30836 Laboratorium PTC3

Ćwiczenie 3 (UK)

Układy kombinacyjne - proste układy sterujące

1.    Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi metodami syntezy układów kombinacyjnych, a w szczególności z metodami formalnej i układowej minimalizacji funkcji przełączających.

W czasie ćwiczenia studenci będą mogli praktycznie zweryfikować swoje umiejętności, projektując i uruchamiając proste układy sterujące pracą suwnicy.

2.    Wprowadzenie

Teoria projektowania kombinacyjnych układów przełączających została wyczerpująco przedstawiona w literaturze, uznano więc, że jej powtarzanie w niniejszej instrukcji jest zbyteczne. Ograniczymy się tu do przedstawienia rozwiązania jednego przykładowego zadania podobnego do tych, które będą zadawane podczas ćwiczenia. Studenci pragnący przypomnieć sobie lub utrwalić mniej zrozumiałe zagadnienia teoretyczne mogą sięgnąć do dodatku nr 2 do niniejszej instrukcji - „Podstawy teoretyczne projektowania układów kombinacyjnych” lub do literatury [1 - 4],

3.    Zadanie przykładowe

Do sporządzania roztworu pewnej substancji o różnych stężeniach służy zbiornik przedstawiony schematycznie na rys. 3.1. Stężona substancja jest doprowadzana do zbiornika przez zawór Zi, a rozpuszczalnik przez zawór Z2. Poziom roztworu jest kontrolowany przez czujniki Pi, P2 i P3, a stężenie przez czujniki Si i S2. Każdy z czujników poziomu sygnalizuje 1, gdy przykrywa go ciecz. Czujniki stężenia działają wg opisu w tabelce.

Si, S2	Stężenie
00	<40%
01	Niemożliwe
10	40% < stężenie < 60%
11	> 60%

Do odprowadzania ze zbiornika cieczy o różnych stężeniach służą zawory Z3, Z4 i Z5.

Rozpuszczalnik

Substancja

stężona

Rys. 3 1. Zbiornik do sporządzania roztworu pewnej substancji - ilustracja do zadania przykładowego

Mieszanie substancji w zbiorniku powinno się odbywać wg następujących zasad:

-    gdy stężenie cieczy w zbiorniku przekracza 60%, przerwany zostaje dopływ substancji stężonej,

-    gdy stężenie spadnie poniżej 40%, odcinany jest dopływ rozpuszczalnika,

-    gdy poziom roztworu przekroczy P3, zamknięte zostają oba zawory dopływowe,

-    ciecz wypływa ze zbiornika zaworem 23, gdy stężenie nie przekracza 40%, a poziom cieczy jest większy od P3,

-    zawór Z₄ jest otwarty, gdy stężenie cieczy zawiera się w granicach od 40 do 60% i poziom cieczy przekracza Pi,

-    zawór Z5 jest otwarty, gdy stężenie cieczy przekracza 60% i poziom jest wyższy od P3,

-    mieszadło M powinno być włączone, gdy jest otwarty zawór Z4 lub gdy poziom cieczy w zbiorniku przekracza P2.

Sygnały wyjściowe, sterujące zaworami Z1 - Z5 i mieszadłem M, są aktywne w stanie niskim. Uwaga!

Czujniki stężenia umieszczone są poniżej czujnika poziomu P-|. Oznacza to, że nawet jeśli czujnik Pi sygnalizuje, że zbiornik jest już pusty, czujniki stężenia są przykryte cienką warstwą cieczy i poprawnie sygnalizująjej stężenie.

Rozwiązanie:

Pierwszym krokiem rozwiązania jest zapisanie algorytmu opisanego w treści zadania za pomocą tablicy prawdy (tabela 3.1).

Wypełnianie tablicy prawdy dobrze jest rozpocząć od tych kombinacji poziomów logicznych na wejściach, które są niemożliwe i wobec tego w odpowiadające im pola w prawej kolumnie tablicy należy wpisać stany nieważne <j>. Niemożliwe są wszystkie te kombinacje, dla których na wejściach P-|, P2 i P3 jedynka występuje na prawo od zera. Z tabeli opisującej działanie czujników stężenia wynika też, że niemożliwe są kombinacje, dla których na wejściach Sj, S? występuje 01.