Kombinacyjne układy logiczne (A 2)

Transkrypt

1 POLITECHNIKA LSKA W GLIWICACH WYDZIAŁ INYNIERII RODOWISKA I ENERGETYKI INSTYTUT: MASZYN I URZDZE ENERGETYCZNYCH Kominyjne ukłdy logizne Lortorium utomtyki (A 2) Oprowł: mgr in. Dniel Wel Sprwdził: dr in. Jerzy Widenk Ztwierdził: dr h. in. Jnusz Kotowiz 1

2 1) Wprowdzenie Ukłdy i elementy przełzje W niektóryh ukłdh sterowni, szzególnie sterowni ykliznego relizownego w ukłdh otwrtyh, wrto sygnłów informyjnyh i wykonwzyh przyjmuje tylko dw poziomy np.: minimlny i mksymlny, które umownie przyjto oznz jko 0 i 1. Przejie z jednego poziomu n drugi nstpuje skokowo. Sygnły o tyh ehh nzywmy sygnłmi dwójkowymi (inrnymi), urzdzeni, w któryh sygnły te wystpuj urzdzenimi przeknikowymi. Ukłdy w któryh wykorzystuje si powysze sygnły nzyw si ukłdmi logiznymi (poniew wykonuj funkje logizne). Sygnły dwójkowe wystpuj w mszynh yfrowyh i niektóryh urzdzenih przelizjyh, wystpuj równie w wielu proesh tehnologiznyh, któryh sterownie mon sprowdzi do złzeni i wyłzeni poszzególnyh urzdze. Podstwowym elementem przełzjymi jest przeknik. Jest to urzdzenie reguje n zmin pewnej wielkoi fizyznej w tki sposó, e po przekrozeniu okrelonej wrtoi (progu zdziłni) wielkoi wejiowej wielko wyjiow zmieni si skokowo. Rozrónimy przekniki:. elektromehnizne,. półprzewodnikowe,. iezowe (płynowe, gzowe), d. mgnetyzne. Ukłdy kominyjne Ukłd kominyjny jest ukłdem przełzjym (utomtem yfrowym) słuym do przetwrzni sygnłów dwuwrtoiowyh (inrnyh). Sygnły wejiowe ukłdu mog pohodzi z: zujników, wyłzników, przyisków itp. Sygnły wyjiowe mog sterow np. lmpkmi sygnlizyjnymi, pr silników lu zworów. Stn wyj ukłdu kominyjnego zley tylko od ktulnego stnu wej. Chrkteryzuje si rkiem pmii, któr umoliwiły zpmitywnie poprzednih stnów wej. 2) Podstwowe oznzeni shemtyzne Nzw elementu Oznzenie Kodownie Uzwojenie Z Z = 1 uzw. pod npiiem Z = 0 uzw. Bez npii Styki normlnie otwrte Styki normlnie zmknite 2

3 Elementy lgery Boole Nzw dził Alterntyw =+ Koniugj = Włiwoi Nzw elementu LUB OR I AND Relizj stykow Relizj ezstykow Negj = NIE NOT x Negj sumy = + = Negj ilozynu = = NOR NAND x x 3) Przykłd syntezy kominyjnego ukłdu sterowni Ukłdy przełzje dzielimy n:. kominyjny ukłd sterowni (KUS) - ukłd jedno-tktowy ez pmii, - tki w którym jednemu stnowi wej odpowid jeden i tylko jeden stn wyj, 3

4 . sekwenyjny ukłd sterowni (SUS) - ukłd wielotktowy z pmii, - tki w którym jednemu stnowi wej odpowidj dw stny wyj. Projektownie ukłdu przełzjego nzywmy syntez tego ukłdu. Algorytm syntezy kominyjnego ukłdu sterowni: 1. słowny opis wrunków dziłni ukłdu (poprty shemtem), 2. okrelenie lizy i rodzju wielkoi wejiowyh i wyjiowyh, 3. zpis wrunków pry ukłdu w posti tliy zlenoi, 4. minimlizj grfizn wyreni lizowego (funkji przełzjyh) przy pomoy sitki zlenoi, 5. shemt logizny. PRZYKŁAD Z 1 Z 2 d Y 4 Shemt ukłdu wykonwzego Ad 1. Sterow tk pr pomp, e jeeli o ziorniki s puste to pruj oie pompy, Y i zwory Z 1 i Z 2 s otwrte. Jeeli wod w ziorniku osignie poziom zujnik to wtedy przestnie prow pomp Y. Jeeli osignite zostn poziomy minimlne w ou ziornikh (poziomy i ) przestje prow pomp, zzyn prow pomp Y. Jeeli poziom wody signie zujnik d to wtedy zmyk si zwór Z 2 przy zym pruje ndl pomp Y, zwór Z 1 jest otwrty. Gdy poziom wody osignie poziom zujnik, przy zmknitym zworze Z 2, wówzs pompy i Y przestj prow, zwory Z 1 i Z 2 zostj zmknite. Wydjno pompy jest wiksz od wydjnoi pompy Y. Stn dziłni pompy oznzmy przez 1, nie dziłni przez 0. Gdy zujniki poziomu wody,,, d

5 zostn zlne wod, to przesyłj sygnł 1, nie zlne sygnł 0. Zwór zmknity oznzmy przez 0, otwrty przez 1. Ad 2. Ze wzgldu n to, e pompy i zwory pruj w zlenoi od stopni wypełnienie ziorników, sygnłmi wejiowymi do KUS d sygnły pohodze od zujników poziomu, sygnłmi wyjiowymi d sygnły przesyłne do silników npdzjyh pompy i przełzjyh zwory. WEJ CIA d KSU Y Z 1 Z 2 WYJ CIA = f (,,, d) Z 1 = f (,,, d) Y = f (,,, d) Z 2 = f (,,, d) Zrówno stny wej jk i stny wyj mog przyjmow wrtoi 0 lu 1. Funkje, Y, Z 1, Z 2 nzywmy funkjmi przełzjymi (logiznymi). Ad 3. Sporzdzenie tliy zlenoi d Y Z 1 Z Przez znk Ø lu oznzmy stny niemoliwe fizyznie, które w ogóle w ukłdzie nie mog wystpi. Stny wej odpowidje stnowi wyj 1 5

6 nzywmy stnmi dziłni, stny wej odpowidje sygnłowi wyjiowemu 0 nzywmy stnmi nie dziłni. Ad 4. W dlszym igu rozptrujemy zleno dl, Y, Z 1, Z 2 wg poniszego shemtu:. okrelenie wyreni strukturlnego (funkji przełzjej ) n podstwie wrunków dziłni ukłdów. Funkj okrelmy tu w posti tzw. normlnej sumy. = S 1 + S 2 + S 3 + S 4 + S 5 Normln sum skłd si ze skłdników 1 (S i ) któryh jest tyle ile stnów dziłni. Skłdnik jedynki jest ilozynem sygnłów wejiowyh: S = d tkim y wynik ył równy 1 Skłdniki jedynki dl funkji w kolejnoi wg tliy zlenoi: S 1 = d S 3 = d S 5 = d S 2 = d S 4 = d Nstpnie podstwimy te skłdniki do wyreni n normln sum i posługuj si prwmi i twierdzenimi lgery Boole, minimlizujemy wyrenie literowe do njprostszej posti.. okrelenie wyreni strukturlnego (funkji przełzjej ) n podstwie wrunków nie dziłni ukłdu. Funkj okrelmy w posti tzw. normlnego ilozynu. = C 1 C 2 C 3 C 4 Normlny ilozyn skłd si z zynników 0 (C i ), któryh jest tyle ile stnów nie dziłni. Czynniki 0 s sum sygnłów wejiowyh. C = d le tkih y wynik ył równy 0. Jeeli sygnł wejiowy jest równy 1 nley go znegow: C 1 = d C 2 = d C 3 = d C 4 = d 6

7 Nstpnie podstwimy te zynniki do wyrenie n normlny ilozyn i posługuj si prwmi i twierdzenimi lgery Boole minimlizujemy wyrnie literowe do njprostszej posti. O sposoy s lterntywne. Istnieje prostszy sposó wyznzni funkji przełzjej. W tym elu zpisujemy tli zlenoi w posti sitki zlenoi Krnugh. Poniew w tliy mmy 16 moliwoi, sitk zlenoi musi mie 16 pól. W kde pole wpisujemy jeden stn wyji. Kde pole jest opisne stnem wyj. Sitk zlenoi dl funkji S S d S 1 S 2 Jk poprzednio funkj moemy wyznzy ze stnów dziłni lu ze stnów nie dziłni.. ze stnów dziłni Poniew stny niemoliwe fizyznie w ogóle nie wystpuj, mon stn ten przyj rz z 1 rz z 0 w zlenoi od potrze S = d (=1) S = d (=1) O skłdniki jedynki róni si midzy so tylko zynnikiem d, wynik jest ten sm. A wi d nie wpływ n wynik i mon go pomin i zmist S i S npis S = (=1) Zmist rozptryw osono S i S mon utworzy grup z dwóh pól sitki i od rzu wypis S ior te weji, które s wspólne dl ou pól i odrzuj te, którymi o pol si róni. Im wiksz grup tym mniejsz liz skłdników wyreni literowego. Kdej grupie odpowid jeden skłdnik 1 wi nstpuje zmniejszenie lizy tyh skłdników. Wszystkie 1 musz y ujte w grupy. W grupie mon łzy tylko te pol, które s ssiednie logiznie (rónie si w swoim opisie wielkoimi,,, d tylko n jednym miejsu). Polmi ssiednimi logiznie s równie krtki połoone symetryznie wzgldem pionowej i poziomej osi symetrii. Grupy mog mie ksztłt tylko kwdrtów lu 7

8 prostoktów i mog si skłd tylko z 1, 2, 4, 8 pól (dl sitki z szesnstom polmi). S 1 = S 2 = = +. ze stnów nie dziłni Tok postpowni jest identyzny jk przy stnh dziłni. Jedyn róni jest w definiji normlnego ilozynu i zynnik 0. Te sme stny niemoliwe fizyznie, które uprzednio przyjto z 1 terz mon przyj z 0. C 1 = + = C 1 = + Sitki zlenoi (Krnugh ) dl wszystkih funkji wyj: =f(,,,d) Z 1 =f(,,,d) d d Y=f(,,,d) Z 2 =f(,,,d) Z 1 d d Y Z 2 Okrelenie wyre strukturlnyh n funkje rozlizone n podstwie sitek zlenoi. Otrzymujemy wyreni n podstwie wrunków dziłni w posti sumy. = + Y = + d + = + ( + d ) Z 1 = Z 2 = d 8

9 Ad 5. Nrysownie shemtu ideowego d d Y Z 1 Z 2 Progrm wize: 1. Zmodelow rozwizny w instrukji przykłd n stnowisku lortoryjnym. Sprwdzi dziłnie ukłdu n modelu. 2. Sporzdzi shemt ideowy omwinego ukłdu dl elementów ezstykowyh (rmek typu NAND). 3. Zmodelow otrzymny ukłd połze n logisterze i sprwdzi poprwno pry ukłdu. 4. Rozwiz smodzielnie przykłd podny przez prowdzego i sprwdzi poprwno jego dziłni n logisterze. 9