Синтез схем з технологічними затримками методом циклограм

Під час синтезу схем з технологічними затримками на циклограмі позначаються величини затримок часу і лінії дії елементів часу (таймерів). Нехай, наприклад, елемент треба ввімкнути із затримкою часу після надходження сигналу а і вимкнути без затримки часу в разі його зникнення. Час дії сигналу а перевищує величину затримки .

Циклограму, що відповідає цим умовам роботи, зображено на рис.3.3.

Рисунок 3.3 – Циклограма, що відображає вмикання елемента із затримкою часу

Виконаємо синтез схеми.

Умови спрацьовування елемента

,

умови неспрацьовування

.

Перша та друга перевірки задовольняються, тому

.

Третя перевірка також задовольняється і вираз для Х залишається незмінним.

Для елемента часу Т умови спрацьовування та неспрацьовування такі:

і

Т = а.

Отже, в результаті синтезу отримали найпростіші вирази для елементів Х і Т. Це стало можливим тому, що ці елементи вмикаються тими самими сигналами, що й вимикаються.

Якщо тривалість сигналу, що дає команду починати відлік затримання часу, менша за величину затримки часу, то цей сигнал не можна безпосередньо застосовувати для керування таймером. У цьому разі необхідно ввести проміжний елемент, змінювання стану якого дає команду починати відлік затримання часу. Надалі стан цього елемента не повинен змінюватися принаймні до кінця затримки часу.

Логічні формули для таймерів визначають за тими ж самими правилами, що й для вихідних та проміжних елементів. Розглянемо приклад. Керування трьома двигунами М1, М2, М3 виконують за допомогою кнопок «Пуск» і «Стоп». Натисненням кнопки «Пуск» вмикають двигун М1 без затримки часу, потім через час t₁ – двигун М2 і після цього через час t₂ – двигун М3. Натисненням кнопки «Стоп» двигун М3 вимикають без затримки часу, потім через час t₃ – двигун М2 і після цього через час t₄ – двигун М1. Виконати синтез схеми керування двигунами М1, М2, М3.

Уведемо такі позначення: – сигнал кнопки «Пуск»; – сигнал кнопки «Стоп»; Х₁, Х₂, Х₃ – сигнали керування двигунами М1, М2, М3 відповідно; Т₁, Т₂, Т₃, Т₄ – таймери, що забезпечують затримки часу t₁, t₁ + t₂, t₃, t₃ + t₄.

Циклограму, що відповідає заданим умовам роботи схеми, зображено на рис. 3.4.

Час натиснення кнопки «Пуск» менший за затримку часу t₁, але вводити проміжну змінну немає потреби. Замість неї можна використати сигнал Х₁, який набуває значення 1 без затримки після натиснення кнопки «Пуск» і не змінюється протягом часу, що перевищує t₁. Сигнал Х₁ подає команду на початок відліку часу таймером Т₁. Цей самий сигнал подає команду на початок відліку часу також таймером Т₂, тому затримка часу цього таймера становить не t₂, а t₁ + t₂.

Час натиснення кнопки «Стоп» (сигнал b) менший за затримки часу , тому вводимо проміжну змінну Р, яка набуває значення 1 без затримки і подає команду на початок відліку часу таймером Т₃ та часу таймером Т₄. Сигнал b подає команду на вимикання Х₃, сигнал таймера Т₃ – Х₄ і таймера Т₄ – Х₁. Таймери Т₁ і Т₂ вимикаються сигналом Х₁, а таймери Т₃ і Т₄ – сигналом Р, тобто такими самими сигналами, якими вони вмикалися. Проміжна змінна Р вимикається сигналом Х₁.

Рисунок 3.4 – Циклограма до прикладу

За циклограмою визначаємо такі логічні формули:

; ; ;

Під час визначення виразу для Х₃ враховано, що не виконується третя перевірка. Дійсно, умови спрацьовування , умови неспрацьовування . Перша та друга перевірки виконуються. Проте вираз набуває значення 1 у частині вимикального періоду елемента Х₃, показаній на рис. 3.4. Уводити нову проміжну змінну немає потреби. Можна використати змінну Р, яка дорівнює нулю у вмикальному періоді Х₃ і дорівнює одиниці, якщо у вимикальному періоді. Тому остаточно вираз Х₃ набуває вигляду .

За логічними виразами, що описують роботу схеми, на рис. 3.5 зображено її релейно-контактний варіант.

Отримані логічні вирази дають змогу побудувати схему на будь-якій елементній базі або скласти програму для логічного програмованого контролера. Водночас циклограму дуже зручно використовувати для аналізу роботи релейно-контактної схеми, тому що на циклограмі чітко визначається послідовність спрацьовування елементів схеми та вказується, під дією яких сигналів ці спрацьовування відбуваються.

У схемі на рис. 3.5 після натиснення кнопки «Пуск» (сигнал а) без затримки часу вмикається контактор Х₁ і залишається ввімкненим після відпускання цієї кнопки завдяки самоблокуванню. Контакт х₁ вмикає таймери Т₁ і Т₂. Із затримкою часу замикаються контакти t₁ і t₂ та вмикаються відповідно контактори Х₂ і Х₃.

Рисунок 3.5 – Релейно-контактна схема до прикладу

Після натиснення кнопки «Стоп» (сигнал b) без затримки часу вимикається контактор Х₃ та вмикається реле Р. Після відпускання кнопки «Стоп» контактор Х₃ залишається вимкнутим, оскільки контакт р у колі його котушки буде розімкненим (у цьому сенс виконання третьої перевірки реалізованості циклограми). Контакт р проміжного реле Р вимикає таймери Т₃ і Т₄. Із затримкою t₃ вимикається контактор Х₂, а потім із затримкою t₄ – контактор Х₁. Контакт х₁ контактора Х₁ вимикає таймери Т₁ і Т₂, а також проміжне реле Р, яке вимикає таймери Т₂ і Т₄ .

Програма роботи

За варіантом, наведеним у таблиці 3.1, виконати наступні завдання:

1. Виконати логічний синтез схеми керування та отримати логічні рівняння (виконується вдома під час СРС).

2. Мінімізувати кількість змінних у рівняннях (виконується вдома під час СРС).

3. За мінімізованими алгебричними рівняннями у пункті 2 спроектувати релейно-контактну схему (виконується вдома під час СРС).

4. Зібрати схему на стенді та перевірити її роботу.

5. Показати зібрану схему викладачу та продемонструвати її роботу (викладач підтверджує своїм підписом у протоколі працездатність схеми).

6. Оформити звіт по лабораторній роботі та зробити висновки.

Таблиця 3.1

Бригада	Номери завдань
	1, 7, 9, 16
	2, 8, 10, 15
	3, 5, 11, 14
	4, 6, 12, 13
	1, 8, 11, 14
	2, 5, 9, 15

Умови роботи схем

1. Умови роботи схеми задано наступними функціями:

2. Умови роботи схеми задано наступними функціями:

3. Умови роботи схеми задано наступними функціями:

4. Умови роботи схеми задано наступними функціями:

5. Схема має три вхідні , , і один вихідний сигнали. Сигнал набуває значення 1 після надходження сигналів або і зберігає це значення після зняття цих сигналів. Сигнал вимикається ( ) після надходження сигналу незалежно від стану сигналів і .

6. Схема має чотири вхідні , , , d і один вихідний сигнали. Сигнал набуває значення 1 після надходження сигналів або і зберігає це значення після зняття цих сигналів. Сигнал вимикається ( ) після надходження сигналу незалежно від стану сигналів .

7. Умови роботи схеми подано циклограмою на рис. 3.6.

Рисунок 3.6

8. Умови роботи схеми подано циклограмою на рис. 3.7.

Рисунок 3.7

9. Схема має два вхідних сигнали a, b і два вихідних сигнали X та Y. Стан входів – двійкове число. Якщо це число при зміні входів збільшувалося, то X=1, Y=0; якщо зменшувалося, то X=0, Y=1.

10. Схема має два вхідні сигнали a, b і два вихідних X, Y. Сигнал , якщо обидва сигнала a і b дорівнюють 1, але сигнал а надійшов раніше, ніж сигнал b. Сигнал Y=1, якщо a=1, b=1, але сигнал b надійшов раніше, ніж сигнал a. У будь-який момент часу може змінюватися стан не більше ніж одного виходу.

11. Схема має два вхідні сигнали a, b і один вихідний X. Якщо b=1, то значення X співпадає зі значенням a , якщо ж b=0, то X повинен зберігати своє останнє значення, яке було до того моменту, коли сигнал b став рівним нулю. У будь-який момент часу може змінюватися стан не більше ніж одного входу.

12. Схема має два вхідні сигнали a, b і два вихідних X, Y. Якщо сигнал а набуває значення 1 першим, то X=1, а якщо сигнал b=1 перший, то Y=1.

13. Виконати синтез схеми керування за допомогою кнопок «Пуск» і «Стоп». Світлодіод вмикається із затримкою 3с після натискання кнопки «Пуск» і вимикається із затримкою 8с після натиснення кнопки «Стоп». Час натиснення кнопок менший за затримку часу.

14. Виконати синтез схеми керування за допомогою кнопок «Пуск» і «Стоп». Світлодіод вмикається із затримкою 3с після відпускання кнопки «Пуск» і вимикається після натиснення кнопки «Стоп». Час натиснення кнопок менший за затримку часу.

15. Виконати синтез схеми керування за допомогою кнопок «Пуск» і «Стоп». Світлодіод вмикається після натискання кнопки «Пуск» і вимикається із затримкою 8с після відпускання кнопки «Стоп». Час натиснення кнопок менший за затримку часу.

16. Виконати синтез схеми керування за допомогою кнопок «Пуск» і «Стоп». Світлодіод вмикається із затримкою 7с після натиснення кнопки «Пуск» і вимикається після відпускання кнопки «Стоп». Час натиснення кнопок менший за затримку часу.