Методические рекомендации для выполнения контрольных работ (стр. 4 из 4)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХЕРСОНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ

Контрольная работа

ЧАСТЬ №2

по дисциплине: «ТСА»

……………………тема работы………………………………..

Выполнил ……………………………

Проверил

ХЕРСОН 2007

Необходимо разработать дискретный электрический и пневматический узел, который может реализовать закон логического управления, полученный путем анализа работы функциональной схемы автоматизации по технологическому процессу.

2.1. Разработка дискретного электрического узла

Для аналитического описания устройств дискретного действия используем аппарат математической логики. С этой целью построим математическую модель на основании законов алгебры логики, которые выражаются формулами, построенными из логических констант и переменных, а также символов логических операций.

Для данного технологического процесса закон управления имеет следующий вид:

(2.1)

Для уменьшения числа логических элементов, реализующих функцию, применим метод минимизирующих карт Вейча (рис.2.1).

Рис.2.1. Карта Вейча

Записываем минимальную дизъюнктивную нормальную форму (МДНФ) в виде логической суммы конъюнкций, соответствующих выполненным накрытиям.

(2.2)

Преобразуем полученное выражение и получим вторую каноническую форму МДНФ:

(2.3)

Произведем синтез логической схемы в базисе {И-НЕ} (рис.2.2).

Рис.2.2.Логическая схема

Для реализации логических функций используем интегральные микросхемы из 155 серии ТТЛ (SN74): К155ЛА3, состоящая из четырех логических элементов 2И-НЕ и К155ЛА4, состоящая из трех логических элементов 3И-НЕ. Получаем принципиальную схему дискретного электрического узла (рис.2.3).

Рис.2.3.Принципиальная схема.

Типовые параметры микросхем 155 серии:

1.Время задержки распространения – 10нс;

2.Удельная потребляемая мощность – 10мВт/лэ;

3.Работа переключения – 100пДж;

4.Коэффициент разветвления по выходу – 10;

5.Напряжение питания - +5В;

6.Выпускается в пластмассовых корпусах с вертикальным расположением выводов типа DIP;

7.Отклонение напряжения питания от номинального значения: ±5%;

8.Диапозон рабочих температур - -10…+70⁰С;

Предельно допустимые значения параметров и режимов эксплуатации ИС К155 в диапазоне рабочих температур:

1.Кратковременное, в течении 5нс, напряжение питания – 7В;

2.Максимальное постоянное напряжение питания – 5,25В;

3.Минимальное постоянное напряжение питания – 4,75;

4.Максимальное напряжение между входами – 5,5в;

5.Минимальное отрицательное напряжение на входе – -0,4В;

6.Максимальное напряжение логического «0» на входе – 0,8В;

7.Минимальное напряжение логической «1» на входе – 2,0В;

8. Максимальное напряжение на запертом выходе – 5,25В;

9.Максимальный выходной ток логического «0» – 16мА;

10. Максимальный выходной ток логической «1» – 1-0,4мА;

11.Максимальная емкость нагрузки - 15пФ;

Параметры микросхем при Т=+25 ⁰С представлены в таблице 1.

Таблица 1

Параметр	К155ЛА3	К155ЛА4
I_пот , мА ≤	22	16,5
I⁰_вх , мА ≤	\|-1,6\|	\|-1,6\|
I¹_вх , мА ≤	0,04	0,04
U⁰_вых , В ≤	0,4	0,4
U¹_вых , В ≥	2,4	2,4
t^1,0_зд.р , нс ≤	15	15
t^0,1_зд.р, нс ≤	22	22

2.2. Разработка пневматического узла

Для реализации логических операций также можно применять универсальную систему элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА) и пневматические элементы релейной автоматики (ПЭРА) с незакрепленными мембранами, пневматические струйно-мембранные релейные устройства, а также целый ряд нестандартных элементов и устройств, разрабатываемых для специализированных пневматических систем.

Закон управления для создания модели на пневматических элементах примет следующий вид:

(2.4)

Для получения минимальной дизъюнктивной нормальной формы используем метод карт Вейча (рис.2.1).

(2.5)

Реализуем логические операции на пневмореле УСЭППА, т.к. они являються основными элементами для выполнения логических операций с дискретными сигналами в любых пневматических системах автоматического управления (рис.2.4).

Реле состоит из мембранного блока и двух пар «сопло – заслонка». Мембранный блок состоит из трех резинотканевых мембран, жестко связанных по оси. Перемещение центра мембранного блока ограничено упорами, одновременно выполняющими роль сопл. Торцы мембранного блока служат заслонками.

Рис.2.4.Пневмотический узел

Выводы

На нижнем уровне АСУ ТП (автоматизированных систем управления технологическими процессами), наряду с электронными средствами, широко применяются различные средства пневмоавтоматики. Это обусловлено такими положительными качествами пневматических средств, как пожаровзрывобезопасность, высокая надежность, простота наладки и эксплуатации, низкая стоимость. В ряде отраслей промышленности, характеризующихся медленнопротекающими процессами либо пожаровзрывоопасными условиями, пневмоавтоматика является основным средством автоматизации. К таким отраслям относятся химическая, нефтеперерабатывающая, газовая, сахарная и др.

Большим достижением явилось внедрение в пневмоавтоматику элементного принципа и создание на его основе Универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА). УСЭППА является элементной базой современной пневмоавтоматики. На ее основе разработаны и серийно выпускаются многие приборы, устройства и регуляторы. К последним достижениям в области пневмоавтоматики следует отнести создание агрегатных комплексов технических средств, построенных по блочно-модульному принципу и позволяющих решать широкий круг задач контроля и управления для определенных классов технологических процессов.