Исхаков АО9

Введение

Внастоящее время возрос интерес к проблемам проектирования дискретно-логических систем управления промышленной электроавтоматики, реализуемой на различной элементной базе: релейноконтактных схемах, бесконтактных интегральных микросхемах и на основе программируемых логических контроллеров (ПЛК). Это сложная техническая задача, для решения которой разработчик должен хорошо владеть теорией устройств дискретного действия и математическим аппаратом алгебры логики.

Большинство практических примеров доказывают, что в современных станках автоматизированы многочисленные операции технологического обеспечения: управление автоматической сменой инструмента, управление переключениями в приводах главного движения, управление зажимными приспособлениями, охлаждением, смазкой, перемещением ограждений и др.

Вданной курсовой работе производится синтез дискретной системы управления автоматом-перекладчиком с использованием прерывистых логических функций. На основании выданного задания разрабатывается структурно-кинематическая схема объекта управления, составляются

таблицы включений. На основании таких таблиц строится начальная циклограмма, а после введения элемента памяти в подсистемы получается реализуемая циклограмма. Минимизация логических функций производится с помощью программы MINWIN-Professional. В процессе построения функциональной схемы устройства можно сделать вывод о целесообразности выбора. Выбранная схема реализуется с помощью системы ISaGRAF, после чего разрабатывается принципиальная электрическая схема устройства в системе P-CAD.

1 Структурно-кинематическая схема объекта управления

Синтез дискретной системы управления автоматом-перекладчиком будем производить с использованием прерывистых логических функций.

Система управления автоматом-перекладчиком состоит из двух приводов Д1 и Д2, которые включаются и выключаются попеременно, реализуя цикл работы механизма, который представлен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Цикл работы механизма

Структурно-кинематическая схема ОУ представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Структурно-кинематическая схема автомата

Положения захвата манипулятора с приводом Д1 контролируются путевыми переключателями А и B, а положение каретки манипулятора с приводом Д2 – путевыми переключателями C1, С2 и С3. Сигналы с этих переключателей являются переменными дискретного автомата (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Схема внешних связей дискретного автомата

2 Таблица включений

Составим таблицу включений с учетом сигнала блокировки P (Pusk). Если Рusk=0, то запуск автоматического цикла запрещен. Первое действие автоматического цикла (FX = 1) разрешается только при Рusk=1. Этот сигнал может поступать от кнопки «ПУСК», т.е. с пульта оператора, или от какойлибо другой подсистемы, являющейся частью общей системы управления.

Таблица 2.1 – Таблица включений дискретного автомата

6c1=0

7c2=1

8с2=0

9с3=1

10а=0

14c3=0

15c2=1

16c2=0

На рисунке 2.1 в скобках обозначены виртуальные переключатели, благодаря которым две реальные переменные a и b можно заменить одним виртуальным переключателем a. В сложных системах замена реальных переменных виртуальными сокращает общее число переменных, что упрощает процедуру минимизации логических функций. В результате таблица включений будет иметь вид представленный в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Таблица включений с виртуальными переключателями

3 Начальная циклограмма работы механизма

На основании таблицы включений строим начальную циклограмму (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Начальная циклограмма работы механизмов

Символы Рusk=1 над чертой, показывающей изменение состояния функций FX в первом такте, означает внешний сигнал блокировки Pusk.

4 Ввод элементов памяти в систему

Данная начальная циклограмма не может быть реализована, так как в строке повторяются суммы весов 2, 3, 4 и 8. Для исключения повторяющихся весовых коэффициентов вводим в дискретный автомат внутренние элементы памяти. Выпишем в ряд все весовые коэффициенты и отметим с помощью скобки такты, в которых следует включить и выключить внутренние элементы памяти (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 – Введение в дискретный автомат элементов памяти

Весовые коэффициенты 2, 3, 4 и 8 больше не повторяются. Следовательно, цель достигнута.

5 Реализуемая циклограмма работы механизма

Найденный ряд неповторяющихся весовых коэффициентов ( рисунок 4.1, г) служит основой для построения реализуемой циклограммы. Чтобы её получить, выполним следующие действия:

запишем в строке ряд неповторяющихся весовых коэффициентов,

вкотором учтем дополнительные такты на включение и на выключение внутренних элементов памяти (рисунок 4.1, г);

в верхней части циклограммы отметим горизонтальными линиями состояния входных и внутренних переменных исходя из того, чтобы суммы весовых коэффициентов в каждом такте были равны значениям, записанным

встроке ;

в нижней части циклограммы с помощью коротких, равных длительности одного такта, линий укажем переходы выходных логических функций из состояния 0 в состояние 1, отмечая моменты этих переходов поперечными штрихами на левых концах линий.

Реализуемая циклограмма представлена на рисунке 5.1.

Номера тактов на включение и на выключение выходных элементов памяти в начальной и в реализуемой циклограммах совпадают.

Вданном случае изменения состояния выходных элементов памяти выпали на такты, номера которых в реализуемой циклограмме представлены дважды, причем один отмечен звездочкой, а другой – нет. Согласно правилу, выберем в качестве рабочего такт, отмеченный звездочкой. В противном случае между выходным и внутренним элементами памяти могут возникать состязания (гонки). Если внутренний элемент памяти переключится раньше выходного (выиграет гонку), то он изменит состояние дискретного автомата

ивыходной элемент, возможно, не успеет переключиться. Надо отметить, что данное условие не распространяется на такты, отмеченные знаком блокировки типа Pusk.

Рисунок 5.1 – Реализуемая циклограмма

С помощью пунктирных линий на реализуемых циклограммах обозначены безразличные состояния логических функций [1].