Методы и средства измерений, испытаний и контроля

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

                           

Сибирский государственный  университет  путей  сообщения 

Кафедра: «Электротехника, диагностика  и сертификация» 

Синтез  управляющего устройства дискретной системы  автоматического управления 

Курсовая  работа

по дисциплине «Методы и средства измерений, испытаний  и контроля» 

Пояснительная записка

МСИИК. МСС411.07.00.00 ПЗ 
 
 

Руководитель                                                                         Разработал                                              

доцент                                                                                             студент гр. МСС-411

                                                                                                                                                                                                                                                                                   

_______________ Лесных Е.В.                                                     ____________ Николаева О.А.                                                                                                           

      (подпись)                                                                                          (подпись) 

_______________                                                                                  _____________

(дата проверки)                                                                     (дата сдачи на проверку) 
 
 
 

Краткая рецензия: 

     _______________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ 
 
 
 

___________________________________

            (запись о допуске к защите) 

______________________________                                              _________________________                                              

   (оценка по результатам защиты)                                              (подписи преподавателей) 
 

2012

 

     ЗАДАНИЕ

    На  курсовую работу

    По  дисциплине: «Методы и средства измерений, испытаний и контроля»

студенту  4 курса, группы МСС-411____________________________________

_____________________ Николаевой Оксане Анатольевне _________________

 

Тема: Синтез управляющего устройства дискретной системы автоматического управления 

Задание: Разработать электрическую принципиальную схему ДУУ для проведения десяти циклов проверки двадцати устройств, размещенных на четырех объектах (по пять на каждом) с помощью одного измерительного прибора и одного коммутатора. Если параметр какого-либо устройства не отвечает номинальному значению, ДУУ должно формировать сигнал отключения. Разработать схему ЦДИ номера контролируемого объекта, при этом преобразователь кода синтезировать на логических ИМС тех же серий. 

Исходные  данные:

1. Элементная база – цифровые ИМС серий КР1533, К555, К155
2. Полупроводниковые семисегментные индикаторы
3. Данные для проверки работоспособности схем: а_n=4, Х₁=1, Х₂=1, Х₃=0, Х₄=1, К=3.

 

Содержание  расчетно-пояснительной  записки:

Введение

1.Построение  структурной схемы ДСАУ и формализация  задачи

2.Построение  схемы алгоритма работы ДУУ

3.Построение графа функционирования

4.Кодирование  состояний

5.Структурная  схема ДУУ

6.Построение  таблицы функционирования ДУУ

7.Построение  системы выходных логических  уравнений

8.Построение  логической схемы комбинационного  узла

9.Синтез  схемы цифровой динамической индикации. 

Графическая часть проекта:

1.Электрическая принципиальная схема ДУУ;

2.Электрическая принципиальная схема ЦДИ. 

Дата  выдачи задания  Руководитель проекта

«___»_________2012 г. доцент Лесных Е. В.

Срок  окончания проекта 

«___»_________2012 г. ___________________ 

Содержание

        Введение…………………………………………………………………………4

      1 Построение структурной схемы ДСАУ и формализация задач…………...5

      2 Построение схемы алгоритма работы ДУУ………………………………...7

     3 Построение графа функционирования………………………………………8

     4 Кодирование состояний……………………………………………………...9

     5 Структурная схема ДУУ……………………………………………………..9

    6 Построение таблицы функционирования  ДУУ……………………………10

    7 Построение системы выходных  логических уравнений…………………..12

    8 Построение логической схемы  комбинационного узла…………………...13

    9 Синтез схемы цифровой динамической  индикации……………………….14

    Заключение……………………………………………………………………..20

    Список  литературы…………………………………………………………….21

    Приложение  А. Электрическая принципиальная схема  ДУУ

    Приложение  Б. Электрическая принципиальная схема ЦДИ 

 

    

Введение

    Данный  курсовой проект посвящен задаче проектирования дискретного управляющего устройства (ДУУ) в дискретной системе автоматического  управления (ДСАУ).

    Структура системы автоматического управления (САУ) состоит из двух основных узлов: объекта управления (ОУ) и управляющего устройства (УУ).

    Управляющее устройство воздействует на объект управления с целью обеспечения требуемого течения процессов в ОУ или  требуемого изменения его состояния. Вследствие того, что УУ определяет программу, т.е. какие и в какой временной последовательности должны выполняться операции, оно получило название автомат (конечные автомат КА).

    В настоящее время существуют два  принципиально различных подхода  в проектировании автоматов: использование  принципа схемной (жесткой) логики и принципа программируемой (гибкой) логики. В данном курсовом проекте используется принцип схемной (жесткой) логики.

    При использовании принципа жесткой  логики, в процессе проектирования подбирается некоторый набор  цифровых микросхем (обычно малой и средней степени интеграции) и определяется такая схема соединения их выводов, которая обеспечивает требуемое функционирование. Устройства, построенные по этому принципу, способны обеспечивать наивысшее быстродействие при заданном типе технологии ИМС.

    Достоинства цифровых ИМС обеспечили широкое  использование цифровых методов  в различных технических направлениях.  

 

     1 Построение структурной  схемы ДСАУ и  формализация задач

    На  этом этапе проектирования строится структурная схема ДСАУ, определяется назначение ее блоков, входных и выходных сигналов, производится их формальное описание, изучается  принцип работы устройства в целом, взаимодействие блоков схемы, т.е. определяется место ДУУ в системе автоматического управления.

    На  рисунке 1 приведена структурная схема ДСАУ, состоящая из четырех блоков. ДУУ – управляющее устройство, формирующее управляющие сигналы (команды) Y₁ – Y₉, воздействующие на ОУ – объект управления. Управляющие сигналы g1 и g2 задают количество контролируемых устройств.

    

    Рисунок 1 - Структурная схема ДСАУ

    БЦИ – блок цифровой индикации содержит три индикатора: два для индикации  номера проверяемого в данный момент устройства в десятичном коде и один – для индикации в двоичном коде его состояния. БД -  блок контролируемых устройств. Вход С предназначен для подачи тактирующих (синхронизирующих) импульсов, также являющиеся входным воздействием.

    

    Для формализации задачи обозначим буквой i номер контролируемого объекта, буквой j – номер устройства, буквой k – номер цикла проверки. Для формального рассмотрения алгоритма работы ДУУ, необходимо ввести операторы Y (управляющие сигналы, выходные сигналы ДУУ) и логические условия X (управляющие воздействия, входные сигналы ДУУ, в соответствии со значениями которых ДУУ принимает решения о дальнейших своих действиях):

    Y₁ – приравнять k=0, установка исходного состояния;

    Y₂ – приравнять i=0, установка исходного состояния;

    Y₃ – приравнять j=0, установка исходного состояния;

    Y₄ – увеличить k на единицу;

    Y₅ - увеличить i на единицу;

    Y₆ - увеличить j на единицу;

    Y₇ – подключить устройство;

    Y₈ – послать сигнал «Готово» прибору и произвести измерение параметра устройства;

    Y₉ – отключить устройство;

     X₁- 1, если k 10;

                       0, если  k 10;

     X₂- 1, если i 4;

                       0, если  i 4;

     X₃- 1, если j 20;

                       0, если  j 20;

     X₄- 1, если устройство исправно;

                       0, в противном случае. 

         
       2 Построение схемы алгоритма работы ДУУ

    Команды Y1 – Y9 выполняются в последовательности, которую можно изобразить в виде блок-схемы (рисунок 2). Блоки, изображенные в виде прямоугольников, называются операционными, в них записываются операторы. Блоки, изображенные в виде ромбов, называются блоками условных переходов по признаку (условию) X_n. Начало и конец цикла проверки устройств обозначаются окружностью.

    

    Рисунок 2 - Схема алгоритма работы ДУУ

    

    3 Построение графа  функционирования

    Управляющее устройство является устройством последовательного  типа. Команда, выдаваемая в следующем  тактовом периоде, зависит от того, какая команда выдается в текущем  тактовом периоде, или, иначе, от состояния, в котором находится устройство. Для определения состояний устройства производится разметка схемы алгоритма, представленной блок-схемой, по следующему правилу: символом а0 отмечается начало и конец блок-схемы, затем последовательно отмечаются символами а1, а2, … выходы всех операторных блоков. На рис.2 произведена разметка блок-схемы в соответствии с этим правилом. Символом a_n условно обозначаются внутренние состояния схемы ДУУ, при этом каждое из них изменяется после формирования каждой команды Y_n. На рисунке 2 произведена разметка блок-схемы. Таким образом, получилось девять состояний.