گیت های منطقی پایه در برنامه نویسی PLC

سلام بر همراهان همیشگی همیار اتوماسیون صنعتی و ابزاردقیق، امروز میخواییم گیت های منطقی پایه رو با هم بررسی کنیم تا در برنامه نویسی plc های مختلف از آنها استفاده کنیم.

در سال ۱۸۵۴ میلادی، جرج بول (George Boole) در مورد «قوانین اندیشه» (Laws of Thought) که نسخه ساده‌تری از قانون «گروه» (Group) یا «مجموعه» (Set) است، تحقیقاتی انجام داد که منجر به توسعه «جبر بولی» (Boolean Algebra) شد.

جبر بولی عمدتاً در مورد این تئوری است که منطق (Logic) و مجموعه عملیات (Set Operations) یا «درست» هستند و یا «نادرست»، و در یک لحظه، هر دو (درست و نادرست) با هم اتفاق نخواهد افتاد.

به همین دلیل، این موارد با ۰ و ۱ نمایش داده می‌شود. برای مثال، اینکه مقدار عبارت A+A به جای ۲A‌ برابر با A‌ باشد، کاملاً در حوزه جبر بولی نرمال و طبیعی است.

گیت های منطقی در حقیقت یک مدار الکترونیکی است که یک یا چند ورودی و فقط یک خروجی دارد

گیت منطقی AND

تابع AND تنها در حالتی خروجی دارد که همه روردی های آن یک باشد.

در مبحث الکترونیک، تابع AND را با یک نقطه (.) نشان می‌دهند. بنابراین، خروجی یک گیت AND‌ با دو ورودی A و B با عبارت بولی A.B نمایش داده می‌شود.

در شکل زیر گیت AND را با نماد بین المللی و آمریکایی مشاهده می کنید:

همچنین نماد گیت AND را در استاندارد انگلیسی مشاهده می کنید:

یک دروازه AND می تواند بیش از دو ورودی داشته باشد ؛ برای مثال در شکل زیر یک دروازه با سه ورودی ، همراه با مدار معادل کلیدی آن را مشاهده می کنید.

در شکل زیر آی سی گیت AND با دو ورودی را مشاهده می کنید : دیتاشیت این آی‌سی رو در قسمت فایل های پیوست انتهای مطلب میتونید ببینید هم چنین برای دانلود دیتاشیت سایر مدارات و آی سی ها از سایت آرشیو دیتاشیت استفاده نمائید.

یک مثال با گیت AND

فرض کنید شرکتی میخواهد فردی را اســتخدام کند، از شرایط اســتخدام، داشتن دیپلــم و گواهینامه مهارت درکار با کامپیوتر اســت. بدین ترتیب فردی میتواند از دروازه شرکت عبور کند و به استخدام درآید که دیپلم و گواهی مهارت در کار با کامپیوتر داشــته باشد، اگر هرکدام از شرایط را نداشته باشد استخدام نمیشود.  مثلا درمورد آقای احمدی دیپلم دارد پس یکی از ورودیها یک اســت اما گواهینامه کار بــا کامپیوتر را ندارد پس ورودی دوم صفــر اســت. درنتیجه این فرد اســتخدام نمیشود بنابراین خروجی نیز صفر است. یا خانم نادری دیپلم ندارد پس یکی از ورودیها صفر است، اما گواهینامه کار با کامپیوتر را دارد در نتیجه ورودی دوم یک اســت. باز هم این فرد اســتخدام نمیشود ولی آقای رضایی هم دیپلم و هم گواهینامه مهارت کار با کامپیوتر را دارد پس هر دو ورودی یک است و این فرد استخدام میشود.

دروازه منطقی OR

تابع منطقی OR یکی دیگر از دروازه های منطقی پایه می باشد که در برنامه نویسی PLC مورد نیاز می باشد و خروجی این گیت زمانی یک است که حداقل یکی از ورودی های آن یک باشد.

خروجی گیت OR فقط زمانی صفر است که تمامی ورودی های آن صفر باشد

در شکل زیر نماد استاندارد بین المللی و آمریکایی گیت OR را مشاهده می کنید:

همچنین در استاندارد انگلیسی نماد گیت OR به صورت زیر است :

برای اینکه نشان دهیم متغیر A و متغیر B با یکدیگر OR شده اند ، از رابطه زیر استفاده می کنیم :

یک دروازه OR می تواند بیش از دو ورودی داشته باشد ، برای مثال در شکل زیر شما مدار معادل کلیدی و نماد گیت OR با سه ورودی را مشاهده می کنید :

گیت های منطقی به صورت آی سی های در وازه منطقی وجود دارند و به صورت یک پکیج در آی سی موجود اند. در شکل زیر شما IC Gate OR را مشاهده می کنید که بر اساس استاندارد IC7432 هست.

گیت منطقی NOT (نه)

تابع منطقی یا گیت NOT ، یک ورودی و یک خروجی دارد. این گیت، منطق 00 ورودی را به 11، و منطق 11 ورودی را به 00 در خروجی تبدیل می‌کند. خروجی این گیت را در توصیف بولی، با یک خط بالای نماد ورودی نمای ش می‌دهند که نشان دهنده وارون عمل کردن آن است.

از آنجایی که گیت NOT، منطق وارون یا مکمل را ارائه می‌کند، آن را وارونگر (Inverter) نیز می‌نامند. در مدارهای منطقی، این عمل وارون کردن را می‌توان با یک کلید «معمولاً بسته» (Normally Closed) نمایش داد.

در شکل زیر نماد دروازه منطقی NOT را بر اساس استاندارد آمریکایی مشاهده می کنید:

در شکل زیر نماد گیت OR را در استاندارد انگلیسی مشاهده می کنید :

تا اینجا با سه گیت اساسی و پایه در مدارات منطقی و PLC ها آشنا شدیم . در مقاله بعدی با ترکیب گیت های فوق با هم گیت ها و دروازه های منطقی ترکیبی پایه رو با هم بررسی می کنیم.

توجه : تعدادی از تصاویر این مطلب از کتاب مبانی دیجیتال گرفته شده است

دانلود فایل های پیوست