Исхаков АО9

Чтобы исключить совпадения единичных состояний логических функций на включение и на выключение одного и того же элемента памяти в одном такте, пунктирную линию на включение надо проводить с такта после обязательного включения до такта на обязательное выключение, а пунктирную линию на выключение – с такта после обязательного выключения до такта на обязательное включение каждого элемента памяти.

Из полученной реализуемой циклограммы видно, что для управления ОУ требуются 4 выходных элемента памяти с функциями включения, соответственно FX , FY , FU , FV и с функциями выключения FX , FY , FU , FV , а также 3 внутренних элемент памяти с функциями включения Fm1 , Fm2 ,

6 Минимизация логических функций с помощью программы

MINWIN-Professional

Минимизируем логические функции, содержащиеся в полученной выше реализуемой циклограмме (рисунок 5) с помощью программы

MINWIN-Professional (Приложение А).

После минимизации логических функций, перейдем от виртуальных переменных к реальным. Правило перехода от виртуальных переменных к реальным можно сформулировать так: виртуальные входные переменные, определяющие положения рабочих органов только в двух позициях надо заменить реальными входными переменными в соответствии с обозначениями, принятыми на структурно-кинематической схеме устройства. Применительно к рассматриваемому ОУ (рисунок 1) указанная замена выглядит так как показано на рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема замены виртуальных реальными переменными

Используя программу MinWin-Professional, произведем минимизацию логических функций, результат минимизации записан в таблице 3.

Окончание таблицы 6.1

7 Построение функциональной схемы дискретного автомата

Функциональная схема дискретного автомат состоит из пяти путевых переключателей, с которых поступают входные переменные а, b, c, d, c1, с2 и с3 выходных запоминающих элементов х, у, u, v, внутренних запоминающих элементов m1, m2, m3, 27 логических элементов «И», 10 логических элементов «ИЛИ» (Приложение Б).

Для того чтобы создать модель автомата-перекладчика в системе ISaGRAF необходимо выполнить следующие действия:

указать наименование всех входных, внутренних и выходных переменных. В качестве входных переменных выступают сигналы с переключателей и кнопки «Пуск». В качестве выходных переменных приняты сигналы управляющие электроприводами автомата-перекладчика. Для хранения значений промежуточных расчетов используются внутренние переменные;

поставить в соответствие наименование переменных виртуальным входным и выходным модулям;

написание программы по полученным ранее результатам минимизации логических функций;

компиляция полученной программы;

запуск на исполнение.

8 Моделирование работы дискретного автомата с помощью системы ISaGRAF

В ISaGRAF заложена методология структурного программирования, которая дает возможность пользователю описать автоматизируемый процесс в наиболее легкой и понятной форме. Интерфейс с пользователем системы ISaGRAF соответствует международному стандарту, включающему многооконный режим работы, полнографические редакторы, работу с мышью и прочее.

Смоделировав работу дискретного автомата с помощью системы ISaGRAF, получим следующую распечатку результатов (Приложение В).

Полученные результаты моделирования показывают, что дискретная система управления манипулятором синтезирована верно в соответствии с заданным циклом работы механизма.

9 Система управления на элементах «И-НЕ»

Среди интегральных микросхем серии ТТЛ наиболее распространен активный элемент «И–НЕ». Наиболее удобным методом построения схем на элементах «И–НЕ» является предварительный синтез системы управления в базисе «И», «ИЛИ», «НЕ», а затем переход к базису «И–НЕ» по приведенному ниже правилу.

Если имеется готовая структура в базисе «И», «ИЛИ», «НЕ», то можно перейти к структуре в базисе «И–НЕ» с помощью графических преобразований, т. е. не прибегая к алгебраической записи логических функций [1]. Указанные преобразования следует выполнять в следующем порядке:

инвертируются отдельные внутренние связи, входы и выходы:

1)инвертируются все внутренние связи между одноименными элементами «И» и «ИЛИ»;

2)инвертируются все входы, подаваемые непосредственно на элементы «ИЛИ»;

3)инвертируются все выходы, идущие с элементов «И».

все элементы «И» и «ИЛИ» заменяются на элементы «И–НЕ» с соответствующим числом входов.

Смоделируем работу дискретного автомата в базисе «И–НЕ».

Результаты получились абсолютно аналогичными как и в пункте 9 и представлены в приложении Г.

10 Разработка принципиальной электрической схемы устройства в системе P-CAD

Схему полученную на девятом этапе данной работы составим в среде

P-CAD Schematic.

P-CAD Schematic является подпрограммой P-CAD – системы автоматизированного проектирования (САПР) электроники производства компании Altium. Она предназначена для проектирования многослойных печатных плат вычислительных и радиоэлектронных устройств.

Для того чтобы создать схему автомата-перекладчика в системе P-CAD Schematic необходимо выполнить следующие действия:

подключить к созданному проекту библиотеки содержащие требуемые элементы;

по схеме полученной в ходе моделирования в ISAGRAF построить электрическую схему;

все проводники вывести на разъем – для подключения датчиков и электроприводов.

Основными составными частями полученной схемы являются:

цепь – представляет собой цепь входных, выходных или внутренних переменных;

порт – представляет собой ответвление определенной сети;

логический элемент – представляет собой некоторую часть цифровой микросхемы, выполняющую соответствующую функцию;

пин – представляет собой вход либо выход логического элемента;

разъем – представляет собой контактную панель на которую выведены необходимые для взаимодействия с внешней средой – сети.

Заключение

Был проведен анализ электрифицированного мехатронного узла: построена его кинематическая схема, составлена таблица включений, составлена начальная циклограмма и ее реализация с введением элементов памяти. Была произведена минимизация логических функций. Все это дало возможность промоделировать работу дискретного автомата. На основании результатов моделирования можно сказать, что система управления работает без ошибок, следовательно поставленная задача была выполнена.

В методе с прерывистыми логическими функциями использование на выходе дискретного автомата в качестве выходных элементов и элементов памяти статических триггеров позволяет избежать недопустимых состязаний, так как возникающие при состязании нулевые всплески не влияют на состояние триггера. В данной работе использовался метод синтеза дискретных систем, основанный на формировании прерывистых логических функций в сочетании с запоминающими элементами в виде триггеров.

Триггеры используются в многотактной системе, так как сигналы на выходе определяются не только сигналами на входе в данный момент, но и ранее поступившими входными сигналами. Таким образом, в многотактной системе при одинаковых воздействиях на входе на выходе могут быть разные сигналы. Чтобы реализовать такое свойство, многотактная система управления должна обладать памятью – способностью запоминать происшедшие ранее события.

В процессе выполнения задания я получил навыки работы с программами ISaGRAF, P-CAD, MinWin Professional.

Рассмотренные методики пригодны для синтеза любых промышленных механизмов. В современных станках автоматизированы многочисленные операции: управление автоматической сменой инструмента, управление переключателями привода главного движения, охлаждением, смазкой и т.д.

Непосредственно система управления автоматом-перекладчиком может быть реализована в конвейерном производстве (в виде рабочего органа робота).

Список литературы

1. Чикуров, Н. Г. Логический синтез дискретных систем управления: учеб. пособие для вузов / Н. Г. Чикуров. – Уфа: УГАТУ, 2003. – 132 с.