Bài giảng Điều khiển thủy khí và lập trình PLC

 TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG 
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 
BÀI GIẢNG MÔN HỌC 
ĐIỀU KHIỂN THỦY KHÍ VÀ 
LẬP TRÌNH PLC 
Ths. Phạm Văn Anh (Chủ biên) 
Ths. Đào Minh Đức 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 3 
LỜI NÓI ĐẦU 
Ở nước ta hiện nay, công nghiệp hóa – hiện đại hóa đang bước vào giai đoạn 
phát triển mạnh mẽ. Trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là cơ khí – tự động hóa có nhiều 
bước phát triển vượt bậc, góp phần củng cố và xây dựng cơ sở vật chất hạ tầng cho 
nền kinh tế. 
Góp phần vào những nỗ lực này, các cán bộ, giảng viên và toàn thể các sinh 
viên của đại học Phạm Văn Đồng cũng đang từng bước đổi mới, nâng cao trình độ 
chuyên môn, nhằm tạo ra những bước chuyển lớn trong đào tạo và nâng cao chất 
lượng tạo. 
Từ những yêu cầu trên, nhóm biên soạn đã tập hợp từ nhiều tài liệu để biên tập 
thành bài giảng này. Tài liệu này được sử dụng cho sinh viên các lớp đại học tín chỉ 
với thời lượng 30 tiết. Chúng tôi hy vọng đây sẽ là tài liệu thiết thực cho các bạn 
sinh viên chuyên nghành Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí tại trường đại học Phạm 
Văn Đồng. 
Trong quá trình biên soạn, chắc chắn tài liệu không tránh khỏi có những sai 
sót. Mọi góp ý xin gửi về địa chỉ Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ - Trường Đai học 
Phạm Văn Đồng. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn. 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 4 
Chương 1 ĐIỀU KHIỂN LOGIC 
Mục tiêu 
Chương này trang bị cho các sinh viên kiến thức về đại số Boole, ứng dụng 
của lý thuyết điều khiển logic như: Tối giản các phương trình logic bằng biến đối 
toán học hoặc bảng Karnaugh và nắm vững các phần tử điều khiển logic trong hệ 
thống thủy lực khí nén. 
1.1 Khái niệm cơ bản 
Khái niệm “điều khiển” theo tiêu chuẩn DIN 19 226 (Cộng hòa liên bang 
Đức): là quá trình của một hệ thống, trong đó dưới tác động của một hay nhiều đại 
lượng vào, những đại lượng được thay đổi theo một quy luật nhất định của hệ 
thống đó. 
Đặc trưng cho quá trình điều khiển là mạch tác động hở (hệ thống điều khiển 
hở). Cấu trúc của hệ thống điều khiển hở được biểu diễn như hình dưới: 
Hình 1.1 Hệ thống điều khiển hở 
Hệ thống có các tín hiệu vào xe và tín hiệu ra xa . Ví dụ như mạch điều khiển 
đơn giản của một xilanh khí nén: 
Hình 1.2 Mạch điều khiển xilanh 
Một hệ thống điều khiển bao gồm: thiết bị điều khiển và đổi tượng điều khiển. 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 5 
Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống điều khiển 
+ Đối tượng điều khiển là các loại thiết bị, máy móc.. 
+ Thiết bị điều khiển bao gồm: phần tử đưa tín hiệu, phần tử xử lý và điều 
khiển, cơ cấu chấp hành. 
+ Tín hiệu điều khiển là đại lượng ra xa của thiết bị điều khiển và đại lượng 
vào xe của đối tượng điều khiển. 
+ Tín hiệu nhiễu z là đại lượng được tác động từ bên ngoài vào hệ thống và 
gây ảnh hưởng xấu lên hệ thống. 
Hình 1.4 Các phần tử của mạch điều khiển 
Hình 1.5 Phân loại tín hiệu 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 6 
- Khi tín hiệu thay đổi liên tục tương ứng với các giá trị thông tin biến đổi, 
được gọi là tín hiệu tương tự. 
- Khi tín hiệu mà biên độ thay đổi gián đoạn, được gọi là tín hiệu rời rạc. 
- Khi giá trị của tín hiệu thay đổi được định nghĩa dưới dạng mã nhị phân, gọi 
là tín hiệu số. 
- Tín hiệu nhị phân là tín hiệu số chỉ có hai giá trị (0 và 1) và tín hiệu bộ ba là 
tín hiệu có ba giá trị. 
Ví dụ: tín hiệu điều khiển khí nén phần lớn sử dụng tín hiệu nhị phân: Đóng và 
mở, có và không có khí nén 
1.2 Các phần tử logic 
Các phần tử logic được ký hiệu theo tiêu chuẩn DIN 40 100 (cộng hòa liên 
bang Đức) được ký hiệu trong bảng sau: 
Bảng 1.1 Phần tử cơ bản của mạch logic 
1.2.1 Phần tử logic NOT (đảo) 
Phần tử logic NOT được minh họa trong hình dưới đây. Khi nhấn nút b1 rơle c 
có điện, bóng đèn h mất điện và ngược lại khi nhả b1, bóng đèn h có điện. 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 7 
Hình 1.6 Phần tử logic NOT 
1.2.2 Phần tử logic AND (và) 
Khi nhấn nút b1 đồng thời với b2 rơle c có điện, bóng đèn h sáng. 
Hình 1.7 Phần tử logic AND 
1.2.3 Phần tử logic NAND (và-đảo) 
Khi nhấn nút b1 đồng thời với b2 rơle c mất điện, bóng đèn h tắt. 
Hình 1.8 Phần tử logic NAND 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 8 
1.2.4 Phần tử logic AND-NAND 
- Phần tử logic AND-NAND có 2 tín hiệu ra h1 và h2. 
Hai tín hiệu h1 và h2 là phủ định của nhau. 
Hình 1.9 Phần tử logic AND-NAND 
1.2.5 Phần tử logic AND-NAND với 4 tín hiệu vào 
Sơ đồ mạch được minh họa ở hình dưới đây: 
Hình 1.10 Phần tử AND-NAND với 4 tín hiệu vào 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 9 
1.2.6 Phần tử logic OR (hoặc) 
 Đèn h sáng, khi nhấn nút b1 hoặc b2. Ký hiệu, sơ đồ và bảng chân lý được thể 
hiện trong hình dưới: 
Hình 1.11 Phần tử logic OR 
1.2.7 Phần tử logic NOR (hoặc-đảo) 
Khi tín hiệu trong 2 nút b1 hoặc b2 được thực hiện, thì đèn h tắt. Đèn h sáng 
khi không có tín hiệu nào thực hiện cả. 
Hình 1.12 Phần tử logic NOR 
1.2.8 Phần tử logic OR/NOR 
Phần tử logic OR/NOR với 2 tín hiệu vào và 2 tín hiệu ra được thể hiện như 
hình dưới: 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 10 
Hình 1.13 Phần tử logic OR/NOR 
1.2.9 Phần tử logic XOR (EXC-OR) 
 Đèn h1 sáng, khi nút ấn b1 thực hiện hoặc b2 thực hiện. Khi nhấn cả 2 nút đồng 
thời, đèn h1 mất điện. 
Hình 1.14 Phần tử logic XOR 
1.3 Lý thuyết đại số BOOLE 
Trong kỹ thuật điều khiển, giá trị của các tín hiệu vào và ra được thể hiện dưới 
dạng biến số của đại số Boole. 
1.3.1 Các quy tắc cơ bản của đại số Boole 
 a) Quy tắc hoán vị 
Các toán tử b1 và b2 có thể hoán vị cho nhau: 
b1 ^ b2=b2 ^ b1; b1 v b2=b2 v b1 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 11 
 b) Quy tắc kết hợp 
 b1 ^ b2 ^ b3 = (b1 ^ b2) ^ b3 = b1 ^ (b2 ^ b3 ) 
 b1 v b2 v b3 = (b1 v b2) v b3 = b1 v (b2 v b3 ) 
c) Quy tắc phân phối 
Phép toán liên kết AND, OR, NOT được kết hơp với nhau: 
( b1 ^ b2) v (b3 ^ b4) = (b1 v b3) ^ (b1 v b4) ^ (b2 v b3) ^ (b2 v b4) 
( b1 v b2) ^ (b3 v b4) = (b1 ^ b3) v (b1 ^ b4) v (b2 ^ b3) v (b2 ^ b4) 
b1 ^ (b2 v b3) = (b1 ^ b2) v (b1 ^ b3) 
b1 v (b2 ^ b3) = (b1 v b2) ^ (b1 v b3) 
d) Quy tắc nghịch đảo (Quy tắc Morgan) 
2121
2121
bbbb
bbbb
 
 
321321
321321
321321
bbbbbb
bbbbbb
bbbbbb
 
 
 
321321
321321
321321
bbbbbb
bbbbbb
bbbbbb
 
 
 
e) Quy tắc đơn giản các liên kết 
Quy tắc đơn giản các liên kết được thể hiện ở hình dưới đây: 
Hình 1.15 Quy tắc đơn giản các phép toán 
f) Ví dụ minh họa 
Ví dụ 1.1: Từ phương trình logic sau đây: 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 12 
H)bbbb()bbbb( 43214321  
Hãy thiết kế sơ đồ mạch logic, sao cho số phần tử logic ít nhất và sử dụng số 
phần tử đơn giản với số cổng càng ít càng tốt. 
Theo phương trình logic, ta có được sơ đồ mạch logic được thiết kế như sau: 
Hình 1.16 Sơ đồ mạch logic với 7 phần tử 
Theo quy tắc Morgan, ta biến đổi như sau: 
 43214321
43214321
bbbbbbbb
bbbbbbbb
 
  
Ta có kết quả như sau: 
  Hbbbb()bbbb( 43214321  
Sơ đồ logic sau khi biến đổi còn 5 phần tử logic: 1 NOT, 1NOR với 4 cổng 
vào, 1 OR với 2 cổng vào, 1 NOR với 2 cổng vào, 1 AND với 2 cổng vào. 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 13 
Hình 1.17 Sơ đồ mạch logic với 5 phần tử 
Ví dụ 1.2: Hãy đơn giản mạch điều khiển có phương trình logic sau: 
H)bb()bb( 2121  
Theo phương trình trên, cần 5 phần tử logic. Sơ đồ mạch logic và bảng chân lý 
biểu diễn ở hình dưới: 
Hình 1.18 Sơ đồ mạch logic với 5 phần tử 
Theo quy tắc phân bố, ta biến đổi được như sau: 
H)bb()bb()bb()bb()bb()bb( 221222111221   
Theo quy tắc đơn giản liên kết, ta có: 
1)( 11  bb và 1)( 22  bb 
Như vậy phương trình trở thành: 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 14 
Hbbbb  )()( 1221 
Theo quy tắc Morgan: 
 1212 bb)bb(   
Phương trình đơn giản được: 
H)bb()bb( 1221  
Hình 1.19 Sơ đồ mạch logic với 3 phần tử 
Ví dụ 1.3: 
Thiết lập phương trình logic điều khiển thang máy. Nguyên tắc hoạt động của 
thang máy như sau: thang máy sẽ chuyển động, khi có tác động vào nút nhấn b0 ở 
bên ngoài hoặc bên trong thang máy b1. 
 Mạch điều khiển đóng, khi cửa thang máy b3 đóng. Nếu thang máy có tín hiệu 
b2 (có người vào), thì tác động vào nút nhấn bên ngoài không có hiệu lực. 
Ví dụ này giả thiết rằng, chúng ta chỉ để ý đến là với những điều kiện nào thì 
động cơ thang máy hoạt động. Hướng chuyển động, đích đến (chọn tầng) ở bài toán 
này không đề cập đến. 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 15 
Hình 1.20 Sơ đồ điều khiển thang máy 
( b0 Nút ấn bên ngoài thang máy; b1 Nút ấn bên trong thang máy; b2 Tiếp điểm nằm 
dưới nền thang máy; b3 Tiếp điểm khi cửa thang máy đóng; H Động cơ điện hoạt 
động) 
Có 4 tín hiệu vào, như vậy ta có 24 khả năng mạch kết hợp có thể xảy ra, được 
ký hiệu từ 0 đến 15. Theo yêu cầu đề ra, ta có 3 khả năng z=9.14 thỏa mãn để mạch 
động cơ điện đóng. Dòng kết hợp z=10,11 không có ý nghĩa, bởi vì khi tác động lên 
nút ấn b1 bên trong thang máy, mà tiếp điểm b2 không đóng (không có nguời bên 
trong thang máy). 
Hình 1.21 Bảng chân lí Hình 1.22 Mạch logic và sơ đồ mạch công tắc 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 16 
Ký hiệu x có nghĩa là giá trị H được phép chọn bất kỳ. Trước hết ta chọn ở 
dòng z=10.11, giá trị H=0. Dạng phép tuyển toàn phần được viết như sau: 
Hbbbbbbbbbbbb  )()()( 321032103210 
Sử dụng quy tắc phân bố và quy tắc đơn giản mạch: 
1bb  
Ta có 
   Hbbbbbbbbbb  3210210210 
Sử dụng quy tắc: 111 bbbbb   ta viết được: 
    Hbbbbbbbb  30021210 
Kết quả cuối cùng sau khi đơn giản: 
   Hbbbbbb  321210 
Mạch logic và sơ đồ mạch công tác được biểu diển ở sơ đồ hình 1.22. 
Bây giờ ta chọn dòng z=10.11, giá trị H=1, dạng phép tuyển toàn phần được 
viết như sau: 
Hbbbbbbbb
bbbbbbbbbbbb
 

)()(
)()()(
32103210
321032103210 
 Sử dụng quy tắc đơn giản mạch với 1bb  ta có: 
Hbbbbbbbbbb  )()()( 3213213210 
   Hbbbbbbbbbbb   31210313210 )()( 
Vậy quy tắc đơn giản: 111)( bbbbb   
Ta có dạng đơn giản của mạch logic: 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 17 
   Hbbbb  3120 
Mạch logic và sơ đồ mạch công tác được biểu diển ở sơ đồ hình 1.23 
. 
Hình 1.23 Sơ đồ mạch logic và mạch công tắc, khi chọn dòng z=10.11 với giá trị 
H=1 
1.3.2 Biểu đồ Karnaugh 
 a) Khái niệm cơ bản 
 Với những quy tắc của đại số Boole, người ta có thể kết hợp và đơn giản mạch 
logic hay mạch công tác như ví dụ phần trước đã minh họa. Tuy nhiên ứng dụng 
những quy tắc đại số Boole khá phức tạp. 
 Vào những năm 1953, nhà toán họa Karnaugh (người Anh) đã phát triển một 
phương pháp giải biểu diễn bằng đồ thị. Gọi là biểu đồ Karnaugh. Nhờ biểu đồ 
Karnaugh mà người ta có thể sử dụng ít quy tắc, để đơn giản những phương trình 
logic phức tạp với nhiều biến. 
 Biểu đồ Karnaugh bao gồm nhiều khối và biểu diễn tất cả khả năng dạng phép 
hội toàn phần. Dạng phép hội toàn phần là phép toán liên kết AND, bao gồm tất cả 
các biến và phủ định các biến. 
 b) Biểu đồ Karnaugh với hàm 2 biến 
 Các khối của dòng thứ nhất (1 và 2) gồm phủ định của biến b1. Khối của dòng 
thứ 2 (3 và 4) biến b1. Tương tự khối của cột thứ nhất (1 và 3) bao gồm phủ định 
của biến b2. Khối của cột thứ 2 (2 và 4) bao gồm biến b2 (hình bên dưới). 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 18 
Hình 1.24 Bảng chân lí và biểu đồ Karnaugh cho hàm 2 biến 
Ví dụ 1.4: Cho phương trình logic: Lbbbb  2121 
Điều kiện để phương trình trên có tín hiệu L ở cổng ra H là khối 2 và 4. Với 
hai biến ta có 22 dạng phép hội toàn phần. Khối 2 và 4 được gạch chéo. Trong biểu 
đồ Karnaugh là 2 phép hội toàn phần có trong phương trình nằm kế cận nhau. Hai 
dạng phép hội toàn phần kế cận nhau có tính chất là một trong 2 biến có giá trị thay 
đổi, thì biến thứ 2 không thay đổi. Ví dụ trên, biến có giá trị thay đổi là b1. Như vậy 
phương trình trên ta biến đổi như sau: 
 Lbbb  112 
 Lbb  11 
 LbLLb  22 
Như vậy để thỏa mãn phương trình logic trên, chỉ cần tín hiệu b2. 
 c) Biểu đồ Karnaugh với hàm 3 biến 
 Với 3 biến ta có 23=8 dạng phép hội toàn phần (kí hiệu từ 1 đến 8), xem biểu 
đồ trên hình 1.25. 
 Dòng thứ 1: 3321 ,,, bbbb ; Dòng thứ 2: 3321 ,,, bbbb ; Dòng thứ 3: 3321 ,,, bbbb ; 
Dòng thứ 4: 3321 ,,, bbbb ; 
Cột thứ 1: 32211 ,,,, bbbbb ; Cột thứ 2: 32211 ,,,, bbbbb 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 19 
Hình 1.25 Biều đồ Karnaugh với hàm 3 biến, sơ đồ mạch lôgic và bảng chân lý 
 Ví dụ 1.5: Phương trình logic sau: 
 Lbbbbbbbbbbbb  321321321321 
Theo biểu đồ Karnaugh ta có 4 khối được gạch chéo, tương ứng với phương 
trình logic trên. Nếu tương ướng với phương trình logic trên cần phải có: 
 + Một phần tử OR với 4 cổng vào. 
+ Một phẩn tử AND với 3 cổng vào. 
 + 3 phần tử NOT. 
Sơ đồ mạch logic và bảng chân lý ở hình 1.26 
Hình 1.26 Sơ đồ mạch logic 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 20 
Bây giờ sử dụng bảng Karnaugh để đơn giản sơ đồ logic trên. Trong biểu đồ 
có 2 miền lân cận: 
 + Miền thứ 1 bao gồm: khối 3 và 5 
+ Miền thứ 2 bao gồm: khối 6 và 8 
+ Miền thứ 1 khối 3 và 5 rút gọn ta được: Lbb  32 
+ Miền thứ 2 khối 6 và 8: Lbb  32 
 Như vậy đơn giản phương trình logic trên ta được kết quả như sau: 
 Lbbbb  3232 
 d) Biểu đồ Karnaugh với hàm 4 biến 
 Với hàm 4 biến ta có 24=16 dạng phép hội toàn phần nằm trong 16 khối (kí 
hiệu từ 1 đến 15) trình bày trên hình 1.27. Thiết lập phương trình biểu đồ Karnaugh 
với 4 biến cũng tương tự như với 3 biến. Tuy nhiên số khối tăng lên gấp đôi. 
 Ví dụ 1.6: Đơn giản phương trình logic sau bằng biểu đồ Karnaugh: 
 Lbbbbbbbbbbbb
bbbbbbbbbbbbbbbb
 

432143214321
4321432143214321 
Hình 1.27 Biểu đồ Karnaugh với hàm 4 biến 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 21 
 Theo phương trình logic trên, ta thiết kế được phương trình logic (hình 1.28) 
bao gồm: 
+ 7 phần tử AND 
+ 4 phần tử NOT 
+ Một phần tử OR với 7 cổng vào 
-> Tổng 12 phần tử 
 Bây giờ ta sẽ đơn giản sơ đồ mạch logic trên bằng biểu đồ Karnagh. Trước hết 
theo phương trình logic ta đánh chéo các khối tương ứng. Như vậy theo biểu đồ có 
7 khối được đánh. Ta chia ra thành các miền. 
- Miền thứ nhất gồm: khối 5, 6, 7, 8. Kết quả: 21 bb  
- Miền thứ hai gồm: khối 6, 7, 10 và 11. Kết quả: 42 bb  
- Miền thứ ba gồm: khối 11 và 12. Kết quả: 431 bbb  
- Phương trình logic sau khi đơn giản: 
 Lbbbbbbb  4314221 
Hình 1.28 Sơ đồ mạch logic Hình 1.29 Sơ đồ mạch logic được đơn giản 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 22 
 Sơ đồ logic sau khi tối giản được thể hiện trong hình 1.29 
1.3.3 Phần tử nhớ 
Các phần tử được trình bày phần trước có đặc điểm là tín hiệu ra trong 
momen. Thời gian phụ thuộc vào tín hiệu vào, có nghĩa là khi tín hiệu vào mất, tín 
hiệu ra cũng mất. Trong thực tế tín hiệu thường là dạng xung. Khi tín hiệu tác động 
vào là dạng xung, tín hiệu ra thường là tín hiệu duy trì. Như vậy cần phải có phần tử 
duy trì t ... , M, L, D Giá trị còn lại timer, ở dạng BCD 
Q BOOL I, Q, M, L, D Trạng thái của timer 
Giản đồ thời gian của timer này được thể hiện ở hình 
Hình 3.15 Giản đồ thời gian của timer xung mở rộng 
Ví dụ 3.5: 
Hình 3.16 
3.3.4.4 Timer On-Delay S_ODT 
- Ký hiệu: 
- Các thuộc tính của khối timer trên được thể hiện ở bảng 
dưới đây: 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 84 
Bảng 3.4 
Tham số Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả 
T no. TIMER T Chỉ số nhận biết timer 
S BOOL I, Q, M, L, D Đầu vào Start 
TV S5TIME I, Q, M, L, D Giá trị Preset timer 
R BOOL I, Q, M, L, D Đầu vào Reset 
BI WORD I, Q, M, L, D Giá trị còn lại timer, ở dạng 
interger 
BCD WORD I, Q, M, L, D Giá trị còn lại timer, ở dạng 
BCD 
Q BOOL I, Q, M, L, D Trạng thái của timer 
Hình 3.17 Giản đồ thời gian của timer On-Delay 
 Ví dụ 3.6: 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 85 
Hình 3.18 
3.3.4.5 Timer On-Delay nhớ S_ODTS 
- Ký hiệu: 
- Các thuộc tính của khối timer trên được thể hiện ở bảng 
dưới đây: 
Bảng 3.5 
Tham số Kiểu dữ liệu Vùng nhớ Mô tả 
T no. TIMER T Chỉ số nhận biết timer 
S BOOL I, Q, M, L, D Đầu vào Start 
TV S5TIME I, Q, M, L, D Giá trị Preset timer 
R BOOL I, Q, M, L, D Đầu vào Reset 
BI WORD I, Q, M, L, D Giá trị còn lại timer, ở dạng interger 
BCD WORD I, Q, M, L, D Giá trị còn lại timer, ở dạng BCD 
Q BOOL I, Q, M, L, D Trạng thái của timer 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 86 
Hình 3.19 Giản đồ thời giản của Retentive On-Delay timer 
Ví dụ 3.7: 
Hình 3.20 
3.3.4.6 Timer Off-Delay S_OFFDT 
- Ký hiệu: 
 - Các thuộc tính của khối timer trên được thể hiện ở bảng 
dưới đây: 
Bảng 3.6 
Tham số Kiểu dữ 
liệu 
Vùng nhớ Mô tả 
T no. TIMER T Chỉ số nhận biết timer 
S BOOL I, Q, M, L, D Đầu vào Start 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 87 
TV S5TIME I, Q, M, L, D Giá trị Preset timer 
R BOOL I, Q, M, L, D Đầu vào Reset 
BI WORD I, Q, M, L, D Giá trị còn lại timer, ở dạng interger 
BCD WORD I, Q, M, L, D Giá trị còn lại timer, ở dạng BCD 
Q BOOL I, Q, M, L, D Trạng thái của timer 
Hình 3.21 Giản đồ thời gian của timer S_OFFDT 
Ví dụ 3.8: 
Hình 3.22 
3.3.4.7 Cuộn dây Timer xung ---( SP ) 
- Ký hiệu: ---( SP ) 
- Cuộn dây time xung: ---(SP) Pulse Time Coil 
- Kiểu dữ liệu: S5TIME; Vùng nhớ: I, Q, M, L, D 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 88 
Ví dụ 3.9: 
Hình 3.23 
3.3.4.8 Cuộn timer xung mở rộng: --(SE) 
- Ký hiệu: --(SE). 
- Kiểu dữ liệu: S5TIME; Vùng nhớ: I, Q, M, L, D. 
Ví dụ 3.10: 
Hình 3.24 
3.3.4.9 Cuộn dây timer On-Delay ---( SD ) 
- Ký hiệu: ---( SD ) 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 89 
- Kiểu dữ liệu: S5TIME; Vùng nhớ: I, Q, M, L, D. 
Ví dụ 3.11: 
Hình 3.25 
3.3.4.10 Cuộn dây timer On-Delay nhớ ---( SS ) 
- Ký hiệu: ---( SS ) 
- Kiểu dữ liệu: S5TIME; Vùng nhớ: I, Q, M, L, D. 
Ví dụ 3.12: 
Hình 3.26 
3.3.4.11 Cuộn dây timer Off-Delay ---( SF ) 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 90 
Ký hiệu: ---( SF ) 
Kiểu dữ liệu: S5TIME; Vùng nhớ: I, Q, M, L, D. 
Ví dụ 3.13: 
Hình 3.27 
3.3.5 Counter 
Trong công nghiệp, bộ đếm rất cần cho các quá trình đếm khác nhau như: đếm 
số chai, đếm xe hơi, đếm số chi tiết, Một word 16bit (counter word) được lưu trữ 
trong vùng bộ nhớ dữ liệu hệ thống của PLC dùng cho mỗi counter. Số đếm được 
chứa trong vùng nhớ dữ liệu hệ thống dưới dạng nhị phân và có giá trị trong khoảng 
0 đến 999. 
Các phát biểu dùng để lập trình cho bộ đếm có các chức năng như sau: 
+ Đếm lên (CU = Counting Up): Tăng counter lên 1. Chức năng này chỉ được 
thực hiện nếu có một tín hiệu dương ( từ “0” chuyển xang “1” ) xảy ra ở ngõ vào 
CU. Một khi số đếm đạt đến giới hạn trên là 999 thì nó không được tăng nữa. 
+ Đếm xuống (CD = Counting Down): Giảm counter đi 1. Chức năng này chỉ 
được thực hiện nếu có sự thay đổi tín hiệu dương ( từ “0” xang “1” ) ở ngõ vào CD. 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 91 
 + Một khi số đếm đạt đến giới hạn dưới 0 thì thì nó không còn giảm được 
nữa. Đặt counter ( S = Setting the counter): Counter được đặt với giá trị được lập 
trình ở ngõ vào PV khi có cạnh lên ( có sự thay đổi từ mưc “0” lên mức “1” ) ở ngõ 
vào S này. Chỉ có sự thay đổi mới từ “0” xang “1” ở ngõ vào S này mới đặt giá trị 
cho counter một lần nữa. 
+ Đặt số đếm cho Counter ( PV = Presetting Value ): Số đếm PV là 
một word 16 bit ở dạng BCD. Các toán hạng sau có thể được sử dụng ở PV là: 
Word IW, QW, MW,Hằng số: C#0,,999. 
+ Xóa Counter ( R = Resetting the counter ): Counter được đặt về 0 (bị reset) 
nếu ở ngõ vào R có sự thay đổi tín hiệu từ mức “0” lên mức “1” . Nếu tín hiệu ở 
ngõ vào R là “0” thì không có gì ảnh hưởng đến bộ đếm. 
+ Quét số của số đếm: (CV, CV_BCD ): số đếm hiện hành có thể được nạp 
vào thanh ghi tích lũy ACCU như một số nhị phân (CV = Counter Value) hay số 
thập phân ( CV_BCD ). Từ đó có thể chuyển các số đếm đến các vùng toán hạng 
khác. 
+ Quét nhị phân trạng thái tín hiệu của Counter (Q): ngõ ra Q của counter có 
thể được quét để lấy tín hiệu của nó. Nếu Q = “0” thì counter ở zero, nếu Q = “1” 
thì số đếm ở counter lớn hơn zero. 
Biểu đồ chức năng: 
Hình 3.28 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 92 
a) Up counter 
Hình 3.29 
I0.2: đặt giá trị bắt đầu và cho phép Counter đếm. 
 I0.0: Counter đếm lên 
 I0.3: Reset Counter 
 Q4.0 = 1 khi giá trị của Counter khác 0. 
 MW10: chứa giá trị bắt đầu đếm cho Timer. 
b) Down counter 
Hình 3.30 
I0.2: đặt giá trị bắt đầu và cho phép Counter đếm. 
 I0.0: Counter đếm xuống 
 I0.3: Reset Counter 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 93 
 Q4.0 = 1 khi giá trị của Counter khác 0. 
 MW10: chứa giá trị bắt đầu đếm cho Timer. 
c) Up-Down Counter 
Hình 3.31 
I0.2: đặt giá trị bắt đầu và cho phép Counter đếm. 
 I0.0: Counter đếm lên 
 I0.1: Counter đếm xuống 
 I0.3: Reset Counter 
 Q4.0 = 1 khi giá trị của Counter khác 0. 
 MW10: chứa giá trị bắt đầu đếm cho Timer. 
Câu hỏi ôn tập 
1. Một hệ thống phân loại sản phẩm có cấu tạo như sau: 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 94 
Cửa 1
Cảm biến 1
Cảm biến 2
Cảm biến 3
Cảm biến
Cửa 2
Cửa 3
Hình 3.32 
- Hệ thống sẽ phân ra 3 loại chay theo 3 chiều cao khác nhau do 3 cảm biến 
vật cản xác định. 
+ Loại 1 (Cao nhất, cả 3 cảm biến điều lên mức 1): Sẽ đi theo đường 1. 
+ Loại 2 (Cao thứ 2, cảm biến 1 và 2 sẽ lên mức 1, cảm biến 3 ở mức 0): Sẽ đi 
theo đường 2. 
+ Loại 3 (Thấp nhất, chỉ có cảm biến 1 lên mức 1, cảm biến 2 và 3 ở mức 0): 
Sẽ đi theo đường 3. 
- Việc chọn đường đi do vị trí của cửa gạt quyết định. Ngõ vào -> Start: I0.0, 
Stop: I0.1, CB 1: I0.2 , CB 2: I0.3, CB 3: I0.4. Ngõ ra -> Cửa mở sang 1: Q0.0, Cửa 
mở sang 3: Q0.1. 
Chú ý: Cảm biến quang khi bị chắn ngang thì sẽ lên mức 1. Khoá lẩn khi điều 
khiển 
cửa gạt. Cửa ở vị trí 2 khi Q0.0 và Q0.1 ở mức 0 . 
2. Cho: Đèn 1: Q0.1 Đèn 2: Q0.2 Đèn 3: Q0.3 
- Start: I0.0, Stop: I0.1 
- Viết chương trình điều khiển 3 đèn theo trình tự: 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 95 
- Start -> Đèn 1 sáng 1s -> Đèn 2 sáng 1s -> Đèn 3 sáng 1s -> Đèn 1 và 3 sáng 
2s -> 
Đèn 2 sáng 2s -> Lặp lại. 
- Stop -> Dừng chương trình. 
3. Một bầy gia súc 300 con, được phân ra 3 chuồng khác nhau, mỗi chuồng 100 
con. Gia xúc sẽ đi theo một đường chung sao đó sẽ phân ra mỗi chuồng 100 con. 
- Nhấn Start -> Mở cổng 1 cho gia súc vào (100 con) -> đóng cổng 1, mở cổng 
2 (100 con) -> đóng cổng 2, mở cổng 3 (100 con) -> đóng cổng 3. 
Cửa 1Cử
a 1
Cửa 2
Cửa 3
Hình 3.33 
-Viết chương trình điều khiển (dùng PLC S7-300). 
4. Viết chương trình điều khiển 8 bóng đèn sáng lần lượt từng bóng. Mỗi bóng chỉ 
sáng trong thời gian 2 giây rồi tắt. 
5. Viết chương trình điều khiển 8 bóng đèn sáng đếm nhị phân từ 0b00000000 đến 
0b11111111. 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 96 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Ngọc Phương (2008), Hệ thống điều khiển bằng khí nén, NXB Giáo 
dục, Hà Nội. 
[2] Nguyễn Ngọc Phương (2008), Hệ thống điều khiển bằng thủy lực, NXB Giáo 
dục, Hà Nội. 
[3] Nguyễn Như Hiển, Nguyễn Mạnh Tùng (2007), Điều khiển logic và PLC, Nhà 
xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ. 
[4] Trần Xuân Tùy (2007), Điều khiển thủy khí và điều khiển PLC, Trường ĐH 
Bách khoa Đà Nẵng. 
[5] Phạm Đắp, Trần Xuân Tùy (1998), Điều khiển tự động trong các lĩnh vực cơ 
khí, Nhà xuất bản Giáo dục. 
[6] Siemen, Ladder Logic (LAD) for S7-300 and S7-400 Programming, Reference 
Manual. 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 97 
MỤC LỤC 
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................... 3 
Chương 1 ĐIỀU KHIỂN LOGIC ........................................................................................... 4 
1.1 Khái niệm cơ bản........................................................................................................ 4 
1.2 Các phần tử logic ........................................................................................................ 6 
1.2.1 Phần tử logic NOT (đảo) ....................................................................................... 6 
1.2.2 Phần tử logic AND (và) ......................................................................................... 7 
1.2.3 Phần tử logic NAND (và-đảo) ................................................................................ 7 
1.2.4 Phần tử logic AND-NAND .................................................................................... 8 
1.2.5 Phần tử logic AND-NAND với 4 tín hiệu vào .......................................................... 8 
1.2.6 Phần tử logic OR (hoặc) ........................................................................................ 9 
1.2.7 Phần tử logic NOR (hoặc-đảo) ............................................................................... 9 
1.2.8 Phần tử logic OR/NOR.......................................................................................... 9 
1.2.9 Phần tử logic XOR (EXC-OR) ............................................................................. 10 
1.3 Lý thuyết đại số BOOLE ........................................................................................... 10 
1.3.1 Các quy tắc cơ bản của đại số Boole ..................................................................... 10 
1.3.2 Biểu đồ Karnaugh ............................................................................................... 17 
1.3.3 Phần tử nhớ........................................................................................................ 22 
1.4 Biểu diễn phần tử logic của khí nén............................................................................. 24 
1.4.1 Phần tử NOT...................................................................................................... 24 
1.4.2 Phần tử OR và NOR............................................................................................ 24 
1.4.3 Phần tử AND và NAND ...................................................................................... 24 
1.4.4 Phần tử EXC-OR................................................................................................ 25 
1.4.5 Phần tử RS-FF.................................................................................................... 25 
1.4.6 Phần tử thời gian ................................................................................................ 26 
Câu hỏi ôn tập ............................................................................................................ 27 
Chương 2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN .................................................................. 28 
Bài giảng: Điều khiển thủy khí và lập trình PLC 
Trang 98 
2.1 Thiết kế mạch khí nén cho quy trình 2 xi lanh .............................................................. 28 
2.2 Thiết kế mạch khí nén cho quy trình với 3 xilanh .......................................................... 37 
2.3 Thiết kế mạch khí nén với 2 phần tử nhớ trung gian ...................................................... 43 
2.4 Điều khiển theo tầng ................................................................................................. 48 
2.5 Điều khiển theo nhịp ................................................................................................. 53 
Câu hỏi ôn tập ............................................................................................................... 58 
Chương 3 LẬP TRÌNH PLC ............................................................................................... 59 
3.1 Bộ điều khiển PLC (Programmable Logic Control) ....................................................... 59 
3.1.1 Giới thiệu về PLC ............................................................................................... 59 
3.1.2 Phân loại ........................................................................................................... 61 
3.1.3 Các bộ điều khiển và phạm vi ứng dụng ................................................................ 61 
3.1.4 Các lĩnh vự ứng dụng PLC................................................................................... 62 
3.1.5 Các ưu điểm khi sử dụng hệ thống điều khiển với PLC............................................ 62 
3.1.6 Giới thiệu các ngôn ngữ lập trình .......................................................................... 63 
3.2 Các thiết bị logic chuẩn ............................................................................................. 65 
3.2.1 Các tính năng của PLC S7-300, S7-200 ................................................................. 65 
3.2.2 Các mudule của PLC S7300, S7 200 ..................................................................... 66 
3.2.3 Các vùng dữ liệu, vùng nhớ, các quy định về dữ liệu và địa chỉ trên PLC .................. 69 
3.3 Thiết kế chương trình cho PLC ................................................................................... 76 
3.3.1 Các lệnh vào ra................................................................................................... 76 
3.3.2 Các lệnh ghi xóa trực tiếp giá trị cho các tiếp điểm ................................................. 76 
3.3.3 Các lệnh logic đại số Boole.................................................................................. 77 
3.3.4 Timer ................................................................................................................ 79 
3.3.5 Counter ............................................................................................................. 90 
Câu hỏi ôn tập ............................................................................................................ 93 
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 96 
MỤC LỤC........................................................................................................................ 97