Екатеринбург 2016
Контрольная работа состоит из одной задачи. Варианты номеров задач приведены в таблице. В левом столбце таблицы указана предпоследняя цифра, в верхней строке – последняя цифра номера зачетной книжки. На пересечении строки и столбца каждый студент найдет свой номер задачи.
Комбинационные детерминированные модели. Таблицы истинности
В качестве комбинационных (как наиболее простого вида) моделей, в которых дальнейший ход цикла определяется состоянием входов и выходов объекта управления только в данном такте, часто используются таблицы истинности, отражающие однозначное соответствие дискретных состояний входов и выходов объекта управления.
Активное (включенное) или пассивное (отключенное) состояние исполнительного элемента (входа) или уровень контролируемого выхода (высокий, низкий) может обозначаться любыми символами. Обычно для этих целей используются дискретные величины 1 и 0.
При числе входов п возможны N = 2 n сочетаний комбинаций их единичного и
нулевого уровней. Поскольку последовательность смены комбинаций в данном случае роли не играет, в таблице истинности их удобно располагать в виде кодов натурального ряда двоичных чисел, то есть чередуя 0 и 1 для первого входа через одно состояние, для второго - через два, для третьего - через четыре и т.д. Следует отметить, что не все комбинации состояний входов (исполнительных приводов) и датчиков реально могут иметь место.
Задача № 1
1. Составить таблицу истинности для схемы устройства, производящего сортировку деталей (в соответствии с исходными данными варианта задачи, см. табл.2) на четыре группы по размеру, равному b или 2b или Зb или больше 4b, путем открывания заслонки бункеров-накопителей, предназначенных для отбора деталей каждого типа. Контроль размеров деталей можно осуществить четырьмя датчиками
d 1 - d 4, установленными (рис. 1) поперек роликового транспортера. Обозначив
бункеры
Б 1,
Б 2, Б 3
и Б 4, выделим следующие ситуации:
1) идет деталь размера b — перекрыт один из датчиков (d 1 или d 2
или d 3
или
d 4), открыт бункер Б 1;
2) идет деталь 2b — перекрыты два датчика (d 1, d 2
или
d 2,
d 3 или
d 3,
d 4 ),
открыт бункер Б 2;
3) идет деталь размером Зb — перекрыты три датчика (d 1,
d 4 ), открыт бункер Бз;
d 2, d 3
или
d 2,
d 3,
4) идет деталь размером более 4b — перекрыты все четыре датчика, открыт
бункер Б 4.
Таблица истинности составляется для всех возможных комбинаций командных датчиков. Число таких комбинаций равно N = 2 n = 16, где п = 4 - число командных входов (число датчиков). Состояния датчиков обозначаются двоичным кодом натурального ряда чисел, что позволяет упростить заполнение таблицы. Выходные сигналы 0 или 1 соответственно означают, закрыт или открыт бункер.
Рис. 1 Установка датчиков для контроля размеров детали
Незаполненные клетки состояний выходов соответствуют нереальной
ситуации, когда деталь перекроет датчики d 1
и d 4
и не перекроет d 2
и d 3; она
может возникнуть лишь в результате неисправности датчиков d 2
и d 3
(и т. п.). Эти
клетки заполняются нулями для предотвращения аварийной ситуации (все бункеры закрыты, звучит сигнал).
2. Для схемы устройства сортировки деталей дополнительно необходимо привести (в соответствии с исходными данными варианта задачи):
– логические уравнения задачи;
– релейно - контакторную схему;
– функциональную схему на логических элементах;
– программную реализацию задачи.
Последовательностные детерминированные модели
В отличие от комбинационных моделей при составлении последовательностных моделей необходимо отражать однозначное соответствие состояний выходов комбинациям состояний входов, как в данном такте, так и в предыдущих. Следовательно, одна и та же комбинация входов в данном такте может вызвать переход в разные новые состояния в зависимости от того, каким было предшествующее состояние. Поэтому в модели должны быть отражены не только данный такт, но и предыстория.
В зависимости от сложности объекта используются различные виды моделей. В простейшем случае применяются циклограммы, при большом числе состояний применяются таблицы состояний и графы.
Циклограмма. Она представляет собой ряд горизонтальных строк, равных числу командных и исполнительных элементов. Строки условно разбиты на отрезки, число которых равно числу элементарных технологических тактов. Включенное состояние элемента на строке обозначается сплошной линией, отключенное - отсутствием ее. Вертикальными линиями на циклограммах показана "передача управления" - причинно-следственные связи между командными и исполнительны- ми элементами.
Когда элемент включен, совокупность тактов называется периодом включения, а когда отключен - периодом отключения. Такт, предшествующий периоду включения, называется включающим, а периоду отключения - отключающим.
Таблица состояний. Число строк таблицы соответствует числу состояний, число столбцов - числу возможных комбинаций переменных; крайний левый столбец фиксирует номера исходных состояний. Над таблицей приводится
мнемограмма. В клетках проставляются номера состояний, обусловленных исходным состоянием и возникшей комбинацией управляющих переменных.
Задача № 2
. 1. Разработать циклограмму автоматизации работы грузового подъемника в соответствии с заданными условиями техпроцесса: грузовой подъемник с тележкой от подачи кратковременной команды кнопкой SB (пуск) идет вверх (кнопка SB включает контактор "Вперед" КМ1 (SB → КМ1), после чего отключается (такт 1)). В начале движения отключается нижний конечный выключатель SQ2 (такт 2). После достижения крайнего верхнего положения кабина воздействует на верхний конечный выключатель SQ1, который дает команду на отключение КМ1 (такт 3, SQ1→КМ1). Контактор КМ1 отключается (такт 4). После выката тележки отключается конечный выключатель SQ3 (такт 5) и включается контактор "Назад" КМ2, подъемник идет вниз (такт 6, SQ3 →КМ2), отключается SQ1 (такт 7). После воздействия внизу на нижний конечный выключатель SQ2 отключается КМ2 (такт 8, SQ2 → КМ2), кабина останавливается (такт 9).
2. Для схемы работы грузового подъемника дополнительно необходимо привести:
– логические уравнения задачи,
– релейно - контакторную схему,
– функциональную схему на логических элементах,
– программную реализацию задачи.
Задача № 3
1. Составить таблицу состояний автоматизации работы грузового подъемника в соответствии с заданными условиями техпроцесса: подъемник перемещается с одного уровня на другой реверсивным приводом, включаемым контакторами КМ1 и КМ2. Пуск подъемника осуществляется по команде от этажных кнопок SB1, SB2, SB3, SB4. Аварийные ситуации предотвращаются реле перегрузки, конечными выключателями SQ1 и SQ2 и контролем закрытия дверей шахты SQ3, SQ4. Все
командные переменные сведены к четырем: пуск вверх ПВ - нажаты кнопки "Вверх"
SB1, SB3 на первом или втором этаже; пуск вниз ПН - нажаты кнопки "Вниз" SB2, SB4 на первом или втором этаже; есть разрешение двигаться вверх РВ - закрыты все двери, не нажат конечный выключатель SQ1, нет перегрузки; есть разрешение двигаться вниз РН - закрыты все двери, не нажат конечный выключатель SQ2, нет перегрузки. Число возможных состояний три: 1 - движение вверх, 2 - движение вниз, 3 - кабина неподвижна.
Таблица состояний содержит три строки и 24 = 16 столбцов. Число столбцов равно числу комбинаций командных переменных.
2. Для схемы работы грузового подъемника дополнительно необходимо привести:
– логические уравнения задачи,
– релейно - контакторную схему,
– функциональную схему на логических элементах,
– программную реализацию задачи.
Таблица
Номера задач
Предпосле дняя цифра номера зачетной книжки | Исходные данные для задачи № I | Последняя цифра номера зачетной книжки | |||||||||
b, 2b, 3b, 4b | I | II | III | I | II | III | I | III | II | I | |
2b, 3b, 4b | I | III | I | II | III | I | II | I | II | III | |
4b | III | I | III | I | I | III | II | I | III | I | |
b, 2b, 4b | I | III | II | I | III | I | III | I | II | I | |
b, 2b | II | I | III | II | I | II | I | III | I | III | |
b, 3b | I | II | I | III | I | II | III | II | I | II | |
b, 4b | II | I | III | I | II | III | I | II | III | I | |
2b, 3b | I | II | III | II | I | II | I | II | I | III | |
2b,4b | III | II | I | III | II | I | II | I | III | I | |
3b, 4b | I | II | III | I | III | II | I | III | II | I |
Примечание. Приняты следующие условные обозначения:
Ø I - задача №1 (во второй колонке указаны размеры деталей которые необходимо отсортировать),
Ø II - задача №2,
Ø III - задача №3.
Литература
Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов/ А.М.Корытин, Н.К.Петров, С.Н.Радимов, Н.К.Шапарев. - М.: Энергоатомиздат, 1988. 432 с.
Системы программного управления промышленными установками и робототехническими комплексами: Учебное пособие для вузов / Б.Г.Коровин, Г.И.Прокофьев, Л.Н.Рассудов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. 352с.