Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Диспетчеризация и АСУ

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
08.06.2015
Размер:
1.55 Mб
Скачать

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

____________________________________________________________

И.А. ВОКИН

«ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ И АСУ»

Методические указания к лабораторным работам

Самара 2006

УДК 621.315.6 ББК 3123

Диспетчеризация и АСУ: Метод. указ. к лаб. работам /И.А. Вокин; Самар. гос. техн.ун-т,Самара, 2006. 35 с.

Представлены материалы по дисциплине «Диспетчеризация и АСУ», включающие четыре лабораторные работы. Описание каждой работы содержит теоретическую часть и экспериментальный раздел. Используются физическое моделирование и расчетные методы. Предназначено для студентов специальности 100400 «Электроснабжение».

Ил. 11. Табл. 15. Библиогр.: 9 назв.

Печатается по решению редакционно-издательскогосовета Самарского государственного технического университета

© И.А. Вокин, 2006 © Самарский государственный

технический университет, 2006

2

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Диспетчеризация и АСУ» входит в цикл специальных дисциплин устанавливаемых вузом и является необходимой для подготовки инженеров по специальности «Электроснабжение». Уровень автоматизации технологических процессов на современном предприятии очень высок. От эффективности и оперативности управления этими процессами, зависит рентабельность всего производства. Такого управления можно добиться только средствами телемеханики, а также рациональным построением системы автоматизированного управления предприятием (АСУП).

Цель изучения дисциплины «Диспетчеризация и АСУ» заключается в усвоении студентами теоретических основ теории информации и принципов построения диспетчерских систем и автоматизированных систем управления (АСУ).

Методические указания по дисциплине «Диспетчеризация и АСУ» призваны оказать помощь студентам в закреплении на практике знаний, полученных в ходе лекционного курса.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Многие устройства телемеханики состоят из стандартных элементов: логических элементов «И», «ИЛИ», триггеров, двоичных счетчиков и дешифраторов.

Целью работы является изучение этих элементов.

1.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Логические элементы

Выполнены в виде интегральных микросхем. Логические ИМС выпускаются в виде наборов элементов, которые обеспечивают выполнение множества логических функций, при этом обеспечивают

3

хорошие условия согласования выхода логической ИМС со входом другой логической ИМС той же серии. В основу каждой серии кладётся схемное решение основного логического элемента, на основе которого создаются более сложные схемы. В качестве основных чаще всего выбираются элементы ИЛИ-НЕиИ-НЕ.Базовый элементтранзисторно-транзисторнойлогики (ТТЛ) построен на биполярных транзисторах (рис. 1.1).

Ри с. 1.1. Базовый элемент транзисторно-транзисторнойлогики (ТТЛ): а – базовый элемент ТТЛ с релейным аналогом,

б– таблица истинности для элементов 2И-НЕтипа КI55 ЛАЗ,

в– условное обозначение элемента 2И-НЕ

Базовый элемент ТТЛ имеет релейную передаточную характеристику типа «вход-выход».Распространенная микросхема КI55 ЛАЗ типа2И-НЕимеет инверсный выход, т.е. если И на первом входе И на втором входе будут сигналы «I», то на входе будет сигнал «О» (см. табл. истинности на рис. 11., б).

На элементах И можно построить автогенератор (рис.12).

Р и с. 1.2. Схема автогенератора

На элементах И удобно выполнять симметричные мультивибраторы, генерирующие противофазные выходные напряжения (рис. 1.3).

4

Р и с.1.3 Схема мультивибратора

Триггеры ТТЛ

Триггер – это устройство с двумя устойчивыми состояниями, способное хранить I бит информации. При отсутствии внешних воздействий триггер может сколь угодно долго находиться в одном из устойчивых состояний. Входной сигнал может перевести триггер из одного устойчивого состояния в другое. На их основе строятся счётчики, распределители и другие устройства. Существуют различные триггеры, самый простой из них – асинхронныйRS – триггер (см. рис. 1.4).

а

б

в

 

 

 

Р и с. 1.4. а – асинхронныйRS-триггер,б RS-триггериз элементов2И-НЕ,в - таблица истинности к триггеру на рис. 1.4, а

RS-триггеримеет два информационных входа:(S-set-установка)и(R-reset-сброс);и два выхода: прямойQ и инверсныйQ . Как и все асинхронные триггерыRS-триггерпереходит в новое состояние немедленно после поступления входного сигнала. Такой триггер применяется как элемент памяти.

5

Синхронные триггеры имеют дополнительный тактовый вход, на который подаются положительные тактовые импульсы. Такой триггер воспринимает информацию на входах только при наличии тактового импульса и переходит в новое устойчивое состояние в момент среза тактового импульса. Примером синхронного триггера служит D-триггер.

D-триггеримеет два входа: информационныйD и тактовыйC; и два выхода: прямойQ и инверсныйQ (см. рис. 1.5, а).

Информация переписывается с входа D на выходQ только «фронтом» сигнала на тактовом входеС (рис. 1.5, б).

«Фронт» - это переход напряжения на «0», в «I» (рис. 1.5, в).

а

б

в

Ри с. 1.5. Синхронный D-триггер:а – условное обозначение,

б– таблица истинности, в – осциллограммы

Двоичные счетчики

Двоичный счетчик – это последовательно соединенные триггеры - делители частоты на 2. Коэффициент деления такого счетчика, составленного из n-триггеровтипа D, составляет 2, гдеn – число двоичных разрядов счетчика (см. рис. 1.6).

Р и с. 1.6. Четырехразрядный двоичный счетчик. Коэффициент деления частоты 24=I6

6

Минимальный выходной код 0000 получается после подачи «I» на вход «R» установки нуля. Максимальный выходной код IIII. Самое простое применениеD-триггера– это делитель частоты на 2 (см. рис. 1.7).

Р и с. 1.7. Делитель частоты на 2

Дешифраторы

Дешифратор – это микросхема, преобразующая двоичный код в десятичный код. Логический сигнал появляется в том выходном проводе, десятичный номер которого соответствует двоичному коду. Например, входной код I00I дает «0» на проводе с номером 9 (см. рис. 1.8).

Р и с. 1.8. Дешифратор КI55ИДI с подключенными индикаторами - светодиодами

7

1.2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

На стенде размещены интегральные микросхемы популярной серии 55 и изображены их условные обозначения.

Потенциометр RP позволяет регулировать входное напряжениеUвх на логическом элементе2И-НЕ.ПереключателиSAI1 иSA2 задают комбинацию сигналов «I» на «0» на входах.

Переключатель SA3 задает сигналы «I» или «0» на счетный входD-триггера.

Переключатель SA4 задает сигналы на выходыSR-триггера.Вольтметр предназначен для измерения величины входных и выходных напряжений.

Выходы многих элементов подключены к светодиодам. Свечение светодиода означает наличие сигнала «I», в противном случае – наличие сигнала «0». Дешифратор К155ИД3 в этом случае является исключением, так как он имеет инверсные (обратные) выходы. Для него свечение светодиода – «0», а в противном случае – «I».

1.3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Построить график передаточной характеристики логического элемента.

1.1.Собрать схему по рис. 1.9 для логического элемента, заданного преподавателем.

Ри с. 1.9

1.2.Включить питание стенда.

1.3.Измерять выходное напряжение Uвых, увеличивая потенциометромRD величинуUвх от 0 до 5 В. Результаты записать для5 ÷7 измерений. Особо точно измеритьUвх, при которомUвых пере-

ключается из «I» в «0».

8

1.4.Повторить опыт по п. 1.3, снижая Uвх от 5В до 0. Результаты записать. Особо точно измеритьUвх, при которомUвых переключается из «0» в «I».

1.5.Выключить питание.

1.6.Построить график передаточной характеристики, обращая внимание на петлю гистерезиса.

2.Построить таблицу истинности для логического элемента.

2.1.Собрать схему по рис. 1.10 для логического элемента, заданного преподавателем.

2.2.Включить питание стенда.

2.3.Построить таблицу истинности по образцу на рис. 4, в, задавая комбинацию входных сигналов ХI и Х2 переключателями

SAI и SA2.

2.4.Выключить питание.

Ри с. 1.10. Схема испытания ЛЭ ВI55ЛАЗ 2И-НЕ

3.Построить таблицу истинности для триггера.

3.1. Собрать схему

-вариант 1: RS-триггерК155ТМ2;

-вариант 2: RS-триггер,собранный из логических элементов2И-НЕпо схеме рис. 1.4, б;

-вариант 3: D-триггер,управляемыйRS-триггером.

Р и с. 1.11.

9

Р и с. 1.12. D-триггер,защищенный от «дребезга контактов»

RS-триггером

3.2.Выключить питание.

3.3.Построить таблицу истинности, задавая комбинацию входных сигналов S, R и D.

3.4.Выключить питание.

4. Исследование двоичного счетчика и дешифратора.

4.1. Собрать генератор G по схеме на рис. 1.2 или на рис. 1.3 и подключить его к счетчику и дешифратору по схеме на рис. 1.13.

Р и с. 1.13

4.2.Включить питание.

4.3.Записать последовательность появления сигналов на выходе дешифратора.

10