29.z-9.plo ZS 2015/2016

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "29.z-9.plo ZS 2015/2016"

Eliška Ludmila Křížová
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb Teorie měření a regulace Logické řízení 4 29.z-9.plo ZS 2015/ Ing. Václav Rada, CSc.

2 Další hlavní téma předmětu se dotýká obsáhlé oblasti logického řízení systémů.. jsou míněny systémy technologické, pohonné, apod. VR - ZS 2010/2011

3 V důsledku rozvoje HW částí počítačové techniky a počítačových sítí došlo k průniku oblasti ekonomiky a zpracování dat a oblasti řízení technologických procesů. Jednou z postižených oblastí je i logické řízení. Řada základních pojmů a vztahů matematické (tzv. formální) logiky je analogických s pojmy a vztahy známými z algebry - proto se také formální logika často nazývá podle jejího zakladatele Booleova algebra. Základní rozdíl = Booleova algebra pracuje pouze se dvěma hodnotami: pravda a nepravda, nebo logická 1 a logická 0.

4 Základem jsou Logické proměnné a logické funkce Logická proměnná je analogií číselné proměnné, ale zatímco číselná proměnná může nabývat libovolné hodnoty z nějaké množiny (např. reálných čísel), logická proměnná může nabývat pouze a jedině dvou hodnot. Z hlediska řízení to odpovídá určitým mezním stavům reálných zařízení, např. otevřeno/zavřeno, zapnuto/vypnuto, chod/klid, ale třeba také teplota<20 o C/teplota 20 o C, světlo/tma.

5 Logická funkce je obdobou číselné matematické funkce s tím rozdílem, že jejími argumenty jsou logické proměnné a jejím výsledkem je buď (logická) 1 nebo (logická) 0. Matematická funkce je vždy nějak definována, obvykle matematickou formulí - definice logické funkce je pomocí: pravdivostní tabulky, která udává hodnotu logické funkce pro každou možnou kombinaci hodnot jejích argumentů, logického výrazu, který se skládá z logických proměnných spojených operátory elementárních logických funkcí.

6 Elementární logické funkce - jsou tři s touto prioritou operací: - negace (NOT) - logický součin (AND, a, konjunkce) - logický součet (OR, nebo, disjunkce). Tyto funkce představují logické operace obdobné algebraickým. Pro operace s logickými proměnnými a výrazy platí, podobně jako při aritmetických operacích, zákony Booleovy algebry.

7 Logická funkce negace (NOT) funkce jedné proměnné značení: pravdivostní tabulka: x f(x) zápis logickým výrazem:

8 Logická funkce logický součet (OR, nebo, disjunkce) funkce dvou proměnných značení: pravdivostní tabulka: x y f(x) zápis logickým výrazem:

9 Logická funkce logický součin (AND, a, konjunkce) funkce dvou proměnných značení: pravdivostní tabulka: x y f(x) zápis logickým výrazem:

10 Mezi elementární logické funkce se často zařazují ještě další funkce dvou proměnných, které jsou však definovány na základě výše uvedených tří, takže vlastně již elementární nejsou. Shefferova funkce ( NAND, negace log. součinu ) Pierceova funkce (NOR, negace log. součtu) exclusive OR (XOR, neekvivalence) implikace ekvivalence

11 Další zákony používané při úpravách a zjednodušování logických výrazů. Pro další zjednodušování výrazů se může hodit univerzální vztah: ( V... libovolný logický výraz ) Pro zjednodušování výrazů se užívají následující zákony formální logiky

12 zákon agresivity 0 v součinu a 1 v součtu (zákon dominance) x.0 = 0 x+1 = 1 zákon neutrality 0 v součtu a 1 v součinu (axiom): x+0 = x x.1 = x zákon o vyloučeném třetím (axiom): zákon komutativní v součtu a součinu (axiom): x+y = y+x zákon asociativní v součtu a součinu (axiom): x+(y+z) = (x+y)+z zákon distributivní (axiom): x.(y+z) = x.y + x.z zákon opakování : x+x = x zákon dvojí negace : x.y = y.x x.(y.z) = (x.y).z x+(y.z) = (x+y).(x+z) x.x = x de Morganovy zákony :

13 Pro informaci - čtyři základní grafické symboly odpovídající logickým funkcím dvou proměnných používají se jich při kreslení funkčních blokových schémat logických obvodů: AND logický součin NAND negovaný logický součin OR logický součet NOR negovaný logický součet

14 Struktura logického řízení Logické řízení pracuje s dvouhodnotovými signály, které jednak přenášejí informace o stavu procesu do řídicího systému a zpětně povely z řídicího systému do procesu. Podobně komunikuje (v nejjednodušším provedení) logický řídicí systém i s obsluhou (operátorem), tj. informace jí předává prostřednictvím dvouhodnotových signálů (optických a akustických) a povely od ní přijímá rovněž prostřednictvím dvouhodnotových signálů (tlačítka, spínače).

15 Základní bloková struktura logického řízení (technologického) procesu. Logický řídicí systém přijímá z řízeného procesu dvouhodnotové signály (spoj 2) a vyhodnocuje je určitou část předává obsluze jako informaci o stavu procesu (spoj 3) a od obsluhy přijímá příkazy a pokyny (spoj 4) - podle výsledku vyhodnocení stavu procesu a podle příkazů obsluhy vysílá dvouhodnotové povely zpět (spoj 1).

16 Podle výsledku vyhodnocení stavu procesu a podle příkazů obsluhy pak vysílá dvouhodnotové signály jako povely zpět do řízeného procesu (spoj 1). Jako zdroje signálů z procesu se používají mezní čidla veličin (hladiny, teploty, tlaku,...), koncové spínače signalizující polohu některých prvků zařízení (dopravníků, ventilů, klapek,...), pomocné kontakty stykačů elektromotorů apod. Jako ovládacích prvků přenášejících řídicí signály do technologického procesu se používá dvoupolohových ventilů, stykačů elektropohonů, pneumatických a hydraulických ovladačů klapek a hradítek atd.

17 Podle hlediska faktoru času rozlišujeme dva typy logického řízení: kombinační sekvenční. Kombinační logické řízení je takové, kdy hodnoty výstupů z řídicího systému jsou dány pouze okamžitými hodnotami jeho vstupů, tedy nebere se v úvahu žádný předchozí stav. Jednoduchým příkladem je kódový zámek, který se otevře současným sepnutím určitých spínačů z řady. Při návrhu funkcí kombinačního řízení se nejprve vytvoří pro každý výstup pravdivostní tabulku.

18 Sekvenční logické řízení je logické řízení, kdy hodnota výstupů závisí na okamžitých hodnotách vstupů, ale ještě i na předchozích hodnotách vstupů a výstupů, čili na tzv. stavu procesu. Příkladem je opět kódový zámek, který se ale otevře postupným stiskem několika určitých spínačů v určitém pořadí. Pro uchování informací o předchozím stavu procesu je nezbytné mít nějaký paměťový prvek.

19 Sekvenční logické řízení Pro grafické znázornění algoritmu sekvenčního řízení se používá nejčastěji tzv. funkční diagram sekvenčního řízení. Bloky označené S i představují stavy procesu - V i jsou logické proměnné obsahující hodnoty výstupů ve stavu S i a T i jsou logické výrazy definující podmínku přechodu ze stavu S i-1 do stavu S i. Jednotlivým stavům mohou být přiřazeny i logické funkce představující kombinační logické řízení a určující z hodnot vstupů řídicího systému hodnoty jeho výstupů V i.

21 Realizace logického řízení pomocí konstrukčního propojování elektronických integrovaných obvodů není pro praxi příliš výhodná, protože funkce takového řízení jsou jednou pro vždy dané - jsou pouze v jednodušších jednoúčelových aplikacích. Mnohem více se uplatňují univerzální logické řídicí systémy, jejichž funkce je možné programovat podle potřeby - jsou to tzv. programovatelné logické automaty, zkratkou PLC (Programmable Logic Controler).

22 Jak již bylo řečeno, je jimi řešena naprostá většina průmyslových řídicích aplikací - jejich technické možnosti jsou různé. Jednoduché přístroje mohou pracovat pouze s dvouhodnotovými signály a provádět pouze logické operace, složitější mohou zpracovávat i analogové informace a provádět numerické operace a obvykle mívají už zabudované i číslicové regulační algoritmy, takže mohou být zapojeny přímo do regulačních smyček vždy obsahují jednoduché komunikační jednotky. Pak se hovoří jako o tzv. procesních počítačích., které umožňují jejich propojení mezi sebou navzájem nebo s nadřazenými řídicími úrovněmi.

23 Bloková struktura programovatelného automatu

24 Jednotlivé bloky mají následující funkce: I/O (jednotka řízení vstupů a výstupů) snímá hodnoty vstupních veličin z procesu, konvertuje je do číslicové formy a ukládá do operační paměti, CPU (centrální jednotka) zpracovává informace, tj. podle programu čte z operační paměti hodnoty vstupních a pomocných proměnných, provádí s nimi logické (případně i numerické) operace a výsledky ukládá do operační paměti, RAM (operační paměť s možností čtení i zápisu) slouží k ukládání řídicího programu a hodnot vstupních, výstupních a pomocných proměnných,

25 ROM (paměť pouze pro čtení) obsahuje systémové programy pro činnost automatu, které uživatel nemůže modifikovat, SPEC (speciální funkce) obsahuje modul hodin, časovače, čítače, sekvenční registry a případně algoritmy pro regulace, matematické funkce apod., je-li jimi automat vybaven, COM (komunikace) zajišťuje komunikaci automatu s okolím po sériové lince nebo po speciální komunikační sběrnici, ZDROJ zajišťuje napájení automatu elektrickou energií, BATERIE zálohuje obsah operační paměti při výpadku napájení.

26 Činnost PLC je založena na cyklickém provádění řídicího programu, tzv. skenování..

29 a to by bylo vše 7...

30 ŘÍZENÍ

Podobné dokumenty

SWI120 ZS 2010/2011. hookey.com/digital/

SWI120 ZS 2010/2011. hookey.com/digital/ Principy cpypočítačů počítačů a operačních systémů Číslicové systémy Literatura http://www.play hookey.com/digital/ Digitální počítač Dnes obvykle binární elektronický 2 úrovně napětí, 2 logické hodnoty