất cơng nghiệp máy mĩc thường hoạt động theo trình tự logic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, an tồn 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 nhĩm logic của hoạt động trình tự bởi các tập hợp con của máy mĩc và các thuật tốn điều khiển bằng chương trình con. Sơ đồ khối của hệ điều khiển quá trình được thể hiện theo sơ đồ sau: Tín hiệu vào Cấu trúc điều khiển Quá trình trình tự Hình 1.12: Sơ đồ khối của hệ điều khiển quá trình Một quá trình cơng nghệ bao gồm ba hình thức hoạt động sau: + Hồn tồn tự động + Bán tự động + Bằng tay Trong quá trình hệ thống làm việc, để đảm bảo an tồn và linh hoạt, hệ điều khiển cần phải cĩ 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 “khơng bình thường” (sự cố) của hệ thống cĩ rất nhiều loại; vì vậy trong quá trình phân tích hệ thống cố gắng mơ 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 nhĩm 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 cơ lập vùng xảy ra sự cố đĩ. Grafcet là cộng cụ rất hữu ích để thiết kế và thực hiện đầy đủ các yêu cầu của hệ thống tự động hố các quá trình cơng nghệ. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 24
  31. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 1.8.2. Định nghĩa Grafcet: Grafcet là từ viết tắt của tiếng Pháp “Graphe fontionnel de commande étape transition”, là đồ hình chức năng cho phép mơ 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, đĩ là một graphe định hướng và xác định bởi các phần tử sau: G := {E, T, A, M} Trong đĩ: + E = {E1, E2, E3, , Em} là một tập hữu hạn các trạng thái (giai đoạn ) của hệ thống, được kí hiệu bằng hình vuơng. Ứng với mỗi trạng thái sao cho hành vi điều khiển là khơng thay đổi, hành vi đĩ cĩ thể hoạt động hoặc là khơng hoạt động. ⇒ Điều khiển chính là thực hiện các mệnh đề logic chứa các biến vào/ra để hệ thống cĩ được trạng thái xác định trong hệ và đây cũng chính là một trong các (P, M: a.Ek) trạng thái của Grafcet. Ej Trạng thái Ej ở hình 1.13 là sự phối hợp giữa biến ra P và M, với M = a.Ek , trong đĩ Ek là biến đặc trưng cho hoạt Hình 1.13 động của trạng thái Ek cịn a là biến đầu vào của hệ. + T = {t1, t2, t3, ti} là tập hữu hạn các chuyển trạng thái, biểu diễn bằng dấu “gạch ngang”. Giữa hai trạng thái luơn tồn tại một chuyển trạng thái, chuyển trạng thái này cĩ 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 đĩ Ev là biến đặc trưng cho sự tj Ev.a. c hoạt động trạng thái Ev, cịn a, c là các biến vào. Điều kiện để chuyển trạng thái tj là tj = Ev.a. c . Hình 1.14 Việc chuyển trạng thái tj ở hình 1.15 được thực hiện bởi tj Ev.(↑a) điều kiện logic: Ev.(↑a), trong đĩ Ek là biến đặc trưng cho sự hoạt động trạng thái Ek, cịn ↑a biễu diễn sự thay đổi từ 0 lên 1của biến đầu vào a. Hình 1.15 + 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 khơng hoạt động. 1.8.3. Một số kí hiệu dùng trong Grafcet: a) Hình vuơng cĩ đánh số như hình 1.16 a), b) biểu thị trạng thái; hình chữ nhật bên phải dùng để mơ tả hoạt động của trạng thái đĩ. b) Hai hình chữ nhật lồng vào nhau cĩ đánh số, biểu thị trạng thái khởi đầu. c) Hình vuơng đánh số cĩ kèm theo dấu chấm “.” biểu thị trạng thái hoạt động. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 25
  32. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 2. 3 Khởi động 3 dừng băng tải 1 quạt hút 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 b c d↓ t/q/2s ↑ 4 6 8 10 a) b) c) d) Hình 1.17 1 7 8 t79 t89 t12 t13 2 3 9 a) OR b) OR 1 7 8 t123 t789 2 3 9 c) AND d) AND Hình 1.18 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 26
  33. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn 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 khơng thoả mãn thì các trạng thái 3, 4, 5 lần lượt sẽ được thực hiện. 2 6 a d a 3 7 b e 4 8 c f 5 9 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 mơ tả hoạt động của hệ thống tự động điều khiển quá trình. Hệ thống trộn cĩ sơ đồ cơng 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 cĩ 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
  34. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện A B V2 1 V4 V3 2 C1 V5 P C2 V1 Nlim Nma x M Nmin Ev Sản phẩm ra Y Hình 1.20: Sơ đồ cơng 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 đĩng lại. - Nước trong thùng Y tăng dần cho đến khi đạt mức max (Nmax) thì bơm P dừng và van V1 đĩng 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 cĩ 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 ngồi đến mức min (Nmin đĩng), đồng thời vật liệu trên cân 1, 2 đã hết thì van V4, V5 tự động đĩng lại nhưng băng tải C1, C2 cịn phải quay thêm một đoạn nữa để đưa hết vật liệu trên băng tải xuống thùng Y. - Vì lý do an tồn, hệ thống cịn cĩ nút dừng khẩn cấp (AU) khi hệ thống cĩ sự cố bất thường, đồng thời trước khi hệ thống hoạt động lại cần cĩ tín hiệu đặt lại cho hệ thống (REP). Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 28
  35. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Sơ đồ cấu trúc của hệ thống: M AU P C1 AUTT C2 V1 REP Cấu trúc của V Các thiết bị hệ điều khiển 2 của quá trình V3 V4 V5 Ev Nlim Nmax Nmin 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 khố khi cĩ sự cố, khi cĩ 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 khơng tính đến điều kiện khởi động ban đầu. Ban đầu chúng ta bắt đầu đi vào thiết kế hệ thống chưa cĩ lệnh AU và REP tham gia, đĩ 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
  36. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn 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 cịn 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. 1 AU_Nmin 10 Mmin REP_ AU AU V V P, V1 2 3 2 4 3 Nmax AB 11 5 6 7 8 M, V4, V5, C1, C2, t1 Ft1 9 M, t2 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
  37. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Hình 1.23 và 1.24 tính đến các trường hợp sự cố và đặt lại. 1 AU_Nmin.M10 10 Mmin.M10 REP. AU AU 2 P, V1 3 V2.M10 4 V3.M10 Nmax.M A.M B.M 10 10 10 11 5 6 7 M10 AU M, V4, V5, C1, C2, t1 8 12 AU Ft1. AU REP.M10 M, t2 9 Ft2. AU 13 14 C , C2, t :M Ev.M10 1 1 10 Nmin.M 10 Ft1.M10 15 16 Hình 1.23 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 31
  38. Chương 1: Mạch tổ hợp và mạch trình tự Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 15 14 AU .REP 14 REP.M14 Ev:M14 15 15 C1,C2,t1:M14 M14.Nmin Ft1.M14 15 15 AUT.M14.Nlim 15 15 15 P,V1,Nlim:M14 V2:M14 V3:M14 Nmax.M14 A.M B.M 14 14 15 15 15 M14 AU 15 M,V4,V5,C1,C2,t1 F1. AU AU M,t 15 2 F2. AU Hình 1.24 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 32
  39. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện CHƯƠNG 2: BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 2.1. Đặc điểm bộ điều khiển logic khả trình (PLC): Programmable Control Systems Programmable Logic Controller (PLC) Sự ra đời của bộ điều khiển PLC: - Năm 1642, Pascal đã phát minh ra máy tính cơ khí dùng bánh răng. Đến năm 1834 Babbage đã hồn thiện máy tính cơ khí "vi sai" cĩ khả năng tính tốn với độ chính xác tới 6 con số thập phân. - Năm 1808, Joseph M.Jaquard đã dùng các lỗ trên tấm bìa thẻ kim loại mỏng, sắp xếp chúng trên máy dệt theo nhiều chiều khác nhau để điều khiển máy dệt tự động thực hiện các mẫu hàng phức tạp. - Trước năm 1904, Hoa Kỳ và Đức đã sử dụng mạch rơle để triển khai chiếc máy tính điện tử đầu tiên trên thế giới. - Năm 1943, Mauhly và Ackert chế tạo "cái máy tính" đầu tiên gọi là "máy tính và tích phân số điện tử" viết tắt là ENIAC. Máy cĩ: • 18.000 đèn điện tử chân khơng. • 500.000 mối hàn thủ cơng. • Chiếm diện tích 1613 ft2. • Cơng suất tiêu thụ điện 174 kW. • 6000 nút bấm. • Khoảng vài trăm phích cắm. Chiếc máy tính này phức tạp đến nỗi chỉ mới thao tác được vài phút lỗi và hư hỏng đã xuất hiện. Việc sửa chữa lắp đặt lại đèn điện tử để chạy lại phải mất đến cả tuần. Chỉ tới khi áp dụng kỹ thuật bán dẫn vào năm 1948, đưa vào sản xuất cơng nghiệp vào năm 1956 thì những máy tính điện tử lập trình lại mới được sản xuất và thương mại hố. Sự phát triển của máy tính cũng kèm theo kỹ thuật điều khiển tự động. • Mạch tích hợp điện tử - IC - năm 1959. • Mạch tích hợp gam rộng - LSI - năm 1965. • Bộ vi xử lý - năm 1974. • Dữ liệu chương trình - điều khiển. • Kỹ thuật lưu giữ Những phát minh này đã đánh dấu một bước rất quan trọng và quyết định trong việc phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nĩ như PLC, CNC, lúc này khái niệm điều khiển bằng cơ khí và bằng điện tử mới được phân biệt. Đến cuối thập kỷ 20, người ta dùng nhiều chỉ tiêu để phân biệt các loại kỹ thuật điều khiển, bởi vì trong thực tế sản xuất địi hỏi điều khiển tổng thể những hệ thống máy tính chứ khơng điều khiển đơn lẻ từng máy. → Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho nĩ các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nĩ cĩ khả năng thay thế hồn tồn cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bị phức tạp và cồng kềnh); Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 33
  40. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề tốn học và cơng nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm sốt sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền cơng nghệ. Như vậy những đặc điểm làm cho PLC cĩ tính năng ưu việt và thích hợp trong mơi trường cơng nghiệp: • Khả năng kháng nhiễu rất tốt. • Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp • Cĩ những modul chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay những modul truyền thơng để kết nối PLC với mạng cơng nghiệp hoặc mạng Internet • Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động . • Yêu cầu của người lập trình khơng cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần nắm vững cơng nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là cĩ thể lập trình được. • Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thơng số mà khơng cần thay đổi lại chương trình. 2.2. Các khái niệm cơ bản về PLC: Các thành phần của một PLC thường cĩ các modul phần cứng sau: 1. Modul nguồn. 2. Modul đơn vị xử lý trung tâm. 3. Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu. 4. Modul đầu vào. 5. Modul đầu ra. 6. Modul phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thơng nội bộ). 7. Modul chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thơng mạng). Panel lập Bộ nhớ Khối ngõ vào trình, vận chương hành, trình Quả n giám sát. Đơn vị lý Bộ nhớ xử lý dữ liệu việc trung tâm phối ghép Nguồn Khối ngõ ra Hình 2.1: Mơ hình tổng quát của một PLC Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 34
  41. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 2.2.1. PLC hay PC: Để thực hiện một chương trình điều khiển số thì yêu cầu PLC phải cĩ tính năng như một máy tính (PC). • CPU (đơn vị xử lý trung tâm). • Bộ nhớ chính (RAM, EEPROM, EPROM ), bộ nhớ mở rộng. • Hệ điều hành. • Port vào/ra (giao tiếp trực tiếp với thiết bị điều khiển). • Port truyền thơng (trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh). • Các khối chức năng đặc biệt như: T, C, các khối chuyên dụng khác. 2.2.2. So sánh với hệ thống điều khiển khác: Điều khiển Với chức năng được lưu trữ bằng : Tếp xúc vật lý Bộ nhớ khả lập trình Quy trình cứng Quy trình mềm Khơng thay Thay đổi Khả lập trình Bộ nhớ thay đổi được tự do đổi được Liên kết cứng Liên kết RAM - ROM - phích cắm EEPROM EPROM Rơle, linh kiện điện tử, mạch PLC xử lý một bit. điện tử, cơ - thuỷ khí PLC xử lý từ ngữ Hình 2.2: Những đặc trưng lập trình của các loại điều khiển PLC cĩ ưu điểm vượt trội so với các hệ thống điều khiển cổ điển như rơle, mạch tổ hợp điện tử, IC số. • Thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình. • Bộ điều khiển số nhỏ gọn. • Dễ dàng trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh như: TD (text display), OP (operation), PC, PG hay mạng truyền thơng cơng nghiệp, kể cả mạng internet. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 35
  42. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện • Thực hiện chương trình liên tục theo vịng quét. 2.3. Cấu trúc phần cứng của PLC: 2.3.1. Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Procesing Unit): Thường trong mỗi PLC cĩ một đơn vị xử lý trung tâm, ngồi ra cịn cĩ một số loại lớn cĩ tới hai đơn vị xử lý trung tâm dùng để thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp và quan trọng gọi là hot standby hay redundant. a) Đơn vị xử lý "một -bit": Thích hợp cho những ứng dụng nhỏ, chỉ đơn thuần là logic ON/OFF, thời gian xử lý dài, nhưng kết cấu đơn giản nên giá thành hạ vẫn được thị trường chấp nhận. b) Đơn vị xử lý "từ - ngữ": • Xử lý nhanh các thơng tin số, văn bản, phép tính, đo lường, đánh giá, kiểm tra. • Cấu trúc phần cứng phức tạp hơn nhiều. • Giá thành cao. * Nguyên lý hoạt động: - Thơng tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trình → gọi tuần tự (do đã được điều khiển và kiểm sốt bởi bộ đếm chương trình do đơn vị xử lý trung tâm khống chế). - Bộ xử lý liên kết các tín hiệu (dữ liệu) đơn lẻ (theo một quy định nào đĩ - do thuật tốn điều khiển) → rút ra kết quả là các lệnh cho đầu ra. - Sự thao tác tuần tự của chương trình đi qua một chu trình đầy đủ rồi sau đĩ lại bắt đầu lại từ đầu → thời gian đĩ gọi là "thời gian quét". - Đo thời gian mà bộ xử lý xử lý 1 Kbyte chương trình để làm chỉ tiêu đánh giá giữa các PLC. ⇒ Như vậy bộ vi xử lý quyết định khả năng và chức năng của PLC. Bảng 2.1: So sánh bộ vi xử lý 1 bít và bộ vi xử lý từ ngữ Bộ xử lý một - bit Bộ xử lý từ - ngữ Xử lý trực tiếp các tín hiệu đầu vào Các tín hiệu vào/ra chỉ cĩ thể được (địa chỉ đơn). địa chỉ hố thơng qua từ ngữ. Cung cấp lệnh nhỏ hơn, thơng Cung cấp tập lệnh lớn hơn, địi hỏi thường chỉ là một quyết định phải cĩ những kiến thức về vi tính. cĩ/ khơng. Ngơn ngữ đầu vào đơn giản, khơng Ngơn ngữ đầu vào phức tạp dùng cần kiến thức tính tốn. cho việc cung cấp lệnh lớn. Khả năng hạn chế trong việc xử lý Thu thập và xử lý dữ liệu số. dữ liệu số (khơng cĩ chức năng tốn học và logic). Chương trình thực hiện liên tiếp, Các quá trình thời gian tới hạn khơng bị gián đoạn, thời gian của được địa chỉ hố qua các lệnh gián chu trình tương đối dài. đoạn hoặc chuyển đổi điều khiển khẩn cấp. Chỉ phối được với máy tính đơn Phối ghép với máy tính hoặc hệ giản. thống các máy tính. Khả năng xử lý các tín hiệu tương Xử lý tín hiệu tương tự ở cả đầu tự bị hạn chế. vào và đầu ra. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 36
  43. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 2.2.3. Bộ nhớ: Bao gồm cả RAM, ROM, EEPROM. Một nguồn điện dự phịng là cần thiết cho RAM để duy trì dữ liệu ngay cả khi mất nguồn điện chính. Bộ nhớ được thiết kế thành dạng modul để cho phép dễ dàng thích nghi với các chức năng điều khiển với các kích cỡ khác nhau. Muốn rộng bộ nhớ chỉ cần cắm thẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn trên modul CPU. 2.3.4. Khối vào/ra: Hoạt động xử lý tín hiệu bên trong PLC: 5VDC, 15VDC (điện áp cho họ TTL & CMOS). Trong khi đĩ tín hiệu điều khiển bên ngồi cĩ thể lớn hơn. khoảng 24VDV đến 240VDC hay 110VAC đến 220VAC với dịng lớn. Khối giao tiếp vào ra cĩ vai trị giao tiếp giữa mạch vi điện tử của PLC với mạch cơng suất bên ngồi.Thực hiện chuyển mức điện áp tín hiệu và cách ly bằng mạch cách ly quang (Opto-isolator) trên các khối vào ra. Cho phép tín hiệu nhỏ đi qua và ghim các tín hiệu cĩ mức cao xuống mức tín hiệu chuẩn. Tác dụng chống nhiễu tốt khi chuyển cơng tắc bảo vệ quá áp từ nguồn cung cấp điện lên đến điện áp 1500V. • Ngõ vào: nhận trực tiếp tín hiệu từ cảm biến. • Ngõ ra: là các transistor, rơle hay triac vật lý. 2.3.5. Thiết bị lập trình: Cĩ 2 loại thiết bị cĩ thể lập trình được đĩ là • Các thiết bị chuyên dụng đối với từng nhĩm PLC của hãng tương ứng. • Máy tính cĩ cài đặt phần mềm là cơng cụ lý tưởng nhất. 2.3.6. Rơle: Rơle là bộ nhớ 1 bít, cĩ tác dụng như rơle phụ trợ vật lý như trong mạch điều khiển dùng rơle truyền thống gọi là các rơ le logic. Theo thuật ngữ máy tính thì rơle cịn được gọi là cờ, kí hiệu là M. Cĩ rất nhiều loại rơle chúng ta sẽ khảo sát kỹ hơn đối với loại các PLC của hãng. 2.3.7. Modul quản lý việc phối ghép: Dùng để phối ghép bộ PLC với các thiết bị bên ngồi như máy tính, thiết bị lập trình, bảng vận hành và mạng truyền thơng cơng nghiệp. 2.3.8. Thanh ghi (Register): là bộ nhớ 16 bit hay 32 bit để lưu trữ tạm thời khi PLC thực hiện quá trình tính tốn. - Thanh ghi chốt (Latch register) duy trì nội dung cho đến khi nĩ được chồng lên bằng nội dung mới. - Thanh ghi chuyên dùng (Special register). - Thanh ghi tập tin hay thanh ghi bộ nhớ chương trình (Program memory registers). - Thanh ghi điều chỉnh giá trị được từ biến trở bên ngồi (External adjusting register). - Thanh ghi chỉ mục (Index register). 2.3.9. Bộ đếm (Counter): kí hiệu là C. a) Phân loại theo tín hiệu đầu vào: - Bộ đếm lên. - Bộ đếm xuống. - Bộ đếm lên - xuống, bộ đếm này cĩ cờ chuyên dụng chọn chiều đếm. - Bộ đếm pha phụ thuộc vào sự lệch pha giữa hai tín hiệu xung kích. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 37
  44. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện - Bộ đếm tốc độ cao (high speed counter), xung kích cĩ tần số cao khoảng vài kHz đến vài chục kHz. b) Phân loại theo kích thước của thanh ghi và chức năng của bộ đếm: - Bộ đếm 16 bit: thường là bộ đếm chuẩn, cĩ giá trị đếm trong khoảng -32768 ÷ 32767. - Bộ đếm 32 bit: cũng cĩ thể là bộ đếm chuẩn nhưng thường là bộ đếm tốc độ cao. - Bộ đếm chốt: duy trì nội dung đếm ngay cả khi PLC bị mất điện. 2.3.10. Bộ định thì (timer): kí hiệu là T, được dùng để định các sự kiện cĩ quan tâm đến vấn đề thời gian, bộ định thì trên PLC được gọi là bộ định thì logic. Việc tổ chức định thì thực chất là một bộ đếm xung với chu kỳ cĩ thể thay đổi được. Chu kỳ của xung tính bằng đơn vị ms gọi là độ phân giải. Tham số của bộ định thì là khoảng thời gian định thì, tham số này cĩ thể là biến hoặc là hằng nhập vào là số nguyên. 2.4. Giới thiệu một số nhĩm PLC phổ biến hiện nay trên thế giới: 1. Siemens: cĩ ba nhĩm • CPU S7 200: CPU 21x: 210; 212; 214; 215-2DP; 216. CPU 22x: 221; 222; 224; 224XP; 226; 226XM. • CPU S7300: 312IFM; 312C; 313; 313C; 313C-2DP+P; 313C-2DP; 314; 314IFM; 314C-2DP+P; 314C-2DP; 315; 315-2DP; 315E-2DP; 316-2DP; 318-2 • CPU S7400: Liên hệ cataloge Siemens. 2. Mitsubishi: Họ FX 3. Omron: Họ CMQ 4. Controtechnique: Họ Compact TWD LCAA 10DRP; TWD LCAA 16DRP; TWD LCAA 24DRP 5. ABB: Ba nhĩm • AC 100M • AC 400M • AC 800M, đây là loại cĩ 2 module CPU làm việc song song theo chế độ dự phịng nĩng. 2.5. Tổng quan về họ PLC S7-200 của hãng Siemens: Cĩ hai series: 21x (loại cũ khơng cịn sản xuất nữa) và 22x (loại mới). Về mặt tính năng thì loại mới cĩ ưu điểm hơn nhiều. Bao gồm các loại CPU sau: 221, 222, 224, 224XP, 226, 226XM trong đĩ CPU 224XP cĩ hỗ trợ analog 2I/1O onboard và 2 port truyền thơng. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 38
  45. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Bảng 2.2: Các loại CPU S7-200 Bảng 2.3: So sánh các thơng số và đặc điểm kỹ thuật của series 22x Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 39
  46. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Bảng 2.4: Mã số và các thơng số về điện áp nguồn và I/O Bảng 2.5: Các thơng số về cơng suất tiêu thụ và dịng điện I/O 2.6. Cấu trúc phần cứng của S7-200: 2.6.1. Hình dáng bên ngồi: 1. Các đèn trạng thái: • Đèn RUN-màu xanh: Chỉ định PLC ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình. • Đèn STOP-màu vàng: Chỉ định PLC ở chế độ STOP, dừng chương trình đang thực hiện lại (các đầu ra đều ở chế độ off). • Đèn SF-màu đỏ, đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng cĩ nghĩa là lỗi phần cứng hoặc hệ điều hành. Ở đây cần phân biệt rõ lỗi hệ thống với lỗi chương trình người dùng, khi lỗi chương trình người dùng thì CPU khơng thể nhận biết được vì trước khi download xuống CPU, phần mềm lập trình đã làm nhiệm vụ kiểm tra trước khi dịch sang mã máy. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 40
  47. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Hình 2.3: CPU S7-200 module • Đèn Ix.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số. • Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ định trạng thái On/Off của đầu vào số. • Port truyền thơng nối tiếp: RS 485 protocol, 9 chân sử dụng cho việc phối ghép với PC, PG, TD200, TD200C, OP, mạng biến tần, mạng cơng nghiệp. Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu PPI ở tốc độ chuẩn là 9600 baud. Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu Freeport là 300 ÷ 38400 baud. Hình 2.4: Cấu trúc của port RS 485 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 41
  48. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Bảng 2.6: Mơ tả chức năng của các chân của port RS 485 2. Cơng tắc chọn chế độ: • Cơng tắc chọn chế độ RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi chương trình gặp lỗi hoặc gặp lệnh STOP thì PLC sẽ tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù cơng tắc vẫn ở chế độ RUN (nên quan sát đèn trạng thái). • Cơng tắc chọn chế độ STOP: Khi chuyển sang chế độ STOP, dừng cưỡng bức chương trình đang chạy, các tín hiệu ra lúc này đều về off. • Cơng tắc chọn chế độ TERM: cho phép người vận hành chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ xa, ngồi ra ở chế độ này được dùng để download chương trình người dùng. 3. Vít chỉnh định tương tự: Mỗi CPU cĩ từ 1 đến 2 vít chỉnh định tương tự, cĩ thể xoay được một gĩc 270°, dùng để thay đổi giá trị của biến sử dụng trong chương trình. 4. Pin và nguồn nuơi bộ nhớ: Sử dụng tụ vạn năng và pin. Khi năng lượng của tụ bị cạn kiệt PLC sẽ tự động chuyển sang sử dụng năng lượng từ pin. 2.6.2. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi: a) Thiết bị lập trình loại PGxx được trang bị sẵn phần mềm lập trình, chỉ lập trình được với ngơn ngữ STL. b) Máy tính PC: Hệ điều hành Win 95/98/ME/2000/NT4.x. Trên đĩ cĩ cài đặt phần mềm Step7 Micro/Win 32 và Step7 Micro/Dos. Hiện nay hầu hết sử dụng Step7 Mcro/Win 32 version 3.0, 3.2, 4.0. V4.0 cho phép người lập trình cĩ thể xem được giá trị, trạng thái cũng như đồ thị của các biến. Nhưng chỉ sử dụng được trên máy tính cĩ cài đặt hệ điều hành Window 2000/ WinNT và PLC loại version mới nhất hiện nay. Sau đây là cách cài đặt và giao tiếp giữa PC-PLC: Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 42
  49. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Hình 2.6: Cài đặt phần mềm STEP7 trên Window 95/98/ME/2000/NT Sau khi thực hiện xong, trên màn hình sẽ xuất hiện: Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 43
  50. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Hình 2.7: Giao tiếp giữa PC/PG với PLC thơng qua PC/PPI cable Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 44
  51. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Sau khi đã tiến hành lắp đặt phần cứng xong, ta tiến hành thiết lập truyền thơng giữa PC/PG với PLC. Đĩ là thiết lập tốc độ, số bit dữ liệu truyền/nhận, bit chẵn lẽ, cổng COM, địa chỉ PLC, thời gian Time out được tiến hành như sau: Hình 2.8: Thiết lập kết nối giữa PC/PG tới PLC 1. Kích chuột vào biểu tượng Communications trên Group bar. 2. Kiểm tra việc thiết lập truyền thơng. 3. Kích double vào biểu tượng Refresh để dị tìm địa chỉ và các thơng số của PLC. 4. Nếu khơng nhận được phản hồi từ PLC hoặc Window vẫn khơng thiết lập được truyền thơng thì kích vào Set PG/PC interface sau đĩ kích double vào PC/PPI cable. 5. Đánh dấu vào PC/PPI cable và chọn properties 6. Vào PPI/Addres đặt địa chỉ 2 (địa chỉ mặc định) và tốc độ truyền là 9.6 kbps. Vào Local connection/ connnection to chọn port kết nối (COM1/COM2/USB), chấp nhận việc lựa chon này bằng nút OK. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 45
  52. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 7. Vào kích double biểu tượng Refresf lần nữa để xem sự kết nối giữa PC và PLC. c) Giao tiếp với mạng cơng nghiệp: • Nếu là mạng PPI thì chỉ cần đầu nối và nối trực tiếp vào Port truyền thơng của CPU. • Nếu là mạng Profibus - DP phải cĩ thêm modul EM 277. • Nếu là mạng Ethernet hoặc internet phải cĩ thêm modul CP 243-1/ CP 243- 1IT. • Nếu là mạng AS-I phải cĩ thêm modul CP 243-2. • Ngồi ra cịn cĩ thêm TD200 (Text Display) dùng để hiển thị và thơng báo bằng text, cĩ thể điều chỉnh trực tiếp giá trị của biến trong chương trình người dùng, đĩng vai trị như một panel vận hành. TP070 loại này là Touch panel, được thiết kế đặc biệt cho S7-200, cĩ chức năng như HMI (Human Mechanical Interface). Tip!: Gĩi phần mềm STEP 7 Micro/Win32 V3.x cũng được chia ra nhiều modul. Modul chính dùng để thực hiện nhữnh chức năng cơ bản, một số modul chuyên dụng như: USS hay Modbus, S7-200 Toolbox: TP_Desinger cho OP 070 (để cấu hình cho TO 070), Microcomputing limited, ActiveX components để hỗ trợ việc truyền thơng giữa PC với PLC qua các ngơn lập trình khác. S7-200 OPC server for random OPC clients cũng sủ dụng cho việc truy xuất dữ liệu với S7-200. 2.6.3. Giao tiếp giữa sensor và cơ cấu chấp hành: S7-200 cĩ hai loại cơ bản: AC/DC/RLY_loại này điện áp nguồn cung cấp từ 85 ÷ 264VAC, tần số 47 ÷ 63 Hz; Điện áp vào: cĩ nguồn cung cấp điện áp chuẩn cho sensor là 24VDC. Điện áp ra: loại này sử dụng nguồn điện ngồi, cĩ thể là DC hoặc AC nhưng khơng vượt quá 220V. Nếu sử dụng đối với những thiết bị tiêu thụ cĩ cơng suất bé khoảng chừng vài Woat thì cĩ thể lấy trực tiếp nguồn của cảm biến. Sau đây là thí dụ về mạch điện giao tiếp giữa PLC với cảm biến và cơ cấu chấp hành là động cơ 1 chiều cĩ đảo chiều quay. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 46
  53. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Hình 2.9: Sơ đồ mạch điện giao tiếp giữa CPU 221 loại AC/DC/RLY và cơ cấu chấp hành Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 47
  54. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Hình 2.10: Sơ đồ mạch giao tiếp giữa CPU 224 AC/DC/RLY với sensor và cơ cấu chấp hành Hình 2.11: Sơ đồ mạch giao tiếp giữa CPU 224 DC/DC/DC với sensor và cơ cấu chấp hành DC/DC/DC_Nguồn nuơi 24VDC. Nguồn nuơi cảm biến 24VDC. Đầu ra Transitor hở colector nguồn cung cấp 24VDC. 2.7. Cấu trúc bộ nhớ S7-200: 2.7.1. Phân chia bộ nhớ: Bộ nhớ được chia làm 4 vùng cơ bản, hầu hết các vùng nhớ đều cĩ khả năng đọc/ghi chỉ trừ vùng nhớ đặc biệt SM (Special Memory) là vùng nhớ cĩ số chỉ đọc, số cịn lại cĩ thể đọc/ghi được. • Vùng nhớ chương trình: Là miền bộ nhớ được dùng để lưu giữ các lệnh. chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-valatie đọc/ghi được. • Vùng nhớ tham số: Là miền lưu giữ các tham số như từ khố, địa chỉ trạm cũng giống như vùng chương trình, vùng này thuộc kiểu (non-valatile) đọc/ghi được. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 48
  55. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện • Vùng dữ liệu: Được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm kết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thơng • Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này khơng thuộc kiểu non-valatile nhưng đọc/ghi được. Hai vùng nhớ cuối cùng cĩ ý nghĩa quan trọng trong việc thực hiện một chương trình. Do vậy sẽ được trình bày chi tiết ở mục tiếp theo. Chương trình Chương trình Chương trình Tham số Tham số Tham số Tụ Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu Đối tượng EEPROM Miền nhớ ngồi Hình 2.12: Bộ nhớ trong và ngồi của S7200 2.7.2. Vùng nhớ dữ liệu và đối tượng và cách truy cập: Vùng nhớ dữ liệu là vùng nhớ động, nĩ cĩ thể truy cập theo từng bit, byte, từ đơn (worrd), từ kép (double word) và cũng cĩ thể truy nhập được với mảng dữ liệu. Được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật tốn, các hàm truyền thơng, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vịng thanh ghi, con trỏ địa chỉ Vùng đối tượng được sử dụng để lưu giữ dữ liệu cho các đối tượng lập trình như các giá trị tức thời, giá trị đặt trước của Counter hay Timer. Dữ liệu kiểu đối tượng bao gồm các thanh ghi của counter, Timer, các bộ đếm tốc độ cao, bộ đệm vào/ra tương tự và các thanh ghi AC (Accumulator). Vùng nhớ dữ liệu và đối tượng được chia ra nhiều miền nhớ nhỏ với những ứng dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu của tên tiếng Anh. Thơng số, chức năng, giới hạn của các vùng nhớ tương ứng với từng CPU được mơ tả qua các bảng sau: Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 49
  56. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Bảng 2.7: Đặc điểm và giới hạn vùng nhớ của CPU S7 22x. Địa chỉ truy nhập được quy ước với cơng thức: • Truy nhập theo bit: - Viết: tên miền (+) địa chỉ byte (+).(+) chỉ số bit (từ 0÷7). - Đọc: ngược lại, ví dụ: V12.7_bit 7 của byte 12 trong vùng nhớ V. M8.2_bit 2 của byte 8 trong vùng nhớ M. • Truy nhập theo byte: - Viết: tên miền (+) B (+) địa chỉ của byte trong miền. - Đọc: ngược lại, ví dụ: VB32_byte 32 trong vùng nhớ V. • truy nhập theo Word (từ đơn): - Viết: tên miền (+) W (+) địa chỉ byte cao của từ trong miền. - Đọc: ngược lại, ví dụ: VW180_Word 180 trong vùng nhớ V, từ này gồm cĩ 2 byte 180 và 181. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 50
  57. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 VW180 VB180 (byte cao) VB181(byte thấp) • Truy nhập theo double Word (từ kép): - Viết: tên miền (+) D (+)địa chỉ byte cao của từ cao trong miền. - Đọc: ngược lại, ví dụ: VD8_double Word 8 trong vùng nhớ V, từ kép này bao gồm 4 byte 8, 9, 10, 11. 31 24 23 16 15 8 7 0 VD8 Byte 8 Byte 9 Byte 10 Byte 11 Tất cả các byte thuộc vùng dữ liệu đều cĩ thể truy nhập bằng con trỏ. Con trỏ quy định trong vùng nhớ V, L hoặc các thanh ghi AC1, AC2, AC3. Mỗi con trỏ gồm 4 byte, dùng lệnh MOVD. Quy ước sử dụng con trỏ để truy nhập như sau: • Truy nhập con trỏ địa chỉ: &địa chỉ byte (cao) là tốn hạng lấy địa chỉ của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ đang chỉ vào. Ví dụ: - AC1=&VB10, thanh ghi AC1 chứa đại chỉ của byte 10 thuộc vùng nhớ V. - VD100=&VW110, từ kép VD100 chứa địa chỉ byte cao (VB110) của từ đơn VW110. - AC2=&VD150, thanh ghi AC2 chứa địa chỉ của byte cao (VB150) của từ kép VD150. • Truy nhập con trỏ dữ liệu: *con trỏ dữ liệu là tốn hạng lấy nội dung của byte, từ hoặc từ kép mà con trỏ đang chỉ vào. Ví dụ như đối phép gán địa chỉ trên thì: - *AC1 = VB10, lấy nội dung của byte VB10. - *VD100 = VW110, lấy nội dung của từ đơn VW110. - *AC1 = VD150, lấy nội dung của từ kép VD150. Phép gán địa chỉ và sử dụng con trỏ như trên cũng cĩ tác dụng với những thanh ghi 16 bit của Timer, bộ đếm thuộc vùng đối tượng hay các vùng nhớ I, Q, V, M, AI, AQ, SM. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 51
  58. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện AC1 VB109 địa chỉ VW110 MOVD &VW110, AC1 tạo con trỏ địa chỉ bằng cách VB110 1 2 đưa địa chỉ của byte cao VB110 vào thanh ghi AC1. VB111 3 4 AC0 VB112 5 6 MOVD *AC1, AC0, đưa giá trị trong word VW110 VB113 78 1 2 3 4 vào trong thanh ghi AC0. AC1 VB109 địa chỉ VW112 +D +2, AC1 cộng 2 vào giá trị địa chỉ của con trỏ VB110 1 2 VW110 rồi lưu giữ trong thanh ghi AC1. VB111 3 4 VB112 5 6 MOVD *AC1, AC0, đưa giá trị trong word VW112 VB113 78 AC0 vào trong thanh ghi AC0. 5 6 7 8 Hình 2.13: Cách tạo và sử dụng con trỏ địa chỉ 2.7.3 Mở rộng cổng vào ra: Số module mở rộng tuỳ thuộc vào từng loại CPU, số module tương ứng với từng loại CPU được trình bày theo bảng 2.3. Cách mắc nối các module mở rộng được mắc nối tiếp (theo một mĩc xích) về phía bên phải của module CPU. Các module số hoặc tương tự đều chiếm chỗ trên bộ đệm vào/ra tương ứng với đầu vào/ra của module. Ví dụ về cách khai báo địa chỉ trên các module mở rộng: Hình 2.14: Ghép nối CPU 224XP với module mở rộng Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 52
  59. Chương 2: Bộ điều khiển lập trình PLC Bộ mơn Tự Động - Đo Lường _ Khoa Điện Hình 2.15: Ghép nối CPU 212 với module mở rộng Hình 2.16: Ghép nối CPU 214 hoặc 215 với module mở rộng Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 53
  60. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện CHƯƠNG 3: NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ ỨNG DỤNG 3.1.Giới thiệu các ngơn ngữ lập trình: Lập trình cho S7 200 và các PLC khác của hãng Siemens dựa trên 3 phương pháp cơ bản: Phương pháp hình thang (Ladder logic _ LAD). Phương pháp khối hàm (Function Block Diagram _ FBD). Phương pháp liệt kê câu lệnh (Statement List _ STL). Chương này sẽ giới thiệu các thành phần cơ bản của ba phương pháp và cách sử dụng chúng trong lập trình. Nếu chương trình được viết theo ngơn ngữ LAD (hoặc FBD) thì cĩ thể chưyển sang ngơn ngữ STL hay FBD (hoặc LAD) tương ứng. Nhưng khơng phải bất cứ chương trình viết theo STL nào cũng chuyển sang ngơn ngữ LAD hay FBD được. Bộ tập lênh STL được trình bày trong giáo án này đều cĩ một chức năng như các tiếp điểm, cuộn dây, các hộp (trong LAD) hay IC số trong FBD. Những lệnh này phải phối hợp được trạng thái các tiếp điểm để quyết định về giá trị trạng thái đầu ra hoặc giá trị logic cho phép hoặc khơng cho phép thực chức năng của một (hay nhiều) cuộn dây hoặc hộp. Trong lập trình lơgic thường hay sử dụng hai ngơn ngữ LAD và STL vì nĩ gần gũi hơn đối với chuyên ngành điện. Sau đây là những định nghĩa cần phải nắm khi bắt tay vào thiết kế một chương trình: 3.1.1. Định nghĩa về LAD: LAD là ngơn ngữ lập trình bằng đồ họa. Nhữnh thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với những thành phần cơ bản dùng trong bảng mạch rơle. + Tiếp điểm cĩ hai loại: Thường đĩng Thường hở + Cuộn dây (coil): ( ) + Hộp (box): Mơ tả các hàm khác nhau, nĩ làm việc khi cĩ tín hiệu đưa đến hộp. Cĩ các nhĩm hộp sau: hộp các bộ định thời, hộp các bộ đếm, hộp di chuyển dữ liệu, hộp các hàm tốn học, hộp trong truyền thơng mạng + Mạng LAD: Là mạch nối các phần tử thành một mạng hồn thiện, các phần tử như cuộn dây hoặc các hộp phải được mắc đúng chiều. Nguồn điện cĩ hai đường chính, một đường bên trái thể hiện dây nĩng, một đường bên phải là dây trung tính (neutral) nhưng khơng được thể hiện trên giao diện lập trình. Một mạch làm việc được khi các phần tử được mắc đúng chiều và kín mạch. 3.1.2. Định nghĩa về STL: Là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Để tạo ra một chương trình bằng STL, người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 bit trong ngăn xếp (stack) logic của S7 200. Ngăn xếp là một khối 9 bit chồng lên nhau từ S0÷S8, nhưng tất cả các thuật tốn liên quan đến ngăn xếp đều làm việc với bit đầu tiên và bit thứ hai (S0 và S1) của ngăn xếp. giá trị logic mới cĩ thể được gởi hoặc nối thêm vào ngăn xếp. Hai bit S0 và S1 phối hợp với nhau thì ngăn xếp được kéo lên một bit. Ngăn xếp của S7 200 (logic stack): Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 54
  61. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện S0 Stack0 bit đầu tiên của ngăn xếp. S1 Stack1 bit thứ hai của ngăn xếp. S2 Stack2 bit thứ ba của ngăn xếp. S3 Stack3 bit thứ tư của ngăn xếp. S4 Stack4 bit thứ năm của ngăn xếp. S5 Stack5 bit thứ sáu của ngăn xếp. S6 Stack6 bit thứ bảy của ngăn xếp. S7 Stack7 bit thứ tám của ngăn xếp. S8 Stack8 bit thứ chín của ngăn xếp. 3.2.Vịng quét (thực hiện chương trình) và cấu trúc của một chương trình: PLC thực hiện chương trình theo vịng lặp. Mỗi vịng lặp được gọi là vịng quét (scan). Các giai đoạn của vịng quét: Khi gặp lệnh vào/ra tức thời ngay lập tức hệ thống dừng tất cả mọi cơng việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt để thực hiện chương trình này trực tiếp với cổng vào/ra. Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chương trình con tương ứng với từng tín hiệu ngắt được soạn thảo và cài đặt như một bộ phận của chương trình. Chương trình xử lý ngắt chỉ được thực hiện trong vịng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt và cĩ thể xảy ra ở bất cứ thời điểm nàơ trong vịng quét. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 55
  62. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 3.3.Tập lệnh S7-200: Tập lệnh của S7-200 được chia làm 3 nhĩm: 1. Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập khơng phụ thuộc vào giá trị logic của bit đầu tiên trong ngăn xếp (gọi là nhĩm lệnh khơng điều kiện). 2. Các lệnh chỉ thực hiện khi bit đầu tiên trong ngăn xếp cĩ giá trị bằng 1 (gọi là nhĩm lệnh cĩ điều kiện). 3. Các nhãn lệnh đánh dấu vị trí trong tập lệnh (gọi là nhĩm lệnh điều khiển chương trình). ! Các ngơn ngữ sử dụng chữ I (Immediately) để chỉ ý nghĩa tức thời. Cây lệnh Tập lệnh Bit Tập lệnh can thiệp vào thời gian hệ thống Tập lệnh truyền thơng Tập lệnh so sánh Tập lệnh biến đổi Tập các bộ đếm Tập lệnh tốn học Tập lệnh tốn học Tập lệnh điều khiển ngắt Tập lệnh các phép tính logic biến đổi Tập lệnh di chuyển dữ liệu Tập lệnh điều khiển chương trình Tập lệnh thao tác với thanh ghi (dịch/quay vịng thanh ghi) Tập lệnh làm việc với chuỗi Tập lệnh làm việc với bảng dữ liệu Tập các bộ định thời Tập lệnh gọi chương trình con và chương trình ngắt Hình 3.3: Mơ tả cây lệnh với SIMATIC S7-200 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 56
  63. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 Hình 3.4: Mơ tả cây lệnh bit 2 2 Hình 3.5: Mơ tả cây lệnh can thiệp vào thời gian hệ thống 2 2 2 2 2 2 Hình 3.6: Mơ tả cây lệnh truyền thơng Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 57
  64. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 58
  65. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Hình 3.7: Mơ tả cây lệnh so sánh Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 59
  66. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Hình 3.8: Mơ tả cây lệnh biến đổi 2 2 2 2 2 2 Hình 3.9: Mơ tả cây lệnh các bộ đếm 2 2 2 Hình 3.10: Mơ tả cây lệnh các bộ định thời 2 2 2 2 2 Hình 3.11: Mơ tả cây lệnh điều khiển ngắt Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 60
  67. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Hình 3.12: Mơ tả cây lệnh học kiểu Floating-Point 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Hình 3.13: Mơ tả cây lệnh tốn học kiểu Integer 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Hình 3.14: Mơ tả cây lệnh phép tính logic biến đổi Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 61
  68. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Hình 3.15: Mơ tả cây lệnh di chuyển dữ liệu 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Hình 3.16: Mơ tả cây lệnh điều khiển chương trình 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Hình 3.17: Mơ tả cây lệnh điều khiển chương trình Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 62
  69. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Hình 3.18: Mơ tả cây lệnh làm việc với chuỗi 2 2 2 2 2 2 2 2 Hình 3.19: Mơ tả cây lệnh làm việc với bảng dữ liệu ! 1_Các lệnh khơng điều kiện. 2_Các lệnh cĩ điều kiện. 3_Các lệnh điều khiển chương trình. 3.4. Cú pháp và cách ứng dụng SIMATIC struction S7-200: 3.4.1. Tốn hạng và giới hạn cho phép: Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 63
  70. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Bảng 3.1: Giới hạn tốn hạng của CPU S7-200 series CPU 22x 3.4.2. SIMATIC instructions: 1. SIMATIC Bit Logic Instructions: Kiểu dữ Mơ tả Tốn hạng liệu STL LAD (Description) (Operands) (Data Types) Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 64
  71. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện LD bit Tiếp điểm thường mở sẽ được bit: I, Q, M, V, SM, Bool A đĩng khi bit = 1 T, C, S, L O LDN bit Tiếp điểm thường đĩng sẽ được bit: I, Q, M, V, SM, Bool AN mở khi bit = 1 T, C, S, L ON LDI Tiếp điểm thường mở sẽ đĩng bit tức thời (khơng phụ thuộc vào bit: I Bool AI chu kỳ vịng quét) OI LDNI bit Tiếp điểm thường đĩng sẽ mở tức thời (khơng phụ thuộc vào bit: I Bool AIN chu kỳ vịng quét) OIN Đảo giá trị logic của bit đầu tiên NOT NOT Khơng Khơng trong ngăn xếp Bit đầu tiên trong ngăn xếp cĩ bit: I, Q, M, V, SM, giá trị bằng 1 (trong khoảng thời T, C, S, L EU P gian đúng bằng 1 chu kỳ vịng Bool quét) khi phát hiện sườn lên của tín hiệu đầu vào. Bit đầu tiên trong ngăn xếp cĩ bit: I, Q, M, V, SM, Bool giá trị bằng 1 (trong khoảng thời T, C, S, L ED N gian đúng bằng 1 chu kỳ vịng quét) khi phát hiện sườn xuống của tín hiệu đầu vào. Hình 3.20: Ví dụ minh hoạ lệnh LD, NOT, ED trong chương trình LAD và STL Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 65
  72. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Kiểu dữ Mơ tả Tốn hạng STL LAD liệu Description Operands Data Types bit Cuộn dây đầu ra ở trạng thái ON bit: I, Q, M, V, SM, = bit khi cĩ dịng điện điều khiển đi T, C, S, L Bool qua. Cuộn dây đầu ra ở trạng thái ON bit: Q =I bit bit tức thời (khơng phụ thuộc vào Bool chu kỳ vịng quét) khi cĩ dịng điện điều khiển đi qua. Set 1 mảng gồm n tiếp điểm, bit: I, Q, M, V, SM, tính từ tiếp điểm "bit" (n <= T, C, S, L bit S bit, n 128 tiếp điểm). n: IB, QB, MB, Bool S VB, SMB, SB, LB, n AC, Constant, ∗VD, ∗AC,∗ LD Reset 1 mảng gồm n tiếp bit: I, Q, M, V, SM, T, C, S, L điểm, tính từ tiếp điểm "bit" (n bit n: IB, QB, MB, R bit, n <= 128 tiếp điểm). R VB, SMB, SB, LB, Bool n AC, Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD Set tức thời 1 mảng gồm n tiếp bit: Q bit điểm, tính từ tiếp điểm "bit" (n n: IB, QB, MB, SI SI bit, n <= 128 tiếp điểm). VB, SMB, SB, LB, Bool n AC, Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD Reset tức thời 1 mảng gồm n bit: Q bit tiếp điểm, tính từ tiếp điểm n: IB, QB, MB, RI bit, n RI "bit" (n <= 128 tiếp điểm). VB, SMB, SB, LB, Bool n AC, Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD n Lệnh rỗng, khơng hoạt động n NOP n: 0 ÷255 Byte NOP lần. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 66
  73. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Hình 3.21: Ví dụ minh hoạ lệnh =, S, R trong chương trình LAD và STL 2. SIMATIC Compare Byte Instructions: Mơ tả Tốn hạng Kiểu dữ liệu STL LAD (Description) (Operands) (Data Types) COMPARE BYTE Lệnh so sánh giá trị của hai byte IB, QB, MB, LDB= IN1 ==B IN1 và IN2. VB, SMB, SB, IN2 Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi LB, AC, AB= Byte OB= lệnh so sánh IN1= IN2 là đúng. Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD LDB B Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi LB, AC, AB lệnh so sánh IN1<> IN2 là đúng. Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD LDB< Lệnh so sánh giá trị của hai byte IB, QB, MB, IN1 IN1 và IN2. VB, SMB, SB, <B Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi LB, AC, AB< IN2 Byte OB< lệnh so sánh IN1< IN2 là đúng. Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD LDB<= Lệnh so sánh giá trị của hai byte IB, QB, MB, Byte IN1 <=B IN2 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 67
  74. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện IN1 và IN2. VB, SMB, SB, AB Lệnh so sánh giá trị của hai byte IB, QB, MB, IN1 IN1 và IN2. VB, SMB, SB, >B Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi LB, AC, AB> IN2 Byte OB> lệnh so sánh IN1> IN2 là đúng. Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD LDB>= Lệnh so sánh giá trị của hai byte IB, QB, MB, IN1 IN1 và IN2. VB, SMB, SB, >=B Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi LB, AC, AB>= IN2 Byte OB>= lệnh so sánh IN1>= IN2 là đúng. Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD COMPARE WORD (COPARE INTEGER) LDW= Lệnh so sánh giá trị của hai IW, QW, MW, VW, IN1 Word IN1 và IN2. SMW, SW, LW, Word ==I Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi AC, Constant, ∗VD, AW= IN2 OW= lệnh so sánh IN1= IN2 là đúng. ∗AC, ∗LD LDW I AW lệnh so sánh IN1 Lệnh so sánh giá trị của hai IW, QW, MW, VW, Word IN1 và IN2. SMW, SW, LW, IN1 Word AW> >I Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi AC, Constant, ∗VD, IN2 OW> lệnh so sánh IN1 > IN2 là đúng. ∗AC, ∗LD LDW>= Lệnh so sánh giá trị của hai IW, QW, MW, VW, IN1 Word IN1 và IN2. SMW, SW, LW, >=I Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi Word AW>= IN2 AC, Constant, ∗VD, OW>= lệnh so sánh IN1 >= IN2 là đúng. ∗AC, ∗LD LDW< Lệnh so sánh giá trị của hai IW, QW, MW, VW, IN1 Word IN1 và IN2. SMW, SW, LW, Word <I Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi AC, Constant, ∗VD, AW< IN2 OW< lệnh so sánh IN1 < IN2 là đúng. ∗AC, ∗LD LDW<= Lệnh so sánh giá trị của hai IW, QW, MW, VW, IN1 Word IN1 và IN2. SMW, SW, LW, Word AW<= <=I Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi AC, Constant, ∗VD, IN2 OW<= lệnh so sánh IN1 <= IN2 là đúng. ∗AC, ∗LD COMPARE DOUBLEWORD Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 68
  75. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện LDDW= Lệnh so sánh giá trị của hai ID, QD, MD, VD, IN1 DoubleWord IN1 và IN2. SMD, SD, LD, AC, Double ==D Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi Constant, ∗VD, Word ADW= IN2 ODW= lệnh so sánh IN1 = IN2 là đúng. ∗AC, ∗LD LDDW D DoubleWord IN1 và IN2. SMD, SD, LD, AC, Double IN2 ADW lệnh so sánh IN1 Lệnh so sánh giá trị của hai ID, QD, MD, VD, IN1 DoubleWord IN1 và IN2. SMD, SD, LD, AC, Double >D ADW> IN2 Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi Constant, ∗VD, Word ODW> lệnh so sánh IN1 > IN2 là đúng. ∗AC, ∗LD LDDW>= Lệnh so sánh giá trị của hai ID, QD, MD, VD, IN1 DoubleWord IN1 và IN2. SMD, SD, LD, AC, Double >=D Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi Constant, ∗VD, ADW>= IN2 Word ODW>= lệnh so sánh IN1 >= IN2 là đúng. ∗AC, ∗LD LDDW IN1 thực IN1 và IN2. SMD, SD, LD, AC, IN2 OR IN2 là đúng ∗AC, ∗LD Lệnh so sánh giá trị của hai số ID, QD, MD, VD, LDR> IN1 thực IN1 và IN2. SMD, SD, LD, AC, >R Real AR> IN2 Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi Constant, ∗VD, OR> lệnh so sánh IN1 > IN2 là đúng ∗AC, ∗LD Lệnh so sánh giá trị của hai số ID, QD, MD, VD, LDR>= IN1 thực IN1 và IN2. SMD, SD, LD, AC, >=R Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi Constant, ∗VD, Real AR>= IN2 OR>= lệnh so sánh IN1 >= IN2 là đúng ∗AC, ∗LD Lệnh so sánh giá trị của hai số ID, QD, MD, VD, LDR< IN1 thực IN1 và IN2. SMD, SD, LD, AC, Real <R IN2 Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 69
  76. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện AR< Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi Constant, ∗VD, OR< lệnh so sánh IN1 < IN2 là đúng ∗AC, ∗LD Lệnh so sánh giá trị của hai số ID, QD, MD, VD, LDR<= IN1 thực IN1 và IN2. SMD, SD, LD, AC, <=R Trạng thái tiếp điểm là đĩng khi Constant, VD, Real AR<= IN2 ∗ OR<= lệnh so sánh IN1 <= IN2 là đúng ∗AC, ∗LD Hình 3.22: Ví dụ minh hoạ lệnh so sánh trong chương trình LAD, FBD và STL 3. SIMATIC Timer Instructions: Kiểu dữ Mơ tả Tốn hạng liệu STL LAD (Description) (Operands) (Data Types) On_Delay_Timer (TON) Đây là lệnh đếm thời Txxx: Constant word gian hoạt khi tín hiệu IN : power flow bool Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 70
  77. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện EN là ON. TON Txxx, PT Khi giá trị đếm tức thời Txxx trong thanh ghi CT >= TON giá trị đặt trước trong EN thanh ghi PT thì bit PT trạng thái Txxx của bộ Timer là ON. Giá trị đếm tức thời trong thanh ghi CT = 0 và bit trạng thái về off khi tín hiệu ở đầu vào là off. Ngược lại PT: IW, QW, với bộ TON, thanh MW, SMW, ghi CV và bit trạng VW, LW, SW, INT thái vẫn giữ nguyên AIW, T, C, AC, trừ khi cĩ lệnh Reset Constant, ∗VD, Txxx bộ TONR. Ngồi ra ∗AC, ∗LD TONR cĩ thể sử dụng lệnh EN TONR Txxx, PT Reset để xố thanh PT ghi tức thời cũng như bit trạng thái của bộ TON. Ta cĩ thể sử dụng tốn hạng Word (INT) tương ứng với lệnh INT hay tốn hạng bit tương ứng với bit trạng thái. Trạng thái của bit Txxx cĩ cung trạng Txxx TOF thái với tín hiệu tại EN chân EN ở đầu vào, PT tại thời điểm này giá trị trong thanh ghi TOF Txxx, PT CT= 0. Tại thời điểm ố Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 71
  78. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện khi cĩ sườn xuống của tín hiệu ở chân EN giá trị trong thanh ghi CV bắt đầu tăng dần đến khi CT = PT bit Txxx xuống mức thấp và CT giữ nguyên giá trị này cho đến khi cĩ tín hiệu (mức cao mới kích vào chân EN). Cĩ thể xố CT và Txxx bằng lệnh Reset. Bảng 3.2: Số Timer và độ phân giải Note: Khơng thể cùng một lúc sử dụng cả 2 bộ TON và TOF cho cùng 1 địa chỉ (ví dụ T37). Bảng 3.3: Giá trị đặt tối đa cho từng loại và trạng thái làm việc của các loại Timer Việc sử dụng tiếp điểm thường đĩng Q0.0 bên dưới để đảm làm tín hiệu đầu vào cho Timer đảm bảo cho Q0.0 sẽ cĩ giá trị logic bằng 1 trong một vịng quét ở mỗi thời điểm mà giá trị đếm tức thời của bộ Timer đạt giá trị đặt trước PT. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 72
  79. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Tạo khoảng thời gian trễ 300ms bằng các loại timer cĩ độ phân giải khác nhau: Hình 3.23: Ví dụ cách sử dụng bộ TON Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 73
  80. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Hình 3.24: Ví dụ cách sử dụng bộ TONR . Hình 3.25: Ví dụ cách sử dụng bộ TOF Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 74
  81. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 4. SIMATIC Counter Instructions (Count Up, Count Up Down, Count Down ): Kiểu dữ Mơ tả Tốn hạng STL LAD liệu Description Operands Data Types Khai báo bộ đếm tiến theo Cxxx: word sườn lên của tín hiệu đầu vào Constant Cxxx CU. Khi giá trị đếm tức thời C- EU, R : power bool CTU Word lớn hơn hoặc bằng giá flow. CU trị đặt trước PV, thì bit trạng CTU Cxxx, PV PT: IW, QW, R thái Cxxx cĩ giá trị bằng 1. Bộ MW, SMW, PV đếm được Reset khi R cĩ giá trị VW, LW, SW, logic bằng 1. Bộ đếm ngừng AIW, T, C, INT đếm khi giá trị đếm đạt giá trị AC, Constant, cực đại 32767. ∗VD, ∗AC, ∗LD Khai báo bộ đếm tiến/lùi; đếm Cxxx: word tiến theo sườn lên của tín hiệu Constant đầu vào CU, đếm lùi theo sườn EU, ED, R : bool lên của tín hiệu đầu vào CD. power flow. Cxxx Khi gí trị đếm tức thời C-Word PT: IW, QW, lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt MW, SMW, CTUD CU trước PV, htì bit trạng thái VW, LW, SW, CTUD Cxxx, CD Cxxx cĩ giá trị bằng 1. Bộ đếm AIW, T, C, R INT PV PV được Reset khi R cĩ giá trị AC, Constant, logic bằng 1. Bộ đếm ngừng ∗VD, ∗AC, đếm tiến khi giá trị đếm đạt giá ∗LD trị cực đại 32767. Bộ đếm ngừng đếm lùi khi giá trị đếm đạt giá trị cực đại -32768. CTUD reset khi đầu vào R cĩ giá trị logic bằng 1. Khai báo bộ đếm lùi theo sườn Cxxx lên của tín hiệu đầu vào CD. CTU Khi cĩ sườn lên tại LD, giá trị CD CTD Cxxx, PV đặt trước PV được load vào LD thanh tức thời C-Word. Mỗi PV khi cĩ sườn lên tại CD, giá trị trong C-Word giảm đi 1 đơn vị, cho đến khi C-Word = 0 thì bít trạng thái Cbit = 1. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 75
  82. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Hình 3.26: Ví dụ cách sử dụng bộ CTD Hình 3.27: Ví dụ cách sử dụng bộ CTUD Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 76
  83. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 5. SIMATIC Integer Math Instructions: Kiểu dữ Mơ tả Tốn hạng liệu STL LAD Description Operands Data Types Add Integer and Subtract Integer Lệnh cộng hai MOVW IN1, OUT ADD_I số nguyên 16 +I IN2, OUT EN bit IN1 + IN2 hoặc kết quả chứa +I IN1, IN2 IN1 OUT IN1, IN2: IW, QW, MW, IN2 trong OUT (16 SMW, VW, LW, SW, bit) AIW, T, C, AC, Constant, Lệnh trừ hai số ∗VD, ∗AC, ∗LD INT SUB_I nguyên 16 bit OUT: IW, QW, MW, MOVW IN1, OUT EN IN1- IN2 kết SMW, VW, LW, SW, T, -I IN2, OUT IN1 OUT quả chứa trong C, AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD hoặc IN2 OUT (16 bit) -I IN1, IN2 Add Double Integer and Subtract Double Integer Lệnh cộng hai MOVD IN1, OUT ADD_DI số nguyên 32 EN bit IN1 + IN2 +D IN2, OUT hoặc IN1 OUT kết quả chứa IN1, IN2: ID, QD, MD, +D IN1, IN2 IN2 trong OUT (32 VD, SMD, SD, LD, bit) HC,AC, Constant, ∗VD, Lệnh trừ hai số ∗AC, ∗LD DINT nguyên 32 bit OUT: ID, QD, MD, VD, MOVD IN1, OUT SUB_DI IN1 - IN2 kết SMD, SD, LD,AC, ∗VD, -D IN2, OUT EN quả chứa trong hoặc ∗AC, ∗LD IN1 OUT OUT (32 bit) -D IN1, IN2 IN2 Add Real and Subtract Real Lệnh cộng hai IN1, IN2: ID, QD, MD, ADD_R số thực 32 bit VD, SMD, SD, LD, MOVR IN1, OUT EN IN1 + IN2 kết HC,AC, Constant, ∗VD, +R IN2, OUT IN1 OUT quả chứa trong ∗AC, ∗LD Real hoặc IN2 OUT (32 bit) +R IN1, IN2 OUT: ID, QD, MD, VD, SMD, SD, LD,AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD MOVR IN1, OUT Lệnh trù hai số IN1, IN2: ID, QD, MD, Real -R IN2, OUT thực 32 bit IN1 VD, SMD, SD, LD, Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 77
  84. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện hoặc + IN2 kết quả HC,AC, Constant, ∗VD, SUB_R -R IN1, IN2 EN chứa trong ∗AC, ∗LD OUT (32 bit) IN1 OUT OUT: ID, QD, MD, VD, IN2 SMD, SD, LD,AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD Miltiply Integer and Divide Integer Lệnh nhân hai số nguyên 16 MOVW IN1, OUT MULL_I EN bit IN1*IN2 *I IN2, OUT kết quả chứa IN1 OUT hoặc trong OUT (16 *I IN1, IN2 IN2 IN1, IN2: IW, QW, MW, bit) SMW, VW, LW, SW, AIW, T, C, AC, Constant, Lệnh chia hai ∗VD, ∗AC, ∗LD INT số nguyên 16 OUT: IW, QW, MW, DIV_I bit IN1/IN2 kết SMW, VW, LW, SW, T, MOVW IN1, UT EN /I IN2, OUT quả chứa trong C, AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD hoặc IN1 OUT OUT (16 bit) /I IN1, IN2 IN2 Miltiply Double Integer and Divide Double Integer Lệnh nhân hai số nguyên 32 MOVD IN1, OUT MUL_DI EN bit IN1*IN2 *D IN2, OUT kết quả chứa hoặc IN1 OUT trong OUT (32 IN1, IN2: ID, QD, MD, *D IN1, IN2 IN2 bit) VD, SMD, SD, LD, HC,AC, Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD DINT Lệnh chia hai OUT: ID, QD, MD, VD, số nguyên 32 MOVD IN1, OUT DIV_DI SMD, SD, LD,AC, ∗VD, EN bit IN1/IN2 kết ∗AC, ∗LD /D IN2, OUT quả chứa trong hoặc IN1 OUT IN2 OUT (32 bit) /D IN1, IN2 Multiply Integer to Double Double Integer and Divide Integer to Double Double Integer Lệnh nhân hai IN1, IN2: IW, QW, MW, MUL số nguyên 16 SMW, VW, LW, SW, AIW, EN T, C, AC, Constant, ∗VD, MOVW IN1, OUT bit IN1*IN2 INT MUL IN2, OUT IN1 OUT kết quả chứa ∗AC, ∗LD hoặc IN2 trong OUT (32 MUL IN1, IN2 bit) OUT: ID, QD, MD, VD, SMD, SD, LD,AC, ∗VD, DINT ∗AC, ∗LD Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 78
  85. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Lệnh chia hai IN1, IN2: IW, QW, MW, số nguyên 16 SMW, VW, LW, SW, AIW, MOVW IN1, OUT DIV bit IN1*IN2 T, C, AC, Constant, ∗VD, INT EN ∗AC, ∗LD DIV IN2, OUT kết quả chứa hoặc IN1 OUT trong OUT (32 DIV IN1, IN2 IN2 bit) OUT: ID, QD, MD, VD, SMD, SD, LD,AC, ∗VD, DINT ∗AC, ∗LD Miltiply Real and Divide Real Lệnh nhân hai số thực 32 bit MUL_R EN IN1*IN2 kết MOVR IN1, OUT *R IN2, OUT IN1 OUT quả chứa trong IN2 hoặc OUT (32 bit) IN1, IN2: IW, QW, MW, *R IN1, IN2 SMW, VW, LW, SW, AIW, T, C, AC, Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD Real Lệnh chia hai OUT: ID, QD, MD, VD, số thực 32 bit SMD, SD, LD,AC, ∗VD, MOVR IN1, OUT DIV_R IN1/IN2 kết EN ∗AC, ∗LD /R IN2, OUT quả chứa trong hoặc IN1 OUT OUT (32 bit) /R IN1, IN2 IN2 Những lệnh này làm đơn giản hố các vịng điều khiển bên trong chương trình hoặc là các quá trình lặp. Trong LAD hay trong STL các lệnh tăng hoặc giảm đều làm việc với các tốn hạng cĩ kiểu Byte, từ đơn, kiểu từ kép theo nguyên tắc cộng hoặc trừ tốn hạng với số nguyên 1. Để tiết kiệm ơ nhớ ta cĩ thể sủ dụng đầu vào đồng thời làm đầu ra. Increment Byte and Decrement Byte INC_B EN INCB OUT IN: IB, QB, MB, VB, IN OUT SMB, SB, LB, AC, Constant, ∗VD, ∗AC,∗ LD Mơ tả ở trên. OUT:IB, QB, MB, VB, Byte SMB, SB, LB, AC, ∗VD, DEC_B EN ∗AC,∗ LD DECB OUT IN OUT Increment Word and Decrement Word Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 79
  86. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện IN: IW, QW, MW, SMW, VW, LW, SW, AIW, T, C, INC_W INCW OUT EN AC, Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD IN OUT Mơ tả ở trên OUT: IW, QW, MW, INT SMW, VW, LW, SW, AIW, DEC_W T, C, AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD EN DECW OUT IN OUT Increment Double Word and Decrement Double Word INC_DW EN IN: ID, QD, MD, VD, INCD OUT SMD, SD, LD, HC,AC, IN OUT Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD Mơ tả ở trên OUT: ID, QD, MD, VD, DINT DEC_DW SMD, SD, LD, HC,AC, EN DECB OUT ∗VD, ∗AC, ∗LD IN OUT Hình 3.28: Ví dụ về cách sử dụng lệnh MIL, DIV Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 80
  87. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Hình 3.29: Ví dụ về cách sử dụng lệnh INC. DEC Hình 3.30: Ví dụ về cách sử dụng lệnh ADD, MUL, DIV với số thực Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 81
  88. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 6. SIMATIC Numerical Function Instructions: Kiểu dữ Mơ tả Tốn hạng liệu STL LAD (Description) (Operands) (Data Types) Square Root Lệnh thực hiện phép IN: ID, QD, MD, lấy căn bậc hai của số VD, SMD, SD, LD, thực 32 bit. Kết quả HC,AC, Constant, SQRT EN cũng là số 32 bit được ∗VD, ∗AC, ∗LD SQRT IN, OUT ghi vào từ kép OUT. Real IN OUT OUT: ID, QD, MD, VD, SMD, SD, LD, HC,AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD Natural Logarithm (logarit tự nhiên) Lệnh Natural IN: ID, QD, MD, Logarithm thực hiện VD, SMD, SD, LD, phép logirit tự nhiên HC,AC, Constant, SQRT của số thực 32 bit, Kết ∗VD, ∗AC, ∗LD EN quả được lưu vào từ OUT: ID, QD, MD, LN IN, OUT IN OUT kép OUT. VD, SMD, SD, LD, Real Lệnh này cũng được HC,AC, ∗VD, ∗AC, sử dụng để thực hiện ∗LD phép logarit cơ số 10 từ phép lấy logarit tự nhiên. Natural Exponential (phép lấy tự nhiên) IN: ID, QD, MD, VD, SMD, SD, LD, EPX EN HC,AC, Constant, ∗VD, ∗AC, ∗LD EPX IN, OUT IN OUT Real OUT: ID, QD, MD, VD, SMD, SD, LD, HC,AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 82
  89. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện Sine, Cosine and Tangent Lệnh Sine, Cosine và SIN Tangent định giá trị EN SIN IN, OUT hàm lượng giác của IN OUT gĩc IN (số thực 32 bit). Kết quả được lưu IN: ID, QD, MD, vào doubleword OUT. VD, SMD, SD, LD, COS Với điều kiện: IN tính HC,AC, Constant, EN bằng radian, nếu là độ ∗VD, ∗AC, ∗LD COS IN, OUT Real IN OUT thì phải thực hiện OUT: ID, QD, MD, phép chuyển từ độ VD, SMD, SD, LD, sang radian bằng cách HC,AC, ∗VD, ∗AC, thực hiện lệnh ∗LD TAN MUL_R để nhân giá EN TAN IN, OUT trị IN Với 1.745329E- IN OUT 2 (π/180) Lệnh thực hiện tính tốn vịng lặp, với số TBL: thứ tự là LOOP BYTE VB (0<=LOOP<=7) và bảng tham chiếu của quá trình là TBL. ! Trước khi thực hiện quá trình tính tốn vịng lặp PID này cần phải thực hiện một số PID thủ tục quy định trước PID TBL, LOOP EN khi quá trình tính tốn TBL OUT diễn ra như: việc khai LOOP LOOP: báo tham số của hàm, BYTE địa chỉ của mảng dữ Constant (0 ÷7) liệu, lấy mẫu tín hiệu vào analog đầu vào, thực hiện quá trình tính tốn, chuẩn hố, hiệu chỉnh Phần này sẽ được trình bày cụ thể ở chương sau. Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 83
  90. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện 7. SIMATIC Move Instructions: Mơ tả Tốn hạng Kiểu dữ liệu STL LAD Description Operands Data Types Move Byte, Move Word, Move Double Word and Move Real Lệnh thực hiện IN: IB, QB, MB, VB, việc chuyển dữ SMB, SB, LB, AC, MOV_B liệu từ byte IN vào EN Constant, ∗VD, MOVB IN, OUT byte OUT khi cĩ ∗AC,∗ LD Byte IN OUT sườn lên của tín OUT:IB, QB, MB, hiệu vào. VB, SMB, SB, LB, AC, ∗VD, ∗AC,∗ LD Lệnh thực hiện IN: IW, QW, VW, việc chuyển dữ LW, SW, AIW, T, C, MOV_W liệu từ Word IN AC, Constant, ∗VD, EN ∗AC, ∗LD vào Word OUT MOVW IN,OUT IN OUT khi cĩ sườn lên OUT: IW, QW, MW, Word, INT của tín hiệu vào. SMW, VW, LW, SW, AIW, T, C, AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD Lệnh thực hiện IN: ID, QD, MD, việc chuyển dữ VD, SMD, SD, LD, liệu từ kép IN vào HC,AC, &VB, &IB, MOV_DW từ kép OUT khi cĩ &QB, &SB, &MB, EN sườn lên của tín &T, &C, Constant, DoubleWord, MOVD IN, OUT IN OUT hiệu vào. ∗VD, ∗AC, ∗LD DINT OUT: ID, QD, MD, VD, SMD, SD, LD, HC,AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD Lệnh thực hiện IN: ID, QD, MD, việc chuyển dữ VD, SMD, SD, LD, MOV_R liệu là số thực từ HC,AC, Constant, EN từ kép IN vào từ ∗VD, ∗AC, ∗LD MOVR IN, OUT Real IN OUT kép OUT khi cĩ OUT: ID, QD, MD, sườn lên của tín VD, SMD, SD, LD, hiệu vào. HC,AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD Block Move Byte, Block Move Word, Block Move Double Word and Block Move Real Lệnh thực hiện IN, OUT: IB, QB, BMB IN, OUT, việc chuyển N MB, VB, SMB, SB, Byte N BLKMOV_B byte dữ liệu tính từ LB, ∗VD, ∗AC, ∗LD. EN IN OUT N Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 84
  91. Chương 3: Ngơn ngữ lập trình và ứng dụng Bộ mơn Tự Động Đo Lường – Khoa Điện byte IN vào vùng N: IB, QB, MB, VB, địa chỉ tính từ byte SMB, SB, LB, AC, OUT khi cĩ sườn Constant, ∗VD, ∗AC, Byte lên của tín hiệu ∗LD vào. 1 <= N <= 255 Lệnh thực hiện IN: IW, QW, VW, việc chuyển N từ LW, SW, SMW, AIW, đơn dữ liệu tính từ T, C, AC, ∗VD, ∗AC, từ đơn IN vào ∗LD VW, Word BLKMOV_W vùng địa chỉ tính OUT: IW, QW, EN từ từ đơn OUT khi LW, SW, SMW, AQW, BMW IN, OUT, T, C, AC, ∗VD, ∗AC, IN OUT cĩ sườn lên của tín N N hiệu vào. ∗LD N: IB, QB, MB, VB, SMB, SB, LB, AC, Constant, ∗VD, ∗AC, Byte ∗LD 1 <= N <= 255 Lệnh thực hiện IN, OUT: ID, QD, việc chuyển N từ MD, VD, SMD, SD, DWord BLKMOV_D kép dữ liệu tính từ LD, ∗VD, ∗AC, ∗LD. EN từ kép IN vào BMD IN, OUT, N: IB, QB, MB, VB, vùng địa chỉ tính N IN OUT SMB, SB, LB, AC, N từ từ kép OUT khi Constant, ∗VD, ∗AC, Byte cĩ sườn lên của tín hiệu vào. ∗LD 1 <= N <= 255 Swap Byte Lệnh đảo dữ liệu SWAP IN: IW, QW, VW, EN ENO của 2 byte trong từ SWAP IN LW, SW, SMW, AIW, Word đơn IN. IN T, C, AC. Move Byte Immedieate Read/ Write Lệnh đọc tức thời IN: IB MOV_BIR EN giá trị ở byte đầu BIR IN, OUT vào ở cổng vật lý OUT: IB, QB, MB, Byte IN OUT IN và ghi trực tiếp VB, SMB, SB, LB, vào byte OUT. AC, ∗VD, ∗AC, ∗LD Lệnh đọc tức thời IN: IB, QB, MB, VB, MOV_BIW EN giá trị ở byte IN và SMB, SB, LB, AC, BIW IN, OUT ghi trực tiếp ra đầu Constant, ∗VD, ∗AC, Byte IN OUT ra ở cổng vật lý ∗LD byte OUT. OUT: QB Biên soạn: Lâm Tăng Đức - Nguyễn Kim Ánh 85