Thủy khí và lập trình PLC bài giảng dành cho sinh viên Đại học và cao đẳng

Thủy khí và lập trình PLC bài giảng dành cho sinh viên Đại học và cao đẳng là bộ tài liệu hay và rất hữu ích cho các bạn sinh viên và quý bạn đọc quan tâm. Đây là tài liệu hay trong Bộ tài liệu sưu tập gồm nhiều Bài tập THCS, THPT, luyện thi THPT Quốc gia, Giáo án, Luận văn, Khoá luận, Tiểu luận…và nhiều Giáo trình Đại học, cao đẳng của nhiều lĩnh vực: Toán, Lý, Hoá, Sinh…. Đây là nguồn tài liệu quý giá đầy đủ và rất cần thiết đối với các bạn sinh viên, học sinh, quý phụ huynh, quý đồng nghiệp và các giáo sinh tham khảo học tập. Xuất phát từ quá trình tìm tòi, trao đổi tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng để có được tài liệu mình cần và đủ là một điều không dễ, tốn nhiều thời gian, vì vậy, với mong muốn giúp bạn, giúp mình tôi tổng hợp và chuyển tải lên để quý vị tham khảo. Qua đây cũng gởi lời cảm ơn đến tác giả các bài viết liên quan đã tạo điều kiện cho chúng tôi có bộ sưu tập này. Trên tinh thần tôn trọng tác giả, chúng tôi vẫn giữ nguyên bản gốc. Trân trọng. ĐỊA CHỈ DANH MỤC TẠI LIỆU CẦN THAM KHẢO http:123doc.vntrangcanhan348169nguyenductrung.htm hoặc Đường dẫn: google > 123doc > Nguyễn Đức Trung > Tất cả (chọn mục Thành viên)

KHOA K THU T CÔNG NGH

I U KHI N TH Y KHÍ VÀ

L P TRÌNH PLC Ths Ph m V n Anh (Ch biên)

Ths ào Minh c

L I NÓI U

n c ta hi n nay, công nghi p hóa – hi n đ i hóa đang b c vào giai đo n

b c phát tri n v t b c, góp ph n c ng c và xây d ng c s v t ch t h t ng cho

n n kinh t

Góp ph n vào nh ng n l c này, các cán b , gi ng viên và toàn th các sinh

l ng t o

sinh viên chuyên nghành Công Ngh K Thu t C Khí t i tr ng đ i h c Ph m

Ch ng 1 I U KHI N LOGIC

M c tiêu

Ch ng này trang b cho các sinh viên ki n th c v đ i s Boole, ng d ng

th ng th y l c khí nén

1.1 Khái ni m c b n

Khái ni m “đi u khi n” theo tiêu chu n DIN 19 226 (C ng hòa liên bang

l ng vào, nh ng đ i l ng đ c thay đ i theo m t quy lu t nh t đ nh c a h

Hình 1.2 M ch đi u khi n xilanh

Hình 1.3 S đ h th ng đi u khi n

+ i t ng đi u khi n là các lo i thi t b , máy móc

vào xe c a đ i t ng đi u khi n

Hình 1.4 Các ph n t c a m ch đi u khi n

Hình 1.5 Phân lo i tín hi u

- Khi tín hi u thay đ i liên t c t ng ng v i các giá tr thông tin bi n đ i,

đ c g i là tín hi u t ng t

- Khi tín hi u mà biên đ thay đ i gián đo n, đ c g i là tín hi u r i r c

bang c) đ c ký hi u trong b ng sau:

B ng 1.1 Ph n t c b n c a m ch logic

1.2.1 Ph n t logic NOT (đ o)

Hình 1.12 Ph n t logic NOR

1.2.8 Ph n t logic OR/NOR

b1 ^ (b2 v b3) = (b1 ^ b2) v (b1 ^ b3)

b1 v (b2 ^ b3) = (b1 v b2) ^ (b1 v b3)

2 1

2

1

2 1

3 2 1 3 2 1

3 2 1 3 2 1

b b b b b b

b b b b b b

b b b b b b

3 2 1 3 2 1

3 2 1 3 2 1

b b b b b b

b b b b b b

b b b b b b

H ) b b b b ( ) b b b b ( 1  2 3 4  1 2 3 4 

4 3 2 1 4 3 2 1

b b b b b b b b

b b b b b b b b

b ( ) b b b b ( 1 2 3 4  1 2  3  4 

S đ logic sau khi bi n đ i còn 5 ph n t logic: 1 NOT, 1NOR v i 4 c ng vào, 1 OR v i 2 c ng vào, 1 NOR v i 2 c ng vào, 1 AND v i 2 c ng vào

Hình 1.17 S đ m ch logic v i 5 ph n t

Ví d 1.2: Hãy đ n gi n m ch đi u khi n có ph ng trình logic sau:

H ) b b ( ) b b

b

( 1 2  2  1  1  1  2  2  2  1  2  2 

Theo quy t c đ n gi n liên k t, ta có:

1)(b1 b1  và (b2  b2)1

Nh v y ph ng trình tr thành:

H b b b

Hình 1.19 S đ m ch logic v i 3 ph n t

Ví d 1.3:

bên ngoài ho c bên trong thang máy b1

b2 (có ng i vào), thì tác đ ng vào nút nh n bên ngoài không có hi u l c

đ ng c thang máy ho t đ ng H ng chuy n đ ng, đích đ n (ch n t ng) bài toán này không đ c p đ n

Hình 1.20 S đ đi u khi n thang máy

( b0 Nút n bên ngoài thang máy; b1 Nút n bên trong thang máy; b2 Ti p đi m n m

đ ng)

Có 4 tín hi u vào, nh v y ta có 24

đ ng c đi n đóng Dòng k t h p z=10,11 không có ý ngh a, b i vì khi tác đ ng lên

trong thang máy)

Hình 1.21 B ng chân lí Hình 1.22 M ch logic và s đ m ch công t c

Ký hi u x có ngha là giá tr H đ c phép ch n b t k Tr c h t ta ch n

H b b b b b b b b b b b

1 b

b b b b b b b b b b b b

)(

)(

)(

)(

3 2 1 0 3 2 1 0

3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 0

S d ng quy t c đ n gi n m ch v i b b1 ta có:

H b b b b b b b b b

b b b b  b H b

b b b b

(

V y quy t c đ n gi n: (bb1)b1 bb1

h i toàn ph n D ng phép h i toàn ph n là phép toán liên k t AND, bao g m t t c

Hình 1.24 B ng chân lí và bi u đ Karnaugh cho hàm 2 bi n

Ví d 1.4: Cho ph ng trình logic: b1b2b1b2L

i u ki n đ ph ng trình trên có tín hi u L c ng ra H là kh i 2 và 4 V i

đ Karnaugh là 2 phép h i toàn ph n có trong ph ng trình n m k c n nhau Hai

d ng phép h i toàn ph n k c n nhau có tính ch t là m t trong 2 bi n có giá tr thay

đ i, thì bi n th 2 không thay đ i Ví d trên, bi n có giá tr thay đ i là b1 Nh v y

C t th 1: b1,b1,b2,b2,b3; C t th 2: b1,b1,b2,b2,b3

Hình 1.25 Bi u đ Karnaugh v i hàm 3 bi n, s đ m ch lôgic và b ng chân lý

Ví d 1.5: Ph ng trình logic sau:

b1 b2 b3  b1b2 b3  b1b2 b3b1b2b3L

Bây gi s d ng b ng Karnaugh đ đ n gi n s đ logic trên Trong bi u đ

Ví d 1.6: n gi n ph ng trình logic sau b ng bi u đ Karnaugh:

b b b b b b b b b b b b b b

1

4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3

2

1

Hình 1.27 Bi u đ Karnaugh v i hàm 4 bi n

Theo ph ng trình logic trên, ta thi t k đ c ph ng trình logic (hình 1.28) bao g m:

+ 7 ph n t AND

+ 4 ph n t NOT

+ M t ph n t OR v i 7 c ng vào

-> T ng 12 ph n t

theo ph ng trình logic ta đánh chéo các kh i t ng ng Nh v y theo bi u đ có

S đ logic sau khi t i gi n đ c th hi n trong hình 1.29

1.3.3 Ph n t nh

Các ph n t đ c trình bày ph n tr c có đ c đi m là tín hi u ra trong

duy trì tín hi u, trong k thu t đi n ng i ta g i là t duy trì

Ph n t Flip-Flop có 2 c ng vào, c ng th nh t kí hi u S (SET), c ng th 2 kí

a) Ph n t RS-FF

Hình 1.30 Ph n t nh - a, M ch đi n t duy trì; - b, Ph n t RS-FF có RESET

tr i h n + N u c ng SET (b2) có giá tr L, thì tín hi u ra Q có giá tr L và đ c nh

giá tr L, thì ph n t Flip-Flop s quay tr v v trí ban đ u Khi c ng SET và

1.30b

Hình 1.31 B ng giá tr c a ph n t RS-FF có RESET tr i h n

+ N u c ng SET (b2) có giá tr L, thì tín hi u ra Q có giá tr L và đ c nh

cùng giá tr L, thì Q có giá trí “1” Ph n t RS-FF đ c bi u di n hình 1.32b

Hình 1.32 Ph n t nh - a, M ch đi n t duy trì; - b, Ph n t RS-FF có SET tr i

h n

Hình 1.33 B ng giá tr c a ph n t RS-FF có SET tr i h n

1.4.4 Ph n t EXC-OR

Hình 1.37 Ph n t logic khí nén EXC-OR

1.4.5 Ph n t RS-FF

Van đ o chi u xung 3/2 đ c s d ng nh là RS-FF

Hình 1.38 Van xung đ o chi u (RS-FF)

theo DIN 40 700 (bi u di n có c a n i P) Van đ o chi u xung 4/2 đ c s d ng nh là RS-FF, có 2 c ng ra A và B

Hình 1.39 Van xung đ o chi u 4/2(RS-FF)

Hình 1.40 Van xung đ o chi u 5/2(RS-FF)

1.4.6 Ph n t th i gian

Hình 1.41 Ph n t th i gian đóng ch m theo chi u d ng

a) Kí hi u theo ISO 1219 b) Bi u đ th i gian c) Kí hi u theo DIN 40 700

Hình 1.42 Ph n t th i gian ng t ch m theo chi u d ng

Ph n t th i gian ng t ch m theo chi u âm:

Hình 1.43 Ph n t th i gian ng t ch m theo chi u âm

Câu h i ôn t p

gian

5 Cho hàm logic nh sau:

H b b b b b b b

b

b b b b b b b b b b b b b b b

)(

)(

)(

)(

)(

3 2 1 0 3 2 1

0

3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1 0 3 2 1

Ch ng 2 H TH NG I U KHI N KHÍ NÉN

M c tiêu

Xây d ng m t h th ng đi u khi n logic th y l c – khí nén d a trên các

ph ng pháp c đi n: b ng Karnaugh, đi u khi n theo t ng và đi u khi n theo nh p

thi t k m t h th ng đi u khi n th y l c – khí nén trong th c t

2.1 Thi t k m ch khí nén cho quy trình 2 xilanh

Ví d 2.1: Quy trình làm vi c c a máy khoan g m 2 xilanh Khi đ a chi ti t vào, xilanh A s đi ra đ k p chi ti t Sau đó pittông B đi xu ng khoan chi ti t Sau khi khoan xong, pittông B lùi v Khi xilanh B đã lùi v , thì xilanh A m i lùi v

Công tác hành trình

Hình 2.1 Xác đ nh các bi n

Hình 2.3 Bi u đ tr ng thái

T bi u đ tr ng thái, ta xác đ nh đi u ki n đ các xilanh th c hi n nh sau:

B c th c hi n th c 1: Xilanh A đi ra v i tín hi u đi u khi n +A

c) Thi t l p các ph ng trình logic và các đi u ki n th c hi n: T các b c

So sánh ph ng trình b và d ta th y đi u ki n th c hi n +B và –A gi ng nhau

Nh v y v ph ng di n đi u khi n, đi u đó không th th c hi n đ c có th phân bi t đ c các b c th c hi n: +B và –A có cùng đi u ki n (a1^b0), c hai

ph ng trình ph i thêm đi u ki n ph

Trong đi u khi n ng i ta s d ng ph n t nh trung gian Nh v y ta kí hi u

+B=a1^b0^ x (b) (3)

Trong quy trình ta thêm m t ph n t nh trung gian Lúc này ph ng trình

Trong đi u khi n gi thi t r ng, khi công tác hành trình ví d a0 b tác đ ng thì

a1 s không b tác đ ng Không x y ra tr ng h p c hai công tác hành trình a0 và a1

f) n gi n hành trình c a xilanh A b ng bi u đ Karnaugh

Theo bi u đ tr ng thái, ta thi t l p bi u đ Karnaugh cho xilanh A

B c th c hi n th nh t pit tông A đi ra (+A) và d ng l i cho đ n b c th c

hi n th 3 Sang b c th c hi n th 4 thì pit tông A lùi v (-A)

Hình 2.6 Bi u đ Karnaugh cho xilanh A

Hình 2.8 Bi u đ Karnaugh cho ph n t nh trung gian

và gi v trí đó đ n kh i 1 và 2

- Ph ng trình logic ban đ u c a +X: +X=a1^b1^ x

Ph ng trình logic đ n gi n cho quy trình nh sau:

+A= x ^ kh i đ ng; -A=b0^x; +B=a1^ x ; -B=x; +X=b1; -X=a0

S đ m ch logic đ n gi n bi u di n nh hình d i đây:

Hình 2.9 S đ m ch logic sau khi đ n gi n

Hình 2.10 S đ m ch l p ráp

Hình 2.11 S đ m ch logic m ch bi u di n đ n gi n

2.2 Thi t k m ch khí nén cho quy trình v i 3 xilanh

Ví d 2.2:

m t phía c a chi ti t b ng vòi phun trong kho ng th i gian t1

Sau đó chi ti t s đ c chuy n sang v trí đ i di n b ng xilanh C T i v trí này chi ti t s th c hi n quy trình làm s ch phía th 2 c a chi ti t b ng vòi phun trong kho ng th i gian t1

lùi v , chi ti t đ c tháo ra

Hình 2.12 Quy trình c a máy làm s ch chi ti t v i 3 xilanh

Hình 2.13 Bi u đ tr ng thái

l i 2 l n cho nên +B1, +B2 và –B1, -B2 s đ c liên k t b i ph n t OR

- B i vì ph ng trình logic cho +B1 và –C c ng nh +B2 và +C /-A gi ng

ph n t nh trung gian s n m kh i gi a +B1 và –B1

- L nh RESET c a ph n t trung gian s n m kh i gi a +B2 và –B2

Hình 2.14 Bi u đ Karnaugh v i 4 bi n

x c b a

)(

x c b a

x c b a

x c b a

x c b a

d) n gi n hành trình c a xilanh A b ng bi u đ Karnaugh (+A/-A)

i v i nh ng quy trình ph c t p, ta đ n gi n biêu đ i Karnaugh b ng quy

t c sau:

+ N i r ng ra mi n c a kh i:

c A

- Ph ng trình logic sau khi đ n gi n:

)(

)

0 2

1 1 1

x c x c a B x

c B

x c a B

)

0 2

1 1

x c x c B x c B

x c B

x b C

x

x

Hình 2.17 Bi u đ Karnaugh cho xilanh C

g) n gi n hành trình c a ph n t nh trung gian X b ng bi u đ Karnaugh (+X, -X)

- Ph ng trình logic sau khi đ n gi n:

0 1

1 1

c b X

c b X

1 1 0 0

0 1

0 1

1

0 0 1

c b X

c b X

x b C

x b C

) x c ( ) x c ( B

) x c ( ) x c a ( B

x c b A

khoidong c

2.3 Thi t k m ch khí nén v i 2 ph n t nh trung gian

Ví d 2.3: Quy trình công ngh đ c bi u di n hình d i đây:

Hình 2.22 Bi u đ tr ng thái cho quy trình v i 3 xilanh

Ph ng trình logic c a quy trình theo bi u đ tr ng thái các v trí 1, 3, 5,

ph ng trình logic c a +A, +B, +C gi ng nhau Cho nên đ phân bi t đ c các hành trình trên Ta ph i thêm 2 ph n t nh trung gian

- Ký hi u X và Y

y x c b a A

y x c b a A

0 0 0

y x c b a B

y x c b a B

0 0 0

y x c b a C

y x c b a C

0 0 0

y x c b a X

y x c b a X

0 0 1

y x c b a Y

y x c b a Y

0 1 0

d i đây:

Tín hi u đi u khi n c a các ph n t nh trung gian đ c bi u di n đ i x ng qua tr c

Hình 2.23 Bi u đ tr ng thái v i 2 ph n t nh trung gian

b) n gi n các hành trình b ng bi u đ Karnaugh

Hình 2.24 Bi u đ Karnaugh cho +A và –A

x A

y x A

y B

y x a B

y x b C

a X

Hình 2.28 Bi u đ Karnaugh cho +Y và –Y

x c Y

b Y

x A

y x A

y x a B

y x b C

a X

b Y

Hình 2.29 S đ logic

Hình 2.30 S đ m ch khí nén

2.4 i u khi n theo t ng

hành trình

e1, e2: Tín hi u đi u khi n vào

a1, a2: Tín hi u đi u khi n ra

M ch đi u khi n cho 3 t ng:

e1, e2, e3: Tín hi u đi u khi n vào

a1, a2, a3: Tín hi u đi u khi n ra

I: T ng th nh t

II: T ng th c hai

III: T ng th ba

Hình 2.32 M ch đi u khi n 3 t ng

Nguyên t c ho t đ ng là khi t ng th I có khí nén, thì t ng th II và t ng III s

khí nén

e1, e2, e3, e4: Tín hi u đi u khi n vào

I I

III

I I I

a1 a2

e3 e1 e4

I V III

a1 a2 e1 e2

1 2 3 4 5 6A1

A0B1B0

Công tác hành trình A1 và B0: s đ c bi u di n n m phía trên đ ng bi u

di n các t ng, b i vì không có s thay đ i c a t ng Công tác hành trình A1 và B0 s

đi u khi n tr c ti p v trí c a van đ o chi u trong b c th c hi n

Công tác hành trình B1 và A0: s đ c bi u di n n m phía d i đ ng bi u

di n các t ng, b i vì có s thay đ i c a t ng Công tác hành trình B1 và A0 s đi u khi n tr c ti p v trí thay đ i c a t ng

Hình 2.35 Cách chia t ng

và k p l i v trí gia công Sau khi k p xong, xilanh B s đi xu ng đ d p chi ti t Sau khi xilanh B lùi v , thì xilanh A s lùi v (chi ti t đ c tháo ra) Sau đó, pittông

2.37

Hình 2.37 Quy trình công ngh máy d p

Bi u đ tr ng thái c a quy trình trên bi u di n hình 2.38

A1A0B1B0C1C0

đi u khi n v trí c a van đ o chi u trong b c th c hi n

- Công tác hành trình B1, C1, C0: s đ c bi u di n n m phía d i đ ng

bi u di n các t ng, b i vì có s thay đ i c a t ng Công tác hành trình đó đi u khi n

tr c ti p v trí thay đ i c a t ng

1 3

A1 2

1 3 B0

2

1 3 B1

2

1 3 C0

2

1 3 C1

4 2

1 3 +C -C

4 III

1 3 e1 e3

I II

1 3

e2 2

1 3

Khoi dong

Hình 2.40 S đ m ch khí nén

2.5 i u khi n theo nh p

Các ph ng pháp đi u khi n tr c có m t đ c đi m là, khi thay đ i quy trình

nhi u công s c và th i gian Ph ng pháp đi u khi n theo nh p kh c ph c đ c

Tín hi u vào Yn tác đ ng (ví d tín hi u đi u khi n), tín hi u đi u khi n A1 có

+ Chu n b cho các nh p ti p theo

Hình 2.42 M ch logic c a chu i đi u khi n theo nh p

Nh p th nh t Zn s xóa b ng nh p cu i cùng Zn+1

Hình 2.43 Bi u di n đ n gi n chu i đi u khi n theo nh p

Trong th c t có 3 lo i kh i đi u khi n theo nh p:

+ Lo i A: Khi c ng Yn có giá tr L, van đ o chi u (ph n t nh ) đ i v trí: -> Tín hi u c ng A có giá tr L

-> Chu n b nh p ti p theo b ng ph n t AND c a tín hi u X

-> èn tín hi u sáng

-> Ph n t nh c a nh p tr c đó tr v v trí RESET

Ng c v i ki u A, ki u B ph n t OR n i v i c ng Yn Khi c ng L có khí nén, thì toàn b các kh i c a chu i đi u khi n (tr kh i cu i cùng) s tr v trí đ u Nh v y

Kh i ki u B c ng có ch c n ng nh kh i ki u A ó là khi c ng Yn có giá tr L, van đ o chi u đ i v trí:

-> Tín hi u c ng A có giá tr L

-> Chu n b cho nh p ti p theo b ng ph n t AND c a tín hi u c ng X -> èn tín hi u sáng

-> Ph n t nh c a nhp tr c đó tr v v trí RESET

1 3

Hình 2.45 Chu i đi u khi n theo nh p g m: 3 kh i ki u A và m t kh i ki u B

b) Ví d ng d ng

Ví d 2.6: Cho quy trình ho t đ ng c a 2 xilanh th hi n nh bi u đ tr ng

T quy trình trên, ta thi t k m ch đi u khi n nh hình 2.47

Hình 2.49 Bi u đ tr ng thái c a các xi lanh

Ch ng 3 L P TRÌNH PLC

M c tiêu

Ch ng này gi i thi u chung v ng h th ng PLC trong đi u khi n logic th y

Thi t b đi u khi n logic kh trình- PLC là lo i thi t b cho phép th c hi n linh

Q0.0

V i ch ng trình đi u khi n trong mình, PLC tr thành b đi u khi n s nh

tr ng xung quanh (v i các PLC khác ho c v i máy tính)

các kh i ch ng trình (kh i OB, FC ho c FB) và th c hi n l p theo chu k c a vòng quét

có th th c hi n đ c m t ch ng trình đi u khi n, t t nhiên PLC ph i có tính n ng nh m t máy tính, ngh a là ph i có m t b vi x lý (CPU), m t h đi u

đó, nh m ph c v bài toán đi u khi n s , PLC còn c n ph i có thêm các kh i ch c

n ng đ c bi t khác nh b đ m (Counter), b đ nh thì (Timer) … và nh ng kh i

Hình 3.2 H th ng đi u khi n v i PLC

+ Có giao di n thân thi n

+ Không l u tr ho c l u tr v i dung l ng r t ít

- PLC

+ ph c t p và t c đ x lý không cao

+ Giao di n không thân thi n v i ng i s d ng

+ Không l u tr ho c l u tr v i dung l ng r t ít

+ Môi tr ng làm vi c kh c nghi t

3.1.4 Các l nh v ng d ng PLC

PLC đ c s d ng khá r ng rãi trong các ngành: Công nghi p, Máy

3.1.5 Các u đi m khi s d ng h th ng đi u khi n v i PLC

- Có đ m m d o s d ng r t cao, khi ch c n thay đ i ch ng trình

- T c đ cao

- Công su t tiêu th nh