Курсовой проект по дисциплине Проектирование и расчет систем технологической автоматики icon

Курсовой проект по дисциплине Проектирование и расчет систем технологической автоматики



Смотрите также:
Курсовой проект по дисциплине Математические модели и расчёт систем управления технологическими...
Курсовой проект по дисциплине : Математические модели и расчет систем управления...
Курсовой проект по дисциплине : Математические модели и расчет систем управления...
Курсовой проект по дисциплине: «Прикладная механика» «Расчет вертикального аппарата...
Рабочая программа по дисциплине «Проектирование и расчёт цифровых систем радиосвязи» Для...
Курсовой проект по учебной дисциплине «Расчет и конструирование сапр станочных систем» на тему:...
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Перегонные системы...
Методические указания...
Курсовой проект по дисциплине: Математические модели и расчет электромеханических систем...
Пояснительная записка 2906. Тсн 04 кп. 00000 пз проект студент гр. Ст-01-2 Камалетдинов С. В...
Курсовой проект по дисциплине: «Проектирование автотранспортных предприятий» на тему: «Проект...
Курсовой проект по дисциплине "Организация эвм, комплексов и систем"...



скачать


Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

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

(технический университет)


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ


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


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


Тема:Проектирование и расчет систем автоматики ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Автор: студент гр. ЭР-98-2 _____________ / Страшков М.Ю. /


ОЦЕНКА : ___________________


Дата : __________________________


ПРОВЕРИЛ



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

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


Санкт-Петербург

2003


Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

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

(технический университет)


Утверждаю

Заведующий кафедрой

проф. /Проскуряков Р.М./

‘’____’’ 2003 г.

Кафедра автоматизации производственных процессов


^ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ


По дисциплине____Проектирование и расчет систем технологической автоматики___________________________________________________________________________________ ____

( наименование учебной дисциплины согласно учебному плану )

ЗАДАНИЕ

Студенту группы ЭР-98-2 Страшков М.Ю.

(шифр группы) (Ф.И.О)

1.Тема работы

Проектирование и расчёт систем автоматики





2.Исходные данные к работе Таблица включений

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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



4.Перечень графического материала ___________________________________ ___

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





5.Срок сдачи законченной работы 06.01.2003 г.

Руководитель работы__доцент / Маларев В. И. /

(должность) (подпись) (Ф.И.О)


Дата выдачи задания : 1.11.2002 г.


Аннотация

Курсовой проект выполнен в процессе изучения дисциплины ”Проектирование и расчёт систем автоматики” и включает в себя 21 страницу, 6 рисунков и 2 графических листа.

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

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

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


Abstract

Course project is executed in the process of studying discipline "Designing and calculation of systems of automation" and comprises of itself 21 pages, 6 drawings and 2 graphic sheets.

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

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

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

Содержание


Содержание 5

Введение 6

1. Основы алгебры логики 7

2. Синтез управляющих логических устройств 9

на основе циклограмм 9

3. Определение функциональных выражений для выходных параметров УЛУ 11

4. Функциональная схема УЛУ 15

5. Программная реализация УЛУ 16

19

Список использованной литературы 21


Введение


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

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

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

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

Представленный курсовой проект посвящён разработке УЛУ с использованием программного обеспечения.
^

1. Основы алгебры логики


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

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

Теоремы алгебры логики:

идемпотентные законы

x+x=x,

xx=x;

коммутативные законы

x+y=y+x,

xy=yx;

ассоциативные законы

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

(xy)z=x(yz);

дистрибутивные законы

x(y+z)=xy+xz,

x+yz=(x+y)(x+z);

законы отрицания

,

,

,

,

,

;

законы двойственности (теоремы де Моргана)

,

;

закон двойного отрицания

;

законы поглощения (абсорбция)

,

;

операции склеивания

,

;

операции обобщённого склеивания

,

,

,

.

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

^

2. Синтез управляющих логических устройств

на основе циклограмм


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

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

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

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

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

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

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

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

Включающим тактом называется такт, предшествующий периоду включения данного элемента. Отключающим тактом называется такт, предшествующий периоду отключения данного элемента.

Включающий период состоит из включающего такта и периода включения без отключающего такта. Отключающий период состоит из отключающего такта и периода отключения без включающего такта (понятие отключающего периода вводится при наличии нескольких периодов включения). Элементы, изменяющие своё состояние во включающем и отключающем тактах рассматриваемого периода включения, называются основными элементами.
^

3. Определение функциональных выражений для выходных параметров УЛУ


Для нахождения функциональных выражений выходных параметров УЛУ используем циклограмму работы управляющего устройства [3]. В данном случае циклограмма состоит из двух включающих периодов для выходных параметров: X, Y и Z. Функциональные выражения составляются для каждого из параметров по первому и второму периоду и далее объединяются.

Основная формула метода циклограмм имеет вид

.

Проверка реализации циклограммы заключается в проведении следующих проверок.

1-я проверка заключается в анализе того, существует ли записанное ранее условие включения в течение всего включающего периода. Если =const, то условие включения является достаточным. Если изменяет своё состояние в течение включающего периода, то необходимо ввести в схему промежуточный элемент , либо обеспечить самоблокировку

.

2-я проверка предназначена для выявления того, существует ли записанное ранее условие отключения в течение всего периода включения. Если =const, то условие отключения для данного периода является достаточным. если изменяет своё состояние, то необходимо ввести в схему промежуточный элемент

.

3-я проверка предназначена для контроля того, чтобы после отключения выходного элемента небыли бы созданы вновь условия для его непроизвольного повторного включения. С этой целью надо проверить, не присутствуют ли в выражениях для выходных сигналов комбинации следующих видов



Если встречается одна из этих комбинаций, то вводится промежуточный элемент . В качестве , и желательно использовать другие входные, выходные или уже введенные ранее промежуточные элементы, изменяющие своё состояние так, как необходимо с точки зрения срабатывания либо несрабатывания рассматриваемого выходного элемента.

4-я проверка заключается в выяснении, влияет ли значение переменной в первом цикле на её значение во втором цикле [4]. Проверка проводится при составленной формуле выходной переменной для всех циклов. Выражение имеет вид



Если в каком либо из циклов для данной выходной переменной не выполняются 1-ое и 2-ое условия, то выражение для неё в данном цикле записывается в виде



После того, как проведены все проверки, для каждого из выходных элементов записывается формула для всех циклов



В заданном варианте таблица включений управляющего логического устройства имеет представленный ниже вид.

Таблица включений




Такты



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

A

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

B

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

C

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

D

0

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

E

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

F

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

X

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

0

0

Y

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

Z

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0


Циклограмма работы рассматриваемого УЛУ показана на рис. 1.



Рис. 1. Циклограмма функционирования УЛУ

Получим функциональное выражение для выходного параметра X.

1-й цикл.

Для первого цикла проведение 1-й и 2-й проверок не требуется, так как включающие и отключающие входные сигналы не изменяют своё состояние в течение периода включения. Функциональное выражение для первого цикла будет иметь вид



2-й цикл.

Для второго цикла проведение 1-й и 2-й проверок не требуется, так как включающие и отключающие входные сигналы не изменяют своё состояние в течение периода включения. Функциональное выражение для первого цикла будет иметь вид



Общее функциональное выражение для выходного сигнала X с учетом 4-ой проверки



Получим функциональное выражение для выходного параметра Y.

1-й цикл.

В течении первого цикла изменяет своё состояние включающий входной сигнал d и выключающий входной сигнал с. Поэтому с учетом первой и второй проверок функциональное выражение для первого цикла имеет следующий вид



2-й цикл.

Во втором цикле проведение проверок не требуется



Общее функциональное выражение для выходного сигнала Y



Получим функциональное выражение для выходного параметра Z.

1-й цикл.

В течении первого цикла изменяет своё состояние включающий входной сигнал с и выключающий входной сигнал e. Поэтому с учетом первой и второй проверок функциональное выражение для первого цикла имеет следующий вид



2-й цикл.

Для второго цикла проведение 1-й и 2-й проверок не требуется, так как включающие и отключающие входные сигналы не изменяют своё состояние в течение периода включения. Функциональное выражение для первого цикла будет иметь вид



Общее функциональное выражение для выходного сигнала Z с учетом 4-ой проверки




^

4. Функциональная схема УЛУ


На основе полученных функциональных выражений выходных параметров







с помощью системы компьютерного моделирования электронных устройств разрабатываем функциональную схему УЛУ и проверяем её работоспособность. Ниже представлены функциональные схемы для выходных параметров X, Y и Z и полная функциональная схема с моделями циклограмм для выходных параметров.



Рис. 2. Функциональная схема УЛУ





Рис. 3. Вид выходных параметров УЛУ



Рис. 4. Таблица включений УЛУ

^

5. Программная реализация УЛУ

















Обнуление выходных переменных X, Y, Z

Расчет X, Y, Z


Рис. 5. Блок-схема алгоритма работы УЛУ

На рис. 5. представлена блок-схема алгоритма работы УЛУ, используемая при написании программы на языке Visual BASIC.

Ниже представлен текст программы, рассчитывающей значения выходных параметров УЛУ :

Dim g(8, 15), g2(3, 15) As Integer

Dim i, j, k As Integer

Dim sss As String


Private Sub Form_Load()

Open "D:/Институт/Маларев/прога/data.txt" For Input As #1

For i = 1 To 8

For j = 1 To 15

Input #1, k

g(i, j) = k

Next

Next

Close #1

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g(1, j)) + " "

Next

Text1.Text = sss

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g(2, j)) + " "

Next

Text2.Text = sss

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g(3, j)) + " "

Next

Text3.Text = sss

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g(4, j)) + " "

Next

Text4.Text = sss

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g(5, j)) + " "

Next

Text5.Text = sss

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g(6, j)) + " "

Next

Text6.Text = sss

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g(7, j)) + " "

Next

Text7.Text = sss

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g(8, j)) + " "

Next

Text8.Text = sss


Rem /// Расчеты \\\

g2(1, 1) = 1: g2(2, 1) = 0: g2(3, 1) = -2

For j = 2 To 15

g2(1, j) = (g(1, j) And g(2, j) And Not g(5, j) And g(7, j)) Or (g(3, j) And g(5, j) And g(6, j) And Not g(7, j))

Rem X

g2(2, j) = (g(4, j) And g(7, j)) Or (g2(2, j - 1) And Not g(8, j) And g(7, j)) Or (g2(2, j - 1) And g(1, j) And g(2, j) And g(3, j) And g(8, j)) Or (g(2, j) And Not g(1, j) And g(4, j) And Not g(7, j))

Rem Y

g2(3, j) = (g(3, j) And g(7, j)) Or (g2(3, j - 1) And Not g(5, j) And g(7, j)) Or (g2(3, j - 1) And Not g(4, j) And g(5, j) And Not g(6, j) And g(7, j)) Or (g(3, j) And g(5, j) And g(6, j) And Not g(7, j)) - 2

Rem Z

Next

Rem \\\ Расчеты ///

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g2(1, j)) + " "

Next

Text9.Text = sss

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g2(2, j)) + " "

Next

Text10.Text = sss

sss = ""

For j = 1 To 15

sss = sss + Str(g2(3, j) + 2) + " "

Next

Text11.Text = sss

End Sub



рис.6. Графическое исполнение программы

Заключение


Основными результатами работы являются следующие:

  1. по предложенной таблице включений построена циклограмма работы управляющего логического устройства (УЛУ) системы автоматики;

  2. используя полученную циклограмму, с учётом проверок реализации циклограммы, найдены функциональные выражения для выходных параметров УЛУ;

  3. полученные зависимости минимизированы;

  4. разработана функциональная схема УЛУ на бесконтактных логических элементах и проверена её работоспособность (аппаратная реализация) с использованием системы компьютерного моделирования электронных устройств, построена таблица включений;

  5. проектируемое УЛУ реализовано программным способом, разработан алгоритм работы УЛУ, составлена блок-схема, написана и отлажена программа реализации УЛУ с использованием языка программирования высокого уровня QBASIC, получена таблица включений.



^

Список использованной литературы





  1. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства. – СПб.: ИЗД. Политехника, 1996. – 885 с.:ил.

  2. Грейнер Г.Р., Ильяшенко В.П. Проектирование беcконтактных управляющих логических устройств промышленной автоматики. – М.: Изд. Энергия, 1977. – 384 с., ил.

  3. Маларёв В.И. Проектирование и расчет систем автоматики. – Л.: Изд. ЛГИ, 1999. – 19 с.

  4. Маларёв В.И. Курс лекций по проектированию и расчету систем технологической автоматики.

  5. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. – М.: ИНФРА – М, 1997. – 640 с., ил.






Скачать 184,42 Kb.
оставить комментарий
Страшков М.Ю
Дата28.09.2011
Размер184,42 Kb.
ТипКурсовой проект, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх