T-MaR - 2009 - MĚŘENÍ - cvič.7 - regulace · algebra. Základní rozdíl = Booleova algebra...

© 2015 - Ing. Václav Rada, CSc.

29.z-9.plo

Logické řízení 4

Teorie měření

a regulace

ZS – 2015/2016

Ústav technologie, mechanizace

a řízení staveb

T- MaR

© VR - ZS 2010/2011

Další hlavní téma předmětu

se dotýká obsáhlé oblasti

logického řízení systémů………….…

…. jsou míněny systémy technologické,

pohonné, apod.

……

KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY

T- MaR

V důsledku rozvoje HW částí počítačové techniky a počítačových

sítí došlo k průniku oblasti ekonomiky a zpracování dat a oblasti

řízení technologických procesů.

Jednou z „postižených“ oblastí je i logické řízení.

Řada základních pojmů a vztahů matematické (tzv. formální) lo-

giky je analogických s pojmy a vztahy známými z algebry - proto se

také formální logika často nazývá podle jejího zakladatele Booleova

algebra.

Základní rozdíl = Booleova algebra pracuje pouze se dvěma hodno-

tami: „pravda“ a „nepravda“, nebo „logická 1“ a „logická 0“.

© VR - ZS 2015/2016

LOGICKÉ ŘÍDICÍ SYSTÉMY


T- MaR

Základem jsou … Logické proměnné a logické funkce

Logická proměnná je analogií číselné proměnné, ale zatímco číselná

proměnná může nabývat libovolné hodnoty z nějaké množiny (např.

reálných čísel), logická proměnná může nabývat pouze a jedině

dvou hodnot.

Z hlediska řízení to odpovídá určitým mezním stavům reálných

zařízení, např. „otevřeno/zavřeno“, „zapnuto/vypnuto“, „chod/klid“,

ale třeba také „teplota<20oC/teplota20oC“, „světlo/tma“.

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

Logická funkce je obdobou číselné matematické funkce s tím rozdí-

lem, že jejími argumenty jsou logické proměnné a jejím výsledkem

je buď (logická) 1 nebo (logická) 0.

Matematická funkce je vždy nějak definována, obvykle matematic-

kou formulí - definice logické funkce je pomocí:

pravdivostní tabulky, která udává hodnotu logické funkce pro

každou možnou kombinaci hodnot jejích argumentů,

logického výrazu, který se skládá z logických proměnných spoje-

ných operátory elementárních logických funkcí.

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

Elementární logické funkce - jsou tři s touto prioritou operací:

- negace (NOT)

- logický součin (AND , „a“ , konjunkce)

- logický součet (OR , „nebo“ , disjunkce).

Tyto funkce představují logické operace obdobné algebraickým.

Pro operace s logickými proměnnými a výrazy platí, podobně jako

při aritmetických operacích, zákony Booleovy algebry.

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

Logická funkce

© VR - ZS 2015/2016



negace (NOT) funkce jedné proměnné

značení:

pravdivostní tabulka: x f(x)0 1

1 0

zápis logickým výrazem:

T- MaR

Logická funkce

© VR - ZS 2015/2016



logický součet

(OR , „nebo“ ,

disjunkce)

funkce dvou proměnných

značení:

pravdivostní tabulka: x y f(x)0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


T- MaR

Logická funkce

© VR - ZS 2015/2016



logický součin

(AND , „a“ ,

konjunkce)

funkce dvou proměnných

značení:

pravdivostní tabulka: x y f(x)0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1


T- MaR

Mezi elementární logické funkce se často zařazují ještě další funkce

dvou proměnných, které jsou však definovány na základě výše uve-

dených tří, takže vlastně již elementární nejsou.

© VR - ZS 2015/2016



Shefferova funkce ( NAND , negace log. součinu )

Pierceova funkce (NOR , negace log. součtu)

exclusive OR (XOR, neekvivalence)

implikace

ekvivalence

T- MaR

Další zákony používané při úpravách a zjednodušování logických

výrazů.

© VR - ZS 2015/2016



Pro další zjednodušování výrazů se může hodit univerzální vztah:

( V ... libovolný logický výraz )

Pro zjednodušování výrazů se užívají následující zákony formální logiky

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016


zákon agresivity 0 v součinu a 1 v součtu (zákon dominance)

x.0 = 0 x+1 = 1

zákon neutrality 0 v součtu a 1 v součinu (axiom):

x+0 = x x.1 = x

zákon o vyloučeném třetím (axiom):

zákon komutativní v součtu a součinu (axiom):

x+y = y+x x.y = y.x

zákon asociativní v součtu a součinu (axiom):

x+(y+z) = (x+y)+z x.(y.z) = (x.y).z

zákon distributivní (axiom):

x.(y+z) = x.y + x.z x+(y.z) = (x+y).(x+z)

zákon opakování :

x+x = x x.x = x

zákon dvojí negace :

de Morganovy zákony :

T- MaR

Pro informaci - čtyři základní grafické symboly odpovídající logic-

kým funkcím dvou proměnných – používají se jich při kreslení fun-

kčních blokových schémat logických obvodů:

© VR - ZS 2015/2016



AND

logický součin

NAND

negovaný logický

součin

OR

logický součet

NOR

negovaný logický

součet

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



Struktura logického řízení

Logické řízení pracuje s dvouhodnotovými signály, které jednak pře-

nášejí informace o stavu procesu do řídicího systému a zpětně pove-

ly z řídicího systému do procesu.

Podobně komunikuje (v nejjednodušším provedení) logický řídicí

systém i s obsluhou (operátorem), tj. informace jí předává prostřed-

nictvím dvouhodnotových signálů (optických a akustických) a po-

vely od ní přijímá rovněž prostřednictvím dvouhodnotových signálů

(tlačítka, spínače).

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



Základní bloková struktura logického

řízení (technologického) procesu.

Logický řídicí systém přijímá z říze-

ného procesu dvouhodnotové signály

(spoj 2) a vyhodnocuje je – určitou

část předává obsluze jako informaci o

stavu procesu (spoj 3) a od obsluhy

přijímá příkazy a pokyny (spoj 4) -

podle výsledku vyhodnocení stavu

procesu a podle příkazů obsluhy vysílá

dvouhodnotové povely zpět (spoj 1).

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



Podle výsledku vyhodnocení stavu procesu a podle příkazů obsluhy

pak vysílá dvouhodnotové signály jako povely zpět do řízeného

procesu (spoj 1). Jako zdroje signálů z procesu se používají mezní

čidla veličin (hladiny, teploty, tlaku,...), koncové spínače

signalizující polohu některých prvků zařízení (dopravníků, ventilů,

klapek,...), pomocné kontakty stykačů elektromotorů apod. Jako

ovládacích prvků přenášejících řídicí signály do technologického

procesu se používá dvoupolohových ventilů, stykačů elektropohonů,

pneumatických a hydraulických ovladačů klapek a hradítek atd.

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



Podle hlediska faktoru času rozlišujeme dva typy logického řízení:

kombinační

sekvenční.

Kombinační logické řízení

… je takové, kdy hodnoty výstupů z řídicího systému jsou dány

pouze okamžitými hodnotami jeho vstupů, tedy nebere se v

úvahu žádný předchozí stav.

Jednoduchým příkladem je kódový zámek, který se otevře

současným sepnutím určitých spínačů z řady.

Při návrhu funkcí kombinačního řízení se nejprve vytvoří pro

každý výstup pravdivostní tabulku.

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



Sekvenční logické řízení

… je logické řízení, kdy hodnota výstupů závisí na okamžitých

hodnotách vstupů, ale ještě i na předchozích hodnotách vstupů

a výstupů, čili na tzv. stavu procesu.

Příkladem je opět kódový zámek, který se ale otevře postup-

ným stiskem několika určitých spínačů v určitém pořadí.

Pro uchování informací o předchozím stavu procesu je nez-

bytné mít nějaký paměťový prvek.

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



Sekvenční logické řízení

Pro grafické znázornění algoritmu sekvenčního řízení se pou-

žívá nejčastěji tzv. funkční diagram sekvenčního řízení.

Bloky označené Si představují stavy procesu -

Vi jsou logické proměnné obsahující hodno-

ty výstupů ve stavu Si a Ti jsou logické výrazy

definující podmínku přechodu ze stavu Si-1

do stavu Si. Jednotlivým stavům mohou být přiřazeny i

logické funkce představující kombinační

logické řízení a určující z hodnot vstupů

řídicího systému hodnoty jeho výstupů Vi.

T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

Realizace logického řízení pomocí konstrukčního propojování elek-

tronických integrovaných obvodů není pro praxi příliš výhodná, pro-

tože funkce takového řízení jsou jednou pro vždy dané - jsou pouze

v jednodušších jednoúčelových aplikacích.

Mnohem více se uplatňují univerzální logické řídicí systémy, jejichž

funkce je možné programovat podle potřeby - jsou to tzv.

programovatelné logické automaty, zkratkou PLC

(Programmable Logic Controler).

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

Jak již bylo řečeno, je jimi řešena naprostá většina průmyslových

řídicích aplikací - jejich technické možnosti jsou různé.

Jednoduché přístroje mohou pracovat pouze s dvouhodnotovými sig-

nály a provádět pouze logické operace, složitější mohou zpracovávat

i analogové informace a provádět numerické operace a obvykle mí-

vají už zabudované i číslicové regulační algoritmy, takže mohou být

zapojeny přímo do regulačních smyček – vždy obsahují jednoduché

komunikační jednotky.

Pak se hovoří jako o tzv. procesních počítačích., které umožňují

jejich propojení mezi sebou navzájem nebo s nadřazenými řídicími

úrovněmi.

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



Bloková struktura programovatelného automatu

T- MaR

Jednotlivé bloky mají následující funkce:

I/O (jednotka řízení vstupů a výstupů) snímá hodnoty vstupních

veličin z procesu, konvertuje je do číslicové formy a ukládá do ope-

rační paměti,

CPU (centrální jednotka) zpracovává informace, tj. podle progra-

mu čte z operační paměti hodnoty vstupních a pomocných proměn-

ných, provádí s nimi logické (případně i numerické) operace a výs-

ledky ukládá do operační paměti,

RAM (operační paměť s možností čtení i zápisu) slouží k ukládá-

ní řídicího programu a hodnot vstupních, výstupních a pomocných

proměnných,

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

ROM (paměť pouze pro čtení) obsahuje systémové programy pro

činnost automatu, které uživatel nemůže modifikovat,

SPEC (speciální funkce) obsahuje modul hodin, časovače, čítače,

sekvenční registry a případně algoritmy pro regulace, matematické

funkce apod., je-li jimi automat vybaven,

COM (komunikace) zajišťuje komunikaci automatu s okolím po

sériové lince nebo po speciální komunikační sběrnici,

ZDROJ zajišťuje napájení automatu elektrickou energií,

BATERIE zálohuje obsah operační paměti při výpadku napájení.

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

Činnost PLC je založena

na cyklickém provádění

řídicího programu, tzv.

skenování..

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

© VR - ZS 2015/2016



T- MaR

© VR - ZS 2015/2016

… a to by bylo

vše

7......

T- MaRKYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY

T- MaR

ŘÍZENÍ


© VR - ZS 2015/2016

Date post:	06-Feb-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	2 times
Download:	0 times

T-MaR - 2009 - MĚŘENÍ - cvič.7 - regulace · algebra. Základní rozdíl = Booleova algebra...

Documents