گیت های منطقی در پی ال سی

بخش بعدی منوی Instruction لوگو مربوط به بلوک های منطقی استاندارد یا بلوک های منطقی بولی استاندارد است. این بلوک ها در کاتالوگ لوگو به عنوان Basic function یا Standard Boolean logic blocks معرفی شده اند. طبق تصویر زیر این قسمت شامل بلوک های AND، OR، NAND و غیره است.

بلوک AND

در صورت فعال بودن تمام ورودی ها در این بلوک، خروجی Q فعال خواهد شد. به عبارت دیگر خروجی بلوک AND تنها زمانی 1 است که تمامی ورودی‌های آن برابر با 1 منطقی باشند. این تابع، معادل با سری کردن چند عملگر در مدار الکتریکی یا معادل حرف “و” در جملات است. در بلوک AND ورودی‌هایی که استفاده نشده اند معادل حالت 1 هستند. در اصطلاح این ورودی‌ها را x می‌نامند. تصویر زیر یک بلوک AND را نشان می دهد.

در این ویدیو نحوه عملکرد و کاربرد عملگر AND را بررسی می کنیم. این ویدیو برگرفته از دوره جامع لوگو زیمنس مثلث زرد است.

در جدول زیر وضعیت و حالت های مختلف ورودی در بلوک AND جهت دست یابی به خروجی 0 آورده شده است.

ورودی 1	ورودی 2	ورودی 3	ورودی 4	خروجی
0	0	0	0	0
0	0	0	1	0
0	0	1	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	0	0
0	1	0	1	0
0	1	1	0	0
0	1	1	1	0
1	0	0	0	0
1	0	0	1	0
1	0	1	0	0
1	0	1	1	0
1	1	0	0	0
1	1	0	1	0

به منظور درک بهتر از عملکرد بلوک AND به مثال زیر توجه کنید. فرض کنید می خواهیم در صورت فشردن کلید های 1 “و” 2 موتور 1 روشن شود. در برنامه نویسی این مثال از بلوک های I1 و I2 به عنوان کلید های 1 و 2 استفاده می کنیم. اتصال این ورودی ها به بلوک AND موجب برآورده شدن شرط “و” می شود. به عبارت دیگر در صورت استفاده از بلوک AND اگر تنها یکی از ورودی های I1 یا I2 فعال شوند، خروجی Q غیر فعال می ماند. در این حالت Q تنها زمانی روشن می شود که هر دو ورودی های I1 و I2 فعال شوند.

به منظور بررسی عملکرد مثال بالا از حالت شبیه سازی برنامه استفاده می کنیم. طبق تصویر زیر در این حالت با انتخاب یکی از کلید های I1 یا I2 خروجی Q روشن نمی شود.

• حالت اول: فشردن کلید I1

• حالت دوم: فشردن کلید I2

طبق تصویر، فعال شدن هم زمان I1 و I2 باعث روشن شدن خروجی Q1 خواهد شد. همانطورکه قبلا اشاره شد در حالت شبیه سازی، تغییر رنگ آبی اتصالات به رنگ قرمز به معنی روشن یا فعال شدن آن اتصال است.

بلوک AND با تریگر لبه

در صورت برقراری دو شرط زیر، خروجی این بلوک به اندازه ی یک چرخه ی کاری فعال می شود:
• همه ی ورودی های این بلوک باید در آن چرخه فعال باشند.
• حد اقل یکی از ورودی ها در طی چرخه ی کاری قبلی غیر فعال باشد.

برقراری دو شرط بالا موجب فعال شدن خروجی به مدت یک چرخه یا سیکل کاری می شود. در نظر داشته باشید که پیش از “1” شدن مجدد، خروجی باید حداقل یک چرخه کاری غیر فعال یا “0” شده باشد. قابل ذکر است که ورودی‌های استفاده نشده یا X برابر با یک در نظر گرفته می‌شوند. در تصویر زیر یک بلوک AND با تریگر لبه نمایش داده شده است.

در تصویر زیر نمودار ارزیابی بلوک AND با تریگر لبه را مشاهده می کنید.

بلوک NAND

خروجی بلوک NAND تنها زمانی 0 می شود که همه‌ی ورودی‌های آن برابر با 1 باشند. قابل ذکر است که ورودی های استفاده نشده یا X برابر با 1 در نظر گرفته می‌شود. تصویر زیر یک بلوک NAND را نشان می دهد.

در جدول زیر نحوه ی عملکرد بلوک NAND ذکر شده است.

ورودی 1	ورودی 2	ورودی 3	ورودی 4	خروجی
0	0	0	0	1
0	0	0	1	1
0	0	1	0	1
0	0	1	1	1
0	1	0	0	1
0	1	0	1	1
0	1	1	0	1
0	1	1	1	1
1	0	0	0	1
1	0	0	1	1
1	0	1	0	1
1	0	1	1	1
1	1	0	0	1
1	1	0	1	1
1	1	1	0	1
1	1	1	1	0

فرض کنید در یک خط تولید درپوش، سه نوار نقاله ی اصلی فرآیند Sorting یا جدا سازی درپوش ها را انجام می دهند. وظایف این سه نوار نقاله عبارت است از:

• نوار نقاله ی 1: انتقال درپوش های سبز و قرمز به سمت جدا کننده
• نوار نقاله ی 2: انتقال درپوش های قرمز به خط بسته بندی
• نوار نقاله ی 3: انتقال درپوش های سبز به خط بسته بندی

قابل ذکر است که تشخص رنگ سبز و قرمز در این پروژه با استفاده از سنسور های تشخیص رنگ انجام می شود. در صورت بروز خطا و قرار گرفتن درپوش های سبز رنگ در نوار نقاله ی 2 باید نوار نقاله های 1 و 2 خاموش شوند. به دلیل دقیق نبودن سنسور مورد استفاده در این خط تولید، جهت تشخیص رنگ سبز در نوار نقاله ی 2 از سه سنسور S2، S3 و S4 استفاده شده است. به این ترتیب در صورت فعال بودن خروجی سنسور S2، S3 و S4 باید نوار نقاله های 1 و 2 خاموش شوند. قابل ذکر است که این مسئله با روش های متفاوتی قابل حل بوده و تصویر زیر تنها یکی از روش ها را شرح می دهد. در این روش خروجی سنسور های S2، S3 و S4 به ورودی های بلوک NAND متصل شده اند. خروجی بلوک NAND نیز به ورودی بلوک های Q1 و Q2 متصل است. با فعال شدن هر سه سنسور S2، S3 و S4، خروجی بلوک NAND غیر فعال شده و در نتیجه موتور نوار نقاله های 1و 2 خاموش می شود.

مطالب شرح داده‌شده در این مقاله را می‌توانید به‌صورت ویدئو در دوره تصویری لوگو زیمنس مشاهده کنید. در این دوره‌ی آموزشی با انواع پی ال سی، زبان‌های برنامه‌نویسی و مینی پی ال سی لوگو زیمنس آشنا می‌شویم. آموزش لوگو از ابتدا صورت گرفته و شامل بررسی ماژول اصلی، کارت‌های توسعه، نصب، سیم بندی، برنامه‌نویسی و کنترل توسط اپلیکیشن و وب سرور می‌شود. در بخش برنامه‌نویسی تمام بلوک‌های دیجیتال، شبکه، آنالوگ و غیره بررسی‌شده و نحوه‌ی کار آن‌ها روی لوگو نمایش داده‌شده است. مانیتورینگ و کنترل لوگو از طریق اپلیکیشن، وب سرور و صفحه‌های طراحی‌شده توسط LWE صورت می‌گیرد. این موارد نیز در دوره‌ی تصویری شرح داده‌شده‌اند. لطفاً جهت مشاهده‌ی سرفصل‌ها و لیست ویدئوهای این دوره روی عبارت لوگو زیمنس کلیک کنید.

بلوک NAND با تریگر لبه

در صورت برقراری دو شر ط زیر، خروجی این بلوک به مدت یک چرخه ی کاری برابر با یک می شود:

• همه ی ورودی ها در سیکل یا چرخه ی کاری قبلی برابر با یک باشند.
• در سیکل یا چرخه ی کاری جدید، یکی از ورودی ها از 1 به صفر تغییر وضعیت دهد.

همانطور که ذکر شد مدت زمان یک بودن خروجی برابر با یک سیکل کاری است. در نظر داشته باشید که وضعیت ورودی های استفاده نشده یا X برابر با 1 در نظر گرفته می شود. در تصویر زیر یک بلوک NAND با تریگر لبه نمایش داده شده است.

در تصویر زیر دیاگرام عملکرد بلوک NAND با تریگر لبه رسم شده است. منظور از اعداد 1 تا 4 سمت چپ همان ورودی های 1 تا 4 بلوک و اعداد 1 تا 10 پائین مشخص کننده ی شماره ی سیکل کاری هستند.

بلوک OR

در صورت 1 بودن حداقل یکی از ورودی‌ها، خروجی بلوک OR فعال خواهد شد. به صورت کلی بلوک OR مانند حرف “یا” در یک جمله و اتصال موازی در یک مدار الکتریکی است. در این بلوک نیز ورودی‌های استفاده نشده یا X برابر با 0 در نظر گرفته می‌شوند. در تصویر زیر شماتیک بلوک OR نمایش داده شده است.

در جدول زیر نحوه عملکرد بلوک OR ذکر شده است.

ورودی 1	ورودی 2	ورودی 3	ورودی 4	خروجی
0	0	0	0	0
0	0	0	1	1
0	0	1	0	1
0	0	1	1	1
0	1	0	0	1
0	1	0	1	1
0	1	1	0	1
0	1	1	1	1
1	0	0	0	1
1	0	0	1	1
1	0	1	0	1
1	0	1	1	1
1	1	0	0	1
1	1	0	1	1
1	1	1	0	1
1	1	1	1	1

در این ویدیو عملگر های OR، NOR، XOR و NOT را بررسی می کنیم. این ویدیو برگرفته از دوره جامع لوگو زیمنس است.

برای درک بهتر تصور کنید نیاز است تا در صورت فشردن هر یک از کلید های K1 “یا” K2 لامپ L1 روشن شود. قابل ذکر است که با فشردن هردو ورودی نیز Q1 فعال خواهد شد. به منظور برنامه نویسی این مثال از بلوک های زیر استفاده میکنم:
• یک بلوک OR جهت تحقق حرف “یا”
• دو بلوک ورودی دیجیتال I1 و I2 به عنوان کلید های K1 و K2
• یک خروجی دیجیتال Q3 به عنوان لامپ L1
• بلوک X1 به منظور بستن انتهای باز برنامه
در تصویر زیر نحوه ی اتصال بلوک ها را مشاهده می کنید.

در ادامه با انتخاب گزینه ی Simulation از نوار ابزار Programming toolbar برنامه ی نوشته شده روی حالت شبیه سازی قرار می گیرد. در این حالت اتصالات با رنگ آبی نمایش داده می شوند.

در این برنامه با انتخاب هر یک از دکمه های I1 یا I2 خروجی Q3 روشن می شود. به عنوان مثال با فعال شدن کلید I1، خروجی Q3 روشن می شود. این حالت در صورت انتخاب کلید I2 نیز صادق است. به بیان دیگر با انتخاب یکی از کلید های I1 یا I2 و یا هر دوی آن ها خروجی L1 روشن خواهد شد.

بلوک NOR

عملکرد بلوک NOR بر عکس یا در اصطلاح نات بلوک OR است. خروجی بلوک NOR تنها زمانی روشن می‌شود که همه‌ی ورودی ‌های آن برابر با 0 باشند. به عبارت دیگر هرگاه حداقل یکی از ورودی‌ها فعال باشد خروجی خاموش خواهد بود. منظور از روشن یا خاموش بودن همان حالات منطقی 1 و 0 است. در این بلوک نیز ورودی‌های استفاده نشده برابر با 0 در نظر گرفته می‌شوند. در تصویر زیر بلوک NOR را مشاهده می کنید.

در جدول زیر وضعیت خروجی بلوک NOR در حالت های متفاوتی از ورودی آورده شده است.

ورودی 1	ورودی 2	ورودی 3	ورودی 4	خروجی
0	0	0	0	1
0	0	0	1	0
0	0	1	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	0	0
0	1	0	1	0
0	1	1	0	0
0	1	1	1	0
1	0	0	0	0
1	0	0	1	0
1	0	1	0	0
1	0	1	1	0
1	1	0	0	0
1	1	0	1	0
1	1	1	0	0
1	1	1	1	0

به منظور درک بهتر از عملکرد این بلوک به مثال زیر توجه کنید. همانطور که مشاهده می کنید پایه ی سوم از بلوک Nor استفاده نشده است. در نتیجه این ورودی به عنوان سطح منطقی 0 در نظر گرفته می شود.

به منظور بررسی برنامه ی فوق می توان از قابلیت شبیه سازی استفاده کرد. طبق تصویر زیر در صورت خاموش بودن تمام ورودی های 1، 2 و 4 خروجی Q3 روشن خواهد بود.

با روشن شدن یکی از ورودی های بلوک NOR خروجی Q3 خاموش می شود. به عنوان مثال در تصویر زیر ورودی 2 در حالت ON قرار گرفته و Q3 غیر فعال شده است.

بلوک XOR

در تصویر زیر بلوک XOR نمایش داده شده است. همانطور که مشاهده می کنید این بلوک تنها دو ورودی با شماره های 1 و 2 دارد. خروجی تابع XOR زمانی برابر با یک می‌شود که حالت ورودی‌ها با یکدیگر متفاوت باشند. به عبارت دیگر وقتی یکی از ورودی‌ها برابر با 1 و دیگری برابر 0 باشد، خروجی بلوک XOR فعال خواهد شد. ورودی استفاده نشده برابر با ورودی 0 در نظر گرفته می‌شود. در تصویر زیر یک بلوک XOR را مشاهده می کنید.

در جدول زیر وضعیت خروجی بلوک XOR در حالت های متفاوت ورودی آن نمایش داده شده است.

ورودی 1	ورودی 2	خروجی
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

بلوک NOT

این بلوک تنها یک ورودی دارد. در صورت صفر بودن این ورودی، خروجی بلوک NOT برابر با “1” است. به عبارت دیگر بلوک NOT حالت ورودی را معکوس می‌کند. در تصویر زیر یک بلوک NOT را مشاهده می کنید.

در جدول زیر نحوه عملکرد بلوک NOT نوشته شده است.

ورودی	خروجی
0	1
1	0

در جدول زیر نماد بلوک های پایه یا Basic Blocks در نمایشگر مینی PLC لوگو و مدار الکتریکی معادل آن ها آورده شده است:

نام بلوک	نماد بلوک در نمایشگر لوگو	مدار الکتریکی معال بلوک
AND
AND با تریگر لبه		—
NAND
NAND با تریگر لبه		—
OR
NOR
XOR
NOT

محتوای این مقالات برگرفته از کتاب لوگو 8 تالیف مثلث زرد می باشد. این کتاب دارای مجوز از وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی بوده و هر گونه کپی و نسخه برداری و انتشار مجدد غیرمجاز بوده و پیگرد قانونی دارد.