metod_15.03.04_atppp_atpip_ump_2016 (Методические документы), страница 4

На- 57 -основе алгоритмов управления и функционированияпроводится синтез систем управления, в результате чегоопределяется- 58 -возможность проектирования блоков управления.Приавтоматизацииметаллообрабатывающегооборудования (станков, прессов, робототехническихкомплексов, автоматических линий и др.) наибольшеераспространениеполучилидискретныесистемыуправления. Основным признаком этих систем являетсядвузначное (двоичное) состояние управляемых механизмов,узлов и т.д., а следовательно, двоичное состояниеэлементов, которые управляют этими механизмами.Например, привод станка предполагает два состояния:включенное (приведенное в действие) или отключенное.Соответственно управляющий элемент (пусковая кнопка)может быть включен или отключен, контакт замкнут илиразом кнут, реле срабатывает или обесточено (отпущено) ит.д.

Эти взаимно противоположные состояния обозначаютсоответственно символами I и 0. Этими же символамиобозначают наличие и отсутствие сигнала на входе ивыходе элементов схемы, а также в магистралях схемы.Такие схемы получили название релейно-контактныхсхем управления (рис. 2.6), а контактные решающиеэлементы этих схем релейных элементов (РЭ). Устройства,составленные из РЭ, назовем релейными устройствами(РУ).- 59 -У каждого релейного элемента имеется однозначноесоответствие воспринимаемого внешнего, сигнала - входа ивыхода, т.е.

сигнала, формируемого этим элементом врезультате воздействия входа. Понятно, что вход одного РЭможет быть выходом другого РЭ.Рис. 2.6. Типовая релейно-контактная схема управленияСигналы X1, Z1, Z2 РУ могут принимать только двазначения: 0 или 1 и определенному сочетанию входовсоответствует определенное сочетание выходов.В зависимости от условий работы различаютоднотактные(комбинационные)имноготактные(последовательные) релейноконтактные схемы. Первыехарактеризуются однозначной зависимостью выходов ивходов в данный момент времени. Во вторых, состояниевыходов в данный момент времени определяется состояниемвходов в данный и предыдущие моменты времени, чтодостигается с помощью цепей обратной связи и элементовпамяти (ЭП)(рис.

2.7),- 60 -Рис. 2.7. Релейно-контактная схемауправленияЭП формирует сигнал x1` = x1, который поддерживаетзначение у после исчезновения x1. Значение у сохраняется доподачи сигнала стирания на ЭП.Тактом работы РУ называют промежуток времени междуформированием двух последовательных, отличных друг от другасостояний РУ.Таким образом, система управления может содержать одноили несколько (комплекс) релейных устройств.2. Релейные логические элементы.

Некоторыеопределения и функции алгебры логикиПредполагается, что РЭ имеют два взаимнопротивоположных рабочих состояния. Для РЭ (рис. 2.8)наличие тока на обмотке может быть обозначено 1 (входравен 1), отсутствие тока - 0.В свою очередь в зависимости от замыкания или размыканияконтактов срабатывают или отпускаются последующиеподключения к реле РЭ. По схеме видно, что в исходномобесточенном состоянии замкнуты контакты 1-1 и 2-2.

Ихназывают нормально замкнутыми (ИЗ). Лампы Л1 и Л2 горят.- 61 -Рис. 2.8. Схема релейного элемента (электромагнитного реле)При подачи управления через кнопку К - подача тока наобмотку - якорь (сердечник катушки) перемещается(втягивается) вниз, размыкая контакты I-I и 2-2 и замыкаяконтакты 3-3 и 4-4.

Лампы Л3 и Л4 загораются, а лампы Л1 иЛ2, гаснут.Релейные элементы управления (реле) получилиназвание логических преобразователей или логическихэлементов(ЛЭ).ЛЭмогутбытьнетолькоэлектрическими, но и пневматическими, электронными,гидравлическими и др.Для формализации (записи) и описания состояниярелейных устройств используются алгебра логики илиматематическая логика, алгебра Буля. При этом любоесостояниеРУподчиненоопределеннойлогикепостроения.Алгебра логики - математический аппарат,используемый в различных науках для формализациирассуждений и исчисления высказываний, событий,логически связанных между собой.

Здесь используетсядвоичная символика (0 и I) обозначения возникновения иисчезновения событий.Описаниелогическойвзаимосвязимеждусобытиями основывается на логических операцияхалгебры логики. Основными логическими операциямиалгебры логики являются операции ДА, НЕ, ИЛИ и И(табл. 2.1) [2.2] .Рассмотрим смысл этих операций (табл. 2.1 ).- 62 -2.1 Операция "повторение" (операция ДА)Выход релейного элемента (функция f1) однозначноповторяет состояние одного из входов (X1 или Х2 ) независимо от значения другого входа:f1  X 1 èëè f1  X 2Таблица состояний при повторении X1X1F10011То есть, при X1 = 0, F1 = 0 и при X2 = 1, F2 = 1Таблица состояний при повторении X2X201F101То есть при X2 = 0, F1 = 0 и при X2 = 1, F2 = 1Реализацией этой операции является, например,однозначное взаимозависимое срабатывание двух элементовсистемы (двух механизмов, двух узлов).

Другим примеромможет служить замыкание контакта X1 управляющего реле исрабатывание управляемого им элемента системы (на схемесигнальная лампочка).2.2. Операция «отрицание» (операция не или инверсия)Значение функции f2 противоположно значению X1 илиX2. Записывается эта операция формулами:f2  X1 èëè f2  X 2Читается: «f2 равняется не X1, либо X2,равняется не X 2 ».- 63 -Таблица 2.1Обозначения и схемы основных ипроизводных логических операцийалгебры логики- 64 Продолжение табл. 2.1Таблица состояний примет вид:X1F20110X2F20110- 65 -Срабатывание (размыкание) нормально замкнутогоконтакта приводит к гашению лампочки Л1.

Запись этойсхемы;X1  Ë12.3.Операция ИЛИдизъюнкция)(логическоесложениеилиЗначение функции f3 зависит от состояния двух входов ибудет равно единице при равенстве одного аргумента X1 илиаргумента X2 , Запись операции производится в виде:f3  X1  X 2ëèáî f3  X1  X 2Читается эта запись так: «f3 равно X1 + X2,либо X1 + X2».Для двух входов таблица состояний будет иметь вид:X1X2F3000101011111Эта логическая связь может осуществляться для любогоколичества входов.В состав линейно-контактной схемы этой операциивходят два нормально разомкнутых контакта (HP) X1, X2.2.4.

Операция И (логическое умножение, произведение иликонъюнкция)Значение функции f4 будет равно единице при равенствеаргументов Х1 и Х2 при двух входах и всех другихаргументов при многовходовой функции.- 66 -Запись операции для двух входов имеет вид:f 4  X1 * X 2ëèáî f 4  X 1  X 2Читается эта запись так: «f4 равно X1, умноженное наX2, либо f4 равно X1 и X2».Таблица состояний для двухвходовой операции И:X1X2F4000100010111Релейно-контактная схема операции также будетсостоять из двух нормально разомкнутых контактов X1иХ2 , лампочки Л и источника питания.3. Производные операции алгебры логикиЭти операции составляются на основе четырехрассмотренных основных логических операций (см.

табл. 2.1),3.1. Операция «Импликация» («если …., то ….»)f5  X1  X 2ëèáî f5  X1  X 2Функция читается так: «Если X1 = 1 и X2 = 0, то в этом итолько в этом случае f5 = 0Таблица состояний:X1X2F5001101010111- 67 -Очевидно, что функция "Импликация" являетсяпроизводной функций ИЛИ и НЕ.3.2. Операция "Запрет"f6  X1  X 2Операция обозначает запрещение сигналом X2 сигналаX1, т.е. при Х2 = 1 при любом X1 на выходе будет 0 .Таблица состояний:X10X20F60101010110Функция является производной от функции И и Не.3.3. Операция "Стрелка Пирса" (функция НИ-НИ)f7  X1  X 2Операция обозначает, что выходной сигнал будет равенединице только в случае одновременного равенства 0 входныхсигналов:X1; X 2 (f7  X1 X 2  X1  X 2 )Таблица состояний:X1X2F7001100010110- 68 -3.4.

Операция "Штрих Шеффера"f8  X1 X 2 èëè f8  X1 X 2Выходной сигнал в этом случае будет равен 0 только приусловии:X1  X 2  1Таблица состояний:X10101X20011F811104. Основные формулы алгебры логикиX 0 XX *1  XX 1  1X *0  0XX XX *X  XX  X 1X *X 0X 1  X 2  X 3 ...  X 1 X 2 X 3 ...X 1 X 2 X 3 ...  X 1  X 2  X 3 ...Последние две формулы известны под названием формулде Моргана.5. Составление релейно-контактных схемРелейно-контактные схемы собираются с помощью релеи индикаторных лампочек на специальном стенде (рис, 2.9).- 69 -Рис.

2.9. Стенд для построениярелейно-контактных схемСтенд разделен на два поля: I - демонстрационное поле,на котором представлены схемы, таблицы состояний,обозначения и формулы основных операций алгебры логики;П - операционное поле, на котором расположены тумблеры I,включающие или выключающие реле путем замыкания илиразмыкания его контактов, которые выведены на клеммы 2, 3,4 (см. рис. 2.9). Напряжение появляется либо на контактах 2-3при выключенном тумблере I, либо на контактах 3-4 привключенном тумблере I и подаче напряжений на реле. На поледля индикации расположены ряды сигнальных лампочек свыходными клеммами 5 и 6. Стенд питается напряжением 24В (клеммы 7 и 8).