Tự động hoá thiết bị điện doc

T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 1
Một số sơ đồ điều khiển có nhớ
Thiết kế mạch tạo trễ bằng phần tử số
Chuyển đổi từ sơ đồ dùng tiếp điểm sang
dùng phần tử không tiếp điểm.
Sử dụng bảng chân li v bảng Cacnô để
thiết kế mạch lôgic.
Chuyển đổi từ sơ đồ thuật toán sang sử
dụngcácphầntửlôgic.
Chơng 5: thiết kế mạch điều
khiển không tiếp điểm
Mạch tạo nhớ cơ bản.
Mạch chốt R-S.
Mạch chốt R-S ba đầu vo.
Mạch chốt D.
mộtsốsơđồđiềukhiển
có nhớ
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 2
Phơng trình đầu ra lôgic của cuộn hút K
nh sau: K = (M + K)*D
Mạch tạo nhớ cơ bản
D
M
K
K
K
M
D
Rút gọn sơ đồ trên ta đợc

K
M
D
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 3
Mạch chốt RS l mạch lật 2 trạng thái ổn
định. Khi hai tín hiệu S v R đều ở mức
lôgic thấp, đầu ra sẽ đợc chốt lại (có nhớ)
Mạch chốt RS
ứng dụng mạch chốt RS cho dừng v khởi
động cuộn hút K.
D
M
K
K
M
S
R
Q
Q
K
D
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 4
M¹ch chèt RS ba ®Çu vμo, sö dông ®Çu vμo
cho phÐp nh− mét ®iÒu kiÖn cÇn ®èi víi c¸c
tÝnhiÖu®Çuvμo.
M¹ch chèt RS ba ®Çu vμo
øng dông m¹ch chèt ba ®Çu vμoRS
D

M
K
K
E
M
S
R
Q
Q
K
D
E
E
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 5
Mạch chốt D cải tiến mạch chốt RS.
Không xảy ra trờng hợp cấm nh đối với mạch chốt RS
Có thêm đầu vào E (cho phép) để chốt trạng thái
Mạch chốt D
Lí thuyết cơ bản l dựa vomạch chiatần
để tạo trễ, với thời gian bất kì.
Ví dụ với tần số xung nhịp là 100Hz, nếu chia đôi ta
đợc 50 Hz (ứng với chu kì 0.02s), chia đôi tiếp ta đợc
25Hz (ứng với 0.04s), chia đôi tiếp ta đợc 12.5 Hz (ứng
với 0.08s)
thiết kế m
ạ
ch t
ạ
o trễ b

ằ
ng
phần tử số
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 6
VÝ dô: m¹ch ®Õm nhÞ ph©n 4 bÝt, sö dông
bé chèt JK. Víi gi¶n ®å xung nh− sau
ThiÕt kÕ m¹ch t¹o trÔ (dïng IC 4017)
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 7
Tạo thời gian trễ
Bằng cách thay đổi độ rộng xung nhịp ta sẽ có các thời
gian trễ khác nhau.
Lựa chọn các đầu ra Q phù hợp, ta cũng có các thời
gian trễ khác nhau.
Mạch tạo trễ hon chỉnh
Qx
CLK
ENA
RST
IC4017
14
13
15
R
S
R
tg
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 8

Nguyên tắc:
Xây dựng các phơng trình hàm lôgic cho các cuộn hút
đầu ra.
Từphơng trình hàm tiến hành áp dụng các hàm lôgic
cơ bản để xây dựng mạch điều khiển không tiếp điểm.
Tiến hành tối giản hàm lôgic nếu cần.
Chuyển sơ đồ điều khiển có tiếp
điểm sang không tiếp điểm
Chuyển đổi các tiếp điểm thời gian sau
sang dùng phần tử lôgic
Ví dụ 1:
Để chuyển đổi tiến hành xây dựng phơng trình hàm
cho R
1
, R
tg
, R
2
R
1
= R
A
.R
B
.R
C
R
tg
= R
1

+ LĐ
R
2
= R
tg
.R
1
R
A
B
R
R
C
R
1
R
1
R
tg
LĐ
1
R
R
tg
R
2
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 9
Dùa vμoph−¬ng tr×nh hμmtacãs¬®å
m¹ch ®iÒu khiÓn sau:

C
R
R
B
A
R
L§
R
tg
R
1
2
R
VÝ dô 2: ChuyÓn ®æi s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn
sau:
K
K
M
D
K
K
K1
K2
R
tg
R
tg
R
tg
K = (M+K)*D

R
tg
= K
K1 = R
tg
*K
K2 = R
tg
*K
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 10
Tõ ph−¬ng tr×nh hμm ta x©y dùng ®−îc s¬
®å ®iÒu khiÓn sau:
D
M
K
tg
R
K1
K2
§©y lμ ph−¬ng ph¸p dùa vμosùm«t¶c«ngnghÖ
nhê b¶ng ch©n li, sau ®ã thiÕt kÕ m¹ch nhê tèi −u
b»ng b¶ng C¸cN«
XÐt vÝ dô: ThiÕt kÕ m¹ch xö lÝ chÊt th¶i bÖnh viÖn
b»ng ph−¬ng ph¸p ®èt.
ThiÕt kÕ m¹ch b»ng b¶ng ch©n lÝ
vμ tèi −u nhê b¶ng c¸cn«
nhiªn liÖu
CÊp liÖu
T ng hoỏ thit b in

GV: Nguyn V Thanh 11
Trong hệ thống ny ta cần thiết kế mạch
điều khiển sao cho có thể giám sát sự tồn
tại của ngọn lửa v chỉ cho phép chất thải
vo buồng đốt khi lửa đang cháy.
Cấp liệu
nhiên liệu
Sau khi bố trí ba
cảm biến nhiệt,
ta có đợc ba
biến đầu vov
tạo ra 8 khả
năng tín hiệu.
Trong đó khả
năng cuối cùng
sẽ đủ điều kiện
để mở van cấp
liệu.
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 12
Dùa vμo b¶ng ch©n lÝ, ta nhËn thÊy cã thÓ
sö dông hμmAND ®ÓthiÕtkÕ.
CÊp liÖu
nhiªn liÖu
Víi hÖ thèng võa
thiÕt kÕ ta cã thÓ
sö dông hai trong
sè ba tÝn hiÖu ®Ó
®iÒu khiÓn van
cÊp liÖu, mμ vÉn

®¶m b¶o ®−îc
yªu cÇu.
Ta cã b¶ng ch©n
lÝ sau.
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 13
Tõb¶ngch©nlÝtacãph−¬ng tr×nh hμmnh− sau, viÕt
d−íi d¹ng minterm.
Tõ ph−¬ng tr×nh ta x©y dùng ®−îc m¹ch l«gic sau:
ABCCABCBABCAOutput +++=
Tuy nhiªn ta cã thÓ tiÕn hμnh tèi −u nhê
b¶ng C¸cn«.
111
1
)00(CB
)01(CB
)11(BC
)10(CB
)0(A
)1(A
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 14
sử dụng sơ đồ thuật toán để thiết
kế mạch điều khiển lôgic
Những khái niệm cơ bản về cấu trúc
SFC (grafcet)
Hoạt động theo một tuần tự hoặc nhiều
tuần tự.
Trong mỗi tuần tự có nhiều bớc, mỗi một
bớc thể hiện một trạng thái của hệ.

Giữa các bớc là các điều kiện.
các phần tử cơ bản
Bớc:
Thể hiện những hoạt động của hệ tại trạng
thái đó
Bớc đợc đánh theo số thứ tự
Hnh động:
Thể hiện hành động gắn liền với từng bớc
Hành động đợc kí hiệu bằng chữ cái A kèm
với chỉ số (thờng trùng với chỉ số bớc)
1
0
Bớc ban đầu
A
1
1
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 15
Các điều kiện:
Là một tổ hợp các yêu cầu lôgíc, khi thoả mãn
đầy đủ các yêu cầu này, hệ thống có thể
chuyển đổi từ bớc này sang bớc khác
Các điều kiện đợc kí hiệu bằng chữ cái T
kèm với chỉ số.
Đợc thể hiện bằng nét gạch ngang trên sơ
đồ
Điều kiện luôn đúng
A
1
1

T2
T1
= 1
Cácliênhệcóhớng:
Đợc thể hiện bằng đờng mũi tên trên sơ đồ,
cho biết mối liên hệ qua lại giữa trạng thái và
điều kiện, ngoài ra chúng cũng cho biết đợc
chiều hớng vận động của hệ thống mạng
1
2
T2
T1
T3
1
2
T2
T1
T3
S1
T3
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 16
Chú ý:
Nếukhôngchỉracácliênhệcóhớng thì hệ
thống vận hành từ trên xuống dới
Với một hệ thống tại một thời điểm nào đó sẽ
có một hoặc nhiều bớc tích cực và các bớc
khác là không tính cực.
Đểthểhiệnsựtíchcựccủabớc ngời ta
dùng dấu chấm đặt bên trong bớc đó.

1
2
T2
T1
T3
Chuyển bớc
Hệthốngchuyểntừbớc này sang bớc khác
phải thoả mãn đồng thời 2 yếu tố
Bớc trớc đó đang tích cực
Điềukiệnphảitíchcực
Khi xảy ra chuyển bớc thì bớc mới đợc xác
lậpvàbớc cũ bị xoá bỏ.
Các quy tắc vận động của SFC
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 17
Kh¶o s¸t vÝ dô sau:
B−íc 1 tÝch cùc (hµnh ®éng ®−îc thùc thi).
Khi x¶y ra ®iÒu kiÖn T1 (ON). B−íc 2 chuyÓn
sang tÝch cùc. B−íc 2 cßn tÝch cùc cho ®Õn
khi x¶y ra ®iÒu kiÖn T2. §iÒu kiÖn cã thÓ d−íi
d¹ng xung.
T1
T2
1
2
T2
1
T1
2
T2

1
T1
2
bac
0
1
0
0
0
1
1
1
S1
T1
S2
T2
§iÒu kiÖn:
§iÒu kiÖn d¹ng xung
§iÒu kiÖn d¹ng s−ên xung
T1
T2
2
T2
T1
2
T2
T1
2
Tr−íc khi b−íc
2 tÝch cùc

b−íc 2
tÝch cùc
Sau khi b−íc 2
tÝch cùc
0
0
0
1
1
1
T1
S2
T2
T1
T2
2
T2
T1
2
T2
T1
2
↑
A and B
C and D
↑
↑
A and B
C and D
↑

↑
A and B
C and D
↑
0
0
0
1
1
1
T1
S2
T2
0
1
0
1
A
B
1
0
1
0
D
C
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 18
Điều kiện thời gian
Điều kiện thời gian kết hợp
T1

T2
2
0
0
0
1
1
1
T1
S2
T2 100
giây

T/S2/100s
T1
T2
2
0
0
0
1
1
1
T1
S2
ấn nút
100
giây

T/S2/100s and

ấn nút
0
1
0
1
T2
Các kiểu tác động đi kèm các bớc:
Tác động lôgíc:
Kiểu tác động này gắn với các biến lôgíc, giá
trị của biến tồn tại hoặc thay đổi ngay khi
bớc trở nên tích cực.
T1
T2
2
0
0
0
1
1
1
Động cơ 1
0
1
0
1
T1
S2
0
1
0

1
T2
(Tác động lôgíc)
Động cơ 1
/Động cơ 2
Van điện từ 3 (S)
Van điện từ 4 (R)
Động cơ 2
Van điện từ 3
Van điện từ 4
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 19
Kh¶o s¸t vÝ dô:
Start
Reset
§Ìn 1
§Ìn 2
1 gi©y 1 gi©y
§Ìn 2
§Ìn Enable
§Ìn 1
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 20
Cấu trúc hệ SFC (Grafcet) rẽ nhánh
Cấu trúc phân kỳ OR v hội tụ OR:
Phân kì OR
Điều kiện nào đến trớc (1
hoặc 2) thì tuần tự đó đợc
thực hiện
Hội tụ OR

Thực hiện hội tụ tuần tự đang
đợc thực hiện
Cấu trúc phân kỳ AND hoặc hội tụ AND:
Phân kì and
Điều kiện T1 đến thì cả hai
bớc S40 và S50 cùng tích
cực
Hội tụ and
Điều kiện T2 đến thì hệ hội tụ
từ S41 và S51 về S10
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 21
Bi toán điều khiển khoan cần
ví dụ áp dụng
Giới hạn nâng
Giới hạn hạ
Hạ khoan
Nâng khoan
Phần nâng/hạ
ĐC khoan
ĐC làm mát
Phần kẹp
Nút nhấn
Công tắc cho phần làm mát.
Bố trí thiết bị truyền động v cảm biến:
Truyền động
Khoan dùng ĐC KĐB (Chạy khoan)
Nâng hạ khoan dùng ĐC KĐB
Bơm nớc dùng ĐC KĐB
cảm biến

Nút ấn khởi động (M) (NO)
Nút ấn dừng (D) (NC)
Giới hạn nâng (GHN)
Giới hạn hạ (GHH)
Công tắc chạy động cơ bơm
T ng hoỏ thit b in
GV: Nguyn V Thanh 22
Phân tích bài toán:
Giai đoạn đầu:
Động cơ khoan và động cơ làm mát nghỉ
Phần nâng/hạ khoan ở vị trí trên cùng
Không có vật liệu trong phần kẹp
Trình tự khoan:
Đa đối tợng vào phần kẹp (bằng tay)
Bật công tắc cho phần làm mát (Nếu cần)
ấn nút start để chạy ĐC khoan.
Vật liệu đợc kẹp với một áp lực đặt trớc
Hạ khoan tới vị trí thấp (Khoan)
Chờ 0,5s ở vị trí thấp (Khoan)
Nâng khoan tới vị trí cao (Dừng khoan, dừng
bơm nớc)
Tháo vật liệu (bằng tay)
Lựa chọn các giai đoạn của hệ thống
Chia nhỏ hệ thống thành các bớc, xác
định cụ thể thứ tự các bớc.
Vớimỗibớc ta xác định hành động cụ thể
gắn với mỗi bớc.
Xácđịnhcácđiềukiệnchuyểntiếpcác
bớc liền kề nhau
T ng hoỏ thit b in

GV: Nguyn V Thanh 23
Nâng khoan
=1
/Hạ khoan
Chạy bơm
Chạy khoan
Hạ khoan
Sẵn sng khoan (bớc đầu)
GHN

t/S2/0.5s
M.Kẹp vật
4
3
2
1
0
GHH
5
6
Công tắc
/D
/Chạy khoan
/Chạy bơm
7
S0
=1
Xây dựng hệ SFC
Thiết kế mạch điều khiển
M

S
S
R
R
Kẹp vật
Chạy khoan
Hạ khoan
M
S
S
R
R
Kẹp vật
Chạy khoan
Hạ khoan
Công tắc
Chạy bơm
Từ bớc 0
đến bớc 1
và 5
Từ bớc 5
xuống bớc 6
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 24
Tõ b−íc 1
xuèng b−íc 2
Tõ b−íc 2
xuèng b−íc 3
GHH
Ch¹y b¬m

C«ng t¾c
H¹ khoan
Ch¹y khoan
KÑp vËt
R
R
S
S
M
N©ng khoan
S
R
tg
R
GHH
Ch¹y b¬m
C«ng t¾c
H¹ khoan
Ch¹y khoan
KÑp vËt
R
R
S
S
M
Tõ b−íc 3 xuèng b−íc 4
GHN
N©ng khoan
S
R

tg
R
GHH
Ch¹y b¬m
C«ng t¾c
H¹ khoan
Ch¹y khoan
KÑp vËt
R
R
S
S
M
Tự động hoá thiết bị điện
GV: Nguyễn Vũ Thanh 25
Tõ b−íc 6 vµ 4 xuèng b−íc 7
M
S
S
R
R
KÑp vËt
Ch¹y khoan
H¹ khoan
C«ng t¾c
Ch¹y b¬m
GHH
R
tg
R

S
N©ng khoan
GHN
D