II. Программа работы.

1. Научить технологический процесс пакетирования и его математи­ческое описание при выбранных датчиках.

2. Ознакомиться с устройством лабораторного макета.

3. Научить принципиальную схему системы убавления.

4. Заполнить таблицу истинности по заданному преподавателем узлу, составить логическое уравнение и набрать соответствующую ему схему реализации.

III. Описание лабораторной установки.

Внешний вид автоматической линии пакетирования заготовок схематично изображен на рис. 3.

1. Описание технологического процесса пакетирования заготовок.

Заготовка попадает на транспортирующий рольганг, который перемещает ее в зону ожидания, а затем в зону толкателя. Первая служит для нахождения там заготовки в случае, если занята зона толкателя или толкатель не вернулся еще в исходное состояние. Вторая зона  зона перемещения заготовки с рольганга на подъемный стол.

Толкатель должен работать в следующих режимах:

• перемещать заготовку с рольганга на подъемный стол и сразу же возвращаться в исходное положение;

• перемещать заготовку с рольганга на подъемный стол и оставаться в этом состоянии;

• перемещать набранный пакет со стола подъемного на стол приемный и возвращаться в исходное положение.

Подъемный стол по мере поступления заготовок должен работать в следующих режимах:

• опускать доставленную заготовку на ее толщину;

Рис. 3. Внешний вид автоматической линии пакетирования заготовок

• поднимать набранный пакет в верхнее положение.

Количество заготовок в пакете задается оператором.

После окончания цикла система переходит в исходное положение*

2. Математическое описание автоматизируемого объекта.

2.1 Входные сигналы:

D1 – сигнал о нахождении заготовки на рольганге,

D2 – сигнал о нахождении заготовки в зоне ожидания,

D3 – сигнал наличия заготовки в зоне толкателя,

D4 – сигнал нахождения толкателя в исходном положении,

D5 – сигнал нахождения толкателя в первом положении,

D6 – сигнал нахождения толкателя во втором положении,

D7 – сигнал нахождения заготовки на столе,

D8 – сигнал нахождения стола в верхнем положении,

С – сигнал со счетчика.

2.2 Выходные сигналы:

Р – сигнал на включение двигателя рольганга,

ТВ – сигнал на включение двигателя толкателя вперед,

ТН – сигнал на включение двигателя толкателя назад,

О – сигнал на включение двигателя подъемного стола на опускание,

П – сигнал на включение двигателя подъемного стола на подъем.

2.3 Математическое описание.

На основания содержательного описания технологического процес­са, выбранных входных и выходных сигналов составляется математи­ческое описание автоматизируемого объекта:

,

,

,

,

.

Полученные уравнения переводятся с помощью закона де Моргана к виду реализации на базовых элементах "И - НЕ" серии К155.

Для того, чтобы составить принципиальную схему для автоматического управления процессом, необходимо преобразовать математические уравнения к виду, удобному для нас. Это также необходимо для реализации схем управления на базовых элементах серии К155, реализующих функцию "И - НЕ".

В результате преобразований мы получим следующие выражения:

,

,

,

,

.

3. Реализация схемы управления.

3.1. Элементная база.

Бесконтактная цифровая система управления реализована на элементах серии К155 с базовым элементом, выполняющим функции "И - НЕ" (элемент К155ЛА….). Функция "ПАМЯТЬ" выполнена на элементах К155ТМ2. Счетчик числа заголовок реализован на восьмиразрядной универсальном регистре К155ИР13, причем используется одна из выполняемых им функций  сдвиг информации вправо.

Датчиками технологической информации служат фотодиоды типа ФДЗА, герконные реле типа КМ-5, микропереключатели МИЗА-З-220. Для сопряжения датчиков с логическим устройством используются согласующие устройства: для фотодатчиков  усилитель и триггер Шмидта, для герконов и микропереключателей  схемы защиты от дребезга контактов и формирователь длительности импульса.

Приводы узлов штабелирующего стола выполнены на двухфазных асинхронных двигателях типа РД-09А, которые управляются силовыми реле через промежуточные реле типа РС-10. Для согласования промежуточных реле с логическим устройством используются транзисторные ключи.

3.2. Описание принципиальной электрической схемы

Принципиальная электрическая схема системы управления штабелирующим столом приведена на рис. 4. Исходное состояние схемы:

• все фотодатчики освещены;

• толкатель находится в исходном состоянии, т.е. замкнут геркон К3, а герконы К1, К2 разомкнуты;

• стол поднят, т.е. геркон К4 замкнут.

После включения тумблера "Сеть" схема устанавливается в ис­ходное состояние путем нажатия кнопки"сброс", при этом обнуляется счетчик и устанавливаются триггера памяти D14.2, D14.1, D18.1 в нулевое состояние. Схема готова дня работы.

При подаче заготовки на рольганг фотодатчик V10 затемнен, поэтому с D1.2 на D3.3 будет подан "0", что даст на выходе этого элемента "1". Этот сигнал устанавливает D3.4 в ждущий режим, т.е. если фотодиод V11 освещен и на выходе D1.4 "1", то на выходе D3,4 появится "0", который дает сигнал на включение электродвигателя рольганга и одновременно через D8.1 происходит переброс триггера D13.1 и, соответственно, самоблокировка по цепочке D3.3  D3.4  D5.1  D8.1; если же фотодиод затемнен, то сигнала на включение рольганга не поступает, управление включением рольганга этом случае передается цепочке D7.1  D11.1  D5.1.

При попадании заготовки в зону ожидания с D1.4 на D7.1 пода­ется "0", следовательно, если засвечен V12 и замкнут К1, элемент D11.1 через D5.1 дает сигнал на включение электродвигателя рольганга. Если же затемнен V12, то сигнала на включение рольганга не будет.

При затемненном V12 с D1.1 на D7.4 подается "0", дающий через D11.2 и D7.3 сигнал на включение электродвигателя толкателя вперед, одновременно происходит самоблокировка по цепочке D14.2  D7.4  D11.2  D7.3. Сигнал на движение толкателя вперед будет до тех пор, пока не замкнутся либо К2, либо К3.

Заготовка подается толкателем на подъемный стол, т.е. затемняется фотодатчик V13, следовательно, сигнал "1" с D15.4 устанавливает D-триггер D13.2 в режим синхронной работы: одновременно на D-вход D13.2 подается с D2.2 "0" и на вход С через времязадерживающую цепочку R17 - С5 - D15.5 - "1". Следовательно, на инверсном выходе D13.2 произойдет перепад (0/1.), что приведет к сдвигу регистра вправо, т.е. на первом выходе счетчика D17.1 появится "1".

Сигнал с D15.4 поступает также на D12.3, который через D5.4 включает электропривод на опускание стола, так как с D2.6 и D8.2 поступает "1". Заметим, что сигнал "1" с D8.2 поступает только после прекращения движения толкателя вперед.

Замыкание К2 черев цепь D4.3 - D12.1 – D5.3 – D8.3 приводит к перекидыванию триггера D14.1 и его самоблокировке через указанную цепь. На выходе D5.3 появится сигнал на движение толкателя назад. Это произойдет в том случае, если пакет еще не набран, т.е. инвертированный сигнал с D2.6 на D12.1 равен "1". Если же этот сигнал - "0", то сигнала на движение толкателя назад не поступит.

Рассмотрим конечную стадию работы установки, т.е. когда со счетчика поступает сигнал о готовности пакета.

Так как стол уже опускался, то К4 разомкнут, т.е. на D6.2 с К4 подается "1", следовательно, через инвертор D6.1 на базу V9 поступит открывающий сигнал и включится электродвигатель подъемного стола. Подъем стола будет продолжаться до тех пор, пока сигнал с К4 не станет равен "0"

.

Как рассматривалось выше, толкатель, в случае поступления с D2.6 "0" на D12.1, останавливается в положении, когда замкнут К2. Как только о К4 через инвертор D3.2 на D11.3 подается "1", на выходе последнего появляется "0", дающий через D7.3 сигнал на включение толкателя вперед до тех пор, пока не замкнется КЗ, давая, одновременно, по цепочке D11.3 - D7.3 сигнал на остановку движения толкателя вперед и по цепочке D4.4 - D12.2 - D5.3 сигнал на включение электродвигателя толкателя назад. Остановка толкателя производится путем нажатия кнопки "Сброс" при достижении им исходного положения.

IV. Порядок проведения работы.

1. Исходя из принципиальной схемы лабораторной установки (рис.4), выявить принципиальные схемы фотодатчика, датчика на герконе, формирователя импульсов, счетчика, устройства согласования логического устройства с исполнительным и разобраться в их работе.

2. Используя математическое описание узла (задается преподавателем), составить таблицу истинности для входных и выходных сигналов этого узла.

3. Проверить работоспособность системы управления, для чего:

а) убедиться, что толкатель и стол находятся в исходном состоянии;

б) включить тумблер "Сеть";

в) положить заготовку на рольганг так, чтобы был затемнен первый фотодиод и проверить в ходе отработки перемещений выходные, промежуточные и входные сигналы системы управления;

г) по окончании работы обесточить установку.

V. Оформление отчета.

Отчет должен содержать эскиз узла (по заданию преподавателя) с расположением датчиков, его математическое описание и принципиальную электрическую схему реализации схемы управления этим углом.

VI. Контрольные вопросы.

1. Каковы потенциалы логической единицы и логического нуля в элементах серии К155?

2. Как реализовать функцию "ИЛИ" на элементах "И-ИЕ"?

3. Какие бывают способы реализации счетчиков?

4. Как перевести установку в исходное состояние?

5. В каком режиме работает фотодиоды датчиков?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТММАЛЬНОЙ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

I. Цель работы  ознакомление с построением и исследованием системы второго порядка, оптимальной по быстродействии.