UPRAVLJANJE I REGULACIJA 2

07.04.2023 TEHNIČKA ŠKOLA - PULA / 3.MT 1

UPRAVLJANJE I REGULACIJA

2. PODJELA UPRAVLJAČKIH SUSTAVA3. KODIRANJE4. LOGIČKE FUNKCIJE


Podjela upravljačkih sustava prema vrsti signala koje obrađuju

• Analogno• Digitalno• Binarno


PODJELA UPRAVLJAČKIH SUSTAVA PREMA NAČINU OBRADE SIGNALA

UPRAVLJAČKI SUSTAV

SINKRONI LOGIČKIASINKRONI SLIJEDNI

VOĐENI PROCESOMVOĐENI VREMENOM

Generator takta koji daje ritam

Slučajna promjena ulaznih signala

Kombinaciji ulaznih signala pridružuje se kombinacija izlaznih

Idući korak programa odvija se tek što je završio predhodni


PODJELA UPRAVLJANJA PREMA NAČINU RADA UPRAVLJAČKOG SUSTAVA

UPRAVLJANJE

VOĐENO UPRAVLJANJE

UPRAVLJANJE SA SAMODRŽANJEM

PROGRAMSKO UPRAVLJANJE

KORAČNO UPRAVLJANJE

UPRAVLJANJE OVISNO O PUTU

UPRAVLJANJE OVISNO O VREMENU

Kopirna tokarilica

Samodržeći relej ili cilindar; bistabil

Programatori –povijesni razvojmikroprocesorski


a

b

1

32

1

23

1

23

Tp1 Tp2

+12V

a

b

1

23

1

32

1

32

Relej 1

Relej 2

K1

K2K2

K1

SAMODRŽEĆI SPOJ RELEJA

TIPKALO 1

TIPKALO 2ULAZ 1 ULAZ 2

IZLAZ 1 IZLAZ 2


UPRAVLJAČKI LANCI

• OTVORENI UPRAVLJAČKI LANCI- nema povratnu informaciju o ostvarenoj naredbi. Povezanost je samo jednosmjerna i usmjerena je od upravljačkog člana prema izvršnom članu. (primjer). (Open loop control).

• ZATVORENI UPRAVLJAČKI LANCI- dobiva informaciju o izvršenoj naredbi. Jednostavni mjerni član daje povratni signal u upravljački član. Na temelju tog signala (uvjeta) donosi se odluka za sljedeći korak. (Closed loop control)


• 2.3. Podjela po procesnim veličinama

• Za automatizaciju tehničkih procesa računalom od primarne su važnosti pocesne veličine (procesne varijable) kojima je potrebno upravljati.

• U tehničkim procesima razlikujemo tri vrste procesnih veličina:• Kontinuirane procesne veličine (npr. temperatura u dijelu

sustava),• Diskretne procesne veličine (najčešće binarne procesne

veličine kojima se prikazuje slijed stanja pri pokretanju ili zaustavljanju postrojenja ili u tijeku proizvodnje),

• Objektu usmjerene procesne veličine koje se pridružuju pojedinim objektima. Pri tom se može raditi o fizikalnim veličinama s kontinuiranim područjem vrijednosti, ali i o nefizikalnim veličinama (npr. tip proizvoda, skladišni broj).


• 2.3. Podjela po procesnim veličinama• Prema navedenoj podjeli procesnih veličina

definiraju se pripadne vrste procesa:• Kontinuirani (dinamički) procesi - (continuous

processes),• Sekvencijalni (slijedni) procesi (sequential

processes, discrete event type processes),• Objektu usmjereni (komadni) procesi (discrete

object type processes).


2.3. Podjela po procesnim veličinama


Slijedi prikaz senzora, aktuatora, pomoćnih uređaja za uklop i pokretanje motora itdtj nekih uređaja koji nam služe prilikom upravljanja i regulacije

07.04.2023 TEHNIČKA ŠKOLA - PULA ; MEHATRONIKA 11

Uređaji koji nam daju signale iz procesa


Pomoćni uređaji za uključivanje aktuatora - sklopnici


Izvršni uređaji u automatici


Jedan od uređaja koji su upravljani mikrokontrolerima


UPRAVLJANJE I REGULACIJA

3. KODIRANJE


3. KODIRANJE• Pri projektiranju upravljačkog sustava koji rabi

brojčane ili neke druge podatke treba odabrati takav kodni sustav koji je podoban u uporabi i

tehničkom ostvarenju, a to znači prlagodbu stroju.

• Ulazne signale treba na ulazu u stroj tj upravljački sklop prilagoditi tom sklopu tj treba ih

kodirati kako bi ih isti sklop mogao obraditi na njemu svojstven način, a izlazne signale iz sklopa

ili stroja treba prilagoditi sklopovlju izvršnih elemenata ili rukovatelju stroja tj treba ih

dekodirati.

Pitanje je ustvari kakvim signalima najlakše, ali i univerzalno možemo

upravljati strojem, a sa stroja dobijati izlazne informacije

koje razumjemo


3.1. Vrste kodova – koji odabrati?

• U tehnici susrećemo uglavnom dvojna stanja: otvoreno – zatvoreno, uklop-isklop, puno-prazno, ima-nema: tlaka, vode, struje, proizvoda na tekučoj vrpci, dimenzije su ili nisu unutar tolerancija itd.

• Oznakama 0 ili 1 označavaju se ta stanja (ima-nema, laž-istina, da-ne itd). Vidimo da je optimalno rješenje za takve signale upravo BINARNI SUSTAV jer uglavnom imamo binarne pojave u tehničkim sustavima, a oni koji to nisu prevođenjem u binarni to postaju. Naprimjer brojčana vrijednost.

KOJI KOD ODABRATI ?KOJI JEZIK STROJ RAZUMIJE?


Prikazivanje brojeva u raznim sustavima• Udaljenost broja ododređuje težinsku vrijednost – TEŽINSKI

SUSTAV• 6.1 DECIMALNI ili DEKATSKI BROJNI SUSTAV• 342,248=3x102+4x101+2x100+2x10-1+4x10-2+8x10-3=• 300+40+2+0,2+0,04+0,008 = 342,248• Baza sustava = 10• Znamenki = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9• 6.2 BINARNI BROJNI SUSTAV• 101,101(2)=1x22+0x21+1x20+1x2-1+0x2-2+1x2-3=

4+1+0,5+0,125=5,625(10)• Baza sustava = 2• Znamenki = 0,1


6.4 DECIMALNO BINARNA KONVERZIJA

43 1010112 O,625 0,101


Kodni sustavi koji služe za prikazivanje dekadskih kodova

NBC - Natural binary code

BCD kod je sličan, ali brojevi koji se zapisuju zapisuju se samo od 0 do 9


Ciklički kod - Grayev kod

0123456789

101112131415

Dek.broj

0000000100110010011001110101010011001101111111101010101110011000

a0000010001010001001101110110001010101110111110111001110111001000

b

Svaki susjedni zapis razlikuje se za promjenu

samo jednog podatka

Pogledajte i analizirajte ovaj kod, te ustanovite što mu je

glavna karakteristika


3. 2. UPOTREBA KODOVA U AUTOMATIZACIJI

0 1 2 3 4 5


4. LOGIČKE FUNKCIJE

&

KONJUKCIJA

DISJUNKCIJA

> 1


LOGIČKE FUNKCIJE

I

NEGACIJA


4.2. MEMORIJSKI ELEMENTI

BISTABILI I REGISTRI - OSNOVNI MEMORIJSKI ELEMENTI


LOGIČKE FUNKCIJE

MEMORIJSKI SKLOP


JK bistabil• Nedotatak RS-a možemo odkloniti dodavanjem još po dva “I” logička sklopa (AND)

• Takav sklop se zove JK-bistabil • IC TTL-7472

• Postoji još T-bistabil


REGISTARRegistar pretstavlja niz nepovezanih bistabila poredanih poziciono. Svaki od njih zapisuje odgovarajući bit binarnog podatka prema težinskoj vrijednosti binarnog broja

PRIJENOS PODATAKA IZMEĐU BISTABILA


PRIJENOS PODATAKA IZMEĐU BISTABILA

Postoji još i D-bitabil


Nekoliko D bistabila isto čini REGISTAR

• To je 4-bitni registar ( sa D-bistabilima)• Registri su sastavne komponente svih dijelova računala. (Memorije) Danas susrećemo –8.16,32,64 bitne registre.


PRIJENOS PODATAKA IZMEĐU REGISTARA

UPIS PODATAKA NA SABIRNICU S IZVORA

PRIJENOS PODATAKA SA SABIRNICE NA REGISTAR CILJA

BRISANJE REGISTRA CILJA PODATAKA


4.3. ZAKONI ALGEBRE LOGIKE

1. ZAKON KOMUTACIJE - promjene mjesta

X1+X2 = X2+X1

ZAKONI ZA OPERATOR “ILI” TJ LOGIČKO ZBRAJANJE

2. ZAKON ASOCIJACIJE – zakon saveza

X1+(X2+X3) = (X1+X2)+X3 = X1+X2+X3

3. 1. ZAKON DISTRIBUCIJE – zakon raspodijele

X1+(X2*X3) = (X1+X2)*(X1+X3)Ovaj zakon odstupa od obične algebre

> 1


4.3. ZAKONI ALGEBRE LOGIKEZAKONI ZA OPERATOR “I” TJ ZA LOGIČKE FUNKCIJE MNOŽENJA

1. ZAKON KOMUTACIJE - promjene mjesta

X1*X2 = X2*X1

2. ZAKON ASOCIJACIJE – zakon saveza

X1*(X2*X3) = (X1*X2)*X3 = X1*X2*X3

3. 2. ZAKON DISTRIBUCIJE – zakon raspodijele

X1*(X2+X3) = (X1*X2)+(X1*X3)

&

&

&

&


4.3. ZAKONI ALGEBRE LOGIKEDeMORGANOVI ZAKONI

1. DeMORGANOV ZAKON ILI ZAKON KONJUKCIJE

(X1*X2) = X1+X2

2. DeMORGANOV ZAKON ILI ZAKON DISJUNKCIJE

(X1+X2) = X1*X2

& > 1NOT

NOT

&> 1

negacija


4.3. ZAKONI ALGEBRE LOGIKEZAKONI JEDNE VARIJABLE – TABLICA MNOŽENJA ALGEBRE LOGIKE

X*X = X

X*0 = 0

X*1 = X

X*X = 0

X+X =

X+0 = X

X+1 = 1

X+X = 1

X


4.3. ZAKONI ALGEBRE LOGIKEOBLICI ALGEBARSKIH IZRAZA LOGIČKIH FUNKCIJA -PRIMJER

PREŠA ZA FURNIR I i ILI funkcija Na krajevima preše za furnir dugačke 3m nalaze se tipke S1 i S2. pritiskom na jednu od dvije tipke izvlači se klip cilindra preše. U sredini se nalazi treća tipka S3. Uloga ove tipke je sigurnosna, preša se aktivira samo kada je pritisnu tipka S3 i tipka S1 ili S2. Kada se otpusti bilo koja tipka preša se podiže (uvlači se klip cilindra).

S1 S2 S3TIPKA 3TIPKA 1 TIPKA 2


OBLICI ALGEBARSKIH IZRAZA LOGIČKIH FUNKCIJA -PRIMJER

0 0 0 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 1 1

TIPKA1 TIPKA2 TIPKA3 KLIP

A B C Y

( A * B * C)

( A * B * C)

( A * B * C)

RJEŠENJE JEDNADŽBE JE :

1. POGLEDAMO REDOVE GDIJE JE IZLAZ U 1 1.Pravilo: ako je varijabla u redu gdije je izlaz u 1 jednaka 0 pišemo negaciju iste, međutim ako

je varijabla jednaka 1 pustimo je onakvu kakva je – međusobno množimo sve te varijable u redu gdije je

izlaz u 1.

Sada zbrojimo sve tako dobijene jednadžbe po redovima gdije je izlaz jednak 1, te smo dobili

konačno rješenje

+ +Y =


OBLICI ALGEBARSKIH IZRAZA LOGIČKIH FUNKCIJA -PRIMJER

0 0 0 00 1 1 1

0,0 0,1 1,1 1,0

01

A,B

C

Rješenje jednadžbe : Y= B*C + A*C

SA K-TABLICOM MOGUĆE JE BRŽE I

JEDNOSTAVNIJE DOĆI DO KONAČNOG

RJEŠENJA KOJI ĆE BITI VEĆ MINIMIZIRAN

K -TABLICA

ZAOKRUŽIMO PARNI BROJ JEDINICA

MIKRORAČUNALA

1. GRAĐA RAČUNALA

07.04.2023 TEHNIČKA ŠKOLA - PULA - 3MT šk. god. 2010/11


• John von Neumann (1945.god)

ULAZNI DIOMEMORIJA

IZLAZNI DIO

UPRAVLJAČKA JEDINICA

ARITMETIČKO LOGIČKA JEDINICA

PROCESOR

PODACI IINSTRUKCIJE

REZULTATI

INSTRUKCIJEREZULTATI

ARGUMENTI

PODACI I INSTRUKCIJE

UPRAVLJAČKISIGNALI


• Upravljačka jedinica i aritmetičko-logička jedinica spregnute su u današnjim računalima u jednu

cjelinu i dodatno s jednim skupom registara čine procesor.

• Memorijski čipovi• Ulazno i izlazne naprave povezuju se na računalo s

pomoću mikroelektroničkih pristupnih sklopova.• Procesori izvedeni na jednom mikro-

elektroničkom čipu nazivaju se mikroprocesori, a računala izgrađena oko mikroprocesora su nazvana mikroračunalima.


Osnovna struktura mikroračunala - ukratko

• Procesor je srce sustava . • Glavni djelovi procesora su:

• aritmetičko logička jedinica i upravljačka jedinica.

• Procesor zajedno s perifernim uređajima naziva se mikroračunalom

• U čemu je razlika između računala za poslovne ili za tehničke primjene?

• Hardverski gledano u I/O uređajima. –senzorski signali)


• Aritmetičko logička jedinica • obavlja obradu aritmetičkih i logičkih operacija.

Osnovne matematičke operacije zbrajanja, oduzimanja, množenja, dijeljenja obavljaju se

pomoću posebnih elemenata – registara.

• Registri su posebne i vrlo brze memorijske jedinice. Sve matematičke operacije svode se na zbrajanje. Logičke operacije svode se na algebru logike i mogu se provoditi s numeričkim i alfanumeričkim podacima.



• Upravljačka jedinica • ima zadaću upravljanja i povezivanja u skladnu

cjelinu svih sastavnih djelova računala.

• Sastavni djelovi povezani su preko sabirnica (BUS)

• Brojači, Timeri – vremenski članovi• Registri uvjeta sa zastavicama – jednobitna

memorija – stanja signala ili programa



Međusobna veza između pojedinih djelova računala - SABIRNICA RAČUNALA

• Sklopovlje računala povezano sabirnicom

RAM ROM

ULAZNI PRISTUP PROCESOR

IZLAZNIPRISTUP

SABIRNIČKISKLOP

OD ULAZNE NAPRAVE

PREMA IZLAZNOJNAPRAVI

“SNOP VODIČA”

JEDAN BIT= 1 VODIČ

SABIRNICA RAČUNALA – SABIRNIČKI SUSTAV• Procesor i memorija povezani sa sabirnicom

Bajtovimemorije

Registar adrese

Registarsadržaja

Adresni diosabirnice

Podatkovni dio

Upravljački dio

Adresnimeđuregistar

Podatkovnimeđuregistar

32

n=32

m=32

n=32

m=32

32

32

32

1

PohranitiDobaviti

PROCESOR

MEMORIJSKO SKLOPOVLJE

SKLOP ZA PRIJENOS SADRŽAJA

UPRAVLJAČKA JEDINKAARITMETIČKO LOGIČKA JEDINICA


SABIRNICA RAČUNALA

• U ciklusu pohranjivanja događa se sljedeće:• Procesor na adresni dio sabirnice postavlja adresu iz

svog adresnog međuregistra, signal pohranjivanja na priključak POHRANITI-DOBAVITI preko upravljačkog dijela sabirnice, te postavlja podatak iz svog podatkovnog registra na podatkovni dio sabirnice.

• Memorijsko sklopovlje (spremnik) prihvaća adresu u svoj registar adrese, prihvaća podatak u registar sadržaja i pohranjuje sadržaj u bajtove spremnika.


SABIRNICA RAČUNALA• U ciklusu dobavljanja podatak se iz memorije u

procesor prenosi na sljedeći način:• Procesor na adresni dio sabirnice postavlja adresu iz

svog adresnog međuregistra i signal dobavljanja na priključak POHRANITI-DOBAVITI, preko upravljačkog djela sabirnice.

• Spremnik prihvaća sa sabirnice adresu u svoj registar adrese, prebacuje iz bajtova memorije sadržaje u registar sadržaja, te postavlja sadržaj na podatkovni dio sabirnice.

• Procesor prihvaća u svoj podatkovni registar sadržaj s podatkovnog dijela sabirnice


• Memorije koje se mogu čitati i upisati:• RAM- (Random Access Memory)- gube informacije nakon

nestanka struje• EAROM – (Electrically Alterable ROM) - koje ne gube

informaciju nestankom struje• Memorije koje se mogu samo čitati:• ROM (Read Only Memory) – upisuje proizvođač• PROM (Programmable ROM) – upisuje korisnik• Memorije koje se mogu više puta brisati i upisivati:• EPROM – brisanje ultraljubičastim svjetlom – (Erasable

PROM)• EEROM – brisanje električnim načinom – (Electrically

Erasable ROM)

07.04.2023 TEHNIČKA ŠKOLA - PULA / 3.MT 5407.04.2023 TEHNIČKA ŠKOLA - PULA - 4ET/4MT šk. god. 2010/11

Adresni međuregistar

Podatkovni međuregistar

Programsko brojilo

UPRAVLJAČKA JEDINICA

Registar kazaljke stoga

Registar stanja

INSTRUKCIJSKI REGISTAR

GENERATORTAKTAR0

R n

R 2

R 1

ARITMETIČKOLOGIČKAJEDINICA

S 3

S 2

S 1 PROCESORUPRAVLJAČKI

SIGNALI

UPRAVLJANJE UNUTARNJIM SABIRNICAMA

S 1, S2, S3

UPRAVLJAČKI DIO

PODATKOVNI DIO

ADRESNI DIO SABIRNICEMEMORIJSKO SKLOPOVLJE

UPRAVLJANJE I REGULACIJA 2

Documents

Transcript of UPRAVLJANJE I REGULACIJA 2