PTI ELEKTROTEHNIK PROGRAMIRANJE NAPRAV Dušan Čeferinceferincirius.splet.arnes.si/files/2014/08/prnele2.pdf · PTI ELEKTROTEHNIK PROGRAMIRANJE NAPRAV Dušan Čeferin 3 1.1 OPREDELITEV

PTI ELEKTROTEHNIK PROGRAMIRANJE NAPRAV Dušan Čeferin

1

PTI ELEKTROTEHNIK

PROGRAMIRANJE NAPRAV

1. LETNIK

Dušan Čeferin


2

Kazalo:

1.1 OPREDELITEV KRMILIJ IN OPIS NJIHOVIH BISTVENIH ZNAČILNOSTI (1) .......................... 3 1.2 OPREDELITEV REGULACIJ IN OPIS NJIHOVIH BISTVENIH ZNAČILNOSTI (2) .................... 5 1.3 PRIMERJAVA KRMILIJ IN REGULACIJ TER NJIHOVEGA ODZIVA NA MOTNJE (3) ............. 7 1.4 DVA PRIMERA KRMILIJ (4) .............................................................................................................. 9 1.5 ŠE DVA PRIMERA KRMILIJ (5) ...................................................................................................... 11 1.6 DELITEV IN VRSTE KRMILIJ (6) ................................................................................................... 13 1.7 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - algoritem krmilja (7) ................................................................. 15 1.8 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - časovni diagram (8) .................................................................. 17 1.9 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - pravilnostna tabela (9) .............................................................. 19 1.10 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - krmilni načrt (10) ...................................................................... 21 1.11 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - kontaktni načrt (11) .................................................................. 23 1.12 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - funkcijski načrt (12) .................................................................. 25 1.13 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - diagram stanj (13) ..................................................................... 27 1.14 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - koračna veriga (14) ................................................................... 29 1.15 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - programski modul (15) ............................................................. 31 1.16 LOGIČNA ALI KOMBINACIJSKA KRMILJA (16) ......................................................................... 33 1.17 PRIMER SINTEZE ENOSTAVNIH LOGIČNIH KRMILIJ I. (17) ................................................... 34 1.18 PRIMER SINTEZE ENOSTAVNIH LOGIČNIH KRMILIJ II. (18).................................................. 36 1.19 POMNILNI ČLENI IN STATIČNI VHODI (19) ............................................................................... 37 1.20 DINAMIČNI VHODI IN DINAMIČNE LOGIČNE FUNKCIJE (20) ............................................... 39 1.21 PRIMER SINTEZE ENOSTAVNIH LOGIČNIH KRMILIJ III. (21) ................................................ 41 1.22 ZAPAHOVANJE SIGNALOV, PRIMER SINTEZE IV. (22) ............................................................ 43 1.23 KORAČNA ALI SEKVENČNA KRMILJA (23) ............................................................................... 45 1.24 ČASOVNE FUNKCIJE (24) ............................................................................................................... 47 1.25 PONOVITEV NAČINOV OPISOVANJA KRMILIJ: RS F-F (25) .................................................... 49 1.26 NAČINI KRMILJENJA (26)............................................................................................................... 50 1.27 PRIMER 1: NATAKANJE TEKOČINE V POSODO (27) ................................................................ 52 1.28 PRIMER 2: POMIK MIZE (28) .......................................................................................................... 54 1.29 PRIMER 3: SEMAFORIZIRANO KRIŽIŠČE (29) ............................................................................ 56 1.30 PRIMER 4: SAMODEJNO URAVNAVANJE GLADINE VODE V POSODI (30) ......................... 58 1.31 PRIMER 5: KRMILJENJE TRANSPORTA PALET (31) .................................................................. 60 1.32 SINTEZA KRMILJA: SPOZNAVANJE PROBLEMA IN ALGORITEM KRMILJA (32) ............... 62 1.33 SINTEZA KRMILJA: DOLOČANJE NALOG TER SPREMENLJIVK KRMILJA (33) .................. 64 1.34 SINTEZA KRMILJA: DOLOČITEV NAČINA DELOVANJA KRMILJA PO KORAKIH (34) ...... 66 1.35 SINTEZA KRMILJA: IZDELAVA FUNKCIJSKEGA NAČRTA KRMILJA (35) ........................... 68 1.36 SINTEZA KRMILJA: VAJA 1 (36) .................................................................................................... 70 1.37 SINTEZA KRMILJA: VAJA 2 (37) .................................................................................................... 71 1.38 SINTEZA KRMILJA: VAJA 3 (38) .................................................................................................... 72 1.39 SINTEZA KRMILJA: VAJA 4 (39) .................................................................................................... 73


3

1.1 OPREDELITEV KRMILIJ IN OPIS NJIHOVIH BISTVENIH

ZNAČILNOSTI (1)

Krmiljenje je proces, pri katerem z neko vhodno veličino Y vplivamo na neko izhodno

veličino X.

Z veličino Y krmilimo veličino X. To zvezo lahko izrazimo tudi v matematični obliki X =

f(Y), kar preberemo kot "izhodna spremenljivka X je funkcija vhodne spremenljivke Y".

Shematično lahko prikažemo tako krmilje z blokom, ki predstavlja izbran sistem S. Puščici

kažeta smer delovanja in nakazujeta, da deluje Y na X, obratno pa seveda nikakor ne velja.

Kot konkreten primer krmilja lahko za začetek izberemo neobremenjen enosmerni generator.

Opis enosmernega generatorja in njegovega delovanja:

Enosmerni generator je električni stroj, ki proizvaja enosmerno električno napetost. Sestavljen

je iz mirujočega dela ali statorja in vrtečega se dela ali rotorja. Rotor poganjamo z zunanjo

silo, ki je lahko voda, para, veter ali pa, denimo, motor z notranjim izgorevanjem. Tako na

rotorju kot na statorju je navito navitje. Naloga statorskega navitja je ustvarjanje magnetnega

polja, v katerem se vrti rotorsko navitje. Statorsko navitje zato imenujemo tudi vzbujalno

navitje. Ker se rotorsko navitje vrti v magnetnem polju, se v tem navitju inducira napetost. To

napetost pripeljemo preko ščetk na priključne sponke generatorja. Na te priključne sponke pa

lahko potem priključimo breme.

Krmiljenje napetosti enosmernega generatorja:

Denimo, da poganjamo generator s konstantno kotno hitrostjo (= kotna hitrost). Inducirana

napetost E je pod določenimi pogoji odvisna samo od vzbujalne napetosti UV. Inducirana

napetost je odvisna sicer tudi od velikosti kotne hitrosti, velikosti toka skozi rotor generatorja

in velikosti ohmske upornosti vzbujalnega navitja, če pa dosežemo, da so te veličine

konstantne, je velikost inducirane napetosti odvisna samo od velikosti vzbujalne napetosti.

Motnje: Če se torej odločimo, da bomo na velikost E vplivali le z UV, potem vsaka

sprememba preostalih vplivnih veličin zvezo med vhodno in izhodno spremenljivko le poruši.

Vplivi sprememb ostalih vplivnih veličin so torej nezaželeni in zato imenujemo te veličine

motnje. Če se torej pojavijo motnje, se velikost izhodne veličine kljub konstantni vrednosti

vhodne ali krmilne veličine spremeni. Enačba, ki smo jo zapisali zgoraj, seveda ne velja več!

Če torej želimo ohraniti izhodno veličino X nespremenjeno kljub delovanju spremenljivih

zunanjih motenj, krmilje ne bo ustrezna rešitev, saj ni sposobno odpraviti vplivov motenj. V

takih primerih se izkažejo kot bolj ustrezna rešitev sistemi, ki jih imenujemo regulacije.

a.) b.) c.)

Slika 1:


4

1. Kaj je krmiljenje?

2. Katera od slik 1 kaže splošno blok shemo krmilja, na kateri ni vpliva motenj? Preriši to

sliko v zvezek in pod njo napiši, kaj kaže!

3. Prepiši v zvezek splošno enačbo, ki opisuje povezavo med vhodno in izhodno veličino

krmilja! Katera spremenljivka je v tej enačbi neodvisna in katera je odvisna?

4. Katera spremenljivka je glavna neodvisna spremenljivka v primeru enosmernega

električnega generatorja in katera je v tem primeru odvisna spremenljivka?

5. V splošni enačbi zamenjaj splošni spremenljivki z ustreznima spremenljikama, ki nastopata

v primeru generatorja in to novo enačbo zapiši v zvezek!

6. Katere spremenljivke še vplivajo na velikost izhodne veličine generatorja? K vsaki od

vplivnih spremenljivk pripiši še njeno oznako, ki jo najdeš na ustrezni sliki!

7. Katera slika kaže generator? To sliko preriši v zvezek in pod njo zapiši, kaj kaže!

8. Kakšen pogoj mora biti izpolnjen, da bo inducirana napetost generatorja odvisna res samo

od vzbujalne napetosti?

9. Kaj so potemtakem motnje v primeru krmiljenja?

10. Katera slika kaže blok shemo krmilja, na katero delujejo tudi motnje? Preriši jo v zvezek

in pod njo napiši, kaj kaže!

11. Ali je enosmerni generator na sliki 1 obremenjen? Utemelji odgovor!

12. Denimo, da razpolagamo s temi podatki generatorja: E=10V, RK=1. (RK je upornost

kotve; kotva pa je rotor. Gre torej za upornost rotorskega navitja!) Na priključne sponke ni

priključeno nikakršno breme, so torej odprte! Koliko znaša napetost na sponkah v takem

primeru?

13. Sedaj pa na priključne sponke priključimo upor R=9! Koliko znaša napetost na sponkah

generatorja sedaj?

14. Ali se je izhodna napetost z obremenitvijo generatorja spremenila?

15. Ali se je to zgodilo zaradi spremembe vzbujalne napetosti?

16. Ali je ta sprememba izhodne veličine želena?

17. Katera od vplivnih veličin pa se je spremenila s priključitvijo bremena na sponke

generatorja?


5

1.2 OPREDELITEV REGULACIJ IN OPIS NJIHOVIH BISTVENIH

ZNAČILNOSTI (2)

Za krmilja smo torej ugotovili, da so to sistemi, pri katerih z vhodno veličino vplivamo na

velikost izhodne veličine. Za primer smo si izbrali enosmerni električni generator. Vhodna

veličina je bila v tem primeru vzbujalna napetost, izhodna pa napetost na sponkah generatorja.

Ogledali smo si tudi delovanje motnje. Motnjo je predstavljal bremenski tok, ki je stekel skozi

rotor (ali kotvo) v trenutku, ko smo generator obremenili oziroma, ko smo na sponke

priključili upor vrednosti 9. Napetost na sponkah je padla z 10V na 9V. Šlo je za nezaželeno

spremembo, ki je sistem sam od sebe ne popravi. Prav to, da krmilje samo po sebi ni

sposobno odpraviti vpliva motenj, pa je bistvena slabost krmilij v primerjavi z regulacijami!

Regulacije so torej sistemi, v katerih vplivamo z vhodnimi veličinami na izhodne ravno tako,

kot pri krmiljih, razlika pa je v tem, da so regulacije sposobne zaznati neželeno spremembo

izhodne veličine, ki je nastala zaradi delovanja motnje, in hkrati to motnjo z ustreznimi

popravki tudi odpraviti! Splošna blok shema regulacije je torej nekoliko bolj zapletena kot

tista, ki predstavlja krmilje! Regulacija potrebuje člen, ki bo izhodno veličino neprestano

meril. To informacijo o velikosti izhodne veličine moramo preko povratne zveze posredovati

iz merilnega člena na izhodu na člen, ki bo primerjal velikost izmerjene ali dejanske

vrednosti izhodne veličine z želeno vrednostjo izhodne veličine. Želeno vrednost predstavlja

dajalnik želene vrednosti ali referenčni člen. Rezultat primerjave na primerjalnem členu

vpliva na delovanje regulatorja. Regulator na podlagi rezultata primerjave velikosti dejanske

in želene vrednosti deluje na reguliranca tako, da se morebitna razlika med dejansko in

želeno vrednostjo odpravi.

a.) b.)

Slika 2:

Značilnost vsake regulacije je torej zaključen krog ali zanka, v kateri se izvaja več delnih

nalog: merjenje, povratna zveza, primerjanje in povratno delovanje. Govorimo torej o

regulacijskem krogu ali regulacijski zanki. Regulacijski krog je sestavljen iz direktne veje, v

kateri sta regulator in reguliranec, in iz negativne povratne zveze.

Regulacija napetosti enosmernega generatorja: Če vstavimo generator v regulacijski krog,

bomo dosegli, da bo izhodna napetost generatorja na sponkah zelo malo odvisna ali pa celo

popolnoma neodvisna od spremenljivih zunanjih motenj (, RV, IK). Merjenje je izvedeno

preprosto s priključitvijo povratne zveze na izhodne sponke generatorja. Dajalnik želene

vrednosti je električna baterija. Primerjalnik dejanske in želene vrednosti je kar napetostna

zanka, v kateri so vezani: rotor generatorja, dajalnik želene vrednosti in vhod regulatorja.

izhodna napetost in napetost referenčnega člena sta v protistiku. Če sta ti dve napetosti enaki,


6

je razlika med njima enaka 0V. Napetost napake U ( je grška črka "epsilon") je enaka 0V.

Napetost na vhodu regulatorja je torej 0V in regulator prav nič ne spreminja vzbujalnega toka

IV, saj je dejanska vrednost izhodne napetosti enaka želeni vrednosti (U=0V). Če se vrednost

izhodne napetosti iz kakršnega koli razloga spremeni (denimo, da se spremenijo vrtljaji ), se

pojavi razlika med dejansko in želeno vrednostjo napetosti (U0V). V takem primeru

regulator ustrezno spreminja velikost vzbujalnega toka toliko časa, dokler spet ne dosežemo

enakosti dejanske in želene vrednosti napetosti.

Slika 3:

1. Kaj je bistvena slabost krmilja v primerjavi z regulacijo?

2. Katere naloge se morajo izvajati, če želimo, da bo regulacija dejansko odpravljala motnje?

3. Katera slika kaže blok shemo regulacije? Preriši jo v zvezek in k vsaki pozicijski številki

pripiši ime člena in nalogo, ki jo ta člen izvaja!

4. V zvezek preriši shemo regulacije napetosti generatorja. V narisani shemi obkroži

elemente, ki predstavljajo posamezne člene iz splošne blok sheme regulacije in pripiši njihove

naloge!

5. Kaj je regulacijski krog?

6. Iz česa je regulacijski krog sestavljen?

7. Katera odvisna spremenljivka na sliki 3 je izhodna spremenljivka in katera je motnja?


7

1.3 PRIMERJAVA KRMILIJ IN REGULACIJ TER NJIHOVEGA

ODZIVA NA MOTNJE (3)

Krmiljenje in krmilja: Krmiljenje je proces, pri katerem namerno vplivamo na izhodno

veličino X izbranega sistema S tako, da spreminjamo vhodno veličino Y. Veličino Y

imenujemo krmilna veličina, saj z njo kmilimo izhodno veličino X, ki jo zaradi tega

imenujemo krmiljena veličina! Krmilno veličino spreminjamo namenoma in v skladu z našimi

željami in načrti. Na krmiljeno veličino pa poleg krmilne veličine vplivajo še druge veličine,

ki se spreminjajo brez našega nadzora. Te spremembe so neželene in zato te preostale vplivne

veličine imenujemo motnje. Če torej motnja povzroči spremembo velikosti krmiljene veličine,

se pojavi napaka, ki je krmilje ni sposobno odpraviti!

PRIMER: Krmiljenje napetosti na sponkah enosmernega električnega generatorja. Napetost

na sponkah generatorja je odvisna od vzbujalne napetosti UV, ki je priključena na navitje

statorja. Ta napetost poganja tok IV skozi vzbujalno navitje na statorju. Vzbujalni tok ustvarja

magnetno polje statorja B. V magnetnem polju statorja se vrtijo ovoji navitja na rotorju. Rotor

imenujemo tudi kotva. Ker ovoji vrtečega se navitja kotve režejo silnice magnetnega polja

statorja, se v navitju kotve inducira električna napetost E. Če na generator ni priključen noben

porabnik, tok v rotorskem tokokrogu IK ne teče in generator ni obremenjen. napetost na

sponkah generatorja je v takem primeru enaka inducirani napetosti E. Če pa priključimo na

sponke generatorja velik porabnik (majhna upornost), steče velik tok IK. Zaradi notranje

upornosti navitja kotve se pojavi padec napetosti v samem navitju kotve, ki se odšteva od

inducirane napetosti E. Napetost na sponkah se zmanjša in sicer ravno za padec napetosti na

navitju kotve. Napetost na sponkah ni več enaka želeni vrednosti E. Pojavila se je torej napaka

ali pogrešek. Ta pogrešek je povzročila motnja.

Reguliranje in regulacije: Regulacija je, za razliko od krmilja, sposobna vse nastale napake

in odstopanja napetosti na sponkah generatorja od želene vrednosti zaznati in odpraviti ali

vsaj zelo zmanjšati. To ji omogoča merjenje dejanske vrednosti izhodne veličine s pomočjo

merilnega člena , posredovanje rezultata po povratni zvezi nazaj do primerjalnega člena,

primerjanje dejanske vrednosti in želene vrednosti ter povratno delovanje regulatorja na

reguliranca. V zgornjem primeru obremenitve generatorja torej zmanjšanje napetosti na

sponkah povzroči razliko napetosti med dejansko vrednostjo in želeno vrednostjo. Ta razlika

napetosti povzroči delovanje regulatorja na vzbujalni tokokrog generatorja v takem smislu, da

se vzbujalni tok poveča. Poveča se tudi magnetno polje in z njim tudi velikost inducirane

napetosti. Vzbujalni tok se veča toliko časa, dokler ni napetost na sponkah generatorja spet

enaka želeni vrednosti, ki jo podaja galvanski člen. Na ta način je torej vpliv motnje

odpravljen.

a.) b.)


8

c.)

d.)

e.) f.)

Slika 4:


2. Kakšna je razlika med krmilno in krmiljeno veličino?

3. Kakšna je razlika med krmilno veličino in motnjo?

4. Kako so na blok shemi krmilja označene krmilna in krmiljena veličina ter motnja?

5. Katera veličina je v primeru v tekstu krmilna veličina, motnja in krmiljena veličina?

6. Katere motnje smo še omenili v primeru generatorja v eni od prejšnjih učnih enot?

7. V zvezek zapiši za vsako posebej, kaj kažejo slike 4 a do f!

8. Naštej naloge, ki jih mora izvajati regulacija, da lahko odpravi motnjo!

9. Preriši blok shemo regulacije v zvezek in posameznim blokom pripiši njihove naloge!

10. Katere naprave na sliki regulacije napetosti generatorja opravljajo naloge posameznih

blokov?

11. Katera od slik 4 kaže časovni potek reakcije krmilja in katera reakcijo regulacije na

motnjo?

12. Kje je razlika?

13. Kaj je motnja?


9

1.4 DVA PRIMERA KRMILIJ (4)

PRIMER 1: Krmilje za natakanje tekočine v posodo - opis delovanja in nalog krmilja:

- polnenje rezervoarja (posode) se začne z aktiviranjem elektromagnetnega ventila Y1 prek

tipkala za start (S1)

- posoda se lahko polni do 2. nivoja ali do 3. nivoja (ali ravni). Izbira nivoja polnenja je

odvisna od stanja izbirnega stikala S2, za katerega naj velja:

1.če je stanje stikala S2 enako "1" (je torej sklenjeno), potem se polni posoda do 3. nivoja

2.če je stanje stikala S2 enako "0" (je torej razklenjeno), potem se polni posoda do 2. nivoja

- praznenje aktiviramo s stikalom S3. S pritiskom na S3 se namreč odpre elektromagnetni

ventil Y2

- nivoje tekočine v posodi (1., 2. in 3.) zaznavajo senzorji (ali tipala) B1, B2 in B3, ki dajo

logično stanje "1", kadar nivo tekočine v posodi presega nivo, ki je določen s posameznim

senzorjem.

PRIMER 2: Krmilje za pomik mize - opis delovanja in nalog krmilja:

- krmilje naj krmili vertikalni pomik mize, to je v smeri gor-dol

- skrajni legi (zgornja in spodnja) sta določeni in podani s končnim stikalom. V teh dveh legah

se gibanje mize ustavi

- pomik mize v smeri navzgor aktiviramo s tipkalom "gor", v smeri navzdol pa s tipkalom

"dol"

- gibanje mize lahko v katerem koli trenutku ustavimo s tipkalom "stop"

- sprememba smeri gibanja mize naj bo v katerem koli trenutku mogoča zgolj s pritiskom na

tipko "gor" ali "dol", torej brez predhodne zaustavitve gibanja mize s tipko "stop"

a.) b.)

Slika 4:


2. Katera je bistvena razlika med krmiljenjem in regulianjem neke izhodne veličine?

3. Preriši blok shemo krmilja iz učne enote številka 1 in z njeno pomočjo povej, kaj je

krmiljeni sistem v primeru 1 in kaj je krmiljeni sistem v primeru 2!


10

4. S pomočjo blok sheme in teksta te učne enote povej, katere so vhodne spremenljivke v

primeru 1 in katere so vhodne spremenljivke v primeru 2!

5. S pomočjo blok sheme in teksta te učne enote povej, katere so izhodne spremenljivke v

primeru 1 in katere so izhodne spremenljivke v primeru 2!


7. Katere spremenljivke v primeru 1 so krmilne in katere so krmiljene spremenljivke?


9. Katera slika kaže krmiljenje pomika mize?

10. Katera slika kaže krmiljenje nivoja vode v posodi?

11. S čim sta določena najvišja in najnižja lega mize?

12. S čim so določene višine nivojev 1, 2 in 3 pri polnenju posode?


14. Kakšna je razlika med motnjo in krmiljeno veličino?

15. Denimo, da želimo prikazati v pravokotnem koordinatnem sistemu medsebojno

povezanost krmilne veličine in krmiljene veličine. Katero veličino bi nanašali na vodoravno

os koordinatnega sistema; krmilno veličino ali krmiljeno veličino? Zakaj?


povezanost krmiljene veličine in motnje. Katero veličino bi nanašali na navpično os

koordinatnega sistema; krmilno veličino ali motnjo? Zakaj?

17. Obe sliki iz te učne enote preriši v zvezek!


11

1.5 ŠE DVA PRIMERA KRMILIJ (5)

PRIMER 3: Semaforizirano križišče

Semaforji v sodobnem semaforiziranem križišču so ravno tako primer krmilja. Stanje luči na

posameznem semaforju je usklajeno s stanjem luči na ostalih semaforjih v križišču. Povsem

razumljivo je, denimo, da ne more svetiti na vseh semaforjih hkrati zelena luč! Časi vklopa

posameznih luči na semaforju so odvisni od prometnosti posameznih poti, ki se v križišču

stikajo, od obdobja v dnevu (ponoči je na splošno manj prometa kot ob prometnih konicah, ko

gredo ljudje na delo ali pa se z dela vračajo) in od drugih posebnih okoliščin (delo na cesti).

Stanje luči je torej vnaprej določeno in programirano, program pa je napisan v skladu z

značilnostmi vsakega posameznega križišča (oblika križišča, število poti, ki se stikajo,

prometnost posameznih poti)

PRIMER 4: Samodejno uravnavanje gladine vode v posodi

Osnovna naloga tega krmilja je samodejno vzdrževanje gladine vode v posodi ne glede na

velikost pretoka skozi odtočni ročni ventil Qo. V ta namen moramo ustrezno krmiliti

elektromagnetni ventil za natakanje Qd. V posodi sta vgrajena merilnika (plovca s kontaktom)

za zgornji in za spodnji nivo vode.

Dodatne naloge tega krmilja so še:

- preprečiti, da bi se končalo natakanje, še preden bi voda dosegla zgornji nivo. Kaj takega bi

se lahko namreč primerilo zaradi brizganja vode ob natakanju, kar bi lahko povzročilo

kratkotrajno sklenitev kontakta merilnika zgonjega nivoja Dzg.

- predvideti je treba tudi možnost ročnega krmiljenja elektromagnetnega ventila oziroma

natakanja s tipkaloma za "vklop" in "izklop" natakanja. Pri tem pa tipka "vklop" ne more

delovati, če je gladina vode že dosegla zgornji nivo, tipka "izklop" pa lahko deluje le, kadar

gladina ni na spodnjem nivoju ali celo pod njim.

- krmilje naj tudi odda zvočni signal, če natakanje ni končano v dveh minutah.

a.) b.)

Slika 6:


12


2. Katera je bistvena razlika med krmiljenjem in regulianjem neke izhodne veličine?

3. Preriši blok shemo krmilja iz učne enote številka 1 in z njeno pomočjo povej, kaj je

krmiljeni sistem v primeru 3 in kaj je krmiljeni sistem v primeru 4!

4. S pomočjo blok sheme in teksta te učne enote povej, katere so vhodne spremenljivke v

primeru 3 in katere so vhodne spremenljivke v primeru 4!

5. S pomočjo blok sheme in teksta te učne enote povej, katere so izhodne spremenljivke v

primeru 3 in katere so izhodne spremenljivke v primeru 4!




9. Katera slika kaže samodejno uravnavanje nivoja vode v posodi?

10. Naštej razlike med primerom 1 in primerom 4!

11. Naštej podobnosti med primerom 1 in primerom 4!

12. S čim sta določeni višini zgornjega in spodnjega nivoja v primeru 4?


14. Kakšna je razlika med motnjo in krmiljeno veličino?


povezanost krmilne veličine in krmiljene veličine. Katero veličino bi nanašali na vodoravno

os koordinatnega sistema; krmilno veličino ali krmiljeno veličino? Zakaj?


povezanost krmiljene veličine in motnje. Katero veličino bi nanašali na navpično os

koordinatnega sistema; krmilno veličino ali motnjo? Zakaj?

17. Obe sliki 6 preriši v zvezek!


13

1.6 DELITEV IN VRSTE KRMILIJ (6)

Krmilja so sistemi, s katerimi lahko kontroliramo velikost ali časovni potek izhodne veličine.

To veličino imenujemo krmiljena veličina. Krmiljena veličina je odvisna spremenljivka,

odvisna je od vhodne spremenljivke krmilja. Vhodno veličino imenujemo krmilna veličina,

saj z njo krmilimo krmiljeno veličino. Krmilna veličina je neodvisna spremenljivka. Slabost

krmilja je ta, da ni sposobno zaznati delovanja motenj. Kot motnje obravnavamo vse

spremenljivke, ki tudi vplivajo na izhodno spremenljivko, vendar mi tega vplivanja ne želimo.

Če krmilje motenj ne more zaznati, se tudi ne more odzvati nanje tako, da bi odpravilo

spremembe izhodne veličine, ki so nastale zaradi motenj. Razlika med želeno in dejansko

vrednostjo ostaja pri krmiljih torej nespremenjena. To razliko imenujemo pogrešek.

Delitev krmilij glede na funkcijsko odvisnost med vhodnimi in izhodnimi

spremenljivkami:

1. Logična krmilja so skupina krmilij, pri katerih so stanja posameznih izhodnih

spremenljivk odvisna izključno od trenutnih stanj vhodnih spremenljivk.

2. Koračna krmilja so skupina krmilij, pri katerih se izhodne spremenljivke spreminjajo

korakoma iz enega v drugo stanje. Prehod iz enega v drugo stanje je pogojen z nekim

dogodkom, s kombinacijo dogodkov ali pa z časovnim intervalom. Na potek dogodkov v

koračnih krmiljih vplivajo torej stanja spremenljivk v okolju, iz katerega krmilje zajema

vhodne spremenljivke, ali časovni pogoji, ki določajo potek nekega procesa.

Delitev krmilij glede na izvedbo:

1. Trajno ožičena krmilja so krmilja, ki so izvedena z ločenimi komponentami v sistem, ki

je povezan z vodniki, je torej ožičen. To je vezje, ki se ne spreminja, zato je to trajno ožičeno

krmilje. Lastnosti takega krmilja so določene z načinom povezovnja posameznih komponent.

Glede na izvedbo komponent, ki sestavljajo krmilje, ločimo:

- elektromehanska krmilja, ki so sestavljena iz stikal, tipkal, relejev

- elektronska krmilja, ki so sestavljena iz logičnih vezij, kot so enostavne logične funkcije,

sestavljene logične funkcije, števci

2. Krmilja s prostim programiranjem so sestavljena iz mikroelektronskih komponent:

mikroprocesorja, pomnilnikov ROM, EPROM, RAM, vhodno/izhodne ali I/O (Input/Output)

Za razliko od trajno ožičenih krmilij, kjer je zakonitost delovanja krmilja določena z načinom

povezovanja posameznih komponent, je zakonitost delovanja prosto programirljivih krmilij

določena s programom, ki je vpisan v pomnilniku. Spremembo delovanja krmilja dosežemo

pri prosto programirljivem krmilju hitro in preprosto. Potrebno je spremeniti le program, ki je

vpisan v pomnilniku prosto programirljivega krmilja. Pri trajno ožičenih krmiljih moramo

celotno krmilje "razdreti" in posamezne komponente med seboj povezati na drugačen način.

Včasih je potrebno dodati še nove, druge komponente, pač odvisno od zahtev, ki naj bi jih

krmilje izpolnjevalo.


14

a.) ̧ b.)

c.)

Slika 7:

1. Opiši bistveno slabost krmilij v primerjavi z regulacijami!

2. Kako delimo krmilja glede na funkcijsko odvisnost in kako glede na izvedbo?

3. Kakšna je razlika med logičnimi in koračnimi krmilji?

4. Kakšna je razlika med trajno ožičenimi in programirljivimi krmilji?

5. Katera krmilja so bolj prilagodljiva; programirljiva ali trajno ožičena? Zakaj?


15

1.7 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - algoritem krmilja (7)

Algoritem krmilja ni nič drugega kot besedni opis delovanja krmilja. Lahko bi rekli, da je to

zgodba naročnika krmilja, ki projektantu krmilja pove, katere so vhodne spremenljivke, katere

so izhodne spremenljivke ter, kako so vhodne in izhodne spremenljivke povezane med seboj.

Prav ta odnos med vhodnimi in izhodnimi spremenljivkami, ki ga želi naročnik, pa mora

uresničiti projektant krmilja. Posebej so izražene še zahteve po varnostnih ukrepih in

razložene izjemne okoliščine. Pravilno in natančno oblikovanje algoritma je pogoj za hiter

razvoj takega krmilja, ki bo ustrezalo postavljenim zahtevam brez naknadnih popravljanj in

prilagajanj.

Primeri algoritma krmilja so na voljo v učnih enotah 4 in 5 za primere krmilij 1 in 2. Za

domačo nalogo boš moral napisati algoritem krmilja sam in sicer za krmilje, ki je

predstavljeno na sliki 8 in ga bomo obravnavali kot PRIMER 5. Za lažjo izdelavo naloge je

potrebnih še enkaj pojasnil:

- paleta je lesen podstavek, na katerega nalagajo trgovsko blago. Paleta je izdelana tako, da jo

lahko viličar, ali druge transportne naprave, enostavno " zagrabi in prenese drugam. Palete

uporabljajo v skladiščih, pristaniščih in povsod, kjer imano opravka z velikimi količinami

blaga ali surovin.

- B1, B2, B3 in B4 so senzorji ali tipala, ki zaznavajo prisotnost palete na mestu, kjer so

montirani. Senzor B1 javi, da je paleta resnično naložena na dvižno mizo. Senzor B3 javi, da

se je dvižna miza zares dvignila do višine tekočega traku 2. Senzor B4 javi, da je paleta

resnično preložena z dvižne mize na transportni trak 2. Senzor B2 javi, da se je miza spustila

natančno do višine spodnjega tekočega traku 1, kjer je pripravljena na sprejem nove palete.

a.)


16

b.)

Slika 8:

1. Kaj je krmilje?

2. Katera je osnovna slabost krmilij v primerjavi z regulacijami?


4. Za vsakega od primerov 1 do 4 zapiši, katere so njegove krmilne spremenljivke?

5. Za vsakega od primerov 1 do 4 zapiši, katere so njegove krmiljene spremenljivke?

6. Kako delimo krmilja glede na funkcijsko odvisnost med vhodnimi in izhodnimi

spremenljivkami?

7. Kako delimo krmilja glede na izvedbo?

8. Kaj je algoritem krmilja?

9. S pomočjo algoritmov za primere 1 do 4 v učnih enotah 4 in 5 oblikuj sam algoritem, ki bo

opisal krmilje na sliki 8! Pomagaj si še z dodatnimi pojasnili v tekstu te učne enote!

10. Sam izberi oznake za izhodne spremenljivke križišča na sliki 6b in zapiši algoritem

krmilja za to križišče, če križišče normalno obratuje!

11. Ali ima krmilje za križišče tudi kakšne vhodne spremenljivke?

12. Nariši tri osnovne logične funkcije ter napiši njihove pravilnostne tabele in enačbe!

13. Napiši algoritme, ki opisujejo delovanje osnovnih logičnih funkcij!


17

1.8 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - časovni diagram (8)

Časovni diagrami podajajo časovne poteke posameznih vhodnih in izhodnih spremenljivk ter

medsebojne odnose med vhodnimi in izhodnimi spremenljivkami.S časovnimi diagrami

običajno opisujemo krmilne sisteme, v katerih se stanja spreminjajo v določenih časovnih

presledkih ali intervalih, oziroma se dogodki odvijajo v določenih zaporedjih, pri čemer pa so

trenutki sprememb stanj odvisni zgolj od časa. S pomočjo algoritma krmilja bomo za

PRIMER 4 poskusili določiti vhodne in izhodne spremenljivke, in narisati ustrezne časovne

diagrame.

PRIMER 4: Samodejno uravnavanje gladine vode v posodi


velikost pretoka skozi odtočni ročni ventil Qo. V ta namen moramo ustrezno krmiliti elektro-

magnetni ventil za natakanje Qd. V posodi sta vgrajena merilnika (plovca s kontaktom) za

zgornji in za spodnji nivo vode. Dodatne naloge tega krmilja so še: -preprečiti, da bi se

končalo natakanje, še preden bi voda dosegla zgornji nivo. Kaj takega bi se lahko namreč

primerilo zaradi brizganja vode ob natakanju, kar bi lahko povzročilo kratkotrajno sklenitev

kontakta merilnika zgonjega nivoja Dzg. -predvideti je treba tudi možnost ročnega krmiljenja

elektromagnetnega ventila oziroma natakanja s tipkaloma za "vklop" in "izklop" natakanja.

Pri tem pa tipka "vklop" ne more delovati, če je gladina vode že dosegla zgornji nivo, tipka

"izklop" pa lahko deluje le, kadar gladina ni na spodnjem nivoju ali celo pod njim.

Krmilje naj tudi odda zvočni signal, če natakanje ni končano v dveh minutah.

1. določitev vhodnih in izhodnih spremenljivk:

a.)


18

2.določitev časovnega poteka in medsebojne odvisnosti vhodnih in izhodnih spremenljivk.

Pri tem si pomagamo z algoritmom krmilja:

b.) c.)

Slika 9:


2. Kateri sestavljeni logični funkciji smo spoznali pri tem predmetu?

3. Kakšna je razlika med sestavljenimi in osnovnimi logičnimi funkcijami?

4. Zapiši algoritem za ekvivalenco!

5. Zapiši algoritem za antivalenco?

6. Katera od slik 9 kaže tehnološko shemo krmilja za samodejno uravnavanje nivoja vode v

posodi? Preriši jo v zvezek!

7. S pomočjo ene od slik 9 zapiši v zvezek vhodne spremenljivke in jim pripiši njihove

oznake!

8. S pomočjo ene od slik 9 zapiši v zvezek izhodne spremenljivke in jim pripiši njihove

oznake!

9. Katera od slik 9 kaže časovni diagram delovanja tega krmilja?

10. Kako je označena spremenljivka, ki opisuje stanje elektromagnetnega ventila?

S pomočjo časovnega diagrama na sliki 9 odgovori na vprašanja:

11. Kolikokrat je ventil v času, ki ga kaže časovni diagram, odprt?

12. Zakaj se ventil zapre v prvem primeru in zakaj se zapre v drugem primeru?

13. Kolikokrat je zgornji plovec javil, da je voda dosegla zgornji nivo?

14. Ali se je ventil zaprl v obeh primerih javljanja zgornjega nivoja? Zakaj je tako?

15. Kaj je bil vzrok odprtja ventila v prvem primeru in kaj v drugem primeru?

16. V katerem primeru odprtega ventila se oglasi troblja? Zakaj?

17. Kako trobljo izklopimo?

18. Zakaj tipka "vklop" v drugem primeru ne deluje?

19. Zakaj tipka "izklop" v prvem primeru ne deluje?

20. Nariši časovne diagrame za vse tri osnovne in obe sestavljeni logični funkciji in sicer za

vse možne kombinacije dveh vhodnih logičnih spremenljivk A in B!


19

1.9 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - pravilnostna tabela (9)

Pravilnostna tabela je primerna za analizo in sintezo logičnih krmilij, ki jih imenujemo tudi

kombinacijska krmilja.

Na levo stran tabele nanašamo vhodne spremenljivke, na desno stran tabele pa izhodne

spremenljivke.

V stolpcih izhodnih spremenljivk zapišemo logična stanja "1" pri tistih kombinacijah vhodnih

spremenljivk, pri katerih zavzamejo izhodne spremenljivke visoko stanje.

Pravilnostne tabele so lahko v veliko pomoč pri sintezi krmilij, pa tudi pri analizi krmilja v

primerih okvar ali nepravilnega delovanja krmilja. Za koračna krmilja pravilnostne tabele niso

najboljši način opisovanja delovanja. V pravilnostnih tabelah namreč ne moremo dovolj

pregledno upoštevati in prikazati časovnih zakasnitev vklopov ali izklopov. Primer

pravilnostne tabele kaže slika 10.

Slika 10:

1. Kaj so krmilja?

2. Kako delimo krmilja glede na funkcijsko povezavo med vhodnimi in izhodnimi

spremenljivkami?

3. Kako logična krmilja še imenujemo?

4. Kaj je osnovna značilnost kombinacijskih digitalnih vezij v primerjavi s sekvenčnimi vezji?

5. Naštej nekaj kombinacijskih vezij!


20

6. Naštej nekaj sekvenčnih vezij!

7. Kaj je sinteza logičnih vezij?

8. Kaj je analiza logičnih vezij?

9. Za katero vrsto krmilij so pravilnostne tabele najbolj primerne? Zakaj?

10. Zapiši pravilnostne tabele za tri osnovne in dve sestavljeni logični funkciji! Osnovne

funkcije imajo tri vhodne spremenljivke, sestavljeni funkciji pa imata dve vhodni

spremenljivki!

11. Koliko je vhodnih spremenljivk v primeru na sliki 10?

12. Koliko je izhodnih spremenljivk v primeru na sliki 10?

13. Koliko kombinacij lahko zapišemo z vhodnimi spremenljivkami v primeru na sliki 10?

14. Zapiši logične enačbe za izhodne spremenljivke na sliki 10!

15. Kaj si izvedel v točki 14; sintezo ali analizo logičnega vezja?

16. Nariši vezja za izhodne spremenljivke v primeru na sliki 10 s pomočjo simbolov osnovnih

logičnih funkcij!

17. Kaj si izvedel v točki 16; sintezo ali analizo logičnega vezja?


21

1.10 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - krmilni načrt (10)

Krmilni načrt je predstavitev logične funkcije s simboli elektromehanskih krmilij. To pomeni,

da so vhodne spremenljivke predstavljene s stikali. Pri tem ločimo dve vrsti stikal.

1. Stikala z delovnimi kontakti predstavljajo nenegirane vhodne spremenljivke. Stikala z

delovnimi kontakti so tista stikala, ki so razklenjena, ob prvem preklopnem manevru pa se

sklenejo in vzpostavijo električni kontakt. Zato jih imenujejo tudi zapiralni kontakti,

večinoma pa so kontakti takih stikal v praksi označeni kot NO ("Normally Open" - v

normalnem stanju so odprti, torej "Normalno Odprti").

2. Stikala z mirovnimi kontakti predstavljajo negirane vhodne spremenljivke. Stikala z

mirovnimi kontakti so tista stikala, ki so sklenjena, ob prvem preklopnem manevru pa se

razklenejo in prekinejo električni kontakt. Zato jih imenujejo tudi odpiralni kontakti,

večinoma pa so kontakti takih stikal v praksi označeni kot NC ("Normally Closed" - v

normalnem stanju so zaprti, torej "Normalno Zaprti").

Izhodne spremenljivke predstavljamo z releji, lahko pa bi si namesto releja predstavljali

žarnico. Kadar žarnica sveti, je stanje te izhodne spremenljivke enako "1".

Čeprav so sodobna krmilja zasnovana kot trajno ožičena elektronska vezja ali pa kot krmilja s

prostim programiranjem, krmilne načrte v praksi še vedno zelo pogosto srečamo.

Razloga za to sta dva:

1. V uporabi še vedno ostaja množica krmilij, v katerih so uporabljeni elektromehanski

elementi.

2. Strokovnjaki, ki se ukvarjajo s krmilji, še posebej starejši, so vzgojeni na sistemih, ki so

temeljili na elektromehanskih krmiljih.

Slika 11:


22

1. Kaj je krmilni načrt?

2. Kaj pomeni "NO"?

3. Kaj pomeni "NC"?

4. Kakšno stanje logične spremenljivke predstavimo z delovnimi kontakti?

5. Kakšno stanje logične spremenljivke predstavimo z mirovnimi kontakti?

6. Kateri osnovni logični funkciji ustreza zaporedna vezava stikal?

7. Kateri osnovni logični funkciji ustreza vzporedna vezava stikal?

8. Zapiši logične enačbe za tri logična vezja na sliki 11! Izhodne spremenljivke označi kot X,

Y in Z!

9. Kaj si izvedel v točki 8; sintezo ali analizo logične funkcije?

10. Kateri izhodni spremenljivki v tabeli na sliki 13 ustreza posamezna izhodna spremenljivka

na sliki 11?

11. Nariši krmilni načrt za trivhodni logični IN in štirivhodni logični ALI?

12. Nariši krmilni načrt za dvovhodno ekvivalenco in dvovhodno antivalenco!

13. Kaj si izvedel v točkah 11 in 12; sintezo ali analizo logičnih funkcij?

14. Ali lahko odkriješ drobno, a bistveno pomanjkljivost oziroma nepravilnost v risanju

krmilnega načrta na sliki 11?

15. Tri logične funkcije, ki jih kaže slika 11, nariši s pomočjo simbolov logičnih funkcij!


23

1.11 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - kontaktni načrt (11)

Kontaktni načrt je zelo podoben krmilnemu načrtu. Kontaktni načrt lahko rišemo neposredno

iz logične funkcije ali pa iz krmilnega načrta! V kontaktnem načrtu uporabljamo posebne

simbole za delovne in mirovne kontakte, ki predstavljajo vhodne spremenljivke in posebne

simbole za izhodne spremenljivke.

Kontaktni načrt rišemo tako, da rišemo disjunktivne veze v smeri od zgoraj navzdol,

konjunktivne veze pa od leve proti desni. Disjunkcija je logični ALI, konjunkcija pa je logični

IN.

Krmilne načrte, ki smo jih obravnavali v zadnji učni enoti, pa išemo tako, da rišemo

disjunktivne veze od leve proti desni, konjunktivne veze pa v smeri od zgoraj navzdol.

a.)

b.) c.)

Slika 12:


24

1. Kakšna je razlika med delovnimi in mirovnimi kontakti?

2. Kako delovne in mirovne kontakte še imenujemo?

3. Kaj pomenita oznaki "NO" in "NC"?

4. V čem se krmilni in kontaktni načrti med seboj bistveno razlikujejo?

5. Katera od slik 12 kaže kontaktni načrt?

6. Katera od slik 12 kaže krmilni načrt?

7. Zapiši logično funkcijo, ki jo kaže kontaktni načrt na sliki 12!

8. Zapiši logično funkcijo, ki jo kaže krmilni načrt na sliki 12. Ali kažeta načrta na sliki 15

isto funkcijo?

9. Za krmilni načrt na sliki 11 si v zadnji domači nalogi že napisal tri logične enačbe, saj so

izhodne spremenljivke v tem načrtu tri. Za taisti krmilni načrt nariši še ustrezni kontaktni

načrt! Pomagaj si z logičnimi enačbami in s tekstom te učne enote in s primeri v tej učni

enoti!

10. Nariši kontaktna načrta za štirivhodni logični IN in trivhodni logični ALI!

11. Nariši kontaktna načrta za dvovhodno ekvivalenco in dvovhodno antivalenco!

12. Tabelo na sliki 12 preriši v zvezek!

13. Kako delimo krmilja glede na povezavo med vhodnimi in izhodnimi spremenljivkami?


25

1.12 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - funkcijski načrt (12)

Funkcijski načrt krmilja je načrt, v katerem uporabljamo za predstavljanje logičnih funkcij,

kar njihove simbole, ki se ujemajo z IEC standardi oziroma priporočili (IEC je kratica, ki

pomeni "mednarodna elektrotehniška komisija"). Funkcijske načrte smo risali pri sintezi in

minimizaciji logičnih vezij!

a.) b.)

c.) d.)

e.) f.)

g.) h.)

i.) j.)

Slika 13:


26

1. Nariši funkcijske načrte za logični NE, trivhodni logični ALI in štirivhodni logični IN!

2. Nariši funkcijska načrta za ekvivalenco in antivalenco!

3. Nariši funkcijske načrte za krmilje, ki ga kaže slika 11!

4. Nariši funkcijski načrt za krmilje, ki ga kaže slika 12.b in c!

5. Za vsako od slik 13 napiši, kakšen način podajanja krmilja kaže!

6. Za vsako od slik 13 napiši, katero logično funkcijo kaže!




27

1.13 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - diagram stanj (13)

Diagram stanj je zgrajen iz krogov in usmerjenih povezav med krogi. "Usmerjene povezave"

rečemo zato, ker so te povezave opremeljene s puščicami.

V kroge vpisujemo stabilna stanja krmilja. Stanje krmilja je stanje njegovih izhodnih

spremenljivk. Stabilno stanje je stanje krmilja, pri katerem se izhodne spremenljivke ne

spreminjajo.

Usmerjene povezave povezujejo med seboj kroge oziroma stanja krmilja. Nad vsako od

usmerjenih povezav zapišemo kombinacijo vhodnih spremenljivk, pri kateri se zgodi

sprememba stanja krmilja. Smer puščice pri povezavi nam torej izda smer spremembe stanja

krmilja.

Za primer si oglejmo logični NE: Iz stanja Q = 0 preide naš logični NE v stanje Q = 1 le

tedaj, ko na vhodu postavimi logični nivo a = 0. Usmerjena povezava, ki kaže od kroga Q = 1

h krogu Q = 0 zato predstavlja pogoj a = 0. Diagram stanj narišemo najbolj enostavno, če

izhajamo iz pravilnostne tabele.

a.) b.)

Slika 14:

1. Katera od slik 14 kaže diagram stanj?

2. Kaj kaže preostala slika 14?

3. Katera je vhodna spremenljivka v diagramu stanj na sliki 14?

4. Katera je izhodna spremenljivka v diagramu stanj na sliki 14?

5. Kaj je stanje krmilja?


28

6. Kaj je stabilno stanje krmilja?

7. Koliko različnih stanj lahko zavzame logični NE?

8. Koliko različnih stanj lahko zavzamejo logični IN, ALI, ekvivalenca in

antivalenca?

9. Koliko različnih stanj lahko zavzamejo izhodne spremenljivke v

pravilnostni tabeli na sliki 14?

10. Napiši pravilnostne tabele za logični IN, ALI, ekvivalenco in

antivalenco: Vse te funkcije naj imajo dve vhodni spremenljivki! Za

funkcije v točki 10 nariši diagrame stanj!

11. Za izhodne spremenljivke v pravilnostni tabeli na sliki 14 nariši

diagrame stanj!

12. Koliko različnih stanj lahko zavzame števec z modulom m = 10?

13. Nariši diagram stanj za tak števec, če veš, da gre za "UP COUNTER"!

14. Za katero vrsto števca gre; za binarni ali za BCD števec?

15. Kakšna je bistvena razlika med binarnim in BCD števcem?

16. Kaj pomeni kratica "BCD"?

17. Ali so števci sekvenčna ali kombinacijska vezja?

18. Najmanj koliko bitov potrebujemo za realizacijo enega desetiškega

mesta pri BCD števcu?

19. Kaj je redundanca?


29

1.14 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - koračna veriga (14)

Za koračna krmilja je značilno, da poteka krmiljenje v korakih. Te korake lahko med seboj

povsem zanesljivo in natančno ločimo. Zato imenujemo take korake diskretni koraki. Pri

koračnih krmiljih torej napredujemo iz koraka v korak. Napredovanje iz enega koraka v

naslednji korak se zgodi le ob izpolnitvi vseh pogojev, ki so zahtevani za dovršitev prvega

koraka.

Primer koračne verige za pralni stroj.

Pralni stroj je lep primer koračnega krmilja. Njegovo delovane poteka po program. Program je

vnaprej zapisano zaporedje ukazov ali dogodkov, po katerem se dejansko dogodki tudi

odvijajo. Programi se vedno izvajajo v korakih. Samo en korak naenkrat. V grobem lahko

proces pranja v pralnem stroju razdelimo na predpranje, pranje, izplakovanje in

centrifugiranje.

Med procesom si morajo določena opravila slediti v točno določenem in stalnem vrstnem

redu, proces naj se torej odvija v korakih. Projektant krmilja (pralnega stroja) predvidi, da

bodo iz programatorja prihajali ustrezni ukazi na izvršilne naprave: elektromagnetni ventil za

natakanje vode v boben, elektromagnetni ventil za dotok vode za odplakovanje komor s

pralnimi praški, elektromagnetni ventil za iztakanje vode iz bobna, elektromagnetno stikalo

za vklop črpalke za iztakanje, električni grelnik vode, elektromagnetna stikala za vklop

pogonskega motorja bobna za režim "namakanje" in za režim "centrifugiranje".

a.)


30

b.)

Slika 15:

1. Katera od slik 15 kaže splošen primer koračne verige?

2. Kaj je značilno za koračna krmilja?

3. Ali bi lahko koračna krmilja označil kot kombinacijska ali sekvenčna vezja?

4. Kakšna je razlika med kombinacijskimi in sekvenčnimi vezji?

5. Koliko korakov kaže koračna veriga pralnega stroja na sliki 15?

6. Kateri pogoj mora biti izpolnjen, da se bo začel izvajati drugi korak v procesu pranja?

7. Naštej opravila, ki se morajo izvršiti v drugem koraku procesa pranja perila!

8. Kateri pogoj mora biti izpolnjen, da se bo začel izvajati tretji korak v procesu pranja?

9. Naštej opravila, ki se morajo izvršiti v tretjem koraku procesa pranja perila!

10. Kateri pogoj mora biti izpolnjen, da se bo začel izvajati četrti korak v procesu pranja?

11. Naštej opravila, ki se morajo izvršiti v četrtem koraku procesa pranja perila!

12. Kateri pogoj mora biti izpolnjen, da se bo začel izvajati peti korak v procesu pranja?

13. Naštej opravila, ki se morajo izvršiti v petem koraku procesa pranja perila!


31

1.15 NAČINI OPISOVANJA KRMILIJ - programski modul (15)

Programski modul je programček, ki izvaja neko natančno določeno nalogo. Programski

modul je tudi način opisovanja funkcije krmilja. Programski modul je niz ali zaporedje

ukazov v programskem jeziku.

Programski jezik je sicer odvisen od proizvajalca prosto programirljivega sistema, vendar se

programski jeziki različnih proizvajalcev v praksi bistveno ne razlikujejo. Ko spoznamo

osnove programiranja v enem od programskih jezikov prosto programirljivih krmilij (PPK), se

lahko izredno hitro naučimo programirati tudi PPK ostalih proizvajalcev.

Tokrat si oglejmo samo zgradbo ukaza PPK. Ta zgradba je v osnovi enaka pri vseh

proizvajalcih PPK. Ukaz standardne oblike je sestavljen iz dveh delov: iz operacije in iz

operanda.

Operacija je dejanje, ki naj se izvrši. Primeri operacij so osnovne logične funkcije.

Operand je spremenljivka, nad katero izvršimo operacijo.Operandi so v ukazih podani z

dvema podatkoma:oznako operanda, ki pove, ali gre za vhodno ali izhodno spremenljivko, ter

parametrom operanda, ki pove, za katero vhodno ali izhodno spremenljivko gre, če jih je več.

a.)

b.) c.)


32

d.)

Slika 16:

1. Kaj je programski modul?

2. Kateri elementi sestavljajo ukaz standardne oblike?

3. Kaj je operacija?

4. Kaj je operand?

5. Kakšen problem reši parameter operanda?

6. Kaj pove oznaka operanda?

7. Kakšen način opisa krmilja podajata sliki 16 b in c?

8. Napiši logično enačbo za kmilji v točki 7!

9. Nariši logično funkcijo za krmilje v točki 7!

10. Zapiši algoritem krmilja v točki 7!

11. Kako so označeni operandi na sliki 16d?

12. Zapiši parametre operandov na sliki 16d!

13. Katere operacije nastopajo na sliki 16d?

14. Naštej načine opisa krmilij na sliki 16d!


33

1.16 LOGIČNA ALI KOMBINACIJSKA KRMILJA (16)

Logična ali tudi kombinacijska krmilja so takšni sistemi, pri katerih so povezave med

vhodnimi in izhodnimi spremenljivkami podane z logično enačbo, v kateri niso zajete časovne

spremenljivke. Časovne spremenljivke so časi zakasnitev.

Trenutna stanja izhodnih spremenljivk so izključno odvisna od istočasne trenutne

kombinacije vhodnih spremenljivk. Stanja krmiljenih veličin zaznavajo in merijo senzorji ali

tipala.

Krmilne spremenljivke so signali, ki delujejo na izvršilne elemente v procesu. Izvršilni

elementi v procesu nato delujejo tako, da vplivajo na stanje krmiljenih spremenljivk.

Izvršilni elementi so običajno releji, elektromagnetni ventili, motorji, signalni elementi.

Signalni elementi so lahko zvočni (zvonci, hupe, troblje) in svetlobni (žarnice).

Logična ali kombinacijska krmilja lahko v mnogih primerih enostavno realiziramo z

osnovnimi logičnimi funkcijami, povezave med vhodnimi in izhodnimi spremenljivkami pa

prikažemo najbolj pregledno v pravilnostnih tabelah.

1. Kaj je osnovna značilnost kombinacijskih ali logičnih krmilij?

2. Za primera krmilij 1 in 2 v učni enoti 4 posebej zapiši, ali vsebujeta časovne zakasnitve!

3. Za primera krmilij 1 in 2 v učni enoti 4 posebej zapiši, ali se odvijata v korakih?

4. Za primera krmilij 1 in 2 v učni enoti 4 posebej zapiši, katere so njune krmilne

spremenljivke!

5. Za primera krmilij 1 in 2 v učni enoti 4 posebej zapiši, ali imata senzorje! Če jih imata,

opiši njihove naloge!

6. Za primera krmilij 1 in 2 v učni enoti 4 posebej zapiši, kakšne so izvedbe izvršilnih

elementov!

7. Za primera krmilij 1 in 2 v učni enoti 4 posebej zapiši, katere so njune krmiljene

spremenljivke!

8. Kakšna je bistvena razlika med regulacijami in krmilji?


34

1.17 PRIMER SINTEZE ENOSTAVNIH LOGIČNIH KRMILIJ I. (17)

Prvi primer bomo delno obdelali skupaj, pri vseh ostalih pa boš moral delo opraviti sam.

Algoritem krmilja: Imamo tri stikala b1, b2 in b3 ter dve žarnici h1 in h2. Žarnico h1 lahko

vklopimo s stikalom b1, žarnico h2 pa s stikalom b2, vendar je oboje mogoče le, če poleg

ustreznega stikala istočasno pritisnemo še stikalo b3 (slika 20a).

Komentar: V tem primeru gre za dve ločeni opravili. Gre za neodvisno vklapljanje dveh

žarnic. Postopek projektiranja radelimo na korake:

1. korak: če gre za več opravil, se omejimo na eno opravilo naenkrat. V tem primeru si bomo

najprej podrobno ogledali vklop žarnice h1.

2. korak: vedno se vprašamo, kateri pogoji morajo biti izpolnjeni, da se opravilo, za katerega

smo se odločili v prvem koraku, izvrši. V tem primeru se, denimo, vprašanje glasi: " Kateri

pogoj mora biti izpolnjen, da bo žarnica zasvetila?" ali "Kaj moramo storiti, da bo žarnica

zasvetila?" Odgovor na ti vprašanji najdemo v algoritmu krmilja, seveda le, če je algoritem

krmilja dovolj natančno sestavljen.

Če torej v našem primeru še enkrat preberemo algoritem krmilja in se v skladu s prvim

korakom najprej osredotočimo samo na prvo žarnico, lahko ugotovimo, da "žarnico h1 lahko

vklopimo s stikalom b1, je pa vklop te žarnice mogoč le, če poleg stikala b1 istočasno

vklopimo še stikalo b3".

Zapisano in povedano drugače: žarnica h1 zasveti le, če pritisnemo stikalo b1 IN hkrati stikalo

b2.

V zadnjem stavku lahko vidimo, da sta vhodna pogoja dva (stikalo b1 IN stikalo b3), ki pa

morata biti uresničena hkrati. Razumemo tudi, da ju povezuje besedica IN, kar pomeni, da ju

povezuje osnovna logična funkcija logični IN.

To našo ugotovitev upoštevamo pri risanju funkcijskega načrta in kot rezultat dobimo sliko

20b. Rešili smo le del naloge. Realizrati moramo še vklop žarnice h2. To pa bo že domača

naloga.

a.)


35

b.)

Slika 17:

1. Sliko 17b preriši v zvezek in zapiši, katere so vhodne ter katere so izhodne spremenljivke

tega krmilja?

2. S pomočjo predlaganih korakov v tekstu te učne enote nariši še del krmilja, s katerim bomo

vklapljali žarnico h2!

3. Katera je bistvena razlika med logičnimi in kombinacijskimi krmilji?


5. Kaj je značilno za kombinacijska vezja?

6. Kako imenujemo z drugo besedo koračna krmilja?

7. Kaj je značilno za sekvenčna vezja?

8. Napiši pravilnostni tabeli za primer v tej učni enoti!

9. Nariši krmilni načrt za primer v tej učni enoti!

10. Nariši kontaktni načrt za primer v tej učni enoti!

11. Nariši diagram stanj za primer v tej učni enoti!


36

1.18 PRIMER SINTEZE ENOSTAVNIH LOGIČNIH KRMILIJ II. (18)

Nasveti za praktično delo:

1. Funkcijske načrte rišemo vedno s "svinčnikom in radirko". Tako lahko vnašamo neizogibne

popravke, spremembe in dopolnitve. Te namreč sproti nastopajo, še posebej pri sestavljanju

bolj obsežnih krmilij s številnimi zahtevami ter velikim številom vhodov in izhodov.

2. Simbole logičnih funkcij rišemo vedno pokončno tako, da so vhodni signali zgoraj, izhodni

pa spodaj, ali pa vodoravno tako, da so vhodni signali na levi strani, izhodni pa na desni strani

simbolov.

3. Povezave med simboli naj potekajo vedno v ravnih črtah ter samo v navpični ali vodoravni

smeri.

4. Spoji povezav naj bodo zelo vidni. Označujemo jih z debelo piko. Spoj pomeni razvejitev.

5. Ko končamo z risanjem funkcijskega načrta, v mislih preverimo še njegovo delovanje.

Zamislimo si po vrsti vse možne kombinacije vhodnih spremenljivk in odziv krmilja na te

kombinacije.

Algoritem krmilja: Imamo tri stikala b1, b2 in b3 ter žarnico h1 (slika 18). Žarnica sme

zasvetiti le, če je hkrati vklopljeno le eno od treh stikal. To velja za katero koli stikalo!

Slika 18:

1. S pomočjo algoritmov in navodil za projektiranje krmilij v zadnji učni enoti nariši

funkcijska načrta za krmilji v primerih C in D!

2. Napiši pravilnostni tabeli za primera C in D!

3. Nariši krmilna načrta za obe krmilji!

4. Nariši kontaktna načrta za obe krmilji!

5. Nariši diagrama stanj za obe krmilji!

6. Kateri načini opisovanja krmilij še preostanejo?

7. Kaj je značilno za logična krmilja?


37

1.19 POMNILNI ČLENI IN STATIČNI VHODI (19)

Pomnilni členi: Za logična ali kombinacijska krmilja je značilno, da je trenutno stanje

njihovih izhodnih spremenljivk odvisno od vrednosti njihovih vhodnih spremenljivk v istem

trenutku.

Sekvenčna ali koračna krmilja se bistveno razlikujejo od logičnih ali kombinacijskih krmilij v

tem, da je njihovo stanje v izbranem trenutku odvisno tudi od njihovega stanja v prejšnjem

trenutku.

Za tako lastnost mora vezje vsebovati tudi pomnilne elemente. To so pomnilne celice ali flip-

flopi. S pomočjo pomnilnih celic gradijo ostala, bolj zapletena sekvenčna vezja: pomikalne

registre, števce. Pa sedaj nekoliko ta znanja in vednosti o pomnilnih celicah obnovimo.

Pomnilne celice imajo nalogo shranjevati en bit informacije. Imajo torej vlogo spomina.

Statični vhodi: RS pomnilna celica ima dva vhoda S in R ter en izhod Q. Vhod S imenujemo

tudi vhod za vpisovanje ali setiranje. Za RS pomnilno celico, ki je v stanju "1", torej je njena

izhodna spremenljivka Q enaka "1", pravimo, da je vpisana ali setirana. Če je izhod celice v

stanju "0", je celica resetirana ali izbrisana. Osnovna značilnost pomnilne celice ali

pomnilnega člena je da si ohrani ali zapomni zadnji sprejeti signal ali ukaz na vhodu tudi

tedaj, ko ukaza na vhodu že zdavnaj ni več. To zadržuje na izhodu toliko časa, dokler ne pride

na vhod nasprotni ukaz!

Pri delovanju RS pomnilnega člena moramo omeniti še situacijo, ko prideta ukaza istočasno

na oba vhoda. Odgovor celice na istočasna nasprotujoča si ukaza je odvisen od njene notranje

zgradbe. Ta odgovor celice na istočasna nasprotujoča si ukaza je podan v simbolu celice v

obliki majhne pravilnostne tabele. Za primer na sliki 22 lahko rečemo, da se bo pri stanju na

vhodih R = "1" in hkrati S = "1" izhod postavil v stanje "0! Negirani izhod se seveda v takem

primeru postavi ravno v nasprotno stanje!

Statični vhodi so torej vhodi, ki so občutljivi na stabilno stanje vhodne spremenljivke, torej

logični "1" ali logični "0", nikakor pa niso občutljivi na prehode med logičnimi stanji,

torej "0""1" oziroma "1""0".

a.) b.)

Slika 19:


38

1. V čem se kombinacijska in sekvenčna vezja med seboj bistveno razlikujejo glede na način

delovanja?

2. V čem se kombinacijska in sekvenčna vezja med seboj bistveno razlikujejo glede na

zgradbo?

3. Naštej pomnilne celice, ki smo jih obravnavali pri "DSK2" (štiri vrste)!

4. Opiši nalogi vhodov RS pomnilnega člena!

5. Opiši delovanje RS pomnilnega člena!

6. Kako lahko iz simbola RS pomnilnega člena na sliki 19 razbereš, kateri vhod ima prednost?

7. S pomočjo slike 19 nariši v zvezek simbol takega RS pomnilnega člena, pri katerem bo

vhod "S" prednostni vhod.

S pomočjo časovnega diagrama na sliki 22, v katerem so nekateri značilni trenutki

oštevilčeni, odgovori na naslednja vprašanja:

8. V katerih trenutkih se pojavita na vhodih "R" in "S" visoki logični stanji ("1") istočasno?

9. Kaj se zgodi v takih primerih na izhodu Q?

10. Kaj se zgodi na izhodu Q, ko se pojavi "1" samo na vhodu "S"?

11. V katerem trenutku se to zgodi?

12. Kaj se zgodi na izhodu Q, ko se pojavi "1" samo na vhodu "R"?

13. V katerem trenutku se to zgodi?

14. Kaj pomeni črka "R"?

15. Kaj pomeni črka "S"?

16. Kaj so statični vhodi?


39

1.20 DINAMIČNI VHODI IN DINAMIČNE LOGIČNE FUNKCIJE (20)

Oglejmo si še JK - Master-Slave pomnilno celico. R in S vhoda sta tudi v tem primeru

namenjena brisanju ziroma vpisovanju v celico. Prednostni vhod je R. To nam pove tabela.

Dinamični vhodi: Vhod "C" je so impulzi ure. Gre torej za sinhroniziran pomnilni člen. Ta

vhod je opremljen s trikotnikom, ki pove, da gre za dinamični vhod. Dinamični vhod reagira

na prehod signala med nivojema "0" in "1". Ker na tem vhodu ni krogca, je ta dinamični vhod

občutljiv na pozitivno strmino impulza ure. Vhod "C" omogoča v kombinaciji s

pripravljalnima vhodoma "J" in "K" tri različna krmiljenja:

1. Če je na pripravljalnem vhodu za vpisovanje "J" prisotno stanje "1", se zaenkrat ne zgodi še

nič. Izpolniti se mora namreč še en pogoj: na vhod "C" mora namreč prispeti še impulz ure in

sicer njegova pozitivna strmina. V tem trenutku izhod Q zavzame vrednost "1".

2. Če je na pripravljalnem vhodu za brisanje "K" prisotno stanje "1", se zaenkrat ne zgodi še

nič. Izpolniti se mora namreč še en pogoj: na vhod "C" mora namreč prispeti še impulz ure in

sicer njegova pozitivna strmina. V tem trenutku izhod Q zavzame vrednost "0".

3. Če je prisoten stalni signal "1" na obeh pripravljalnih vhodih "J" in "K" hkrati, se pri

vsakokratni pozitivni strmini impulza ure spremeni stanje izhoda Q. Drugače povedano, v

takem primeru se stanje pomnilnega člena preklaplja med obema logičnima stanjema! V

primeru JK pomnilnega člena v tej učni enoti lahko še dodamo, da imata vhoda "R" in "S"

prednost pred vhodoma "J" in "K". Kar pa se tiče vhodov "R" in "S", ima prednost vhod "R".

To nam pove, kot že vemo, tabela, ki jo lahko vidimo v simbolu JK flip-flopa.

Obstojajo tudi pomnilni členi, ki reagirajo na padajočo strmino impulza ure. Tak vhod je

označen v simbolu s kombinacijo krogca in trikotnika. Možne so tudi različice, pri katerih je

več vhodov povezanih s funkcijami IN oziroma ALI.

Dinamični vhodi so občutljivi na prehode med logičnimi stanji, torej "0""1" oziroma

"1""0".

Dinamične logične funkcije: V krmilni tehniki moramo zaznavati oziroma ugotavljati

statične vrednosti binarnih signalov iz merilnih dajalnikov (stanja "1" ali "0"). Se pa zgodi, da

nas zanimajo tudi dinamični prehodi med logičnima nivojema "1" in "0". Za rešitev tega

problema so si tehniki zamislili "dinamično logično funkcijo", ki daje pri vsakem prehodu

vhodnega signala A 01 oziroma 10 kratkotrajne impulze na izhodu Q.

a.) b.)


40

c.) d.) e.)

Slika 20:

1. Kakšna je naloga vhoda "C"?

2. Kakšna je naloga vhoda "J"?

3. Kakšna je naloga vhoda "K"?

4. Kaj imata glede na delovanje skupnega vhoda "R" in "K"?

5. V čem se glede na delovanje vhoda "R" in "K" razlikujeta?

6. Kaj imata glede na delovanje skupnega vhoda "S" in "J"?

7. V čem se glede na delovanje vhoda "S" in "J" razlikujeta?

8. Katera dva vhoda sta sinhronizirana in katera dva vhoda sta asinhrona?

9. Katera dva vhoda sta dinamična in katera dva vhoda sta statična?

10. Kakšna je razlika med negativno in pozitivno strmino signala?

11. V čem se delovanje RS flip-plopa bistveno razlikuje od delovanja JK flip-flopa?

12. Katere od slik 23 kažejo dinamične vhode, ki so občutljivi na pozitivno strmino?

13. Katere od slik 23 kažejo dinamične vhode, ki so občutljivi na negativno strmino?

14. V čem se razlikujeta simbola JK flip-flopov na sliki 23?

15. Kateri dve sliki 23 kažeta dinamični logični funkciji?

16. Katera slika kaže dinamično funkcijo, ki zaznava negativno strmino signala?

S pomočjo časovnega diagrama na sliki 22, v katerem so nekateri značilni trenutki

oštevilčeni, odgovori na naslednja vprašanja:

17. Ali reagira izhod pomnilnega člena na stanje "1" na vhodu "R" istočasno?

18. V katerem trenutku se tak primer pripeti? 19.Ali reagira izhod pomnilnega člena na stanje

"1" na vhodu "S" istočasno?

20. Naštej trenutke, v katerih izhod pomnilnega člena preklaplja med stanjema "0" in "1", ker

je na obeh dinamičnih vhodih istočasno prisotno stanje "1"!

21. Kaj se zgodi na izhodu, če je na obeh statičnih vhodih istočasno prisotno stanje "1"?

22. V katerem trenutku se tak primer zgodi?

23. Ali reagira izhod pomnilnega člena na stanje "1" na vhodu "J" istočasno? Zakaj?

24. Ali reagira izhod pomnilnega člena na stanje "1" na vhodu "K" istočasno? Zakaj?


41

1.21 PRIMER SINTEZE ENOSTAVNIH LOGIČNIH KRMILIJ III. (21)

V zadnji učni enoti smo sicer dejali, da se logična in koračna krmilja razlikujejo med seboj v

tem, da imajo koračna vezja pomnilne elemente, zaradi česar so odvisna tudi od stanj v

prejšnjem trenutku.

V tej učni enoti pa bomo sestavili dve logični krmilji, ki bosta vsebovali pomnilne člene.

Kako to, da imata logični krmilji pomnilne elemente, če pa je za logična krmilja značilno

ravno to, da pomnilnih elementov nimajo. Rešitev tega problema je podrobnejši opredelitvi

nalog pomnilnih členov!

Pri koračnih krmiljih služijo pomnilni členi za prehajanje krmilnega procesa od koraka do

koraka, v naših dveh primerih pa bo stanje izhoda še vedno odvisno le od istočasnega stanja

vhodnih spremenljik. Vhodne spremenljivke bodo v primerih, ki sledita, izvedene s pomočjo

tipkal (ali tipk) in ne stikal, kot je bilo to v primerih A, B, C in D v učnih enotah 17 in 18.

Razlika med tipkalom in stikalom je v tem, da stikalo po pritisku nanj obrži novo stanje, ko

prst odmaknemo, tipkalo pa ne. Če torej želimo, da po pritisku na tipkalo žarnica še vedno

sveti, moramo vezje opremiti s pomnilnim členom, ki si bo zapomnil pritisk na tipko in

ohranil novo stanje vse do trenutka, ko bomo pritisnili na neko drugo tipkalo. RS flip-flop bo

za tako nalogo kot nalašč.

OPOMBA: Pri delu s primeroma E in F se zgleduj na primerih A do D. Uporabiti pa moraš

RS flip-flope, saj imaš opravka s tipkami in ne s stikali!

Slika 21:


42

Medsebojno zapahovanje dveh pomnilnikov

Algoritem krmilja: S tipkalom b1 naj se trajno vklopi žarnica h1, s tipkalom b2 pa žarnica

h2. S skupnim tipkalom b3 naj žarnici ugasneta. Hkrati lahko gori le ena žarnica. Obe žarnici

torej ne smeta goreti istočasno. Prehod delovanja z ene žarnice na drugo naj bo mogoč samo,

če je bila tista žarnica, ki je svetila, izklopljena s tipkalom b3 (slika 21)

1. Kakšna je bistvena razlika v delovanju logičnih in koračnih krmilij?

2. Kakšna je razlika med tipkali in stikali?

3. Pri katerih elementih moramo torej uporabiti RS pomnilne celice: pri tipkalih ali stikalih?

4. Na kateri vhod RS pomnilne celice moramo vezati tipkalo, s katerim bi radi postavili izhod

te celice v stanje "1"?



6. S pomočjo odgovorov na vprašanji 4 in 5, slike 21, algoritma krmilja in zgledov A do D

nariši krmilje primera E!

7. S pomočjo odgovorov na vprašanji 4 in 5, slike 21, algoritma krmilja in zgledov A do D

nariši krmilje primera F!

8. S pomočjo algoritmov primerov E in F ugotovi, kaj pomeni izraz "ZAPAHOVANJE

SIGNALOV".

9. Kakšna je razlika med statičnimi in dinamičnimi vhodi?


43

1.22 ZAPAHOVANJE SIGNALOV, PRIMER SINTEZE IV. (22)

Zapahovanje signalov so ukrepi, ki pomenijo v osnovi, da delovanje enega signala

onemogoči delovanje drugega signala. Drugače povedano; en signal izključuje drugega!

Ukrepi zapahovanja so v splošnem uporabni v treh situacijah:

1. ko želimo pri določeni kombinaciji vhodnih spremenljivk doseči takojšen izkop krmilja

2. ko želimo z eno izhodno spremenljivko onemogočiti drugo izhodno spremenljivko

3. ko želimo izločiti kratkotrajne motilne signale, uporabimo zapahovanje z dodano časovno

funkcijo

Zapahovanje signalov je torej učinkovit ukrep, s katerim želimo izboljšati predvsem

zanesljivost delovanja krmilja in varnost. Oglejmo si torej še dva primera logičnih krmilij z

zapahovanjem signalov.

Slika 22:


44

PRIMER: Zapahovanje treh pomnilnikov z možnostjo preklopa po predhodnem

brisanju: Kateri dve oziroma tri spremenljivke se v primerih E, F, G med seboj

onemogočajo?

Algoritem krmilja:

Krmilje ima tri žarnice h1, h2 in h3. Za vsako izmed žarnic ima krmilje po eno tipko za vklop

– b1 b2 in b3. Vse žarnice izklapljamo s tipko b4. Vsak trenutek lahko sveti le ena sama

žarnica. Vsako izmed žarnic vklopimo s pripadajočo tipko za vklop (slika 22).

1. Katera dva osnovna cilja želimo doseči z zapahovanjem signalov?

2. Zakaj moramo v primerih E, F, G uporabiti pomnilne člene, medtem, ko to v primerih A, B,

C in D ni bilo potrebno?

3. Zakaj so krmilja v primerih E, F, G kljub uporabi pomnilnih členov še vedno logična in ne

sekvenčna krmilja?

4. Skonstruiraj krmilje za primer G! Pomagaj si s sliko 22, zadnjo učno enoto in današnjo

učno enoto!!

5. Koliko je vhodnih spremenljivk v primerih G in H? Katere so to?

6. Koliko je izhodnih spremenljivk v primerih G in H? Katere so to?

7. Napiši pravilnostni tabeli za oba primera!

8. Nariši kontaktna načrta za oba primera!

9. Nariši krmilna načrta za oba primera!

10. Nariši diagrama stanj za oba primera!



45

1.23 KORAČNA ALI SEKVENČNA KRMILJA (23)

Koračno ali sekvenčno krmilje je tisto krmilje, pri katerem si proizvodni postopki, gibi ali

dogodki ali tehnološki koraki sledijo v nekem stalnem in vnaprej določenem zaporedju. Ti

koraki se torej ponavljajo eden za drugim, prehodi med njimi pa so določeni s pogoji. Pogoji,

ki določajo prehode med koraki, so lahko procesni pogoji ali pa časovni pogoji.

Procesno odvisna krmilja (proces-oriented sequential control = procesno orientirana

sekvenčna kontrola ali krmilje) so zasnovana tako, da so prehodi iz enega v drug krmilni

korak odvisni izključno od stanj veličin, ki jih krmilimo Te krmiljene veličine so izhodne

veličine, imenujemo pa jih tudi procesne veličine.

a.)

b.) c.)

Slika 23:

Krmilja s časovnimi pogoji (time-oriented sequential control = časovno orientirana

sekvenčna kontrola ali krmilje) pa so zasnovana tako, da je nadaljevanje v naslednji krmilni

korak pogojeno s časovnimi funkcijami. Časovne funkcije bomo spoznali v učni enoti 24.

Večinoma se v praksi srečamo s krmilji, ki procesno in časovno orientirana hkrati. Pogoji za

nadaljevanje procesa so tako v nekaterih korakih procesni, v drugih korakih pa časovni.


46

Koračno krmilje lahko izvedemo kot sistem s trajnim ožičenjem ali pa kot sistem s prostim

programiranjem.

V trajno ožičenih sistemih so osnovne enote posameznih korakov RS flip-flopi. RS flip-

flopov mora biti torej ravno toliko, kot je krmilnih korakov. Flip-flopi so med seboj povezani

tako, da je na SET vhod posameznega flip-flopa priključen izhod predhodnega flip-flopa IN

pa še vsi pogoji, ki so potrebni za prehod iz predhodnega koraka v ta novi korak. Na RESET

vhod obravnavanega flip-flopa je priključen izhod flip-flopa iz naslednjega koraka ALI pa

kakšni drugi signali, s katerimi prekinemo izvajanje koraka. V praksi so taki signali običajno

kakšne ročne prekinitve procesa.

1. Kakšna je bistvena razlika med sekvenčnimi in kombinacijskimi krmilji?

2. Kateri dve vrsti pogojev za prehode med posameznimi krmilnimi koraki ločimo?

3. Kateri od primerov krmilij 1 do 5, ki smo jih že obravnavali (poglej učne enote 4,5 in 11),

so odvisni samo od časovnih pogojev?

4. Kateri od primerov krmilij 1 do 5, ki smo jih že obravnavali (poglej učne enote 4,5 in 11),

so odvisni samo od procesnih pogojev?

5. Kakšna je razlika med procesnimi pogoji in časovnimi pogoji? Ali je kateri od primerov

krmilij 1 do 5 odvisen tako od procesnih, kot tudi od časovnih pogojev?

6. Kakšna je naloga krmilja, ki ga kaže slika 23?

7. Kako imenujemo način opisovanja krmilja, ki ga kaže slika 23c?

8. Iz kolikšnega števila korakov je sestavljen krmilni proces tega krmilja?

9. Katere pomnilne celice predstavljejo osnovo vezja na sliki 23?

10. Opiši delovanje RS flip-flopa! 11.S pomočjo slike 23 zapiši, kateri pogoji morajo biti

izpolnjeni, da se začne izvajati prvi krmilni korak! Primerjaj med seboj posamezne slike a, b

in c!

12. S pomočjo slike 23 zapiši, kateri pogoji morajo biti izpolnjeni, da se začne izvajati drugi

krmilni korak!

13. S pomočjo slike 23 zapiši, kateri pogoji morajo biti izpolnjeni, da se začne izvajati tretji

krmilni korak!

14. S katero osnovno logično funkcijo so pogoji za začetek izvajanja posameznega koraka

povezani med seboj?

15. Ali gre za procesne pogoje ali za časovne pogoje?

16. S pomočjo slike 23 zapiši, kateri pogoji morajo biti izpolnjeni, da se prvi krmilni korak

preneha izvajati!

17. S pomočjo slike 23 zapiši, kateri pogoji morajo biti izpolnjeni, da se preneha izvajati drugi

krmilni korak!

18. S pomočjo slike 23 zapiši, kateri pogoji morajo biti izpolnjeni, da se preneha izvajati tretji

krmilni korak!

19. Ali obstajata za katerega od krmilnih korakov na sliki 23 dve možnosti prekinitve

izvajanja tega koraka? Za kateri korak gre?

20. Katera osnovna logična funkcija ti dve možnosti (pogoja) povezuje?


47

1.24 ČASOVNE FUNKCIJE (24)

V krmiljih se pogosto srečamo z zahtevami po časovni uskladitvi krmilnih funkcij s krmilnim

procesom, zakasnitvi krmilnih signalov ali podaljševanju krmilnih signalov. Takšne časovne

funkcije opravljajo časovni členi ali časovniki.

Glede na izvedbo delimo časovnike na digitalne in analogne.

Delovanje analognih časovnikov temelji na prehodnem pojavu polnenja ali praznenja

kondenzatorja C preko upora R. Časovni parametri analognih časovnikov so odvisni od RC

časovne konstante. Te parametre lahko spreminjamo s stikali ali potenciometri.

Digitalni časovniki so lahko izvedeni v trajno ožičenih elektronskih krmiljih kot digitalni

števci ali pa kot podprogrami v prosto programiljivih krmiljih.

Osnovne časovne funkcije so tri:

- časovnik kot generator impulza z nastavljivim časom trajanja impulza "t",

- časovnik kot zakasnitev vklopa z nastavljivim časom zakasnitve vklopa "t" in

- časovnik kot zakasnitev izklopa z nastavljivim časom zakasnitve vklopa "t".

a.) b.) c.)

d.) e.)


48

f.) g.) h.)

Slika 24: i.)

Možne so še druge funkcije, denimo:

- časovni člen, ki omogoča časovne premike signalov. Na izhodu tega člena se vklop zakasni

za čas t1 glede na vklop vhodnega signala, izklop pa se zakasni za čas t2 glede na

izklop vhodnega signala.

- časovni člen, ki omogoča skrajševanje dolgih impulzov na nastavljivo dolžino izhodnega

impulza t1. Dolžina izhodnega impulza znaša t1, če je vhodni impulz daljši od t1. Če ni tako, je

dolžina izhodnega impulza enaka dolžini vhodnega impulza.

- časovni člen, ki omogoča podaljšanje vhodnih impulzov, ki so krajši od nastavljivega časa

t1, na izhodne impulze, ki trajajo čas t1 in hkrati omogoča skrajšanje vhodnih impulzov, ki so

daljši od nastavljivega časa t1, na izhodne impulze, ki trajajo čas t1.

Zaporni vhodi: časovni členi so večkrat opremljeni z zapornim vhodom. Zaporne vhode

prepoznamo na simbolih časovnih členov po kratki prečni črtici pri zapornem vhodu. Ime

"zaporni vhod" pove, stanje "1" na zapornem vhodu nekega časovnega člena ta člen zapre. To

pomeni, da časovnega člena ne moremo vklopiti. Če časovni člen že deluje v trenutku, ko

pride na zaporni vhod stanje "1", povzroči ta zaporni signal, da se izhod časovnega člena vrne

na stanje "0" in hkrati blokira delovanje ostalih vhodov. Zaporni vhodi imajo vedno prednost

pred vsemi ostalimi vhodi.

Kombinacija kroga in prečne črte na vhodu pomeni, da ta zaporni vhod deluje pri stanju "0".

1. Koliko časovnih funkcij smo spoznali v tej učni enoti?

2. Naštej osnovne časovne funkcije!

3. Katere od slik 24 kažejo osnovne časovne funkcije?

Preriši jih v zvezek in k vsaki sliki pripiši, katero osnovno funkcijo kaže!

4. Katero časovno funkcijo kaže slika 24d?

5. Katero časovno funkcijo kaže slika 24e?

6. Katero časovno funkcijo kaže slika 24f?

7. Kateremu simbolu pripada časovni diagram na sliki 241:

tistemu na sliki 24g ali tistemu na sliki 24h?

8. Na katerih od slik 24 lahko vidimo zaporne vhode?

9. Kaj je naloga zapornih vhodov?

10. Kateri dve vrsti zapornih vhodov razlikujemo!


49

1.25 PONOVITEV NAČINOV OPISOVANJA KRMILIJ: RS F-F (25)

RS pomnilna celica ima dva vhoda S in R ter en izhod Q. Vhod S imenujemo tudi vhod za

vpisovanje ali setiranje. Za RS pomnilno celico, ki je v stanju "1", torej je njena izhodna

spremenljivka Q enaka "1", pravimo, da je vpisana ali setirana. Če je izhod celice v stanju "0",

je celica resetirana ali izbrisana.

Osnovna značilnost pomnilne celice ali pomnilnega člena je da si ohrani ali zapomni zadnji

sprejeti signal ali ukaz na vhodu tudi tedaj, ko ukaza na vhodu že zdavnaj ni več. To zadržuje

na izhodu toliko časa, dokler ne pride na vhod nasprotni ukaz!

Pri delovanju RS pomnilnega člena moramo omeniti še situacijo, ko prideta ukaza istočasno

na oba vhoda. Odgovor celice na istočasna nasprotujoča si ukaza je odvisen od njene notranje

zgradbe. Ta odgovor celice na istočasna nasprotujoča si ukaza je podan v simbolu celice v

obliki majhne pravilnostne tabele.

Za primer na sliki 22 lahko rečemo, da se bo pri stanju na vhodih R = "1" in hkrati S = "1"

izhod postavil v stanje "0! Negirani izhod se seveda v takem primeru postavi ravno v

nasprotno stanje! Delovanje RS flip-flopa lahko opišemo s karakteristično enačbo:

Črka "n" v oklepaju pomeni, da gre za poljubni trenutek ali korak, medtem ko pomeni "n+1"

trenutek ali korak, ki sledi trenutku ali koraku "n". Gre torej za naslednji trenutek!

1. Kaj so flip-flopi?

2. Katere so vhodne spremenljivke v karakteristični enačbi RS flip-flopa v tej učni enoti?

Koliko jih je? Koliko kombinacij lahko z njimi tvorimo?

3. S pomočjo karakteristične enačbe napiši karakteristično tabelo RS flip-flopa. Upoštevaj, da

je stanje na izhodu celice pri kombinaciji R = "1" in hkrati S = "1" nedoločeno, zato v tabelo

pri taki kombinaciji zapiši "nedoločeno"!

4. S pomočjo karakteristične enačbe nariši kmilni načrt RS flip-flopa!

5. S pomočjo karakteristične enačbe nariši kontaktni načrt RS flip-flopa!

6. S pomočjo karakteristične enačbe nariši funkcijski načrt RS flip-flopa!

7. S pomočjo karakteristične tabele nariši diagram stanj za RS flip-flop!

8. Katerega od načinov opisovanja krmilij lahko najdeš v tekstu te učne enote?


50

1.26 NAČINI KRMILJENJA (26)

Zgradba krmilij: Krmilja so sestavljena iz dveh osnovnih sestavnih delov. Prvi del je stroj,

postroj ali proces, ki ga želimo krmiliti. Prvi del lahko imenujemo krmiljeni del. Drugi del je

krmilni del. To je krmilje, s katerim obvladujemo spremenljivke krmiljenega stroja, postroja

oziroma procesa.

Razvrščanje krmilij glede na izvedbo in delovanje: Krmilja delimo glede na izvedbo, kot

smo že spoznali, na trajno ožičena in prosto programirljiva krmilja. Trajno ožičena krmilja

spet delimo na elektronska in elektromehanska krmilja.

Krmilja delimo glede na funkcijsko odvisnost med vhodnimi in izhodnimi spremenljivkami še

na logična krmilja in na koračna krmilja. Logična krmilja imenujemo tudi kombinacijska

krmilja, koračna krmilja pa sekvenčna krmilja. Koračna krmilja delimo na procesno

orientirana krmilja in na časovno pogojena krmilja.

Načini krmiljenja:

Povezava krmilja s procesom, ki ga krmilimo, je lahko izvedena na naslednje načine:

Krmiljenje v odprti zanki je značilnost logičnih krmilij, pri katerih kombinacija vhodnih

spremenljivk aktivira krmilne signale. Vhodne spremenljivke so lahko izvedene kot tipkala za

ročno posredovanje, kot končna stikala, brezkontaktna induktivna ali kapacitivna tipala,

temperaturna tipala ali drugi merilniki neelektričnih veličin.

Krmiljenje v zaprti zanki zaznava preko tipal ali senzorjev stanje v krmiljenem procesu. Ta

zabeležena stanja so dodatni vhodni pogoji za izvedbo naslednjega krmilnega koraka ali pa za

ponovitev določene krmilne sekvence. Tak sistem krmiljenja poznamo pri koračnih krmiljih.

Krmiljenje v zaprti zanki s povratno zanko v krmilju samem. Povratna zanka v krmilju

omogoča nadzor nad izhodnimi signali iz krmilja v smislu ugotavljanja, ali ne presegajo

največjih ali najmanjših dovoljenih vrednosti. Ta nadzor imenujemo testiranje na mejne

vrednosti. Take možnosti izkoriščajo običajno pri računalniško podprtih krmiljih.

a.)


51

b.)

c.)

d.)

Slika 25:

1. Katera sta dva osnovna sestavna dela krmilij?

2. Katera od slik 25 kaže to delitev krmilja na dva dela?

3. S pomočjo simbolov na sliki 25a zapiši, kateri elementi krmiljenega dela krmilja skrbijo za

pretvarjanje neelektičnih veličin v električne signale.

4. Kam so priključeni izhodni signali iz krmiljenega dela?

5. S pomočjo simbolov na sliki 25a zapiši, kateri izvršni elementi skrbijo za obvladovanje

procesa!

6. Od kod dobijo izvršni elementi signale oziroma ukaze za delovanje?

7. Kateri del krmilja kažejo slike primerov 1 do 4 v učnih enotah 4 in 5 ter slika primera 5 v

učni enoti 11; krmilni del ali proces?

8. Kateri del krmilja kažejo slike primerov od A do H, ki si jih narisal v zvezek v preteklih

učnih enotah?


10. Kako delimo trajno ožičena krmilja?

11. Kako delimo krmilja glede na povezave med vhodimi in izhodnimi spremenljivkami?

12. Kakšna je razlika med procesno orientiranimi in časovno pogojenimi krmilji?


52

1.27 PRIMER 1: NATAKANJE TEKOČINE V POSODO (27)

1. način opisa:

- polnenje rezervoarja (posode) se začne z aktiviranjem elektromagnetnega ventila Y1 prek

tipkala za start (S1)

- posoda se lahko polni do 2. nivoja ali do 3. nivoja (ali ravni). Izbira nivoja polnenja je

odvisna od stanja izbirnega stikala S2, za katerega naj velja:

1. če je stanje stikala S2 enako "1" (je torej sklenjeno), potem se polni posoda do 3. nivoja

2. če je stanje stikala S2 enako "0" (je torej razklenjeno), potem se polni posoda do 2. Nivoja

- praznenje aktiviramo s stikalom S3. S pritiskom na S3 se namreč odpre elektromagnetni

ventil Y2

- nivoje tekočine v posodi (1., 2. in 3.) zaznavajo senzorji (ali tipala) B1, B2 in B3, ki dajo

logično stanje "1", kadar nivo tekočine v posodi presega nivo, ki je določen s posameznim

senzorjem.

Senzorji so lahko izvedeni kot plovci s kontakti.

2.način opisa:


53

3.način opisa:

Slika 26:

1. Kako imenujemo prvi način opisa krmiljenja?

2. Kako imenujemo drugi način opisa krmiljenja?

3. Kako imenujemo tretji način opisa krmiljenja?

4. Kakšna je izvedba tipal v tem primeru?

5. Kakšna je naloga tipal v tem primeru?

6. Kakšna je izvedba izvršnih elementov v tem primeru?

7. Kakšna je naloga izvršnih elementov v tem primeru?

8. Katere so izhodne spremenljivke procesa?

9. Katere so vhodne spremenljivke procesa?

10. Za kakšno krmilje glede na funkcijsko odvisnost med vhodnimi in izhodnimi

spremenljivkami bo šlo?

11. Ali gre za procesno orientirano ali za časovno pogojeno krmilje?

12. Ali bo šlo za krmiljenje v odprti ali zaprti zanki?

13. Ali je v procesu prisotna vejitev? Kje se to lepo ugotovi?


54

1.28 PRIMER 2: POMIK MIZE (28)

1. način opisa:

- krmilje naj krmili vertikalni pomik mize, to je v smeri gor-dol

- skrajni legi (zgornja in spodnja) sta določeni in podani s končnim stikalom. V teh dveh legah

se gibanje mize ustavi

- pomik mize v smeri navzgor aktiviramo s tipkalom "gor", v smeri navzdol pa s tipkalom

"dol"

- gibanje mize lahko v katerem koli trenutku ustavimo s tipkalom "stop"

- sprememba smeri gibanja mize naj bo v katerem koli trenutku mogoča zgolj s pritiskom na

tipko "gor" ali "dol", torej brez predhodne zaustavitve gibanja mize s tipko "stop"

Slika 27:

2. način opisa:


55

3.način opisa:















56

1.29 PRIMER 3: SEMAFORIZIRANO KRIŽIŠČE (29)

V primeru križišča bomo obdelali dva režima delovanja: dnevni ali običajni režim ter nočni

režim.

Razlika je v tem, da pri nočnem režimu ves čas utripajo le rumene luči, saj je v mnogih

križiščih promet tako majhen ali razredčen, da se lahko odvija varno tudi brez semaforjev.

Potrebna je le večja previdnost, na kar pa opozarjajo po dogovoru prav utripajoče rumene luči,

upoštevanje znakov in morebiti še upoštevanje desnega pravila.

Preden se lotimo opisa režimov, opišimo še križišče samo z vidika krmiljenja. Gre za dve

cesti, ki se križata. Zaradi enostavnosti bomo upoštevali le dva semaforja in sicer semaforja za

avtomobile.

1. Nočni režim: Na semaforjih utripa rumena luč!

2. Dnevni režim: Osnovna zahteva je, da mora v času, ko en semafor zapira promet, drugi

semafor omogočati nemoten pretok avtomobilov, avtobusov, tovornjakov, motorjev, konj,

voz, mačk in psov, da o ljudeh ne govorimo. Kako in v kakšnem vrstnem redu pa se vklapljajo

posamezne luči na semaforju, se poskusi spomniti sam. Če ne bo šlo, si pojdi ogledat bližnje

križišče in si zapiši način delovanja semaforja!

Slika 28:


57

NAVODILO ZA IZVAJANJE DOMAČE NALOGE: Pred začetkom naloge najprej

SMISELNO označi vse luči na obeh semaforjih.











10. Ali pridejo v poštev v tem primeru časovne funkcije?

11. Katero osnovno časovno funkcijo bi uporabil za krmiljenje luči?

12. Naštej osnovne časovne funkcije?

13. Ali je delovanje krmilja v tej učni enoti kakor koli pogojeno z dogodki z okolja?

14. Sliko 31 preriši v zvezek, lahko tudi poenostavljeno, v ptičji perspektivi!

15. Smiselno označi izhodne spremenljivke krmiljenega sistema na sliki 28!

16. Nariši časovni diagram krmiljenega sistema za nočni režim?

17. Koliko izhodnih spremenljivk je aktivnih v nočnem režimu?

18. Nariši časovni diagram križišča za dnevni režim?


58

1.30 PRIMER 4: SAMODEJNO URAVNAVANJE GLADINE VODE V

POSODI (30)

1. način opisa:


velikost pretoka skozi odtočni ročni ventil Qo. V ta namen moramo ustrezno krmiliti

elektromagnetni ventil za natakanje Qd. V posodi sta vgrajena merilnika (plovca s kontaktom)

za zgornji in za spodnji nivo vode.


- preprečiti, da bi se končalo natakanje, še preden bi voda dosegla zgornji nivo. Kaj takega bi



- predvideti je treba tudi možnost ročnega krmiljenja elektromagnetnega ventila oziroma




- krmilje naj tudi odda zvočni signal, če natakanje ni končano v dveh minutah.

2. način opisa:


59

Slika 29:













12. Kje sta časovna člena?

13. Katero osnovno časovno funkcijo bi predlagal za realizacijo posameznega člena?

14. Kaj je zapahovanje?

15. Poišči v časovnem diagramu primer zapahovanja signalov?


60

1.31 PRIMER 5: KRMILJENJE TRANSPORTA PALET (31)

1. način opisa:

- B1, B2, B3 in B4 so senzorji ali tipala, ki zaznavajo prisotnost palete na mestu, kjer so

montirani. Senzor B1 javi, da je paleta resnično naložena na dvižno mizo. Senzor B3 javi, da

se je dvižna miza zares dvignila do višine tekočega traku 2. Senzor B4 javi, da je paleta

resnično preložena z dvižne mize na transportni trak 2. Senzor B2 javi, da se je miza spustila

natančno do višine spodnjega tekočega traku 1, kjer je pripravljena na sprejem nove palete.

Slika 30:

2. način opisa:


61

3.način opisa:














13. Ali je v procesu prisotna vejitev? Kje se to lepo ugotovi?


62

1.32 SINTEZA KRMILJA: SPOZNAVANJE PROBLEMA IN

ALGORITEM KRMILJA (32)

Komentar te učne enote:

Za primere 1 do 5 smo torej ugotovili, da to pravzaprav še niso krmilja, pač pa le procesi ali

krmiljeni del bodočega celotnega krmilja. Te procese, stroje ali krmiljence moramo opremiti s

krmilnim delom, ki bo nadzoroval in nastavljal njihova stanja!

V učnih enotah, ki sledijo, bomo torej opravili sintezo krmilja, ki ga podaja primer 4.

Ogledali si bomo postopke analize pogojev delovanja krmiljenca. Na podlagi razumevanja

procesa bomo določili naloge, ki jih mora opravljati krmilni del. Na koncu bomo poskušali še

realizirati možno različico krmilja, ki bi ustrezalo zahtevam, ki so podane v algoritmu krmilja.

Vrstni red opravil bo približno tak, kot je ponavadi postopek projektiranja krmilij v praksi.

1. Spoznavanje problema:

Algoritem krmilja je rezultat pogovorov med naročnikom in projektantom krmilja. Denimo,

da ima nek obrtnik v delavnici posodo s tekočino, ki je nujno potrebna za proizvodni proces.

Ta tekočina izteka iz posode skozi ročno nastavljiv ventil s konstantnim pretokom QO.

Gladina tekočine zaradi neprekinjenega iztekanja pada. Ker pa se ne sme zgoditi, da bi

tekočine v posodi zmanjkalo, mora obrtnik vsake toliko časa dotočiti tekočino sam.

Slika 34:


63

Obrtnik tega ne želi početi v neskončnost, saj mora tako misliti še na eno stvar več ob morju

drugih problemov. S to svojo težavo pritarna torej naš preljubi obrtnik k projektantu krmilij.

Pove mu zgodbico, ki smo jo pravkar zapisali. Morda si gre projektant ogledat še situacijo v

delavnici. Pogledal bo, kakšna je posoda in kje ter kako je nameščena, kakšen je ročni ventil,

pa morda še kaj. Morebiti bo še nekoliko postal, da bo dobil vpogled v prozvodnjo, ki se

izvaja v delavnici, kajti premnogokrat se zgodi, da naročniki preprosto ne zaznajo vseh

problemov, ki so pri načrtovanju krmilij pomembni.

Vse to mora storiti projektant, preden se bo loti sinteze krmilja. Če so procesi, ki naj bi jih

avtomatizirali, tehnološko bolj zapleteni, mora pri analizi procesa in določanju zahtev in

pogojev sodelovati tehnolog. Tehnolog je človek, ki pozna vse korake proizvodnega procesa

do obisti. Projektant si v tej prvi fazi spoznavanja s problemom lahko skicira še kakšno risbo,

na kateri je predstavljen krmiljenec.V našem primeru je to samo posoda z ročno nastavljivim

odtočnim ventilom.


2. Kakšna je naloga algoritma krmilja?


4. Kako delimo trajno ožičena krmilja?

5. Kako delimo krmilja glede na funkcijsko odvisnost med vhodnimi in izhodnimi

spremenljivkami?

6. Kakšna je razlika med časovnimi in procesnimi pogoji?

7. S kakšnimi pogoji imamo opraviti v semaforiziranem križišču?

8. S kakšnimi pogoji bomo imeli opraviti pri krmilju, ki smo ga začeli spoznavati v tej učni

enoti?

9. Naštej načine opisovanja krmilij!


64

1.33 SINTEZA KRMILJA: DOLOČANJE NALOG TER

SPREMENLJIVK KRMILJA (33)

Ko torej projektant problem spozna, mora najprej sam pri sebi razjasniti, katere naloge bo

krmilje izvajalo. Zato bo najprej v nekaj stavkih poskušal jasno izraziti zahteve in naloge

krmilja:

2. Algoritem krmilja:

Osnovna naloga tega krmilja je samodejno vzdrževanje gladine tekočine v posodi ne glede na

velikost pretoka skozi odtočni ročni ventil Qo. Ko bo potrebno, bomo tekočino dotakali.

Dotakali jo bomo s pomočjo elektromagnetnega ventila. Potrebno je meriti ali tipati zgornjo in

spodnjo gladino tekočine. To bomo storili z dvema plovcema, ki bosta povezana z gibljivim

kontaktom končnega tipkala. Krmilje bomo vklopili s tipko "VKLOP", izklopili pa s tipko

"IZKLOP".


-preprečiti, da bi se končalo natakanje, še preden bi voda dosegla zgornji nivo. Kaj takega bi



-predvideti je treba tudi možnost ročnega krmiljenja elektromagnetnega ventila oziroma




-krmilje naj tudi odda zvočni signal, če natakanje ni končano v dveh minutah

-zvočni signal lahko prekinemo s tipko "KVITIRANJE"

3. Prireditvena tabela:


65

Ko si tako projektant ustvarja jasno sliko nalog, ki naj jih krmilje opravlja, se mu skorajda

sproti jasni tudi slika o tem, kakšna tipala (ali senzorje) in kakšne izvršne elemente bo

potreboval. S pomočjo algoritma krmilja lahko napiše tabelo komponent, ki jih bo potreboval

pri gradnji kmrilja. Vsaki komponenti lahko pripiše še njen prirejeni signal in oznako tega

signala. Prireditvena tabela za naš primer sledi temu stavku!

1. Kaj je zapahovanje signalov?

2. V algoritmu krmilja poišči dva primera zapahovanja signalov!

3. Naštej tri osnovne časovne funkcije!

4. V algoritmu krmilja poišči dve osnovni časovni funkciji!

5. Za kateri osnovni časovni funkciji gre?

6. Kaj pomeni podatek, da ima tipkalo delovni kontakt?

7. Kako delovne kontakte še imenujemo in kako jih označimo?


9. Kakšne so naloge algoritma krmilja?

10. Katere tri korake projektiranja krmilja smo spoznali do tega trenutka?

11. S pomočjo prireditvene tabele naštej vse krmilne spremenljivke!

12. S pomočjo prireditvene tabele naštej vse krmiljene spremenljivke!


66

1.34 SINTEZA KRMILJA: DOLOČITEV NAČINA DELOVANJA

KRMILJA PO KORAKIH (34)

4. Tehnološka shema:

Hkrati z oblikovanjem pravilnostne tabele lahko projektant krmilja nariše tudi tehnološko

shemo krmilja. To je načrt, v katerem so krmiljencu (posodi) dodani še vsi izvršni elementi in

tipala, ki jih je projektant pač predvidel.

a.)

5. Časovni diagram krmilja:

b.)

Slika 35:


67

V časovnem digramu lahko popolnoma jasno predvidimo potek krmiljenja. Vidimo lahko, v

kakšnem medsebojnem odnosu so posamezne spremenljivke in pod kakšnimi pogoji se

izvajajo posamezni koraki.

1. Kolikokrat je ventil v času, ki ga kaže časovni diagram, odprt?

2. V katerih trenutkih se ventil odpre?

3. Kolikokrat se ventil zapre?

4. Zakaj se ventil zapre v prvem primeru in zakaj se zapre v drugem primeru?

5. V katerih trenutkih je zgornji plovec javil, da je voda dosegla zgornji nivo?

6. Ali se je ventil zaprl v obeh primerih javljanja zgornjega nivoja?

7. Zakaj je tako?

8. Kaj je bil vzrok odprtja ventila v prvem primeru in kaj v drugem primeru?

9. V katerem trenutku se oglasi troblja? Zakaj?

10. Kako trobljo izklopimo?

11. V kateremm trenutku izklopimo trobljo?

12. V katerem trenutku tipka "vklop" ne deluje?

13. Zakaj tipka "vklop" v tem primeru ne deluje?

14. V katerem trenutku tipka "izklop" ne deluje?

15. Zakaj tipka "izklop" v tem primeru ne deluje?

16. V katerih dveh vprašanjih v tej učni enoti naletimo na zapahovanje signalov?

17. V katerem trenutku tekočina doseže spodnji nivo?

18. V katerem trenutku doseže voda zgornji nivo?

19. V katerih trenutkih se ventil izklopi?

20. Napiši možna razloga izklopa ventila?

21. Ali izklopi ventil v drugem primeru istočasno s signalom zgornjega plovca?

22. Zakaj ventil v trenutku 9 ne izklopi, ko pa je vendar zgornji plovec javil, da je tekočina

dosegla zgornji nivo?

23. Kje najdemo v časovnem diagramu dva primera časovnih funkcij?

24. Za kateri časovni funkciji gre?


68

1.35 SINTEZA KRMILJA: IZDELAVA FUNKCIJSKEGA NAČRTA

KRMILJA (35)

6.Funkcijski diagram krmilja:

Zadnji korak projektiranja je seveda še izdelava funkcijskega načrta. Tudi to storimo zaradi

preglednosti po korakih.

V prvem koraku se bomo omejili zgolj na avtomatski del krmiljenja:

Ponovimo: Spodnje tipalo (Dsp) mora naš ventil vklopiti, zgornje tipalo (Dzg) pa mora naš

ventil izklopiti. Ker sta tipali dejansko tipki in ne stikali, bomo potrebovali še RS pomnilno

celico. Imamo še časovno zakasnitev delovanja tipala zgornjega nivoja Dzg zaradi morebitnega

brizganja tekočine! Narišemo torej najprej vhodni spremenljivki in izhodno spremenljivko ter

časovni člen in pomnilno celico, ki ju bomo potrebovali. Vse skupaj še ustrezno povežemo!

V drugem koraku dodamo avtomatskemu delu še ročno krmiljenje:

Vhodnim spremenljivkam v načrtu dodamo še tipki "vklop" in "izklop" in ju priključimo na

ustrezna vhoda pomnilne celice! Nato moramo upoštevati še medsebojno zapahovanje tipke

"vklop" in tipala Dzg ter tipke "izklop" in tipala Dsp.

V tretjem koraku dodamo še trobljo:

Trobljo izklapljamo s tipko, zato potrebujemo tudi za trobljo RS pomnilno celico. Trobljo

vklopimo dve minuti po vklopu ventila. Potrebujemo torej časovni člen z zakasnitvijo vklopa.

Slika 36:


69

S pomočjo besedila te učne enote nariši funkcijski načrt našega krmilja:

Prvi korak:

1. Preriši sliko iz te učne enote v zvezek!

2. Katera elementa poleg že narisanih še potrebuješ? Poišči ju v prejšnjih učnih enotah in ju

nariši v načrt

3. Kakšne kontakte ima tipalo Dsp; mirovne ali delovne?

4. Kateri vhod RS ff boš krmilil s tipalom Dzg?

5. Kateri vhod RS ff boš krmilil s tipalom Dsp?

6. Kateri vhodni signal RS ff mora biti zakasnjen za 3 sekunde?

7. Kam boš priključil ventil?

Drugi korak:

8. Vhodnim spremenljivkam v načrtu dodaj na desni strani tipki "vklop" in "izklop"!

9. Kateri vhod RS ff boš krmilil s tipko "vklop"?

10. Kateri vhod RS ff boš krmilil s tipko "izklop"?

11. Kateri dve vhodni spremenljvki bosta priključeni na vhod "R" pomnilne celice?

12. S katero osnovno logično funkcijo ju moramo povezati?

13. Kateri dve vhodni spremenljvki bosta priključeni na vhod "S" pomnilne celice?

14. S katero osnovno logično funkcijo ju moramo povezati?

Tretji korak:

15. Ventilu v načrtu dodaj na njegovi desni še simbol troblje in tipko "kvitiranje"! Simbol

troblje poišči v prejšnjih učnih enotah!

16. Za krmiljenje troblje potrebuješ še eno pomnilno celico! Nariši jo v načrt nad trobljo!

17. Kateri vhod pomnilne celice boš krmilil s tipko "kvitiranje"?

18. S pomočjo časovnega diagrama zapiši, kaj povzroči vklop troblje!

19. Kam boš torej priključil "S" vhod pomnilne celice, ki krmili trobljo?

20. Ali je vklop troblje zakasnjen?

21. Če je vklop troblje zakasnjen, upoštevaj zakasnitev tudi v načrtu!


70

1.36 SINTEZA KRMILJA: VAJA 1 (36)

Algoritem krmilja:

Krmilje ima tri tipke b1, b2 in b3 ter dve žarnici: h1 in h2. S stikalom b1 vklopimo žarnico

h1, s stikalom b2 pa vklopimo žarnico h2. Če istočasno s katerim od stikal b1 ali b2

pritisnemo tudi stikalo b3, naj žarnica ne sveti. S stikalom b3 torej vklop žarnic

onemogočimo.

To nalogo reši po korakih:

a. nariši izhodiščno vezje, ki ga kaže slika 37;

b. izvedi prvi korak, torej razdeli delovanje krmilja na posamezne naloge;

c. za vsako posamezno nalogo se vprašaj, kakšne pogoje moraš izpolniti, da bo ta naloga

izvedena;

d. odgovor na vprašanje v točki c zapiši v obliki lepega slovenskega stavka, iz katerega boš

nato

e. razbral rešitev delnega problema in na koncu

f. narisal še logični načrt.

Slika 37:

1. Katera je bistvena razlika med logičnimi in kombinacijskimi krmilji?


3. Kaj je značilno za kombinacijska vezja?

4. Kako imenujemo z drugo besedo koračna krmilja?

5. Kaj je značilno za sekvenčna vezja?


71


Algoritem krmilja:

Krmilje ima tri tipke b1, b2 in b3, ter dve žarnici h1 in h2.

Tipka b1 vklopi žanico h1 in hkrati izklopi žarnico h2, če ta sveti.

Tipka b2 vklopi žarnico h2 in hkrati izklopi žarnico h1, če ta sveti.

Tipka b3 izklopi obe žarnici.

Neposreden prehod delovanja z ene žarnice na drugo je mogoč. To pomeni, da ni več

potrebno najprej izklopiti ene žarnice zato, da bi lahko vklopili drugo. V tem primeru bo ukaz

za vklop druge žarnice samodejno (ali avtomatsko) pomenil tudi ukaz za izklop tiste žarnice,

ki je v tem trenutku še svetila (slika 38).

Slika 38:

1. Napiši pravilnostno tabelo za primer v tej učni enoti!

2. Nariši krmilni načrt za primer v tej učni enoti!




72


Nasveti za praktično delo:

1. Funkcijske načrte rišemo vedno s "svinčnikom in radirko". Tako lahko vnašamo

neizogibne popravke, spremembe in dopolnitve. Te namreč sproti nastopajo, še posebej

pri sestavljanju bolj obsežnih krmilij s številnimi zahtevami ter velikim številom vhodov

in izhodov.

2. Simbole logičnih funkcij rišemo vedno pokončno tako, da so vhodni signali zgoraj,

izhodni pa spodaj, ali pa vodoravno tako, da so vhodni signali na levi strani, izhodni pa

na desni strani simbolov.

3. Povezave med simboli naj potekajo vedno v ravnih črtah ter samo v navpični ali

vodoravni smeri.

4. Spoji povezav naj bodo zelo vidni. Označujemo jih z debelo piko. Spoj pomeni

razvejitev.

5. Ko končamo z risanjem funkcijskega načrta, v mislih preverimo še njegovo delovanje.

Zamislimo si po vrsti vse možne kombinacije vhodnih spremenljivk in odziv krmilja na

te kombinacije.

Algoritem krmilja:

Imamo tri stikala b1, b2 in b3 ter žarnico h1(slika 40).

Žarnica sme zasvetiti le, če sta hkrati vklopljeni dve od treh stikal.

To velja za katero koli kombinacijo stikal!

Slika 39:

1. Nariši nariši funkcijski načrt za krmilje v primeru te učne enote.

2. Napiši pravilnostni tabeli za primer v tej učni enoti!

3. Nariši krmilni načrta za primer v tej učni enoti!




7. Kaj je značilno za logična krmilja?


73


Pri koračnih krmiljih služijo pomnilni členi za prehajanje krmilnega procesa od koraka do

koraka, v naših dveh primerih pa bo stanje izhoda še vedno odvisno le od istočasnega stanja

vhodnih spremenljik.

Razlika med tipkalom in stikalom je v tem, da stikalo po pritisku nanj obrži novo stanje, ko

prst odmaknemo, tipkalo pa ne. Če torej želimo, da po pritisku na tipkalo žarnica še vedno

sveti, moramo vezje opremiti s pomnilnim členom, ki si bo zapomnil pritisk na tipko in

ohranil novo stanje vse do trenutka, ko bomo pritisnili na neko drugo tipkalo. RS flip-flop bo

za tako nalogo kot nalašč.

OPOMBA: Pri delu se zgleduj na primerih v prejšnjih učnih enotah. Uporabiti pa moraš RS

flip-flope, saj imaš opravka s tipkami in ne s stikali!

Algoritem krmilja:

Krmilje ima štiri tipke b1, b2, b3 in b4, ter tri žarnice h1, h2 in h3.

Tipka b1 vklopi žanico h1.



Tipka b4 izklopi vse tri žarnice.

Če želimo vklopiti katero koli izmed žarnic, moramo najprej vse žarnice izklopiti, oziroma, če

katera izmed žarnic sveti, vklop katere koli izmed preostalih žarnic ni mogoč.

Slika 40:

1. Kakšna je bistvena razlika v delovanju logičnih in koračnih krmilij?

2. Kakšna je razlika med tipkali in stikali?

3. Pri katerih elementih moramo torej uporabiti RS pomnilne celice: pri tipkalih ali stikalih?





6. S pomočjo odgovorov na vprašanji 4 in 5, slike 41, algoritma krmilja in zgledov v prejšnjih

učnih enotah nariši krmilje primera v tej učni enoti!

7. Kaj pomeni izraz "ZAPAHOVANJE SIGNALOV".

8. Kakšna je razlika med statičnimi in dinamičnimi vhodi

Documents

PTI ELEKTROTEHNIK PROGRAMIRANJE NAPRAV Dušan Čeferinceferincirius.splet.arnes.si/files/2014/08/prnele2.pdf · PTI ELEKTROTEHNIK PROGRAMIRANJE NAPRAV Dušan Čeferin 3 1.1 OPREDELITEV