Файл: В.Н. Ермак Логический синтез автомата.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.06.2024

Просмотров: 21

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Министерство образования Российской Федерации Государственное учреждение

Кузбасский государственный технический университет

Кафедра прикладной механики

ЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АВТОМАТА

Методические указания к лабораторной работе по теории механизмов и машин

для студентов направлений 552900, 551800, 551400

Составитель В.Н. Ермак

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 4 от 16.05.01

Рекомендованы к печати методической комиссией направления 552900 Протокол № 10 от 26.11.01

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2002

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

 

 

 

 

 

Цель работы – научиться строить логическую схему системы

управления машины-автомата дискретного действия.

 

 

 

 

 

Для этого по заданному порядку работы исполнительных орга-

нов автомата строится схема блока управления. Построенная схема

проверяется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работа рассчитана на 2 часа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

 

 

 

 

 

Исполнительными органами автомата, рассматриваемого в дан-

ной работе, являются поршни пневмоцилиндров 1, 2, 3 (рис. 1).

 

 

1

s1

Ц1

 

 

x1

 

 

Заданный по-

 

x1

 

 

 

 

рядок

их

работы

 

 

 

 

 

 

обеспечивает

блок

4

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

10

 

 

управления 14, ко-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нечные

 

выключа-

2

 

Ц2

 

 

x2

 

 

тели 7…12,

пнев-

 

x2

 

 

 

 

моусилители

4…6

 

 

 

 

 

 

и элемент

памяти

5

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

11

 

 

13. Задания на син-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тез подобраны так,

 

 

Ц3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

x3

 

 

чтобы

 

автомат

 

x3

 

12

 

 

имел один элемент

6

 

 

 

 

 

 

памяти.

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

Синтез

 

сис-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

темы

управления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

ведётся

 

в

четыре

13

z

z

x3

x3

x2 x2

x1 x1

этапа:

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

1) определение

 

 

 

 

 

 

 

входных

сигналов

 

 

 

 

 

 

И

 

блока управления;

 

 

 

 

 

 

И

2)

определение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выходныхсигналов;

 

 

fz

fz

f3

f3

f2 f2

f1 f1

3)

составление

 

 

 

 

 

 

 

 

логическихформул;

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

построение

 

Рис. 1. Схема автомата на пневмоэлементах

блока управления.


2

Определение входных сигналов блока управления

Входными являются сигналы x1 , x2 , x3 , x1 , x2 , x3 от конечных выключателей и сигналы z, z от элемента памяти. Сигналы конечных

выключателей однозначно определяются исходной тактограммой, сигналы элемента памяти в известной мере произвольны.

Тактограмма - это совокупность условных графиков работы исполнительных органов. Исходной является тактограмма, которая строится непосредственно по заданному порядку работы исполнительных органов. При построении исходной тактограммы сначала проводят наклонные участки графиков, затем горизонтальные. Так, если из исходного положения, показанного на рис. 1, поршни пневмоцилиндров выдвигаются и задвигаются в последовательности 1, 1, 2, 3, 2, 3, то сначала проводят участки ab, bc, de, fg, mn, pq, затем cr, ud, em и т. д. (рис. 2).

 

s1

t0

t1

t2

t3

t4

t5

t6

Ц1

 

b

 

 

 

 

r

a

 

c

 

 

 

 

x1

0

1

0

0

0

0

20=1

Ц2

s2

u

 

d

e

m

n

 

 

 

 

 

21=2

 

x2

0

0

0

1

1

0

Ц3

s3

 

 

 

f

g

p

q

 

 

 

 

 

 

 

x3

0

0

0

0

1

1

22=4

ИЧ

 

0

1

0

2

6

4

 

z

 

0

 

1

 

 

 

0

 

 

 

A

 

 

B

 

 

 

Рис.2. Определение входных сигналов

Восходящие участки графиков соответствуют выдвижению поршней, нисходящие - возвращению. Входные сигналы проставляют непосредственно на тактограмме. В силу взаимной инверсности сигналов от левых и правых конечных выключателей проставляют сигналы только от правых выключателей - x1, x2, x3. При этом руководствуются следующим. Если поршень задвинут, то его правый выключатель не нажат, сжатый воздух от этого выключателя в блок управления не поступает и сигнал выключателя считается равным нулю. Если поршень выдвинут, то правый выключатель нажат, сжатый воздух поступает и сигнал равен единице.


3

Совокупность сигналов x1, x2, x3 в каждый момент времени t0, t1, t2 и т. д. (эти моменты называются логическими тактами) представляет собой некоторое двоичное число x1x2x3, записанное столбиком. Это число называется информационным. При синтезе информационные числа (ИЧ) сопоставляют между собой, чтобы выявить совпадающие. Для удобства сопоставления двоичные числа преобразуют в более компактные десятичные. Это делают следующим образом.

Полагая, что x1 образует самый младший разряд двоичного числа, умножают этот разряд на два в нулевой степени. Каждый следующий разряд умножают на два в степени на единицу больше предыдущей (на рис. 2 множители показаны справа от тактограммы). Результаты умножения складывают по вертикали и записывают в строку ИЧ. Записанное и есть десятичное выражение двоичного числа.

Блок управления имеет неизменные связи между своими входами и выходами, и поэтому на одни и те же входные сигналы - одни и те же ИЧ- может реагировать только одинаково. Если реакция должна быть разной, то и входные сигналы должны быть разными. Так, судя по тактограмме, показанной на рис. 2, в ответ на ИЧ=0 в такте 0 (в момент t0), блок управления должен подать сигнал на выдвижение поршня первого цилиндра (см. участок ab тактограммы), а в ответ на то же ИЧ в такте 2, должно начаться выдвижение de во втором цилиндре, следовательно, в тактах 0 и 2 ИЧ должны быть разными.

ИЧ делают разными за счёт введения дополнительного сигнала z от устройства, называемого элементом памяти или просто памятью. При z=0 память считается выключенной, при z=1 - включённой. В тактах, где ИЧ совпадают, проставляют взаимно инверсные значения z: 0, 1 или 1, 0. На рис. 2 принят первый вариант.

Чтобы выделить промежутки времени, в которых память включается или выключается, к тактограмме пристраивают несколько тактов последующего цикла. Руководствуясь периодической повторяемостью тактограммы, проставляют в этих тактах значения z, известные по текущему циклу. В нашем случае достаточно добавить значение z только в начале следующего цикла.

Проставленные значения z делят тактограмму на две временные зоны - А и В. В зоне А память включается, в зоне В - выключается.

Переключать память можно только в тех тактах указанных зон, где значение z ещё не проставлено. Из этого следует, что включать память можно только в такте 1, а выключать - в такте 3, 4 или 5. Остановимся на такте 4.


4

На переключение памяти необходимо некоторое добавочное время t1-t1 и t4-t4 (рис. 3).

 

s1

t0

t1 t1 t2

t3

t4 t4

t5

t6

Ц1

 

 

 

 

 

 

 

x1

0

11

0

0

00

0

 

 

 

Ц2

s2

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Введение тактов

 

x2

0

00

0

1

11

0

переключения памяти

Ц3

s3

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

0

00

0

0

11

1

 

ИЧ

 

0

1

0

2

6

4

0

z

 

0

01

1

1

10

0

0

ИЧП

0

1;9

8

10

14;6

4

 

Введя это время, проставляют значения z на его границах. Согласно принятому выше решению, в интервале t1-t1 память включается и, следовательно, z меняется здесь с нуля на единицу, в интервале t4-t4 - наоборот. От включения до выключения и обратно состояние памяти должно быть неизменным, исходя из этого, проставляют значения z в ещё незаполненных тактах.

Введение добавочных тактовt1 иt4 требует определения значений не только сигнала z в этих тактах, но и x1, x2, x3. Это делают на основании следующего. Во время переключения памяти все поршни стоят на месте, значения сигналов x1, x2, x3 на границах интервалов t1-t1 и t4-t4 остаются неизменными, поэтому двоичное число x1x2x3 =100 такта 1 копируют в 1, а x1x2x3 =011 такта 4 копируют в 4.

Правильность определения всех входных сигналов проверяют подсчётом информационных чисел ИЧП, учитывающих сигналы памяти. Для этого к ИЧ, найденным ранее, прибавляют значения z, умноженные на 23, т. е. на 8. При этом учитывают, что в добавочных тактах t1, t4 значения ИЧ такие же, как в одноимённых предшествующих тактах t1, t4 соответственно. Все ИЧП должны быть разными.

Внекоторых заданиях возможно двукратное совпадение информационных чисел. Пример такого совпадения показан на рис. 4.

Встроке ИЧ имеем два нуля и две двойки. Проставив под нулями z, равное 0 и 1, под двойками ставим 1 и 0. В противном случае, т. е. при 0 и 1, пришлось бы переключать память не только в зонах А и В, но и между


5

тактами2 и3, аэтоневозможно, т. к., согласноприведённомувышеправилу, вэтоминтерваленетниодноготактаснепроставленнымзначениемz.

0

1

2

3

4

5

6

ИЧ 0

1

0

2

6

2

 

z 0

 

1

1

 

0

 

АВ

Рис. 4. Двукратное совпадение информационных чисел

Значения сигналов x1, x2, x3, z, найденные по рис. 3, переписывают затем в расширенную тактограмму (рис. 5, а).

 

0

1

1

2

3

4

4

5

6

x1

0

1

1

0

0

0

0

0

 

x2

0

0

0

0

1

1

1

0

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

0

0

0

0

0

1

1

1

 

z

0

0

1

1

1

1

0

0

 

f1

1

 

0

0

0

0

0

0

 

f1

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

f2

0

0

0

1

 

 

0

0

б)

f

 

 

 

 

 

0

0

0

1

 

2

 

 

 

 

 

 

f3

0

0

0

0

1

 

 

0

 

f3

 

 

 

 

 

0

0

0

1

 

fz

0

1

 

 

 

0

0

0

 

fz

 

 

0

0

0

0

1

 

 

 

Рис. 5. Входные и выходные сигналы блока управления

По значениям сигналов x1, x2, x3, z строят обновлённые графики работы исполнительных органов и элемента памяти. Там, где сигнал меняется с нуля на единицу, проводят восходящую линию графика;