Akademický rok 2016/2017 Připravil: adim Farana Technická kybernetika Klopné obvody, sekvenční funkční diagramy, programovatelné logické automaty 2 Obsah Klopné obvody:. D. JK. Použití klopných obvodů. ekvenční funkční diagramy. Programovatelné logické automaty. 3 Klopný obvod typu Klopný obvod tohoto typu má dva vstupy: nastavovací (set) a resetovací (reset). set reset čas Tabulka funkčních hodnot KO typu 0 0 předchozí stav 0 1 0 1 0 1 Karnaughova mapa 0 0 X 1 1 0 X 1 X X dáno zapojením P 1
4 Klopný obvod typu Vzorec popisující chování klopného obvodu doplnění logickými 1 (přednost ) P doplnění logickými 0 (přednost ) P P Kontaktní schéma KO typu P +V 0V 5 Klopný obvod typu Hradla NO: P P Hradla NAND: P P 1 1 6 Klopný obvod typu D D Clock Clock D čas Okamžik nastavení hodnoty D na výstupu je dán nástupní hranou impulzů Clock 2
7 Klopný obvod typu JK ynchr. Clock Asynchr. J K C Klopný obvod JK má pět vstupů. Jsou to vstupy a se stejnou funkcí jako u klopného obvodu typu. Kdykoliv po příchodu impulsu na vstup je výstup překlopen na logickou jedničku a také kdykoliv po příchodu impulsu na vstup je tento výstup překlopen na logickou nulu. Další dvojice vstupů je označena J a K. Účinek vstupního signálu na těchto dvou vstupech je vázán na vstup Clock s hodinovými impulzy. ignál logické jedničky na vstupu J klopí výstup do logické jedničky jen v okamžiku sestupné hrany hodinového impulzu. Podobně signál logické jedničky na vstupu K klopí výstup do logické nuly. 8 Klopný obvod typu JK J K n1 0 0 n 0 1 0 1 0 1 1 1 n V případě kdy oba vstupy J a K jsou na logické jedničce se klopný obvod chová stejně jako klopný obvod typu D. Jestliže se vstupy J a K nezapojí a zůstanou volné, pak se klopný obvod chová jakoby na těchto vstupech byla logická jednička. 9 Použití klopného obvodu typu Napouštěcí ventil Nádrž se dvěma hladinoměry y h2 h2 f f y Vypouštěcí ventil z f h, h 1 1 2 f h, h 2 3
10 Použití klopného obvodu typu 1 X 0 0 h2 Funkce pro nastavení KO h 2 0 X 0 1 h2 Funkce pro resetování KO h 1 11 Použití klopného obvodu typu JK pro čítání impulsů Zapojení 4bitového dvojkového čítače o kapacitě 16 stavů 0 1 2 3 Impulsy T C C C C eset Přepočet výstupů klopných obvodů na dekadickou hodnotu K 3 2 1 0 32 2 2 1 2 0 2 12 Použití klopného obvodu typu JK pro čítání impulsů Čítač omezený na 10 stavů, tj. pro desítkové cifry 0 až 9, musí být při dosažení stavu 1010 2 = 10 10 resetován 0 1 2 3 Impulsy T eset 1 4bitový dvojkový čítač od 0 do 15 (4 klopné obvody JK) y 3 2 1 0 y Takto organizovaným datům se říká BCD kód, tj. binárně kódované desetinné místo (anglicky Binary Coded Decimal). 4
13 ekvenční funkční diagramy Počáteční krok přechod krok přechod krok s1 Podmínka 1 s2 akce 1 Podmínka 2 s3 akce 2 Jeden z kroků má označení počáteční krok. V sekvenčním diagramu se vyznačuje dvojitým orámováním bloku. 14 Pravidla větvení sekvenčních diagramů Divergentní a konvergentní AND Divergentní a konvergentní O 15 Příklad na sestavení sekvenčního funkčního diagramu Klopný obvod tav s1 vypnuto Tlačítko TAT tav s2 a1 = 1 zapnuto Tlačítko TOP 5
16 Příklad na sestavení sekvenčního funkčního diagramu Funkční schéma technologického procesu v1 v2 ekvenční funkční diagram s1 Počáteční krok tart Nádrž 1 h2 Nádrž 2 h3 t1 h4 s2 v1 = 1 s4 v2 = 1 v3 v4 p1 z s3 Čekání na naplnění nádrže 1 s5 s6 h3 p1 = 1 t1 Čekání na ohřev Nádrž 3 h5 h6 s7 1 - vždy splněno v3 = 1, v4 = 1 v5 s8 h2 h4 h5 v5 = 1 h 6 17 Kvalifikátory akcí N Non-stored Akce je aktivní po dobu trvání kroku overriding eset Akce je deaktivována (eset) et (tored) Akce je aktivována a zůstane aktivní, dokud není použit kvantifikátor (eset) L time Limited Akce je aktivována po určitou (zadanou) dobu D time Delayed Akce se stane aktivní po uplynutí určité doby, pokud je krok ještě aktivní P Pulse Akce se provede pouze jednou, jen pokud je krok aktivní D tored and time Delayed Akce se aktivuje po uplynutí určité doby a zůstane aktivní, dokud není resetována (eset) D Delayed and tored Akce se aktivuje po uplynutí určité doby za předpokladu, že krok je stálé aktivní a zůstane aktivní, dokud není resetována (eset) L tored and time Limited Akce je aktivována jen na určitou (zadanou) dobu. Dvě akce v jednom kroku sn Kvalifikátor akce Jméno akce Proměnná Akce1 Akce2 a1 a2 18 Programovatelné logické automaty Anglicky Programable Logic Controller - PLC +24V E Programable Logic Controller vstupní signály zpracování Vazba PLC na řízený proces výstupní signály relé elektr. ventil žárovka 6
19 Vnitřní struktura PLC Vstupní jednotka ystémová paměť Operační paměť Mikroprocesor Paměť programu Výstupní jednotka sběrnice 20 Vstupy a výstupy PLC Napěťová úroveň digitálních vstupů odpovídá nejčastěji TTL, tj. L/H odpovídá 0V/5V. Například komunikace přes sériový port počítače PC ( 232) pracuje s úrovněmi L v mezích -30V až +5V a H v mezích +13V až +60V. Číslicové výstupy pracují s 24V a proudovou zatížitelností 2A. Analogové vstupy se rozdělují na symetrické - diferenční pro měření rozdílových napětí nesymetrické se společnou nulou, počet nesymetrických vstupů je dvakrát větší než počet vstupů symetrických. Nesymetrické jsou analogové výstupy. Další rozdělení vstupů je podle polarity vstupního napětí Unipolární, např. 0 až +5V, 0 až+ 10V Bipolární, např. ±5V, ±10V. 21 Provedení PLC Kompaktní, jehož provedení má unifikovaný počet vstupů a výstupů a rozsah operační paměti. Modulární PLC má volitelnou konfiguraci v počtu všech druhů vstupů. Vstupy a výstupy se sdružují do modulů, jejichž počet je volitelný. 7
22 Příklad kompaktního PLC Automat může být vybaven až 12vstupy a 8 reléovými výstupy, praktické nasazení podporuje napěťový rozsah všech vstupů a výstupů 100 240 V AC (50/60 Hz), reléové výstupy jsou zatížitelné až do proudu 8 A. Alpha-Controller od firmy Mitsubishi Electric 23 Řízení pásových dopravníků 24 klopné obvody 8
25 Zpoždění zapnutí a vypnutí pásu 2 26 Typický příklad Logickou funkci zadanou K mapou minimalizujte, realizujte kontaktním zapojením, pomocí hradel typu NAND nebo NO (dva vstupy). d c b a X 1 X X X 1 1 X 1 27 Typický příklad b a X 1 X X X 1 1 X 1 d c y = b.d + a.d + a.b.c 9
28 Typický příklad a b c d y 29 Typický příklad a b c d b b.d a.d b.d + a.d y a.b.c Odstranění dvojí negace 30 Typický příklad a b c d y 10