ELECTROTEHNICA GENERALA - schema de comanda a unui automat brat port-burghiu pentru actionarea sa in cursa de lucru si revenirea in starea initiala, respectandu-se anumite conditii tehnologice

ELECTROTEHNICAGENERALA

M.A.S.

 

Schema de comanda a unui automat brat port-burghiu pentru actionarea sa in cursa de lucru si revenirea in starea initiala, respectandu-se anumite conditii tehnologice. Descrierea instalatiei este facuta in figura de mai jos. Instalatia dispune de un cap de forta care actioneaza un dispozitiv port-burghiu si de o masa mobila pe care este fixata ( in dispozitivul port piesa ) piesa ce urmeaza a fi prelucrata. Masa este actionata rectiliniu alternativ.

Masa se deplaseaza in partea dreapta inchizand limitatorul de cap de cursa (pentru masa ) "a". Dispozitivul port-scula se afla la limita superioara ( limitatorul de cap de cursa superior "b" este inchis, iar cel inferior "c" este deschis). In acest moment se intra in ciclul de functionare automat. Instalatia va functiona dupa urmatorul protocol:

Ciclul de functionare:

Dispozitivul port-scula incepe sa coboare.

In momentul in care este actionat limitatorul de cap de cursa "c" , cursa de coborare s-a incheiat.

Dispozitivul port-scula incepe sa urce pana cand inchide din nou limitatorul "b".

In momentul in care limitatorul "b" s-a inchis , masa se deplaseaza spre stanga si ciclul de functionare se incheie.

Se considera ca la un moment dat de timp nu se modifica mai mult decat o singura variabila de intrare.

Proiectul va cuprinde urmatoarele puncte:

Diagrama de semnale "intrari-iesiri" , pentru automatul secvential proiectat.

Determinarea matricei (tabelei) primitive a starilor.

Reducerea numarului de stari ale matricei primitive ( construirea matricei reduse a starilor).

Codificarea starilor matricei reduse.

Determinarea matricei tranzitiilor starilor si obtinerea functiilor de excitatie ale automatului.

Determinarea matricelor iesirilor si a functiilor de iesire ale schemei.

Implementarea schemei cu relee si contacte electronice.

Analiza schemei obtinute.

METODA MATRICIALA ( HUFFMAN )

In cazul acestei metode, etapele principale ale algoritmului de sinteza sunt :

Descrierea completa a functionarii automatului si stabilirea starilor posibile in care acesta se poate afla.

Determinarea matricei primitive a starilor si a matricei primitive a iesirilor.

Reducerea numarului de stari ale matricei primitive si construirea matricei reduse a starilor.

Codificarea starilor matricei reduse.

Intocmirea matricei tranzitiilor starilor si obtinerea functiilor de excitatie ale automatului.

Determinarea matricei reduse a iesirilor si obtinerea functiilor de iesire ale automatului.

Implementarea circuitului.

8) Analiza schemei obtinute

1. Diagrama de semnale "intrari-iesiri" pentru automatul secvential proiectat

1

a    0

1

b    0

1

c    0

1

BJ    0

1

BS    0

1

MS    0

1

MD    0

Circuitul are 6 stari interne stabile.

In starea    limitatorul "a" este deschis,"b" este inchis, "c"este deschis, burghiul se afla sus iar masa este in partea stanga.

In starea limitatorul "a" este inchis,"b" este inchis, "c"este deschis, burghiul se afla sus iar masa este in partea dreapta.

In starea limitatorul "a" este inchis, "b" este deschis, "c"este deschis, burghiul se afla jos iar masa este in partea dreapta.

In starea limitatorul "a" este inchis,"b" este deschis, "c"este inchis, burghiul se afla jos iar masa este in partea dreapta.

In starea limitatorul "a" este inchis,"b" este deschis, "c"este deschis, burghiul se afla jos iar masa este in partea dreapta.

In starea limitatorul "a" este inchis,"b" este inchis, "c"este deschis, burghiul se afla sus iar masa este in partea dreapta.

2. Determinarea matricei (tabelei) primitive a starilor

Din conditiile impuse si din starile definite la etapa precedenta se face graful de tranzitii si apoi tabela starilor.

In multe situatii in practica problemele de sinteza pornesc chiar de la graful de tranzitii.

Dupa intocmirea matricei starilor se pun in evidenta in aceasta starile stabile, respectiv starile instabile ale automatului. De obicei alaturi de matricea primitiva a starilor se intocmeste o matrice primitiva a iesirilor automatului, ea numindu-se matricea completa a iesirilor.

f(s0,000)=* f(s0,001)=* f(s0,011)=* f(s0,010)=

f(s1,000)=* f(s1,001) =* f(s1,011)=* f(s1,010)=s0

f(s2,000)=* f(s2,001) =* f(s2,011)=* f(s2,010)=*

f(s3,000)=* f(s3,001) =* f(s3,011)=* f(s3,010)=*

f(s4,000)=* f(s4,001) =* f(s4,011)=* f(s4,010)=*

f(s5,000)=* f(s5,001) =* f(s5,011)=* f(s5,010)=s0

f(s0,110)=s1 f(s0,111)=* f(s0,101)=* f(s0,100)=*

f(s1,110)= f(s1,111) =* f(s1,101)=* f(s1,100)=s2

f(s2,110)=s1 f(s2,111) =* f(s2,101)=s3 f(s2,100)=

f(s3,110)=* f(s3,111) =* f(s3,101)= f(s3,100)=s4

f(s4,110)=s5 f(s4,111) =* f(s4,101)=s3 f(s4,100)=

f(s5,110)= f(s5,111) =* f(s5,101)=* f(s5,100)=s4

MATRICEA PRIMITIVA A STARILOR

MATRICEA COMPLETA A IESIRILOR

STAREA IESIREA

S0    ----> 0110

S1    ----> 0101

S2    ----> 1001

S3    ----> 1001

S4    ----> 0101

S5    ----> 0101

GRAFUL DE TRANZITIE

REDUCEREA STARILOR

Aceasta etapa este necesara in cazul in care prin tema de proiectare se impune obtinerea unui automat secvential cu pret de cost minim.

In aceasta etapa se urmareste mai intai punerea in evidenta a starilor echivalente( prin folosirea unor criterii de echivalenta) iar apoi fuzionarea acestora dupa anumite reguli in asa fel incat sa se obtina un automat redus echivalent, evident cu o functionare identica cu cel initial.

La sfarsitul acestei etape trebuie obtinuta o matrice redusa a starilor , respectiv o matrice redusa a iesirilor care trebuie sa reflecte complet functionarea automatului secvential initial.

Teorema reducerii numarului de stari ale matricii primitive se bazeaza exclusiv pe teorema echivalarii secventiale. Reducerea numarului de stari primare se obtine prin alipirea unui numar de stari dupa anumite regului.

Pentru starile stabile se foloseste notatia i si j .

Alipirea a doua linii ale matricii primitive a starilor (linii caracterizate de starile stabile i si j) devine posibila daca se respecta urmatoarea regula:

REGULA:    doua linii ale matricii primitive a starilor stabile se pot alipi si in felul acesta sa se obtina o forma redusa daca tranzitiile din starile stabile ale celor doua linii conduc in cazul aplicarii aceleiasi secvente de variabile de intrare la starea viitoare unica k.

Alipirea starilor trebuie sa tina cont si de un criteriu suplimentar si anume acela al concordantei iesirilor. In felul acesta procesul de minimizare al automatului secvential se extinde si asupra sectiunii logice de generare a iesirilor.

Prin fuzionarea celor doua linii are importanta starea cea mai puternica. Optional in cazul alipirii a doua sau mai multe linii se pastreaza indicele cel mai mic al starii fuzionate.

Pentru a pune in evidenta toate alipirile posibile dintre starile primare ale automatului se intocmeste poligonul alipirilor. In nodurile acestuia se vor trece starile primare iar prin segmente de dreapta se marcheaza alipirile dintre acestea.

In cazul general a unui poligon al alipirilor k stari primare adica nereduse, se pot alipi daca ele formeaza in poligonul alipirilor un contur poligonal complet interior sau exterior acestuia avand k laturi. O stare neredusa care face parte dintr-un contur poligonal complet interior sau exterior nu mai poate face parte si din alte contururi poligonale.

POLIGONUL ALIPIRILOR

MATRICEA REDUSA A STARILOR

[S1] 

MATRICEA REDUSA A IESIRILOR

CODIFICAREA STARILOR MATRICII REDUSE

In aceasta etapa se determina mai intai numarul de variabile secundare de stare si se realizeaza asigurarea sau alocarea starilor. Acesta etapa se mai numeste si etapa alocarii variabilelor secundare de stare; trebuie facuta cu mare atentie pentru a se evita fenomenul de hazard de tranzitie determinat de variabilele secundare de stare.

Etapa creeaza premisele obtinerii functiilor de excitatie ale automatului. Ea se refera de fapt la codificarea univoca a starilor fuzionate ale automatului redus echivalent descris de matricea redusa si codificata a starilor si iesirilor.

In cazul general pentru q stari reduse sunt necesare p variabile de stare

2^P >q

q = 6 => p = 3 => y₁, y₂ , y₃ sunt cele trei variabile de stare necesare pentru codificarea starilor matricii reduse.

Codificarea starilor este o etapa foarte importanta deoarece trebuie evitata aparitia hazardului de tranzitie.

Pentru a se evita aparitia acestui fenomen in functionarea circuitului este necesara sa fie interzise tranzitiile care sa presupuna modificarea la un moment dat a mai mult decat o singura variabila de stare. In felul acesta se evita aparitia curselor critice care pot determina aparitia unor tranzitii de stare incorecte si semnale de iesire false.

REGULA: codificarea starilor trebuie facuta in asa fel incat toate tranzitiile sa aiba loc numai intre stari codificate adiacent.

POLIGONUL TRANZITIILOR

Etapa se termina cand se obtin matricele codificate ale starilor si iesirilor.Acestea au aceleasi dimensiuni cu matricile reduse ale starilor si iesirilor numai ca in locul starilor reduse vom trece codurile acestora.

Nu apare hazard de tranzitie. Plecand de la starea E spre starea A nu avem pe coloana lui A decat o singura stare stabila.

OBTINEREA FUNCTIILOR DE EXCITATIE ALE AUTOMATULUI

Matricea tranzitiei starilor se obtin din matricea redusa si codificata a starilor, are aceeasi dimensiune cu cea amintita si pentru fiecare stare redusa stabila se inlocuieste codul ei. Pentru starile reduse instabile locatiile corespunzatoare se completeaza cu codurile starilor stabile corespunzatoare.

DETERMINAREA MATRICELOR IESIRILOR SI A FUNCTIILOR DE IESIRE ALE AUTOMATULUI

Matricea iesirilor se obtin din matricea redusa si codificata a iesirilor, are aceeasi dimensiune cu cea amintita si pentru fiecare iesire redusa se inlocuieste codul ei.

IMPLEMENTAREA SCHEMEI CU RELEE SI CONTACTE ELECTRONICE

ANALIZA SCHEMEI OBTINUTE

Odata implementata schema trebuie testata functionarea acesteia. Se analizeaza in acest sens secventa de functionare conform diagramei de semnal intrare-iesire impuse. Aceasta analiza urmareste identificarea unor situatii de avarie prin simularea unor cicluri de functionare complete.

De asemenea in cursul analizei se urmareste daca este posibila si simplificarea schemei obtinute in cazul in care se sesizeaza unele paralelisme.

Tot in cazul analizei se urmareste adaptarea schemei secventiale obtinute la schema de comanda sau executie la care aceasta trebuie conectata.