Проектирование и расчет систем автоматики

Министерство общего и профессионального  образования

  Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный  горный институт им. Г. В. Плеханова

(технический университет)

 

 

КУРСОВОЙ   ПРОЕКТ

 

 

По дисциплине    Проектирование и расчет систем технологической автоматики       ________________________________________________________________________                                 (  наименование учебной дисциплины согласно учебному плану )

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

Тема: Проектирование и расчет систем автоматики ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Автор: студент   гр.  ЭР-97 з.о.          _____________                 / Фишова М. А./    

 

ОЦЕНКА:        ___________________

 

 

Дата: __________________________

 

ПРОВЕРИЛ

 

Руководитель проекта ___доцент__________________   /___ доц. Маларев В.И.___/

                                          ( должность )         ( подпись )                    ( Ф. И. О. )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2002

Министерство общего и профессионального  образования

  Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г. В. Плеханова

(технический университет)

 

                                                                                                                                                                                Утверждаю

Заведующий кафедрой

                                                                               проф.                /Проскуряков Р.М./

‘’____’’                                   2002 г.

 

Кафедра автоматизации производственных процессов

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

 

По дисциплине____Проектирование и расчет систем технологической автоматики___________________________________________________________________________________                                                                                                 ____

(  наименование учебной  дисциплины согласно учебному  плану )

ЗАДАНИЕ

Студентке группы         ЭР-97                                             Фишовой М. А.                             

                                  (шифр группы)                                         (Ф.И.О)

1. Тема работы                                                                                                                    

                         Проектирование и расчёт систем  автоматики                                         

                                                                                                                                            

                                                                                                                                            

2. Исходные данные к  работе          Таблица включений                                

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Содержание пояснительной  записки.  Определение функциональных выражений для выходных параметров УЛУ, программная реализация УЛУ.   ________________________________________________________________________

                                                                                                                                            

4.Перечень графического  материала    ___________________________________   ___

                                                                   Циклограмма работы УЛУ, функциональные  выражения выходных параметров, функциональная схема УЛУ.       

                                                                                                                                            

                                                                                                                                            

5. Срок сдачи законченной работы: _______________________

                                                       

Руководитель работы.    Доцент                                         /      Маларев В. И.                 /

                                        (должность)          (подпись)              (Ф.И.О)

 

Дата выдачи задания: ____________________________                                                                      

 

 

Аннотация

    Курсовой  проект выполнен в процессе изучения дисциплины ”Проектирование и расчёт систем автоматики” и включает в себя 29 страниц, 11 рисунков и 2 графических листа.

В работе построены циклограммы  управляющего логического устройства (УЛУ) системы автоматики; отысканы функциональные выражения для выходных параметров управляющего логического устройства с учётом проверок  реализации циклограммы.

В конце работы представлена реализация проектируемого управляющего логического устройства программным  способом. Разработан алгоритм работы управляющего логического устройства, составлена блок-схема. Приведена отлаженная программа реализации управляющего логического устройства, написанная на языке программирования высокого уровня  Borland Pascal.

Рассмотренная в курсовом проекте методика может быть использована при разработке реальных цифровых систем технологической автоматики.

 

Anataciya

Course project is executed in the process of studying discipline "Designing and calculation of systems of automation" and comprises of itself 29 pages, 11 drawings and 2 graphic sheets.

Work is denoted building of cyclogram of controlling logical device (CLD) automation systems; the finding the functional expressions for output parameters of controlling logical device with the account of checking a realization of cyclogram.

At the end of work presented realization designed controlling logical device by the programme way. Designed algorithm of work of controlling logical device, formed block diagram. Brought debugged program to realization of controlling logical device, written on programming language of the high level Borland Pascal.

Considered in the course project a strategy can be used at the development of real numerical technological automation systems.

 

Содержание

 

Введение

В настоящее время развитие промышленного  производства характеризуется непрерывным  укрупнением и усложнением технологических агрегатов, повышением скоростей и других параметров технологических процессов.

Существенное повышение эффективности  производства достигается путём  создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) с использованием вычислительных машин (ЭВМ).

Автоматизированные системы управления агрегатами и технологическими процессами строятся на основе управляющих логических устройств и выполняют логические функции. Применяется реализация программного управления последовательностью операций по заданному алгоритму.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами и сложными агрегатами характеризуются большим  объёмом перерабатываемой информации, сложными алгоритмами управления и  высокой скоростью обработки  информации.

Представленный курсовой проект посвящён разработке УЛУ с использованием программного обеспечения.

 

1. Основы алгебры логики.

 

Основы алгебры логики были заложены в середине XIX века трудами английского математика Дж. Буля, по имени которого она называется также булевой алгеброй [1]. Ясное понимание принципов, лежащих в её основе, исключительно важно для овладения формальными методами проектирования цифровых систем. Начало использованию алгебры логики для синтеза переключательных (релейных) схем было положено в 1938 г. работами американского учёного К. Шеннона.

В алгебре логики рассматриваются  переменные, которые могут принимать  только два значения – 0 и 1. Переменные обозначаются латинскими буквами  x, y, z ... в алгебре логики определены отношение эквивалентностей (=) и три операции: дизъюнкция (операция ИЛИ), обозначаемая +, конъюнкция (операция И), обозначаемая знаком & или точкой (×), и отрицание (инверсия, операция НЕ), обозначаемое чертой над переменными или над элементами 0 и 1.

Теоремы алгебры логики:

идемпотентные законы

x+x=x,

x×x=x;

коммутативные законы

x+y=y+x,

x×y=y×x;

ассоциативные законы

(x+y)+z=x+(y+z),

(x×y)×z=x×(y×z);

дистрибутивные законы

x×(y+z)=x×y+x×z,

x+y×z=(x+y)×(x+z);

законы отрицания

,

,

,

,

,

;

законы двойственности (теоремы  де Моргана)

,

;

закон двойного отрицания

;

законы поглощения (абсорбция)

,

;

операции склеивания

,

;

операции обобщённого склеивания

,

,

,

.

Теоремы записаны парами, причём каждая из теорем пары двойственна другой, так как из одной теоремы пары можно получить другую на основании  принципа двойственности, т.е. путём  взаимной замены операций дизъюнкции и конъюнкции, а также элементов 0 и 1, если они имеются.

 

2. Синтез управляющих  логических устройств

на основе циклограмм.

 

Метод структурного синтеза на основе циклограмм является развитием известного в инженерной практике метода синтеза  на основе таблиц включения [2]. При проектировании устройств управления механизмами, работающими циклически, метод записи условий их работы посредством циклограмм имеет преимущество наглядности, а поэтому рекомендуется к использованию.

Циклограмма – это  графическое изображение последовательности работы отдельных элементов управляющего логического устройства во времени. Работа элементов дискретного действия в логическом устройстве характеризуется появлением и исчезновением сигналов в определённой последовательности.

Наличие сигнала изображается на циклограмме отрезком горизонтальной прямой. Толстой линией обозначаются сигналы входных и выходных элементов, тонкой – дополнительных промежуточных элементов, пунктиром – условное включение элемента. Условное включение элемента соответствует условному состоянию, т.е. включенное или выключенное состояние этого элемента в данный период не оказывает влияния на состояние выходных элементов устройства.

Слева от отрезка, отражающего работу элемента, на границе  циклограммы проставляется обозначение  соответствующего сигнала. Последовательность работы элементов определяется положением концов отрезков, изображающих их работу, относительно левой границы циклограммы. На циклограмме отражается любое изменение состояния элементов и указывается собственное время их срабатывания.

Воздействие одного элемента на другой изображается на циклограмме стрелкой, указывающей направление воздействия.

В циклограмме  время не оценивается количественно, поэтому она выполняется без  масштаба. Отмечаются лишь факт срабатывания элемента, факт наличия или отсутствия сигнала. При наличии специального элемента задержки его сигнал на циклограмме обозначается буквой Т, а время, по истечении которого он появляется или исчезает, - буквой t.

Тактами называются периоды, в течении которых в  схеме не изменяется состояние не одного из входных, промежуточных или выходных сигналов. Каждое изменение состояния одного или одновременно нескольких элементов является началом нового такта.

Периодом включения  элемента называется непрерывный ряд  тактов, в течение которого этот элемент находится во включенном состоянии. Периодом отключения элемента называется непрерывный ряд тактов, в течение которого этот элемент находится в отключенном состоянии. Период включения элемента обозначается чертой. В периоде отключения элемента черта на циклограмме отсутствует.