Proiect Electrotehnica - C.L.C.S. II

Sa se proiecteze schema de comanda pentru automatizarea unei unitati de incapsulat sticle.

Schema instalatiei este prezentata in figura 1.

Descrierea instalatiei si a ciclului de functionare

Un cilindru C_A asigura rotatia platoului P, fiind comandat de doua distribuitoare DCA1, DCA2, pentru a asigura cele doua sensuri: AL (avans lucru), AR (avans revenire). In cursa de revenire, tija cilindrului C_A nu actioneaza roata cu clichet ce antreneaza platoul P. Cursa de revenire dureaza pana cand este atins limitatorul b. In acel moment este comandata inversarea alimentarii cilindrului C_A pentru a asigura cursa de lucru. Tija antreneaza cu un pas roata cu clichet. Initierea ciclului de functionare este permisa de apasarea pe butonul "p" (pornire), iar oprirea se face oricand prin actionarea butonului "o" (oprire). (Schema clasica de automentinere).

In momentul in care platoul a facut un pas, cilindrii de lucru C₁ (pentru aplicat capsula) si C₂ (pentru etansat capsula pe sticla) actioneaza tijele lor in situatia in care exista sticle la posturile de lucru 1, respectiv 2 (contactele c, d inchise). In caz afirmativ, cilindrii se deplaseaza in cursa de lucru, pana se inchid limitatoarele de cap de cursa f si g. In acecl moment se comanda revenirea capetelor de lucru si este permisa antrenarea platoului P cu un nou pas. Daca la nici unul din posturile de lucru nu exista sticla, dupa efectuarea unui nou pas dee catre platou se comanda in mod automat cursa de revenire a cilindrului C_A (AR) si apoi cursa de lucru (AL), pentru efectuarea unui nou pas. Este utilizat in acest scop un releu temporizator RT, ales in asa fel incat sa poate furniza schemei un semnal mai lung decat timpul necesar inchiderii limitatoarelor de cap de cursa f si g de capatele ded lucru.

In proiect se vor trata separat (pentru simplificare) schema de comanda a avansului platoului si respectiv a actionarii cilindrilorde lucru C1 si C2.

1. Schema de comanda a avansului platoului P

Se utilizeaza schema de comanda din figura 2. Variabilele primare sunt a, b si t, iar variabilele de iesire E₁ si E₂.

Observatie: la stanibirea starilor interne in care se afla automatul trebuie sa se faca demarcatie intre o situatie de asteptare in cazul ca, dupa ce ce platoul s-a rotit cu un pas, exista sticla pe cel putin unul din cele doua posturi de lucru si o situatie de initiere a unui nou pas de rotatie al platoului P.

2. Schemele de comanda pentru actionarea capului de lucru C₁ (plasarea capsulei pe dechiderea sticlei) si pentru cilindrul C₂ (fixarea capsulei pe gura sticlei).

Variabilele primare sunt:

semnalele c, d si h (pentru cilindrul C₁)

semnalele d, g si i (pentru cilindrul C₂)

iar variabilele de iesire:

EC₁ si EC₂ (pentru cilindrul C₁)

ED₁ si ED₂ (pentru cilindrul C₂)

Proiectul va cuprinde urmatoarele puncte:

A.     Diagrama de semnale "intrari-iesiri" pentru automatul secvential proiectat.

B.     Determinarea matricei (tabelei) primitive a starilor.

C.     Reducerea numarului de stari ale matricei primitive (contruirea matricei reduse a starilor).

D.     Codificarea starilor matricei reduse.

E.      Determinarea matricelor tranzitiilor starilor si obtinerea functiilor de excitatie ale automatului.

F.      Determinarea matricelor iesirilor si a functiilor de iesire a schemei.

G.     Implementarea functiilor obtinute.

H.     Analiza schemei obtinute.

A. Diagrama de semnale "intrari-iesiri"

Diagrama de semnale cu semanalele ce influenteaza functionarea cilindrului CA.

t

a

b

E₁

E₂

s₀ s₁ s₂ s₃ s₄ s₅ s₀

Diagrama de semnale cu semanalele ce influenteaza functionarea cilindrului C₁.

h

c

f

EC₁

EC₂

s₆ s₇ s₈ s₉ s₁₀ s₁₁ s₆

Diagrama de semnale cu semanalele ce influenteaza functionarea cilindrului C₂.

i

d

g

ED₁

ED₂

s₁₂ s₁₃ s₁₄ s₁₅ s₁₆ s₁₇ s₁₂

B. Determinarea matricei primitive a starilor

Vom denumi matrice primitiva a starilor automatului secvential asincron aceea tabela care reflecta pe coloane corespondenta dintre combinatiile variabilelor de intrare si cel putin o stare interna stabila a automatului, iar pe linii contine toate tranzitiile posibile dintr-o singura stare interna stabila.

Numarul de coloane al acestor doua matrici este cunoscut de la inceput, el fiind: M = 2^m , unde m este numarul variabilelor de intrare in schema. Coloanele se modifica in cod ciclic, astfel incat de la o coloana la alta sa nu se modifice mai mult de o variabila de intrare.

Numarul de linii al matricei nu este cunoscut decat in momentul determinarii complete a matricii primitive a starilor, prin transpunerea tuturor conditiilor functionale ale automatului.

Fiecarei stari stabile, unice, dintr-o linie, ii sunt asociate automat combinatia valorilor marimilor de intrare care au determinat evolutia sistemului in acea stare, cat si valorile marimilor de iesire, care reprezinta efectul tranzitiei de stare.

In matricea primitiva a starilor trebuie neaparat completate toate locatiile, chiar daca unele dintre locatii nu sunt niciodata atinse prin ciclurile de functionare complete. Din acest punct de vedere, se disting doua situatii posibile:

a)    stari indiferente: aceste locatii corespund unor situatii de functionare care nu pot fi niciodata atinse datorita specificului procesului.

b)   stari interzise: acestea corespund unor situatii de functionare pe care protocolul de functionare al automatului le interzice, desi ele pot fi atinse.

Matricea primitiva pentru comanda cilindrului CA este:

Starile desemneaza urmatoarele actiuni:

s₀ - se astepta impulsul de semnalizare t

s₁ - se initialiteaza cursa de lucru a cilindrului CA, se roteste platoul P

s₂ - limitatorul a devine 0

s₃ - se atinge limitatorul b (roata cu clichet a facut un pas), se comanda AR

s₄ - limitatorul b devine 0

s₅ - cilindrul CA a terminat cursa de revenire

Matricea primitiva pentru comanda cilindrului C₁ este:

Starile desemneaza urmatoarele actiuni:

s₆ - se astepta ca o sticla sa soseasca pe postul de lucru

s₇ - se comanda cursa de lucru a cilindrului C₁, limitatotul h devine 0

s₈ - limitatorul f a devenit 1, se comanda inversarea alimentarii cilindrului C₁

s₉ - cilindrul a pornit in cursa de revenire Þ limitatotul f devine 0

s₁₀ - platoul a inceput pasul nou, c devine 0

s₁₁ - cilindrul C₁ e in cursa de revenire, cand se atinge limitatorul h, cilindrul a revenit in pozitia initiala

Matricea primitiva pentru comanda cilindrului C₂ este:

Starile desemneaza urmatoarele actiuni:

s₁₂ - se astepta ca o sticla sa soseasca pe postul de lucru

s₁₃ - se comanda cursa de lucru a cilindrului C₂, limitatotul i devine 0

s₁₄ - limitatorul g a devenit 1, se comanda inversarea alimentarii cilindrului C₂

s₁₅ - cilindrul a pornit in cursa de revenire Þ limitatotul g devine 0

s₁₆ - platoul a inceput pasul nou, d devine 0

s₁₇ - cilindrul C₂ e in cursa de revenire, cand se atinge limitatorul i, cilindrul a revenit in pozitia initiala

Pentru completarea matricii iesirilor trebuie analizate toate tranzitiile posibile dintre starile stabile. Se urmaresc doua aspecte de baza si anume:

a)    In situatiile in care o tranzitie I j j nu duce la schimbarea valorii iesirii in fata de I, iesirea automatului trebuie mentinuta neschimbata si pe durata tranzitiei j. O proiectare corecta a automatului presupune neaparat respectarea acestei conditii.

b)   In situatiile in care o tranzitie I j j duce la modificarea valorii iesirii y, pe durata tranzitiei iesirea este indiferenta (daca se atribuie tranzitiei j valoarea iesirii din I , modificarea iesirii are loc la sfarsitul tranzitiei, iar daca se atribuie tranzitiei j valoarea iesirii din j modificarea se produce chiar la incepultul tranzitiei). Astfel, continutul locatiilor corespunzatoare starilor instabile ale matricei complete a iesirilor reflecta in acest al doilea caz momentul bascularii iesirii. Cand nu prezinta importanta momentul bascularii iesirii ( la inceputul sau sfarsitul tranzitiei I ) se completeaza locatia respectiva cu semnul indiferent x.

Matricea completa a iesirilor pt. cilindrul CA:

Matricea completa a iesirilor pt. cilindrul C₁:

Matricea completa a iesirilor pt. cilindrul C₂:

C. Matricea redusa a starilor

Technica reducerii numarului de stari ale matricei primitive se bazeaza exclusiv pe teoria echivalarii automatelor secventiale. Reducerea numarului de stari primare se obtine prin fuzionarea, sau alipirea unui numar de stari dupa anumite reguli.

Alipirea sau fuzionarea a doua linii ale matricei primitive a starilor, devine posibila daca respecta urmatoarea definitie: doua linii ale matricei primitive a starilor (corespunzatoare starilor unice i, respectiv j) se pot alipi, si in felul acesta se obtine o forma redusa, daca tranzitiile din starile stabile i, j, ale celor doua linii conduc, pentru aplicarea acelorasi valori ale variabilelor de intrare, intr-o stare viitoare k unica.

Alipirea starilor se poate face tinand cont si de un criteriu suplimentar, si anume acela al concordantei iesirilor. In felul acesta, minimizarea automatului secvential se extinde si asupra sectiunii logice de generare a iesirilor. In felul acesta, minimizarea automatului secvential se extinde si asupra sectiunii logice de generare a iesirilor.

Rezulta ca pentru a alipi, conform definitiei date mai sus, doua linii ale matricii primitive, caracterizate de starile unice stabile i si j trebuie ca in fiecare coloana a matricii, continutul locatiilor sa corespunda uneia din combinatiile urmatoare:

i j i j

i j i j

Pentru comanda cilindrului CA am facut gruparea:

Pentru comanda cilindrului C₁ am facut gruparea:

F   E