Синтез бесконтактных управляющих логических устройств на основе релейно-контактных схем и циклограмм

     Кроме установки размотки рулонов бумаги каждый агрегат имеет свой пульт  управления, на которых смонтированы кнопки управления, переключатели и сигнальные лампы.

     В связи с тем, что оператор большую  часть времени будет занят  сменой рулонов бумаги и заправкой  бумажной ленты, на вальцах монтируется  панель с сигнальными лампами  и кнопками для останова работы перфорационного  пресса и всей линии.

     Для механизации загрузки рулона предусмотрена  тележка с механизмами подъема  и перемещения. Вертикальное и горизонтальное перемещения тележки производятся кнопками К10, Кн11, Кн12, Кн13, остановка — соответствующей кнопкой «стоп». Крайние положения тележки ограничиваются конечными выключателями. Кнопками Кн8 и Кн9 включается двигатель Ml разматывающего устройства и реле Р5, подготовляющего цепь реле Р1 для включения электромагнита пресса **. Величина петли регулируется выключателями В5 и В6, установленными на разматывающем устройстве (рисунок 1). Выключатель В7 установлен как аварийный для останова пресса, если петля полностью выбрана. Регулирование величины петли между прессами и вальцами происходит также посредством выключателей В8, В9 и В10. Поэтому при размыкании контактов выключателя В7 обесточится реле Р1, муфта пресса остановит ползун, петля начнет увеличиваться, и как только контакты В7 замкнутся, процесс штампования снова продолжится. Если же разомкнутся контакты выключателя В10, двигатель вальцев М5 остановится и для пуска' его оператор должен нажать кнопку «пуск» в его магнитном пускателе. Это необходимо для того, чтобы перед пуском вальцев было проверено состояние бумаги, накладываемой на стальную ленту. При недопустимой величине второй петли сработает выключатель В9 и ползун пресса также остановится. От воздействия выключателей В7 и В8 ползун пресса всегда будет останавливаться в верхнем положении, так как в других положениях не будут разомкнуты контакты КА1.

     Процесс вальцовки асбостальной ленты происходит непрерывно. После выхода определенной длины ленты с вальцев срабатывают  контактные датчики ДК1 и ДК2, которые подают команду через реле РЗ на включение электромагнитов прижима и муфты пресс-ножниц. Первый электромагнит осуществляет прижим ленты, а ножницы отрезают лист определенной длины, который по транспортеру выдается из зоны участка. В процессе реза контакт К А13 командоаппарата в нижней мертвой точке пресс-ножниц включает реле РЗ и тем отключает электромагнит прижима на время подачи заданной длины листа через контактные датчики.

     При автоматической работе всех агрегатов  участка для обеспечения высокой  производительности необходимо соблюдать  следующие условия: 1) рулоны стальной ленты и бумаги должны быть всегда подготовлены к установке на разматыватель; 2) длина стальной ленты и бумаги в рулонах должна быть одинакова; 3) регуляторы петель должны быть тщательно отрегулированы. 
 
 

    

    1.2 Составление структурных формул по релейно-контактной схеме 

     Релейно-контактная схема, преобразованная в соответствии с ГОСТ, представлена на рисунке 3. 

 Рисунок 3 – Релейно-контактная схема управления механизмами участка изготовления асбостальных листов

     Работа  по составлению структурных формул производится в два этапа.

     Первый  этап. В результате анализа - релейно  контактной схемы и разделения ее на функциональные узлы производится подразделение всех действующих  в схеме сигналов на входные, выходные и промежуточные. Затем производится сокращение числа входных сигналов путем объединения ряда простых  сигналов одним эквивалентным им сигналом. Выявляются промежуточные  и выходные сигналы.

     Второй  этап. На этом этапе производится запись алгебраических выражений, соответствующих  цепям выходных и промежуточных  переменных релейно – контактной схемы. Записанные алгебраические выражения  упрощают, если это окажется возможным, на основе законов алгебры логики.

       Затем составляют логическую  схему управления из элементов  И, ИЛИ, НЕ, реализующих полученные  алгебраические выражения. Далее  выбирают конкретную серию логических  элементов, на которой будет  реализовано логическое устройство, и производят преобразование  структурных формул с учетом  особенностей выбранной серии.  Затем группируют преобразованные  структурные формулы по функциональным  узлам схемы. 

     Структурная формула для цепи включения элемента Р1 имеет вид: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Структурная формула для цепи включения элемента Р11 имеет вид: 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Структурная формула для цепи включения элемента Р12 имеет вид: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Реализуем выход  Р11 на интегральных микросхемах, как  самый сложный. 
 
 
 
 

       1.3 Построение бесконтактного управляющего логического устройства по релейно–контактной схеме

       В соответствии  с минимумом микросхем, бесконтактное управляющее логическое устройство реализовано на интегральных микросхемах серии К155, К555 и КМ555. Данная серия обладает широким выбором элементов из которых для реализации бесконтактного управляющего логического устройства использованы следующие: 

       К155ЛН1 – Содержит шесть логических элементов  НЕ, используется для реализации функции инверсии.

       К155ЛД1 – Содержит два логических элемента 4-ИЛИ, используется для реализации функции логического сложения четырех переменных.

       К555ЛЛ1  – Содержит четыре логических элемента 2-ИЛИ, используется для реализации функции логического сложения двух переменных.

       К155ЛЛ2 – Содержит два логических элемента 2-ИЛИ, используется для реализации функции логического сложения двух переменных

       К555лИ1 – Содержит четыре логических элемента 2-И, используется для реализации функции логического умножения двух переменных.

       КМ555ЛИ3 – Содержат по три логических элемента 3И, используется для реализации функции логического умножения трех переменных.

       КМ555ЛИ8 – Содержит два логических элемента 5-И, используется для реализации функции логического умножения пяти переменных. 

       Схема бесконтактного управляющего логического  устройства, реализованного на интегральных микросхемах представлена на рисунке 4.

 Рисунок 4 – Бесконтактное управляющее логическое устройство, реализованное на интегральных микросхемах

       2 Синтез бесконтактных управляющих логических устройств на основе циклограмм 

       2.1 Составление структурных  формул по циклограммам 

      Алгебраическое  выражение или структурные формулы, описывающие управляющее логическое устройство, составляются для каждого  выходного и промежуточного элемента, затем составляется выражение, общее  для всего логического устройства.

      Общая структурная формула анализируется  с точки зрения возможности минимизации  с целью упрощения схемы устройства.

      Для получения структурной формулы  элемента определяют условия его  срабатывания и несрабатывания. Иногда бывает недостаточным для обеспечения  работы устройства по данной циклограмме  введение только основных в условия  срабатывания f^/(x) и несрабатывания f^//(x). В этих случаях приходится вводить промежуточные элементы. Для определения такой необходимости проводят три проверки реализуемости циклограммы.

      Первая  проверка заключается в анализе  того, существуют ли записанные ранее  условия срабатывания f^/(x) в течение всего включающего периода. Если функция f^/(x) неизменна, в этом случае условия срабатывания для данного периода включения являются достаточными. Если же функция f^/(x) изменяет свое значение в течение включающего периода, то необходимо в схему ввести дополнительный элемент P^/.

      Вторая  проверка заключается в анализе, того существуют ли записанные ранее  условия несрабатывания f^//(x) в течение всего включающего периода. Если функция f^//(x) неизменна, в этом случае условия несрабатывания для данного периода включения являются достаточными. Если же функция f^//(x) изменяет свое значение в течение включающего периода, то необходимо в схему ввести дополнительный элемент P^//.

      Третья  проверка предназначена для контроля того, чтобы после отключения выходного  элемента не создались вновь условия  для его повторного (неправильного) включения. Если в отключающем периоде  появляется одна из комбинаций, то в  эту комбинацию должен быть включен  еще хотя бы один дополнительный элемент P^///.

     Циклограмма работы устройства приведена на рисунке  5 
 
 
 

Рисунок 5 – Циклограмма работы устройства 

      1) Составление структурной формулы для элемента X 

     У элемента X имеется два периода включения. 

     а) Структурная формула для первого периода включения: 

     Условие срабатывания:  

     Условие несрабатывания: 

     Структурная формула:    

     Первая  проверка: функция изменяет свое состояние во включающем периоде X, поэтому вводится самоблокировка: 

 

     Вторая  проверка: условие несрабатывания не изменяется в течение всего включающего периода, следовательно, это условие несрабатывания является достаточным для данного периода включения и дополнительный элемент не требуется.

     Третья  проверка: ни одна из комбинаций в выражении не встречается в отключающем периоде X₁, следовательно, дополнительный элемент не требуется.

     Окончательно  структурная формула имеет вид: 

 

     б) Структурная формула для второго периода включения: 

     Условие срабатывания:  

     Условие несрабатывания: 

     Структурная формула:    

     Первая  проверка: функция изменяет свое состояние во включающем периоде X, поэтому, так как самоблокировка для этого элемента уже вводилась, то вводится дополнительный элемент, в качестве которого можно использовать y: 

 

     Вторая  проверка: условие несрабатывания не изменяется в течение всего включающего периода, следовательно, это условие несрабатывания является достаточным для данного периода включения и дополнительный элемент не требуется.

     Третья  проверка: ни одна из комбинаций в выражении не встречается в отключающем периоде X₂, следовательно, дополнительный элемент не требуется.

     Окончательно  структурная формула имеет вид: