Bài giảng điều khiển logic và plc ppt

1

Tun

Ni dung Giáo trình

BT, TN,…
1
Chng I: Khái nim v iu khin Logic
1.1 Khái nim v iu khin Logic
1.2 Mô hình hóa các h thng ri rc
1.2.1 i s Bool
1.2.2 Automat hu hn

2
1.2.3 Petri net
1.2.4 State Charts
1.2.5 StateFlow
1.2.6 GRAFCET

3
1.3 Chun IEC 61131 và các b điu khin lp trình
đc
1.3.1 PLC và ngôn ng lp trình theo chun
1.3.2 Các công c đt cu hình
1.3.3 n v t chc chng trình
1.3.4 Phng pháp cu hình đc bit
1.3.5 T chc PLCopen

4
Chng II: Mch logic t hp

2.1 nh ngha và phân loi
2.2 Tng hp mch logic t hp
2.2.1 Phng pháp đi s
2.2.2 Phng pháp ma trn Các nô
Làm bài tp
5 2.2.3 Phng pháp Quine Mc. Clusky
6
Chng III: Mch logic tun t
3.1 Khái nim c bn v mch logic tun t

7
3.2 Tng hp mch logic tun t
3.2.1 Phng pháp ma trn trng thái
Làm bài tp
8
3.2.1 Phng pháp ma trn trng thái (tip)
3.2.2 Phng pháp GRAFCET
Làm bài tp
2

9 3.2.2 Phng pháp GRAFCET Làm bài tp
10
Chng IV: Tng quan v PLC
4.1 Gii thiu v PLC
4.2 Cu trúc phn cng
4.3 Hot đng ca PLC
Làm thí nghim
11 4.4 Các lnh trong PLC Làm thí nghim
12
Chng V: K thut lp trình PLC

5.1 Thit k chng trình da vào lu đ
5.2 Thit k chng trình da vào trng thái

Làm bài tp và
thí nghim
13
5.3 K thut ghi dch
5.4 S dng biu đ chc nng tun t (SFC)

Làm bài tp và
thí nghim
14
Chng VI: Ghép ni và truyn thông vi PLC
6.1 Các thit b vào ra
Làm thí nghim
15
6.2 Ghép ni vi PLC
6.3 Truyn thông vi PLC


Chng VII: Mô hình hóa các s kin ri rc
7.1 FSM – Done
7.2 Petrinet - Done
7.3 State Charts & State Flow



3

CHNG 1: KHÁI NIM CHUNG V IU KHIN LOGIC

1.1 Khái nim v KLG
Mt h thng có th đc coi là mt t hp các b phn tng tác ln nhau,
đc t chc đ thc hin mt mc tiêu nào đó, thông thng là đ đt đc giá tr
gia tng - thông qua quá trình thay đi các tính cht vt lý, hóa hc hay sinh hc, sp
đt li v trí, trao đi thông tin – trên các loi nguyên liu thô, nng lng, bán thành
phm, sc lao đng – trong các điu kin môi trng nht đnh. Nu nh các quá trình
xy ra trong các điu kin nht đnh đu tuân theo nhng quy lut hóa lý hay sinh hc
ca chính nó thì đ đm bo kt qu ca quá trình là các sn phm mong mun ta có
th tác đng vào các điu kin này. Vic tác đng vào các điu kin đ quá trình xy
ra nh mong mun gi là điu khin.  thc hin vic điu khin cn phi theo dõi
các đi lng thay đi liên quan đn bn thân quá trình và các tham s th hin các
điu kin mà quá trình đang xy ra thông qua các thit b đo nh các sensor. Các kt
qu mong mun đc th hin nh các lng đt. Nh vy điu khin liên quan đn
vic tip nhn các giá tr lng đt, các giá tr ca các tham s, các giá tr liên quan
đn đi lng thay đi theo quá trình, x lý các thông tin này theo mt quy lut nào
đó, sau đó đa ra các tín hiu tác đng lên quá trình.
Nu theo dõi quá trình theo thi gian có th phân loi quá trình thành loi liên
tc và loi ri rc. Quá trình là liên tc nu có th xác đnh hoc mô t đc các đi
lng liên quan đn quá trình  mi đim theo thi gian, ví d quá trình thay đi nhit
đ, thay đi áp sut, các phn ng hóa hc, … Quá trình là ri rc nu ch có th bit
đc giá tr các đi lng liên quan đn quá trình  nhng thi đim nht đnh theo
thi gian hoc thm chí không bit đc thi đim xut hin ca chúng. Loi sau này
gi là các s kin. S kin ch cho thy s hin din ca chúng khi chúng xy ra.
 có th điu khin, khng ch đc các quá trình, mt vn đ quan trng là
có th có đc mô t toán hc ca chúng. S dng các công c toán hc đ mô t các
quá trình gi là mô hình hóa. ây chính là quá trình dùng t duy trìu tng đ mô t
các quá trình. Vi t duy trìu tng mt s quá trình có bn cht rt khác nhau li có
th đc mô t bi các mô hình ging nhau, do đó đc nghiên cu bng các công c
toán hc ging nhau.
Các quá trình liên tc có th đc mô t bi h phng trình vi phân. Nh phép tính

vi phân có th mô t đc s thay đi ca các đi lng quan tâm trong nhng khong
thi gian nh tùy ý. Các h thng liên tc là đi tng nghiên cu ca lý thuyt điu
khin t đng. c bit đi vi lp các h thng tuyn tính, đc mô t bi h phng
trình vi phân tuyn tính, các phng pháp và công c nghiên cu đã đc phát trin
và ng dng t lâu nay.
i vi các h thng ri rc, vi cm nhn ban đu, có th ngh rng vic mô t
và nghiên cu chúng s d dàng hn. Mt trong nhng cách tip cn ngây th nht đi
vi h thng ri rc là có th lit kê đc ht nhng đáp ng có kh nng xy ra. Ví
4

d mt chic qut đin thông thng có th  trng thái chy hoc dng. Qut có th
chy nu ta đóng công tc cp ngun đin cho đng c qut. Qut s dng nu ta ct
công tc cp đin cho đng c. Hình dung v chic qut s phc tp dn lên nu b
xung thêm nhng trng thái thc t khác. Ch đ chy có th cn phân bit thêm chy
 tc đ nào, đn gin nht có th là qut có ba cp tc đ, 1, 2, 3. Khi trong ch đ
chy có th có ch đ thay đi hng gió. Gia các cp tc đ c đnh có th có ch
đ chuyn gia tc đ này sang tc đ khác và ngc li đ phng theo ch đ gió t
nhiên, gây cm giác d chu. Nu hình dung chic qut này lp đt  mt v trí xa
ngi s dng hoc đây là mt chic qut đ to nên s thay đi áp sut không khí
trong mt dây chuyn công nghip s cn có mt b phn cm bin gió đ nhn bit
qut có thc s hot đng hay không khi công tc ngun đã đóng.  tránh b nh
hng khi đin áp li có s thay đi bt thng tín hiu t b cm bin gió (cm
bin áp sut không khí) ch thc s đc x lý sau mt khong thi gian nht đnh, ví
d sau 30s. Nhng bin đng nháy, mt đin áp ngun ngn 5 – 10s s không nh
hng gì đn trng thái hot đng ca qut. Rõ ràng là đ mô t h thng xác thc
hn, s lng các trng thái s tng lên nhanh chóng. Thc t, mt trong nhng khó
khn ln khi nghiên cu các h ri rc là s lng các trng thái quá ln, đn mc ch
cn lit kê ra chúng đã là không th, ngay c vi s tr giúp ca các máy tính hin đi.
Khái nim v điu khin logic (Logic Control) liên quan đn các h thng ri
rc, trong đó đáp ng ca quá trình ch có th bit đc  nhng thi đim nht đnh

theo thi gian hoc khi nhng s kin xy ra. Thi đim s kin xy ra có th hoàn
toàn không bit trc đc. áp ng ca h thng có th chu s nh hng ca tình
trng trc đó cng nh ca các s kin nên các h thng loi này còn gi là h phn
ng hay h tng tác (Reactive Systems). iu khin logic có th hiu là s la chn
hay s đa ra quyt đnh, trong nhng hoàn cnh nht đnh, trong nhng điu kin
nht đnh, cách tác đng vào quá trình đ có đc đáp ng nh mong mun.
Trong thc t nhng tác đng vào các h ri rc có phm vi rt rng, đt ra nhng vn
đ cn gii quyt cho quá trình điu khin, có th k ra sau đây:
- H thng có th phi  trong các ch đ làm vic khác nhau, tuân theo lnh
điu khin t bên ngoài. Ch đ đn gin nht có th thy là chy (Start), dng
(Stop).
- H thng có th phi chuyn t ch đ này sang ch đ khác theo mt trình t
nht đnh, xác đnh bi mt s điu kin nht đnh. Cách thc hot đng này rt
ph bin đi vi các quá trình công nghip. Ví d đ khi đng mt dây
chuyn công ngh luôn đòi hi nhng trt t cht ch, b phn nào phi chy
trc, b phn nào phi chy sau, cng nh tuân th quá trình tng tc theo quy
lut nht đnh. iu tng t cng xy khi cn dng dây chuyn li.
- m bo quá trình xy ra theo các trình t v thi gian nht đnh. m bo tính
đng b là ví d v nhim v kiu này.
5

- Tng tác gia các b phn. Trong mt h thng các b phn có tng tác ln
nhau, ch đ hot đng  khâu này có th to ra nhng điu kin nht đnh quy
đnh hot đng ca các b phn khác. m bo nhng mi quan h này trong
các h thng phân tán, kích c ln là mt nhim v không h d dàng.
- Phn ng tc thi trc mt s s kin. S kin có th tham gia vào các hot
đng bình thng, ví d nh mt chuyn đng đn mt công tc cui hành
trình, cn phi dng li hoc chuyn đng ngc li, lnh điu khin đn khi
mt nút bm chc nng nào đó tác đng, … S kin thng tham gia đm bo
an toàn cho quá trình nh khi bánh rng truyn chuyn đng b v, vt l thâm

nhp khu vc nguy him, hoc can thip tc thi ca ngi vn hành n nút
dng khn cp khi thy có hin tng bt thng.
iu khin logic đc nghiên cu trong nhiu lnh vc:
- K thut tính toán (Computer Science);
- Lp trình (Programming);
- Mô phng (Simulation);
- Truyn thông (Communication);
- Các h thng điu khin công nghip (Industrial Control).
 đây s ch quan tâm đn nhng vn đ ca điu khin logic trong các h thng điu
khin công nghip, trong đó ngi k s cn thit k h thng điu khin đ đm bo
quá trình xy theo đúng quy trình công ngh yêu cu, hot đng an toàn, tin cy, vi
hiu qu cao nht. Tính hiu qu đc th hin bi s kt hp mt cách tit kim h
thng trang thit b trong khi đm bo đc xác sut gia nhng ln dng máy nh
(Mean Time Between Failures), máy móc d vn hành, d sa cha, tit kim nng
lng, … Nhng thc đo hiu qu ca h thng thit b máy móc có th không d
đánh giá ngay t khâu thit k ban đu nhng có tính đnh hng cho ngi k s khi
tip cn các vn đ đi vi mt h thng điu khin công nghip.
Nhim v thit k mt h thng điu khin logic tuân theo các bc ging nh các
nhim v thit k bt k nào, đó là:
1. Phân tích quá trình đ làm rõ các yêu cu v công ngh mong mun;
2. Trên c s các yêu cu công ngh mong mun cn mô t đc h thng
bng ngôn ng k s phù hp. Ngôn ng k s  đây đc hiu là mt công c mô t
đc thù nào đó mà da trên kt qu mô t h thng, gi là mô hình, có th chuyn mô
hình này sang dng ng dng đc thông qua các thit b phn cng cùng vi các
phn mm cn thit;
3. Mô phng h thng. Vi nhng h thng phc tp hoc quan trng không
th d dàng xây dng ngay các thit b th nghim, có th là do quá đt tin hoc quá
6

nguy him trong th nghim. Các công c mô phng trên máy tính ngày nay cho phép

th nghim trên mô hình gn vi các đc đim thc t, t đó có đc nhng đc tính
ca h thng cn quan tâm.
4. Trin khai h thng điu khin trên các thit b thc. Quá trình này ngày
nay thng đi cùng vi vic thit k phn cng và xây dng các phn mm.
Trong quá trình thit k cn phân bit đc thù ca các phng pháp k s vi
các phng pháp nghiên cu c bn khác. Phng pháp k s nht thit phi đi đn
đc các ng dng mà không nht thit phi đc gii thích ngn ngun bng các suy
lun cht ch, nh trong t duy kiu toán hc.
1.2 Mô hình hóa các h thng ri rc
Mô t các h thng ri rc t ra phc tp hn nhiu so vi các h thng liên
tc. Mc đ phc tp th hin  ch ta có th ri rc hóa các quá trình đn mc đ
nào.  mc đ tip cn ban đu quá trình có th ch phân chia ra theo mt vài ch đ
làm vic, ví d nh chy và dng nh vi chic qut đã nói đn trên đây. Sau đó quá
trình ri rc có th li tip tc đ phn ánh thc t mt cách chi tit hn. Gia các
trng thái làm vic li có th có mi quan h vi nhau, có th xy ra đng thi hoc
theo mt trt t nht đnh nào đó. Khi s lng các trng thái nhiu lên cùng vi các
mi quan h gia chúng, rõ ràng vic xác đnh đc các đc tính, các tính cht ca h
thng tr nên khó khn hn nhiu. Nu nh mc đích ca vic mô hình hóa h thng
là đ suy lun ra đc, đoán trc đc các đáp ng ca h thng thì vic đa ra quá
nhiu các kh nng đáp ng xy ra cng không giúp ích đc gì nhiu cho quá trình
thit k h thng điu khin.
1.1.1 i s Bool
Mt trong nhng công c toán hc có c s đy đ nht đã đc nghiên cu k
lng là đi s Bool, theo tên ca nhà toán hc gia th k XIX Gorge Boole, hay còn
gi là đi s logic [1]. Trong đi s Bool khái nim trìu tng đa ra có dng đn gin
nht là coi s kin ch có th là có hoc không, tn ti hoc không tn ti, đúng hoc
sai. Khái nim đn gin đúng hoc sai đc th hin bng hai ch s 1 và 0 to nên c
s h đm c s 2, bin tt c các phép toán s hc c bn ch còn li là phép cng.
V mt vt lý đúng hay sai có th đc thc hin bng mt mch đin đóng hay m
hay vic to nên mc đin áp gia 0 – 5 V. Các khóa bán dn dùng tranzito có th d

dàng thc hin đc các quá trình vt lý này đã to nên cuc cách mng ln là s ra
đi ca các thit b đin t s, sau đó là máy tính đin t mà nh hng ca chúng đn
mi mt đi sng, kinh t, k thut thì mi ngi đu bit.
Mc dù da trên khái nim c bn nht là đúng hoc sai, 0 hoc 1, đi s Bool
có kh nng mô t hàng lot các quá trình thc t. Các mi quan h logic phc tp nh
7

s la chn các tác đng cn thit trong mt t hp rt ln các tín hiu đu vào th
hin qua các hàm logic. Các công c phân tích ca đi s Bool cho phép ti thiu hóa
các phn t logic cn thit đ xây dng nên các b điu khin logic hu hiu là c s
cho nhng ng dng thc t ca lý thuyt này.
i s Bool là c s đ xây dng nên các mch đin tính toán, các vi mch
logic đ phc hp cao (Complex Programmable Logic Device – CPLD) hay các mch
t hp logic có th lp trình đc (Flexible Programmable Gate Array – FPGA), ngày
càng đc ng dng rng rãi.
Tuy nhiên trìu tng hóa đn mc coi mt cái gì đó ch là đúng hoc sai s là
quá khiên cng khi mô t các quá trình thc t hoc s dn đn phi phân chia quá
trình ra quá nhiu mc đ chi tit đn mc không th phân tích ni.  bù đp nhng
khim khuyt này lnh vc đi s logic đã phát trin lên các hng chuyên sâu mi là
logic m (Fuzzy Logic) và mng nron. Các bc phát trin cao hn ca logic đã t ra
có nhng ng dng thc t quan trng và cn đn nhng nghiên cu chuyên sâu,
ngoài phm vi mun đ cp đn  đây.
Vi s phát trin ca k thut máy tính con ngi đã có nhng công c hu hiu khác
đ mô t mt cách trìu tng nhng quá trình thc t mà không phi da trên t duy
kiu toán hc. ó là nhng công c t duy bng ngôn ng hay bng hình nh.  đây
mun nói đn các công c đ mô hình hóa các quá trình mt cách trc giác thông qua
các loi đ th.
1.1.2 Automat hu hn (Finite State Machine - FSM)
Automat hu hn hay là máy trng thái hu hn dùng ngôn ng hình nh, di
dng đ th đ mô t các quá trình [2]. Các trng thái (state), th hin di dng đ th

là mt hình khép kín, ch nht hay tròn, có th gi chung là qu bóng. Ni gia các
trng thái là các mi tên ch kh nng chuyn t bc này sang bc khác
(Transition).  th này đc gi là đ th trng thái (State graph). Mi mi tên ng
vi mt điu kin logic cn kim tra hay là các tín hiu đu vào. FMS hot đng bt
đu t mt trng thái ban đu, qua các bc chuyn ph thuc vào các điu kin logic
có cho phép hay không, đn mt trng thái bt k nào đó nu có th. Nhng trng thái
có th đn đc t trng thái ban đu trong đ th gi là trng thái đc phép. FMS có
th đa ra tác đng đu ra ph thuc vào các đu vào và trng thái hin ti. Nu đánh
s các trng thái và gán cho các điu kin logic các mc logic 0,1, có th biu din
FMS di dng bng, rt thun li cho biu din di dng ký t, có th chuyn t
môi trng son tho này sang môi trng khác mt cách d dàng.
8


Hình Error! No text of specified style in document 1 Ví d v FSM mô hình
b điu khin thang máy.
Ví d FSM cho trên hình 1.1. Gi s có b điu khin thang máy, ch có hai
tng, tng 1: First; và tng ngm: Floor. Có hai lnh chuyn đng, lên: Up; và xung:
Down. B điu khin có hai đèn ch th, đèn đ ch tng ngm: Red; và đèn xanh ch
tng 1: Green. Mi đèn s sáng khi thang  tng tng ng.  th trên hình 1.1 gm
hai qu bóng ch hai trng thái Floor và First. Tín hiu đu vào là hai lnh Up, Down.
Hành đng cn thc hin khi  các trng thái là làm sáng đèn tng ng và tt đèn
kia.  mi thi đim b điu khin s theo dõi tín hiu đu vào và thc hin bt, tt
đèn nh mong mun.
Nu coi đu vào: Up = 1; Down = 0;
Trng thái: Floor = 0; First = 1;
èn (tín hiu ra): On = 1; Off = 0,
Có th lp bng trng thái nh sau:
Bng Error! No text of specified style in document 1 Bng trng thái ca
FSM trên hình 1.1.

Trng thái u vào Trng thái tip
theo
èn đ
Red
èn xanh
Green
0 0 0 1 0
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 1 1 0 1

FSM có th mô t h thng mt cách hu hiu, và đc ng dng trong thit k
các mch đin t s, các th tc truyn thông [3]. Các phn mm thit k h thng s
ngày nay cho phép khai báo các FMS phc tp và t đng hóa quá trình chuyn t mô
9

hình sang ng dng trên mch đin t rt thun tin. Trong các h thng t đng hóa
phc tp State graph rt hay đc dùng, có th không phi đ thit k mà là đ mô t
hot đng và các tng tác gia các b phn ca h thng.
Mc dù FSM có công c toán hc c s là lý thuyt đ th, nó cng t ra còn
nhiu hn ch, đó là mi trng thái đc coi là không chia nh ra đc na, dn đn
s trng thái có th là rt ln cng nh là các bc chuyn gia chúng.
1.1.3 Petri Net
Petri Net, đc phát minh bi Carl Adam Petri nm 1939 dùng đ mô t các
quá trình hóa hc, là mt ngôn ng toán hc mô hình hóa cho các h thng phân tán
[7]. Petri Net là mt đ th có hng, trong đó mi nt ca đ th th hin bc
chuyn (transition, các s kin có th xy ra), ký hiu bng mt gch đng, và các v
trí (ngha là các điu kin), ký hiu bng vòng tròn nh. Nhng cung có hng, ký
hiu bng các mi tên, ni các nt vi các v trí và ngc li, th hin các v trí đã
chun b các điu kin cho các bc chuyn xy ra. Các cung không bao gi ni gia

cùng các v trí cng nh cùng các bc chuyn.
Các cung ni t v trí đn bc chuyn gi là cung đu vào. Các cung ni bc
chuyn vi v trí gi là các cung đu ra.
Ti các v trí có mt s lng các token nào đó. S phân b các token ti các v
trí gi là s đánh du. Bc chuyn s xy ra nu có token  tt c các cung đu vào.
Khi chuyn các token s b đa sang đu cui ca tt c các cung đu ra. Khi có kh
nng chuyn, tt c các bc chuyn đu có kh nng chuyn nh nhau, tuy nhiên
không th bit là cái nào s chuyn vì mi ln ch có mt token đc chuyn đi. Vì
các token có th phân b  các v trí khác nhau, thm trí nhiu token ti mt v trí, nên
do tính không th bit trc ca mô hình PetriNet mô hình này có th mô t rt tt
tình trng tranh chp (concurrent) ca h thng phân tán.

Hình Error! No text of specified style in document 2 Ví d v Petri Net.
Ging nh các ngôn ng dùng hình nh khác Petri Net cho phép mô t bng đ
th các quá trình nhy cp, bao gm la chn, suy lun và các hot đng tranh chp.
10

Petri Net có đnh ngha toán hc chính xác cho các ng ngha ca nó và có nn tng lý
thuyt đy đ đ phân tích nó.
1.1.4 Statecharts và stateflows
o Statecharts
Statecharts m rng kh nng ca FSM do David Harel đa ra trong nhng
nm 1980 và công b 1987 [4, 5], có kh nng mô t nhng h thng ri rc kiu phn
ng theo s kin phc tp nh h tính toán nhiu CPU, các th tc truyn thông và
các h điu khin đin t trong t đng hóa. Statecharts s dng FSM c bn nhng
b xung thêm ba khái nim c bn, đó là phân cp, tranh chp và qung bá truyn
thông. Nh đó Statecharts vn gi nguyên đc nhng u đim do tính trc giác ca
FSM mang li nhng m rng kh nng din t vi các mc đ chi tit khác nhau,
làm cho đc tính ca nhng h rt ln đc mô t mt cách d hiu và qun lý đc.
Khi s dng công c đ ha máy tính Statecharts có th tr thành mt môi trng mô

t đng riêng, trong đó có th phân chia h thng thành các b phn chc nng và các
đc tính dòng s liu liên quan đn mi b phn và xem xét đc tng tác gia các
b phn vi nhau.
Ví d v Statecharts cho trên hình 1.2 v ch đ ca đng h bm gi. Trong
ch đ bm gi ta mun đng h ch th thi gian theo phút, chính xác đn phn trm
giây, di dng: mm:ss:cc. Ch đ bm gi có th chy lp li (Lap) hoc ch bm gi
mt ln (Lap_stop).  th gm hai trng thái Stop (dng) và Run (chy). Trong Stop
có hai trng thái con là Reset (xóa ht) và Lap_stop (dng vòng lp). Trong trng thái
Run có hai trng thái con là Running và Lap, ngoài ra còn cha mt đ th trng thái
TIC thc hin vic đm gi chính xác đn phn trm giây (cent). Các trng thái đc
kích hot nh nút bm đt ch đ, tng ng vi các tín hiu logic chy (START) và
chy lp li (LAP). Các nút bm này nu bm tip s v ch đ trc đó. Ví d đang
trong trng thái Reset, bm nút START s chuyn sang Running. Nu đang trong
Running bm START ln na s v ch đ xóa ht Reset. Tín hiu START cng tác
đng tng t gia trng thái vòng lp (Lap) và xóa vòng lp (Lap_stop). Trong các
trng thái có th gn vi các hot đng (activities). Ví d trng thái Running có hot
đng trong quá trình trng thái này tích cc, ký hiu là:
during: /trong khi
disp_cent=cent; /ch th phn trm giây
disp_sec=sec; /ch th giây
disp_min=min ; /ch th phút
…
11


Hình Error! No text of specified style in document 3 Ví d Statecharts v ch
đ đng h bm gi.
Tng t nh Statecharts nhng phát trin thành ngôn ng mô t tiêu chun là
UML (Unified Modelling Language) [9] đã đc s dng rng rãi trong mô hình hóa
và thit k các h tng tác kích c ln, trong lp trình cho các ng dng nhúng và

các h điu khin nói chung.
c bit Stateflow do Matlab phát trin, cng là mt dng ca Statecharts, đa ra kh
nng thit k h thng đa trên mô hình (Model-based design), tích hp trong môi
trng mô phng cùng Simulink, to nên kh nng thit k mu nhanh (Fast
Prototyping).
o Stateflow
Stateflow là mt dng công c đ ha tng tác, tích hp cùng công c mô
phng Simulink ca Matlab dùng đ mô hình hóa các h tng tác. Các h tng tác
chuyn t trng thái hot đng này sang trng thái hot đng khác do tác đng ca các
s kin hoc các điu kin nht đnh. Các h thng này mô hình hóa logic hay cách
thc hot đng cho các thit b hay mt h thng t đng hóa nh bm, qut, đng c
hoc mt h máy móc thit b nào đó.
Stateflow biu din các ch đ hot đng ca thit b bng đ th trng thái
(FSM), ví d ch đ làm vic ca chic qut trong nhà có th là cao, trung bình, thp
và dng (High, Medium, Low, Off). Phn mm Stateflow cung cp các đi tng đ
ha, có th gp ra t hp thoi các mu, ni chúng vi nhau bng các cung có hng
đ ch ch đ hay điu kin chuyn t trng thái này sang trng thái khác. Ngoài ra
còn có th xác đnh:
- Các s liu đu vào, đu ra;
- Các s kin đ kích hot đ th trng thái;
12

- Các tác đng và các điu kin gn vi các trng thái và các điu kin đ
xác đnh hành vi ca đ th trng thái.
Vi Stateflow có th m rng kh nng ca đ th trng thái bng cách:
- Thêm vào các cu trúc phân cp;
- Mô hình các trng thái làm vic song song (tranh chp);
- Xác đnh các hàm chc nng bng đ th, bng các th tc chèn vào
hoc bng các bng trng thái.
- S dng logic thi gian đ lp lch cho các s kin.

- Xác đnh các vector, ma trn và các kiu d liu.
Hn na, Stateflow s tin hành mô phng mô hình đã đc xây dng đ
nghiên cu các đc tính cn quan tâm ca h thng. Kh nng rt mnh ca Stateflow
là t đng chuyn sang dng mã chng trình C dùng Stateflow
®
Coder™, tích hp
cùng phn mã C ca Simulink ra dng có th cài đt vào các b điu khin. iu này
rút ngn rt nhiu thi gian lao đng ca các k s trong quá trình thit k h thng
điu khin.
Ví d v đ th trng thái ca Stateflow cho trên hình 1.4. ây là mô hình mt
hp s t đng điu khin ô tô. Hp s s t đng chuyn s tùy theo tc đ ca xe và
đ m ca đng vào ga cho đng c.
- Mô hình có hai trng thái có th hot đng song song là: gear_state
(trng thái hp s) và selection_state (la chn s). Các trng thái song song, cùng
xy ra (parallel AND states) có vành bao bên ngoài bng đng nét đt. Trong mi
hai trng thái song song này có các trng thái con. Các trng thái con có vành ngoài
nét lin là nhng trng thái loi tr nhau, ngha là  mi thi đim ch có mt trong
chúng đc kích hot.
- Các trng thái ni vi nhau bng các cung ch s kin (UP, DOWN)
hoc các điu kin (speed > down_th: tc đ ln hn ngng thp; speed < down_th:
tc đ nh hn ngng thp; speed > up_th: tc đ ln hn ngng tc đ cao; speed
< up_th: tc đ nh hn ngng tc đ cao; …).
- Vi mi trng thái có th có các tác đng (action) gây nên các hot đng
cn thit khi h thng đang  trong mt trng thái nào đó. Các tác đng có th là loi
kích hot khi vào trng thái, entry; khi đang  trong trng thái, during, khi ra khi
trng thái, exit.
- Trong trng thái có th có hàm tính toán, nh hàm calc_th:
[down_th,up_th] = calc_th(gear,throttle). Hàm calc_th tính toán các giá tr ngng tc
đ thp, tc đ cao t v trí hp s gear và đ m ca đng đa ga vào bung đt
throttle.

13


Hình Error! No text of specified style in document 4 Ví d Stateflow điu
khin hp s t đng xe ô tô.
Mc dù không có phn ng ngha cht ch nh UML [6, 9], điu có th dn ti
không ti u v mã phát sinh, li chng trình rt khó phát hin và g ri, nhng
Stateflow rt phù hp cho nhng ngi phát trin ng dng trong các h thng điu
khin, trong đó ngi k s tp trung vào các nhim v đm bo chc nng điu khin
cho h thng ch không phi là các chuyên gia v lp trình hay mô hình hóa.
1.1.5 GRAFCET
GRAFCET cng là mt ngôn ng đ th đc phát trin  Pháp t 1977, nh là
mt phng pháp mô t đc tính cho các b điu khin logic [10]. T nm 1988
GRAFCET đc công nhn nh mt chun quc t bi IEC và mang tên đ th hàm
tun t (Sequential Function Charts – SFC). Ngày nay GRAFCET/SFC là mt phn
trong chun quc t ngôn ng lp trình IEC 61131 cho các b điu khin logic lp
trình đc (Programmable Logic Controller – PLC). GRAFCET đc dùng ph bin
trong công nghip vì giao din đ th rõ ràng ca nó. GRAFCET có c s toán hc t
mng Petri Net.
GRAFCET có cú pháp đ th, ví d cho trên hình 1.5. Nó bao gm các trng
thái (steps), th hin bng mt hình ch nht, và các bc chuyn (transitions), th
hin bng các gch ngang. Lu ý đi vi GRAFCET trng thái (state) đc gi là
step. Trng thái ban đu (Initial step) th hin bi hình vuông nét đôi s đc kích
14

hot trc tiên khi h thng bt đu hot đng. Các trng thái có th đc kích hot
ln lt hoc đng thi.
Trng thái (steps): trng thái có th tích cc hoc không. Trng thái tích cc đc
đánh du bng mt token trong nó. Các trng thái tích cc xác đnh trng thái ca h
thng ti mt thi đim nào đó. Gn vi mi trng thái có th có mt hay vài hành

đng. Các hành đng đc thc hin khi trng thái tích cc.

Hình Error! No text of specified style in document 5 Cú pháp ca GRAFCET.
Các bc chuyn (transitions): dùng đ kt ni các trng thái. Mi bc
chuyn có mt đ hp th nht đnh. Bc chuyn là đc phép nu tt các trng thái
phía trên nó đu tích cc. Khi đ hp th ca mt bc chuyn đc phép tr nên là
đ thì bc chuyn đc kích hot ngay lp tc. Khi bc chuyn kích hot các trng
thái trên nó tr nên th đng và các trng thái tip sau nó tr nên tích cc.
Hành đng (actions): gm hai loi, loi theo mc và loi theo xung. Loi theo
mc kéo dài mt khong thi gian hu hn theo mt bin logic nào đó và gi nguyên
trng thái tác đng chng nào trng thái gn vi nó còn tích cc. Hành đng theo mc
có th là có điu kin hoc không điu kin. Loi hành đng theo xung có nhim v
thay đi giá tr mt bin nào đó. Bin có th là logic nhng không nht thit nh vy.
Mt hành đng theo xung đc thc hin ngay khi trng thái ca nó tr nên tích cc.
Có th đa vào các bin ph thuc thi gian đ to nên các hành đng có tr hoc xy
ra trong khong thi gian nht đnh. Mt hành đng theo mc bao gi cng có th
chuyn thành mt hành đng theo xung.
 hp th (receptivities). Mi bc chuyn có mt đ hp th nht đnh. 
hp th có th là mt điu kin logic, mt s kin hay điu kin logic kt hp vi s
kin. Trên đ th s kin th hin bng mt ch cái (bin) bên cnh trái ca nó có mi
tên lên hoc xung, ví d
,x y  . Mi trên lên ch s kin xy ra  sn lên ca
xung, mi tên xung ch s kin gn vi sn xung.
Ngôn ng GRAFCET đc phát trin vi mc đích s dng cho các b PLC.
Ngôn ng đc dùng trc ht vi mc đích mô t h thng bng đ th đ có th
15

phân tích, đánh giá s hot đng mt cách trc giác. Vic ng dng thc t đc thc
hin bng cách chuyn đ th GRAFCET sang mt ngôn ng thông dng khác là đ
th dng bc thang (Ladder Diagrams – LD). LD là ngôn ng đn gin, tha hng t

các s đ điu khin logic dùng rle trc đây. Các s đ LD rt d thc hin đi vi
các h thng nh nhng khi h thng tr nên phc tp hn thì s đ LD s rt khó
qun lý.
V mt ng dng GRAFCET thng đi cùng vi mt loi PLC do mt hãng
phát trin. Do đó s dng GRAFCET ch hiu qu khi ta đnh xây dng h thng điu
khin trên loi PLC đó, khi đó phn mm son tho chng trình s chuyn t đng
h thng mô t bi GRAFCET sang ngôn ng LD, cài đt trên PLC. Nu không có
nhng điu kin này thì vic chuyn GRAFCET sang dng cài đt trên PLC s rt khó
khn, đn mc mà nhng u th ca ngôn ng đ th cng không còn giá tr gì.
1.3 Chun IEC 61131 và các b điu khin lp trình đc
1.3.1 PLC và ngôn ng lp trình theo chun
PLC là b điu khin logic lp trình đc, đc nhiu nhà sn xut phát
trin vi kích c t nh đn ln và đc ng dng rng rãi trong công nghip.
Tuy nhiên tính ph bin ca PLC làm ny sinh hàng lot vn đ. Mc dù vn
mang mt s đc đim chung v phn cng, phn mm nhng gia các loi
PLC có nhiu đim khác nhau, đc bit là v phn mm mà c th là ngôn ng
lp trình điu khin. Các hãng khác nhau có th phát trin nhng tp lnh khác
nhau, các hàm khác nhau và cách s dng các chc nng quan trng nh b
đm, b đnh thi, truyn thông cng có nhiu đim khác bit. Ngay c gia
các loi PLC ca cùng mt hãng cng có th có s khác nhau rt ln. S bt
tng thích gây ra nhiu khó khn cho ngi s dng khi mun chuyn đi
chng trình điu khin có sn trên mt loi PLC này sang mt loi PLC khác
khi nâng cp hoc sa cha h thng, khi mun s dng phi hp nhiu loi
PLC khác nhau trong cùng mt thit b máy móc. Ngay c vic hc và s dng
các loi PLC khác nhau cng s tiêu tn nhiu công sc và thi gian.
Do nhng lý do trên mà t chc IEC (International Electrotechnical
Commission) đ ra chun cho ngôn ng lp trình mang tên IEC 61131 [12].
IEC 61131 không phi là mt ngôn ng mà là các chun đ ngôn ng c th
phi tuân theo. Chun IEC 61131 đa ra các quy đnh v b điu khin kh
trình, trong đó có PLC, và các thit b ngoi vi đi kèm, t phn cng (c khí,

đin, đin t, khí nén, thy lc, ), truyn thông đn phn mm và ngôn ng
lp trình. B tiêu chun này gm nhiu phn, mi phn xét đn mt khía cnh
nht đnh, và do đó to thành mt chun “con” bên trong b tiêu chun IEC
61131 và thng đc kí hiu bi s th t ca phn (ví d IEC 61131-1, IEC
61131-2, ). Trong đó tiêu chun IEC 61131-3, tc phn 3 ca b tiêu chun
16

IEC 61131, vi tên gi “Programming Languages”, qui đnh v các ngôn ng lp trình
cng nh cách thc lp trình điu khin cho tt c các thit b, các quá trình và các b
điu khin. Nhng qui đnh trong tiêu chun IEC 61131-3 đem li mt cách nhìn nhn
mi v lp trình cho các h thng điu khin, đm bo tính hiu qu cao và sc mnh.
Chun IEC 61131-3 nói riêng và b tiêu chun IEC 61131 nói chung đã vt ra
ngoài gii hn là mt b tiêu chun v PLC mà tr thành mt b tiêu chun cho các
thit b điu khin kh trình (Programmable Controller) nói chung. Hin nay, phn ln
các b điu khin trong thc t đu là các b điu khin kh trình. Bi vy, phm vi
áp dng ca b tiêu chun IEC 61131 tr nên rt rng ln. Mt đim cn chú ý na là
phn nhiu các qui đnh trong b tiêu chun IEC 61131  dng khuyn cáo, ngha là
nên đc tuân theo ch không bt buc. Bi vy mc dù nhiu sn phm ca các hãng
khác nhau đc nói là “tuân theo chun IEC 61131” nhng vn có th không thc
hin đy đ và hoàn toàn đúng nh nhng qui đnh đ ra trong chun.
Di đây s ch ra nhng đc đim quan trng nht mà chun IEC 61131-3
đem li cho các ngôn ng lp trình điu khin.
1.3.2 Không ph thuc vào mt phn cng c th nào.
iu này cn thit đ chng trình có th mang đi đc (Portable). Do tính có
th mang đi đc có th to nên các th vin gm các chng trình nh, đc xây
dng cho các ng dng ph bin, có th ghép ni vào các ng dng ln hn. iu này
cng có ngha là các đon mã có th s dng li (reuseable). Rõ ràng là thi gian và
công sc ca nhng ngi phát trin ng dng s đc gim đáng k.
1.3.3 Dùng nhiu ngôn ng trong cùng mt chng trình điu khin
ây là mt trong nhng u đim ni bt nht ca chun. Vic s dng kt hp

nhiu ngôn ng lp trình khác nhau trong cùng mt chng trình là điu mong mi
ca hu ht các lp trình viên. Trong cùng mt chng trình điu khin, ngi lp
trình có th s dng đng thi và trc tip nhiu ngôn ng lp trình khác nhau. iu
này giúp tng tính linh hot và hiu qu ca vic lp trình bi có th tn dng ti đa
các u đim ca tng ngôn ng lp trình.
IEC 61131-3 đnh ngha 5 ngôn ng lp trình: Ladder (LD), Function block
diagram (FBD), Sequential function chart (SFC), Structure Text (ST), Instruction List
(IL) phc v cho mt di rng các ng dng. Ngi lp trình PLC mi ni s s dng
cùng ngôn ng lp trình, ngân sách đào to s gim đi, nht là khi dùng thit b ca
nhiu hãng khác nhau tuân theo chun này, khi cn thit ch cn b sung thêm mt vài
kin thc v mt b điu khin mi. Chun giúp tng hiu sut cng nh gim thi
gian thc hin mt d án t đng hóa bng cách tái s dng các thành phn (chng
trình) đã đc phát trin trc trong các d án khác hoc bi nhng ngi khác.
17

Tuy nhiên không phi khi nào cng s dng đc 5 ngôn ng lp trình
này, còn ph thuc vào tc đ vi x lý, loi PLC hay mc đ h tr ca hãng.
Thông thng thì vic s dng ngôn ng nh sau đây:
- SFC dùng cho quá trình x lý lp đi lp li, có liên đng hay nhng hot
đng đng thi.
- LD đc chp nhn rng rãi bi ngi lp trình PLC khp toàn cu, dùng
cho nhng ng dng vào ra s, x lý c bn, khá d dàng cho vic thay th
code v sau.
- IL có tc đ x lý nhanh do sát vi ngôn ng máy và hay đc s dng 
châu Âu.
- ST là ngôn ng hay đc dùng  châu Âu, dùng cho nhng ngi quen vi
lp trình bc cao, thc hin đc các phép toán phc tp, nu lp trình bng
IL và ST gây khó khn trong vic phát hin và sa li sau này.
- FBD dùng cho các vào ra s hay nhng x lý c bn, tuy nhiên li tn din
tích màn hình quan sát khi lp trình.

1.3.4 Các công c đt cu hình
 các phng pháp cu trúc hóa các chng trình PLC truyn thng,
các ng dng đc gói gn trong các khi vi các đc tính runtime (khi đang
chy) không rõ ràng, vic cu hình đn thun là chn PLC và phân cng vào
ra, sau đó lp trình da theo phân công ban đu này, s là rt khó khn khi
chng trình ca chúng ta dài hàng trm trang. IEC 61131-3 cung cp các
phng tin chun hóa và tinh vi đ tháo g khó khn này. Vì chng trình là
đc lp vi phn cng, nên vic cu hình cn phi xác đnh đc tính runtime
cho chng trình (PROGRAMs) và khi chc nng (FBs), giao tip gia các
cu hình và gán các bin cho đa ch phn cng PLC c th. Gi đây chúng ta
có th cu hình bng chng trình nên thoát khi gò bó lúc lp trình và cng
không phi nh nhiu na. Qun lý d án có th chia chng trình thành các
module cho nhiu ngi làm sau đó tng hp li mt cách d dàng.
1.3.5 Lp tài liu d án mt cách tin li và nhanh chóng
Chun cng cho phép chng trình cng nh thit b to điu kin đ
giám sát, chn đoán h thng và thu thp d liu phc v cho vic tng kt và
lp k hoch chính xác, d dàng.
1.3.6 An toàn và tin li hn khi dùng các bin và kiu d liu
Vi PLC và phng pháp lp trình thông thng thì vic truy cp d
18

liu đc thc hin bi các bin toàn cc hay là đa ch tuyt đi (phn cng), thông
thng là đa ch vào ra, c, khi d liu chng hn nh I0.0, I0.1, Q0.0,… Ngi lp
trình phi t phân b v trí ca chúng và phi ht sc cn thn nu không s xy ra
trng hp các phn ca chng trình nh hng ln nhau (ví d ghi đè d liu).
Khi lp trình theo chun IEC 61131-3 thì không dùng đa ch phn cng trc
tip mà thay vào đó là vic s dng các bin đc đt tên rõ ràng. Ngi lp trình
cng không phi xác đnh chúng cn đc lu gi  đâu mà chng trình t đng sp
xp. Mi bin có mt kiu d liu c th nh Bool, Byte, WORD, DWORD,
LWORD, Integer (SINT, INT, DINT, LINT, USINT, UINT, UDINT, ULINT),

REAL, LREAL, TIME, DATE, TOD hay TIME_OF_DAY, DT hay
DATE_AND_TIME, WString. Bin cc b ch có ý ngha trong phm vi mt đn v
t chc chng trình, nên không lo nh hng khi s dng  đn v khác.
1.3.7 n v t chc chng trình
i vi các chng trình điu khin ln và phc tp, phng pháp lp trình có
cu trúc đc s dng thay cho phng pháp lp trình tuyn tính. Trong các h lp
trình cho PLC trc kia, phng pháp lp trình có cu trúc đc h tr thông qua vic
t chc chng trình thành các khi (block), vi ý ngha nh là các thành phn nh
nht xây dng nên chng trình (vì vy gi là các building block). Các khi này đc
phân loi theo ni dung cha bên trong khi, thông thng bao gm: khi t chc
chng trình (OB - Organisation Block), khi chc nng (FB - Function Block), khi
d liu (DB - Data Block). Có th thy là  đây khi chc nng và d liu ca khi
chc nng đc tách ri nhau tng ng trong các khi FB và DB. Cách phân chia
nh th này gi nh đn các ngôn ng lp trình quen thuc nh Pascal hay C vi
chng trình chính, hàm và d liu toàn cc (global data).
Chun IEC 61131-3 đã tin mt bc xa hn khi phân chia các khi, đc gi
tên là các đn v t chc chng trình (POU - Program Organisation Unit), theo chc
nng và s phân cp cu trúc. Có ba loi POU đc quy đnh là: Hàm (FUN -
FUNction), khi chc nng (FB - Function Block) và chng trình (PROG -
PROGram). Mt đim đáng chú ý là d liu ca các khi chc nng không nm riêng
na mà đc đa vào ngay trong chính khi đó. ó chính là s đóng gói d liu, mt
trong nhng nguyên tc c bn ca phng pháp lp trình hng đi tng. Vic s
dng POU giúp hn ch đc chng loi khi đc s dng, thng nht hóa và đn
gin hóa đ ngi s dng d dàng hn. Hn na, POU đc thit k hoàn toàn đc
lp vi đi tng, chính vì th mà có th tái s dng chúng trên nhiu nn khác nhau.
1.3.8 Phng pháp cu hình đc bit
Thông thng khi lp trình PLC vic cu hình là chn loi PLC và phân cng
19

vào ra, sau đó vit chng trình da theo phân b ban đu này. Các ng dng đc

đa vào các khi (ví d OB) và không có đc tính lúc vn hành rõ ràng.
IEC 61131-3 áp dng nhng tin b ca công ngh k thut mi cho phép vic mô
hình mt d án PLC gm nhng ng dng có nhiu vi x lý. Mô hình phn mm theo
chun giúp ngi dùng cu trúc hóa các ng dng hng ti thc tin bng cách xây
dng các khi t chc chng trình POU đ to điu kin d dàng cho vic bo trì,
thu thp d liu và tng kh nng chn đoán ca PLC. Mt phn mm đng nht là rt
cn thit cho vic tng tính linh hot ca các ng dng. Các tài nguyên ca PLC (các
vi x lý hay khi CPU) đc gán đc tính vn hành khi cu hình và điu đó làm cho
chng trình ca ta đc lp vi phn cng.
1.3.9 T chc PLCopen
IEC 61131 ra đi mang li nhiu li ich cho c ngi s dng cui và c nhà
sn xut thit b logic kh trình. Hin nay hu ht các hãng đu cam kt sn xut sn
phm tuân theo chun này, có th là mt phn hay toàn phn. Cng phi nói rng
chun không ch áp dng cho PLC, mà cho hu ht các thit b điu khin kh trình
nh PAC, PLC, các b điu khin quá trình, Nhiu t chc đang hot đng nhm
ph bin rng rãi chun, trong đó có vic ra đi ca t chc PLCopen, t chc khuyn
khích các thành viên theo chun. PLCopen đã có rt nhiu thành viên, mà đc bit là
các công ty tp đoàn ln nh Siemens, ABB, Allen Bradley, OMRON, Mitsubishi
Electric, … Hin t chc không ch hot đng  châu Âu mà c c  M, Á.
Công ty Smart software solution, cng là thành viên ca PLCopen, phát trin
phn mm CoDeSys và thành lp t chc automation alliance vi hn 100 thành viên
cam kt s dng phn mm ca hãng. CoDeSys không ch đc chp nhn  châu Âu
mà đang dn phát trin trên toàn th gii, là các công ty  c, Thy s, Italia, Áo,
Pháp, Anh, B, Phn Lan, Thy in, Nga, M và Trung Quc vi nhiu loi sn
phm nh PLC, CNC/PLC combination, B truyn đng thông minh, DCS
(decentralized control system), Panel PLC, Lõi PLC, các module vào ra thông minh,
Phn mm CoDeSys lp trình cho thit b điu khin kh trình hoàn toàn tuân theo
chun IEC 61131-3. Vi mt phn mm lp trình chung theo chun và các hãng sn
xut thit b phn cng cam kt sn phm hoàn toàn h tr thì vic lp trình s thng
nht và đn gin hn cho ngi s dng.

Ngoài các hãng đc k trên còn rt nhiu hãng ln nh na sn xut các sn phm h
tr theo tiêu chun IEC 61131 nh BECKHOFF, Rexroth, Danfoss, Schneider,
Yokogawa, Emerson, Qua đó đ thy rng chun đã đc chp nhn rng rãi nh
th nào. Có mt thc t là nhiu hãng vn dùng phn mm riêng cho PLC hay PAC và
các b điu khin kh trình ca h, do vy vn cha phi là hoàn toàn theo chun nên
cha th tn dng ht đc nhng u đim ca lp trình theo chun, cng cha th tit
kim đc ti đa thi gian và công sc cho vic lp trình. Chng hn, khi mua PLC
ca nhiu hãng, chúng ta vn phi hc khá nhiu, c phn cng ln phn mm, cng
20

cha th ly chng trình lp trình vi phn mm ca hãng này đ sang PLC ca hãng
khác đc. Trong tng lai, nhng hn ch trên s đc khc phc vì tiêu chun này
chc chn s còn đc chp nhn rng hn na và lp trình theo.

21

CHNG 2: MCH LOGIC T HP
2.1 C s toán hc v đi s logic
2.1.1 Hàm và bin logic
a. Bin logic
Bin s x đc gi là bin logic nu x thuc tp hp B ch gm 2 phn t ký
hiu là 0 và 1. Ngha là bin logic x ch nhn hai giá tr 0 và 1.
x B = {0;1}
b. Hàm logic
Hàm s f ca các bin x1, x2, …, xn đc gi là hàm logic khi và ch khi các
bin x1, x2, …, xn là các bin logic và giá tr ca hàm s f cng là giá tr logic, tc là
f cng ch có 2 giá tr 0 và 1.
f(x1, x2, …, xn) B = {0;1} vi x1, x2, …, xn  B = {0;1}.
c. Các phép toán logic c bn
 Phép nghch đo (NOT)

Ký hiu: nghch đo ca mt bin logic x ký hiu là x.
Phép nghch đo đc đnh ngha thông qua bng giá tr 2.1 nh sau
Bng 2.1. Bng giá tr ca phép nghch đo
x
f(x) =
x


0 1
1 0
 Phép cng logic (OR)
Phép cng logic đc thc hin vi 2 bin logic x và y ký hiu là x+y
Phép cng logic đc đnh ngha thông qua bng giá tr 2.2 nh sau:
Bng 2.2. Bng giá tr ca phép cng logic
x Y f(x,y) = x+y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Kt qu ca phép cng logic hai bin logic ch nhn giá tr 0 khi và ch khi c hai bin
logic có giá tr 0
22

 Phép nhân logic (AND)
Phép nhân logic đc thc hin vi 2 bin logic x và y ký hiu là x.y hoc x*y
hoc đn gin là xy
Phép nhân logic đc đnh ngha thông qua bng giá tr 2.3 nh sau:
Bng 2.3. Bng giá tr ca phép nhân logic
x y f(x,y) = x+y
0 0 0

0 1 0
1 0 0
1 1 1
Kt qu ca phép nhân logic hai bin logic ch nhn giá tr 1 khi và ch khi c hai bin
logic có giá tr 1
2.1.2 Các tính cht và đnh lut logic c bn
a. Các tính cht ca phép toán logic
 Tính cht giao hoán
Kt qu ca phép tính giao hoán là không đi nu ta đi ch hai bin logic cho
nhau
x+y = y+x
x.y = y.x
 Tính cht kt hp
x+y+z = (x+y)+z = x+(y+z)
x.y.z = (x.y).z = x.(y.z)
 Tính cht phân phi
x.(y+z) = x.y + x.z
x+(y.z) = (x+y).(x+z)
 Lut De Morgan

n21n11
n21n21
x xxx x.x
x x.xx xx



Ph đnh ca mt tng các bin logic bng tng các ph đnh các bin logic.
Ph đnh ca mt tích các bin logic bng tích các ph đnh ca các bin logic
 Tính đi ngu

Nu trong mt h thc ta thay phép cng bng phép nhân, phép nhân bng phép
cng, thay 0 bng 1 và 1 bng 0 thì s thu đc mt h thc mi gi là h thc đi
ngu. Nu h thc ban đu đúng thì h thc đi ngu ca nó cng đúng.

23

b. Mt s h thc logic c bn
 x+0 = x ; x.1 = x
 x.0 = 0 ; x+1 = 1
 x+x = x ; x.x = x

0
x
.
x
;

1
x
x




 x+xy = x ; x.(x+y) = x

x
)
y
x

)(
y
x
(
;

x
y
x
xy






2.1.3 Các cách biu din hàm logic t hp
a. Biu din bng bng chân lý
Bng chân lý là bng lit kê tt c các t hp các giá tr ca các bin và giá tr
tng ng ca hàm s vi mi t hp bin đó. Nh vy, vi mt hàm n bin thì ta s
có 2
n
t hp bin. Bng 2.4 cho ta mt ví d v bng chân lý vi hàm 3 bin
Bng 2.4 Bng chân lý biu din hàm 3 bin
Giá tr thp phân ca
t hp bin
x1 x2 x3 f(x1,x2,x3)
0 0 0 0 1
1 0 0 1 0
2 0 1 0 “x”

3 0 1 1 “x”
4 1 0 0 0
5 1 0 1 1
6 1 1 0 “x”
7 1 1 1 1
Ghi chú:
Nhng ch đánh du “x” là giá tr hàm không xác đnh (có th là 0 hoc 1), có
ngha là giá tr hàm ng vi các t hp giá tr bin đu vào không nh hng đn vai
trò ca hàm logic này.
u đim ca cách biu din này là d nhìn, ít nhm ln vì tt c các kh nng
có th ca hàm s đã đc lit kê ra ht. Nhc đim ca phng pháp này là cng
knh, đc bit là khi bin s ln.
b. Biu din bng biu thc đi s
Hàm logic có th đc biu din bng biu thc đi s s dng các phép toán
cng và nhân logic. Bng cách biu din hàm logic bng biu thc đi s, có th dùng
các thit b logic đ thc hin hàm logic mt cách dàng.
24

Mt hàm logic n bin bt k bao gi cng có th biu din thành tng chun
đy đ và tích chun đy đ.
 Cách vit hàm di dng tng chun đy đ
 Ch quan tâm đn t hp các giá tr ca bin làm cho hàm có giá tr 1. S
ln hàm bng 1 chính bng s tích ca các t hp bin này.
 Trong mi tích ng vi mt t hp bin làm cho hàm có giá tr bng 1,
các bin có giá tr 1 thì gi nguyên, các bin có giá tr 0 thì đc ly giá
tr đo
 Hàm tng chun đy đ s là tng các tích đó
Ví d: Cho hàm logic 2 bin nh bng 2.5
Bng 2.5: Hàm logic 2 bin s
x1 x2 y=f(x1,x2)

0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Ta nhn thy có 2 t hp giá tr bin làm cho hàm có giá tr 1 là (x1,x2) = (0,0)
và (x1,x2) = (1,1). Vi t hp (x1,x2) = (0,0), vì hai bin đu nhn giá tr 0 nên tích
các bin tng ng s là x




x



. Vi t hp (x1,x2) = (1,1), vì hai bin đu nhn giá tr
1 nên tích các bin tng ng s là x1.x2. Do đó hàm logic có th đc biu din di
dng tng chun đy đ nh sau
y= f(x1,x2) = x




x



+ x1.x2
 Cách vit hàm di dng tích chun đy đ

 Ch quan tâm đn t hp các giá tr ca bin làm cho hàm có giá tr 0. S
ln hàm bng 0 chính bng s tng ca các t hp bin này.
 Trong mi tng ng vi mt t hp bin làm cho hàm có giá tr bng 0,
các bin có giá tr 0 thì gi nguyên, các bin có giá tr 1 thì đc ly giá
tr đo
 Hàm tích chun đy đ s là tích các tng đó
Ví d: Cho hàm logic 2 bin nh bng 2.5
Ta nhn thy có 2 t hp giá tr bin làm cho hàm có giá tr 0 là (x1,x2) = (0,1)
và (x1,x2) = (1,0). Vi t hp (x1,x2) = (0,1), vì bin x1 nhn giá tr 0 nên đc gi
nguyên, bin x2 nhn giá tr 1 nên phi ly giá tr đo, tng các bin tng ng s là
x  x



. Vi t hp (x1,x2)=(1,0), vì bin x1 nhn giá tr 1 nên phi ly giá tr đo,
bin x2 nhn giá tr 0 nên đc gi nguyên, tng các bin tng ng s là x



+x2. Do
đó hàm logic có th đc biu din di dng tích chun đy đ nh sau
y=f(x1, x2)= (x  x



)(x



+x2)

25

 vit các hàm logic di dng ngn gn, ngi ta có th vit các hàm logic
di dng nh sau:
 Dng tng chun đy đ
Hàm logic  bng 2.4 có th vit nh sau:
f(x1,x2,x3)=(0,5,7) vi N = 2,3,6
Trong đó các s 0, 5, 7 là giá tr thp phân ca t hp bin (theo th t
x1x2x3) làm cho hàm có giá tr bng 1; và 2, 3, 6 là các giá tr thp phân ca
t hp bin làm cho hàm có giá tr không xác đnh.
 Dng tích chun đy đ
Hàm logic  bng 2.4 có th vit nh sau:
f(x1,x2,x3)=(1,4) vi N = 2,3,6
Trong đó các s 1, 4 là giá tr thp phân ca t hp bin (theo th t
x1x2x3) làm cho hàm có giá tr bng 0; và 2, 3, 6 là các giá tr thp phân ca
t hp bin làm cho hàm có giá tr không xác đnh.
c. Biu din bng bng Các nô
Nguyên tc xây dng bng Các nô nh sau:
  biu din mt hàm logic có n bin s, cn lp mt bng có 2
n
ô, mi ô
tng ng vi mt t hp bin.
 Các ô cnh nhau hoc đi xng nhau ch cho phép khác nhau v 1 giá tr ca
mt bin
 Trong các ô ghi các giá tr ca hàm tng ng vi t hp bin ng vi ô đó
Ví d: Bng Các nô biu din hàm logic trong bng 1.5
Bng 2.6 Bng Các nô biu din hàm logic trong bng 2.5
x2
x1
0 1

0 1 0
1 0 1

Bng Các nô biu din hàm logic trong bng 2.4
x2x3
x1
00 01 11 10
0 1 0 “x” “x”
1 0 1 1 “x”
Chú ý: vi các ô ng vi các t hp bin làm cho hàm có giá tr không xác đnh thì có
th đin “x” hoc b trng
Bng Các nô cho hàm 5 bin