Gépészeti automatika

Átírás

1 Gépészei auomaika evezeés. oole-algebra alapelemei, aiómarendszere, alapfüggvényei Irányíás: az anyag-és energiaáalakíó ermelési folyamaokba való beavakozás azok elindíása, leállíása, vagy bizonyos jellemzoiknek befolyásolása céljából. Részei: információszerzés íélealkoás rendelkezés beavakozás Leheséges megoldásai: vezérlés (nyio haáslánc) szabályozás (zár haáslánc) Jel fogalma: egy jól mérheo fizikai mennyiség, az ún. jelhordozó diszkré éréke, vagy érékválozása. Fizikai megjelenési formája válozó (feszülség, áram, homérsékle, nyomás, sb.). nalóg jelek: folyonos érékkészle (a jel egy arományon belül eszoleges éréke vehe fel). iszkré jelek: az érékkészle diszkré ponok halmaza. gyakorlaban azok a diszkré jelek a fonosak, amelyek érékkészlee egy kvanum egész számú öbbszöröse igiális jelek. Kiünee szerepe van a bináris jeleknek oka: kéállapoú elemek alkalmazása. bináris jel ké jól megkülönbözeheo diszkré éréke vehe fel igaz-hamis, {,}.

2 ármely digiális rendszer logikai alapkapcsolásokból épíheo fel. formális logika örvényszeruségeinek algebrai formában való leírására szolgál a OOLE-algebra (logikai algebra). logikai algebra alapmuveleei muveleekben szereplo válozók kééréku logikai válozók, jelölésükre a bináris számrendszer szimbólumai {,} használjuk. logikai algebra három alapmuvelee N válozóra: Logikai összeadás (F=++...+N), azaz VGY kapcsola, Logikai szorzás (F =... N ), azaz ÉS kapcsola, Logikai agadás (F = ), azaz negáció. Mivel a logikai algebrában a válozók csak ké éréke vehenek fel, a agadással mindig az -re kiegészío (komplemener) éréke nyerjük. Ezér: ha =, akkor =, ha =, akkor =. és egymás komplemenerei, ezér az is igaz, hogy: + =, és =. logikai algebra alapéelei Ide aroznak az azonossági és áalakíási éelek. z azonossági éelek az összeadás, szorzás és a agadás elemi éelei, a kommuaív, az asszociaív, a diszribuív és az abszorpciós örvény. z áalakíási éelek (e Morgan-éelek) a logikai

3 muveleek és válozók közöi dualiás fejezik ki. Segíségükkel logikai szorza összeggé, vagy logikai összeg szorzaá alakíhaó.

4 logikai algebra azonossági éelei Megnevezés zonossági éelek z összeadás elemi + = éelei + = + = szorzás elemi = éelei = = agadás elemi + = éelei = = Kommuaív örvény + = + = sszociaív örvény ( + ) + = + ( + ) ( ) = ( ) iszribuív örvény ( + ) = + + = + + bszorpciós örvény + = + = e-morgan éelek: ( ) N =... N,... N = N. ( ) ( ) feni éelek az elemi éelek öbbszöri alkalmazásával, vagy igazságáblával bizonyíhaók.

5 Példák:. Második diszribuív örvény: ( ) ( ) ( ) + + = = = = + 2. Második abszorpciós örvény: ( ) ( ) + = + = + = + = = Igazságábla: logikai függvény, vagy kifejezés érékáblázaa, amely a függelen válozók összes leheséges kombinációjához ( n válzó eseén ez 2 n ) megadja a függo válozó éréké. Példa: a e-morgan éelek igazságáblás bizonyíása Logikai függvények és megadási módjaik logikai hálózaok ervezésének fonos lépése a bemenei és kimenei logikai válozók közöi logikai kapcsolaok, függvények megadása. logikai függvényeknek mind a függo válozója, mind a függelen válozói logikai válozók. Egy n válozós logikai függvénykapcsola álalános alakja: ( ) F = f,,..., 2 n,

6 ahol F, 2,... n f függo logikai válozó függelen logikai válozók függvénykapcsola. logikai függvénykapcsolaok megadhaók igazságáblázaal, algebrai alakban, Veich-áblával és mários formában. Logikai függvények megadása algebrai alakban Elonye a ömörség, azonban egy-egy függvénykapcsolanak öbb, egymásól eléro algebrai alakja adhaó meg. Ezér a szabályos (normál v. kanonikus) alakoka használjuk, ugyanis egy függvénykapcsolahoz miden szabályos alakból csak egyelen adhaó meg. Ké ilyen, szabályos alakkal foglalkozunk részleesebben. Minerm alak: minermek logikai összege Minerm: egy n válozós minerm az n függelen válozó logikai szorzaa, amelyben az összes válozó ponál, vagy negál alakja szerepel. Jele: m in, ahol n a válozószám, i az illeo minermnek megfelelo válozókombináció jelölo bináris szám decimális n i =,,..., 2. éréke ( ) Példák: m 3 = a b c, m 4 = a b c d. 5 3 Maerm alak: maermek logikai szorzaa Maerm: egy n válozós maerm az n függelen válozó logikai összege, amelyben az összes válozó ponál, vagy negál alakja szerepel.

7 Jele: M in, ahol n a válozószám, i az illeo maermnek megfelelo válozókombináció jelölo bináris szám decimális n i =,,..., 2. éréke ( ) Példák: M 3 = a b c, M 4 = a b c d. 6 7 Minermek és maermek összefüggése m M n i n i n = M, 2 i n ( ) n = m. 2 i n ( ) Függvény minerm alakja n F = m m n 2 i= ahol i az i indeu válozóvariációhoz arozó függvényérék (, vagy ). z összegben azok a minermek szerepelnek, amelyek melle i =. Függvény maerm alakja 2 n = i n i, n ( M ) n F +, M i= ahol i az i indeu válozóvariációhoz arozó függvényérék (, vagy ). szorzaban azok a maermek szerepelnek, amelyek melle i =. ké kanonikus alak egymásba áalakíhaó: i i

8 n 2 n ( i i ) i n ( 2 ) [ ]. n n 2 2 n n n F = F = m m M m m i i = + = + i= i= Ez az jeleni, hogy valamely függvény mindig felírhaó ugyanolyan válozószámú minerm és maerm alakban. Példa: a b F F 2 = a b+ a b m F 2 = ( a + b ) ( a + b ) M i= i izonyíás analiikusan: ( a + b) ( a + b) = a a + a b+ a b+ b b = a b+ a b. z n függelen válozó eseére érelmezheo egymásól n N = 2 2. különbözo logikai függvények száma ( ) Fonosabb logikai függvények Logikai kifejezés: muvelei jelekkel összekapcsol logikai válozók. NÉV-rendszer alapveo függvényei a Nem, És, Vagy függvénykapcsolaok.

9 NEM (negációs ) függvény: F F = z egyelen egy válozóra is érelmezheo függvény. Szabványos jele: F ÉS függvény: Legalább ké válozóra érelmezheo logikai függvény, melynek igazságáblája: F F = függvény éréke akkor, ha mindké válozó éréke. Szabványos jele: & F

10 VGY függvény: Legalább ké válozóra érelmezheo logikai függvény, melynek igazságáblája: F F = + függvény éréke akkor, ha bármelyik válozó, vagy mindké válozó éréke. Szabványos jele: >= F További gyakori függvénykapcsolaok KIZÁRÓ-VGY (XOR, v. anivalencia) függvény: Legalább ké válozóra érelmezheo logikai függvény, melynek igazságáblája: F F = = + függvény éréke csak akkor, ha szigorúan csak egyelen válozója egyenlo -gyel. Szabványos jele:

11 > F KOINIENI (ekvivalencia) függvény: Legalább ké válozóra érelmezheo logikai függvény, melynek igazságáblája: F F = = + függvény éréke akkor, ha mindké válozója, vagy mindké válozója. koincidencia áramkör olyankor használják, amikor ké bináris szám egyenloségé kell érzékelni. Szabványos jele: = F Készinu függvények ÉS-NEM (NN) függvény Legalább ké válozóra érelmezheo logikai függvény, melynek igazságáblája: F F =

12 F = + + = ( ) ( ) F = = + = Szabványos jele: & F VGY-NEM (NOR) függvény Legalább ké válozóra érelmezheo logikai függvény, melynek igazságáblája: F F = = + Szabványos jele: >= F Logikai függvények minimalizálása Egy ado igazságáblához arozó logikai függvény kifejezheo a ké kanonikus alak bármelyikével, ezek azonban nem a legegyszerubb kifejezési formái az ado függvénynek. Ezér szükség van a kapo függvény minimalizálására.

13 Minimalizálás: valamely logikai függvény minimális agokkal, illeve az egyes agok minimális számú válozóval való kifejezése. Ez megoldhaó a OOLE-algebra alapéeleinek sorozaos alkalmazásával, ez az ú azonban bonyolul. Példa: egy függvény a kövekezo igazságáblával ado = 2 3 = 2 2 = 2 = 2 F F = Sorozaos kiemeléseke alkalmazva:

14 ( ) ( ) ( ) F = [ ] ( ) ( ) F = = + = + F = z így kelekeze függvény az eredeivel azonos logikai feladao lá el, de akarékosabb módon. E módszer háránya az, hogy a válozók számának növekedésével mind nehezebben kezelheo. gyakorlaban ezér elerjedebb az ún. VEITH-KRNUGH áblával öréno minimalizálás, melynek elve megegyezik az elobbi algebrai eljárással. VEITH-KRNUGH ábla egy 2 n cellából álló ábláza ( n a válozók száma), melyben a cellák úgy vannak elhelyezve, hogy a válozók minden leheséges kombinációjának szigorúan egy cella feleljen meg. ábla felépíése 3 és 4 válozó eseére a kövekezo: minerm függvényben azok az i indeu minermek szerepelnek, amelyekhez arozó válozóvariációkhoz a függvény i = éréke arozik. Így a válozószámnak megfelelo VEITHábla ezen sejjeibe -e írunk. z elobbiekben minimalizál függvény minerm áblája ehá a kövekezo lesz:

15 F = grafikus egyszerusíés lépései: Rajzoljuk be a kialakíhaó legnagyobb rendszámú (2 k számú egyes aralmazó) ömbö, vagy ömböke. függvény minden -es sejje legalább egyszer le legyen fedve. Egyazon egyes öbb hurokban is szerepelhe. leheo legnagyobb méreu és legkevesebb számú ömbö kell lérehozni. Írjuk ki a ömböknek megfelelo algebrai kifejezéseke. Ha leheséges, ovábbi egyszerusíés végzünk (öbbnyire kiemeléssel). Ez figyelembe véve az elozo függvény a kövekezoképp minimalizálhaó:

16 F = Logikai muveleeke megvalósíó villamos eszközök kapcsolóáramköröknek ké, egymásól jól megkülönbözeheo fizikai állapoa leheséges (zár-nyio). Ezen fizikai állapook a ké bináris válozóhoz hozzárendelheok. logikai áramkörök bináris jellemzoje elekromos mennyiség (feszülség, áramerosség, fázis, sb.). klasszikus echnika a kommuáció problémájá mozgó mechanikai elemeke aralmazó kapcsolókkal (relékkel) oldoa meg. korszerubb eszközök érinkezomenesek, ún. kapuáramkörök. logikai áramkörök fejleszésében az akív elem ípusa szerin három generáció különbözeünk meg. Elso generáció: kív eleme az elekroncso vol. E megoldás hárányai a fuoszál jelenlée, az izzíáshoz szükséges energia, a nagy éréku feszülségek, a méreek és a disszipál hoenergia. Második generáció: kív eleme a ranziszor. Jelenos ipari alkalmazások. Háránya a bonyolul berendezésekhez szükséges nagyszámú alkarész. Harmadik generáció: félvezeo-echnológia fejlodésével megjelenek az inegrál áramkörök (SSI, MSI, LSI, VLSI).

17 Kombinációs és szekvenciális hálózaok Logikai felada: véges számú feléel közül egyesek eljesüléséhez hozzárendelünk valamilyen eloírás szerin ugyancsak véges számú leheséges kövekezmény közül egyeegye. Logikai hálóza: kapcsolao erem a feléelek és a haásukra bekövekezo események köz (villamos, pneumaikus, hidraulikus, sb.). Feléelek Érzékelõ berendezés emenei jelérékek Logikai hálóza Kimenei jelérékek Végrehajó berendezés Kövekezmény Ha a hálóza bemeneeinek száma n, 2 n számú bemenei kombináció hozhaó lére. Hasonlóképpen m darab kimene eseén 2 m kimenei kombináció képezheo. logikai hálózaok muködése úgy fogalmazhaó meg, hogy minden egyes bemenei kombinációhoz eloír módon lérehoznak egy kimenei kombináció. z eloírás a logikai felada valamilyen megfogalmazása aralmazza. kombinációs hálózaok jellemzoje az, hogy a mindenkori kimenei kombináció csak a bemenei kombináció pillananyi érékének függvénye. zonos bemenei kombinációhoz mindig ugyanaz a kimenei kombináció arozik, de egyazon kimenei kombináció öbb bemenei kombinációhoz is arozha. logikai hálóza ehá ké állapohalmaz kapcsol össze.

18 y 2 y 2 Kombinációs hálóza n y m felírhaó logikai függvénykapcsolaok: (,,..., n ), y = f... 2 (, 2,..., ). y = f m m n z n számú bináris bemenei válozóból képezheo bemenei n állapook száma: N 2. z m számú bináris bemenei válozóból képezheo bemenei m állapook száma: N y 2. Álalában igaz, hogy: N y N. Ha a feni relációk egyenloségek, a hálóza ideális, ha egyenlolenségek, redundáns. hálózaok másik csoporja az eloír kimenei kombináció nem képes csak a bemenei kombinációk alapján eloállíani, szükség van pólólagos kombinációkra is. logikai hálóza képes arra,

19 hogy muködése során megválozassa ezeke a szekunder kombinációka. feladaban eloír kimenei kombináció a bemenei és a pólólagos kombináció pillananyi éréke együesen szabja meg. szekunder kombinációk segíségével az ilyen hálóza képes arra, hogy ugyanahhoz a bemenei kombinációhoz más-más kimenei kombináció szolgálasson aól függoen, hogy a bemenei kombináció fellépésekor milyen éréku a szekunder kombináció. z ilyen hálózaoka sorrendi (szekvenciális) hálózaoknak nevezzük. Kombinációs hálózaok ervezésének lépései felada ponos megfogalmazása, a függelen és függo válozók megállapíása. függo és függelen válozók kapcsolaának áblázaos rögzíése vagy a logikai függvénykapcsolaok leírása. minimalizál logikai függvények algebrai alakjának meghaározása. (Pólólagos egyszerusíés). realizálás hardver eszközeinek kiválaszása, realizálás. Példák:. Megervezendo munkadarabok árolására, ovábbíására alkalmas pályarendszer vezérlohálózaa. és munkahelyek, a, b, c, d pályaszakaszok, amelyek érzékelik, hogy van-e rajuk munkadarab, M, M 2, M 3, M 4 válóállíó mágnesek, Tároló: eljes pályaelíeség eseén kapaciása megfelelo a munkadarabok fogadására.

20 Tároló a M M2 b M 3 c M 4 d vezérlohálózanak bizosíania kell, hogy a munkadarabok a rendelkezésre álló legrövidebb úon haladjanak -ból -be. emenei válozók: a, b, c, d érzékelok, kimenei válozók: M, M 2, M 3, M 4 válóállíó mágnesek. Kódol be-és kimenei ábláza a b c d M M 2 M 3 M

21 redundáns (közömbös) kimeneeke -szel jelölük. áblázaból láhaó, hogy f = a b c d, ugyanis f M oszlopában M ennél az egyelen minermnél áll érék. öbbi függvény minimalizáljuk. f M2 a f M3 b f M4 c logikai feladao megvalósíó vezérlohálóza relés realizálása: a R a a b R b c R c d R d R a R b R c R d M R a M 2 R b M 3 R c M 4

22 2. Megervezendo decimális számok hészegmenses kijelzésére alkalmas kijelzo vezérlésére alkalmas kombinációs hálóza. kijelzo a kövekezo egyszerusíe vázla muaja: a f e g c b d decimális szám megjeleníése 4 bináris válozó segíségével leheséges. Ez 2 4 =6 kombináció valósí meg. fel nem használ bemenei kombinációkhoz rendelhejük pl. különbözo jelek megjeleníésé. Példánkban az egyszeruség kedvéér ezeke redundánsnak ekinjük. ec. a b c d e f g

23 F a = F b = F c = F d = F a = F b = F c + + = F d = F e = F f = F e + = F f =

24 feladao megvalósíó kombinációs hálóza NÉV rendszeru kapcsolási rajza a kövekezo ábrán láhaó. F g = F g =

25 & & >= F a & & >= F g & >= F b & & >= F c & & >= F d & & >= F e & & & >= F f &

26 vezérlohálózaok másik csoporjá a sorrendi, vagy szekvenciális hálózaok alkoják. E hálózaok kimenei állapoa a bemenei érékvariációkon kívül az azok sorrendjé képviselo belso állapoválozók azonos idoponbeli érékvariációiól is függ. Egy szekvenciális hálóza blokkvázlaa ehá a kövekezo: Szekvenciális hálóza X n f y (X n, n ) Y n Y n n f q (X n, n ) n+ Késleleés vagy árolás sorrendi hálóza a modellen láhaó ké egyenlerendszerrel jellemezheo: f f y q n n n ( X, ) Y n n n+ ( X, ) z ábra jelölései a kövekezok: n - a idoponhoz arozó érék; n+- a idopono köveo n+ idoponhoz arozó érék; X n =X - a bemenei válozók pillananyi érékvariációja; n = - a belso válozók pillananyi érékvariációja, amely az X n bemenei érékvariáció fellépésekor már visszajuo a bemenere; n+ = + - a szekunder válozók kövekezo (új) érékvariációja, amelye X n és n együesen hoz lére és

27 amely késleleéssel meghaározza a kövekezo üem n - jé; Y n =Y - a pillananyi kimenei érékvariáció, amelye X n és n együesen hoz lére; f y - a kimeneeke eloállíó logikai függvények rendszere; f q - a belso állapook új érékei eloállíó függvényrendszer. sorrendi hálózaok lehenek aszinkron és szinkron hálózaok. z elso eseben minden bemenei bináris érékvariáció válozás új vezérloüeme jelen, míg a második eseben az üemeke egy szinkronjel (órajel) jelöli ki. Elemi szekvenciális hálózaok Ezek ároló elemek, amelyeknek egyelen állapoválozójuk van és bi információ (, állapo) árolásá eszik leheové. Álalában ké bemenei és egy kimenei válozójuk van. Muködésük szinkron, vagy aszinkron. vezérlo bemenei válozók és a ároló állapo logikai kapcsolaai szerin RS, JK,, vagy T ároló különbözeünk meg. RS ároló szinkron ároló, nincs órajel-generáor, állapoválozása nem az órajelhez köö. Állapoválozási áblázaa a kövekezo: S R X X + = X X S =S+R R S R

28 inamikus JK ároló Szinkron ároló, a bemenei válozó és az órajel együesen szabja meg a kimene állapoá. J J K K J K + = K J =J +K inamikus ároló

29 Megfigyelheo, hogy a érékei veszi fel. + = + inamikus T ároló T T míg T=, minden órajel élnél megválozaja állapoá. T + = T + T Szekvenciális hálózaok ervezésének lépései felada ponos megfogalmazása, a függelen és függo válozók megállapíása. z üemdiagram felvéele, a belso válozók muködési feléeleinek meghaározása. válozók kapcsolaának áblázaos rögzíése.

30 minimalizál logikai függvények algebrai alakjának meghaározása. (Pólólagos egyszerusíés). realizálás hardver eszközeinek kiválaszása, realizálás. Példák:. do egy megmunkáló gép elooló rendszere. szán a vázol mozgásciklus szerin az NI nyomógomb indíójelének haására eloremegy véghelyzeig, majd háramegy alaphelyzebe és o vár az újabb indíójelre. z irányválás a hajómoor fáziscseréjével örénik a KE és KH elore-és háramenei mágneskapcsolókkal. H és HV alap-és véghelyzei helyzekapcsolók. NI H HV NI SZÁN H KE KH Elkészíendo a szükséges vezérlés üemdiagramja. Megállapíandó a szükséges elemi memóriák száma és ezek muködési feléelei. Megervezendo a vezérlés. ervezésnél figyelembe kell venni, hogy az indíás uán az NI indíógomb újbóli lenyomása legyen haásalan. Elkészíendo a feni feladao megvalósíó hálóza áramuas kapcsolási rajza.

31 vezérlés üemdiagramja: 2a 2b 3 4 5a 5b 6 NI H HV KE KH Láhaó, hogy az. és 3., valamin a 4. és 6. üem bemenei állapoai megegyeznek, azonban a hozzájuk rendel kimenei állapook különbözok. Ez az ellenmondás az elemi memória ábrán láhaó felvéelével lehe feloldani oly módon, hogy az azonos bemenei állapook közül az egyikhez az elemi memória, a másikhoz az elemi memória állapoá rendeljük.

32 z üemdiagramnak megfelelo kódol ámenei és kimenei ábláza: Üem NI H HV + KE KH 2a 2b 3 4 5a 5b 6 6* 4* 5b* 5a* z üemdiagramban elo nem forduló bemenei kombinációkhoz rendel kimeneeke a kövekezo megfonolás alapján haározzuk meg. z üzemszeruen bizosan be nem kövekezo bemenei kombinációkhoz (H*HV=) közömbös (redundáns) kimenee rendelünk. * -gal jelöl bemenei kombinációk az az állapoo jelenik, minha az illeo üemben újra lenyomuk volna az NI gombo. Feladaunk szerin ennek haásalannak kell lennie, így ugyanaz a kimenee rendeljük ezekhez a bemeneekhez is, min a * nélküli üemekben. Egyébkén az üemdiagramban nem szereplo bemenei kombinációkhoz, vagy kimenee szokás rendelni. ábláza alapján a kapcsolófüggvények Veich-áblái:

33 H + = NI HV H KE = + = NI H + HV KE= NI HV KH = HV + H H KH= NI HV + = NI H + HV

34 z ez megvalósíó vezérlohálóza kapcsolási rajza a kövekezo: NI R NI NI HV HV H H HV H R H R HV R R KE R KH NI H HV & S =KE R & >= KH

35 Gépészei auomaika Kombinációs és szekvenciális funkcionális elemek Kombinációs elemek funkcionális Szekvenciális elemek funkcionális Kódolók ekódolók Ákódolók Mulipleerek emulipleerek Komparáorok rimeikai feldolgozó egység Logikai feldolgozó egység Tárolók Regiszerek Számlálók Kombinációs funkcionális elemek Kódáalakíók Kódolók Események Kódok y n y m

36 z események számára igaz, hogy: m+ n < 2 Feléelezzük, hogy az események kölcsönösen kizárják egymás, így minden eseménynek egy (állandó hosszúságú) kódszó felel meg. ekódolók bemenei bináris kombinációkhoz (kódokhoz) egy-egy akív kimenee rendel Kódok Események y n y m I az alábbi reláció igaz: 2 n + m Kombinációs hálózaok megvalósíására is felhasználhaó. Ákódolók különbözo kódrendszerek közi áválás valósíja meg. Sem a bemeneekre, sem a kimeneekre nem eloírás az egy idoben egyelen akív állapo. Kódok Kódok y n y m

37 Ebben az eseben: n + m+ 2 2, illeve: n m. Gyakori áalakíások: ináris ecimális, ináris Headecimális, ináris, ináris Gray, ináris Johnson. daválaszó egységek Mulipleerek (kiválaszók) ináris információ kiválaszásá végzi, azaz valamelyik bemenee a kimenere kapcsolja a címbemeneek pillananyi kombinációjának megfeleloen (engedélyezés eseén). d a 2 3 MX ím Eng. ST emulipleerek (eloszók) z egyelen bemenee összekapcsolja a vezérlés álal megado kimeneel

38 da 2 ím M Kapuzó bemene G 6 7 kapuzójel akív állapoa eseén a címvonalakra kapcsolódó dekódoló oldja meg a megfelelo adakimene engedélyezésé. rimeikai egységek Összehasonlíók (Komparáorok) 2 3 > = < 2 3 = = > = < Ké négybies (, ) számo hasonlí össze és a pillananyi relációnak megfelelo kimeneén ad akív szine. öbb helyiéréken való összehasonlíás érdekében a bovío bemeneeiken a komparáorok összekapcsolhaók.

39 Egybies összeadó S S S S = + = S az és egybies számok összegé adja, pedig az áviel. Logikai processzor És/Vagy muveleek végzésére alkalmas. muvelei kód mondja meg, milyen legyen a kimeneen megjeleno logikai függvény. S Logikai érék U U n Muvelei kód

40 Pl. U = ÉS kapcsola, U = VGY kapcsola. S = U + U + ( ) (Ugyanez készinu kapurendszerrel is megoldhaó). rimeikai processzor sak ÉS/VGY kapukkal definiálhaó öbb muvele. (öbb bies) S U U n Muvelei kód rimeikai-logikai egység Ez a legfejleebb kombinációs hálóza. S = Komparáor Muvelei kód Válaszás arim. v. log. S S 2 S 3 M G H Speciális áviel 2 Áviel 3 F 2 F F 2 Szumma 3 Áviel F 3

41 z S,...S 3 vezérlo bemeneek érékkombinációinak megfeleloen a ké bemeno négybies számon ( és ) a kövekezo muveleeke végzi el: algebrai összegzés, kivonás, logikai összegzés, logikai szorzás, kizáró VGY kapcsola, a kimeneek (F), vagy érékbe vezérlése. Szekvenciális funkcionális elemek Regiszerek Egymás mellé helyeze memóriacellák. TP, O, vagy Trisae SR Lépeés SL Óra Engedélyezés Rese V E Soros Párhuzamos eírás (Load) Közös funkciók: engedélyezés, beírás, (saikus, v. dinamikus) közös rese, kimene vezérlése (V, csak Trisae-nél), lépeés.

42 Regiszerek belso felépíése V TS kimene S R Soros bemene J K J K Shif lock & & LO T T 2 Párh. beírás Közös Rese Számlálók Olyan funkcionális egységek, amelyek alkalmasak impulzusok megszámlálására és a nyer számérék megorzésére. Tulajdonképpen különleges regiszerek. Óra Számláló bemene V M Mód onrol H-elõre L-hára R E L Párhuzamos beírás számláló bemene a regiszerben levo jeleke egy kódol arimeikai éréknek ekini és ez az éréke -gyel növeli. =a számláló kapaciása. zon impulzusok száma, melyek haására a számláló ugyanaz a belso aralma veszi fel, min a kezdei idopillanaban. reverzibilis számláló aralma egyarán növelheo és csökkenheo. Számlálók oszályozása:

43 vezérlés szerin: - aszinkron, - szinkron. számlálás iránya szerin: - elore, - vissza, - mindké irányba (reverzibilis). kelekezo számérék kódolása szerin: - bináris, -, - speciális. szinkron bináris számláló E 2 J J J Számlálandó pulzusok K R K R K R Rese szinkron számlálónál a pulzus csak egy cellára ha, ez erjed ovább, ezér muködése lassú. Minden cella csak a szomszédjával van kapcsolaban. Idodiagramja: R E 2 jelzovonal

44 Ha =2, =2, 2 =2 2, az bináris kombináció az 5 decimális számnak felel meg. Frekvenciaoszás végez. Szinkron számláló Leilja a. pulzus uáni billenés E 2 3 & & & J J J 2 J 3 Számlálandó pulzusok K K K K 3 3 -gyel együ örlõdik Szinkron muködés eseén a pulzus mindegyik cellára egyidejuleg ha. cellák a beérkezés pillanaában udják a szomszédjuk állapoá. Idodiagramja: leilva, mer 3= 2 3 -gyel együ örlõdik vasag vonalak nélkül -ól -ig számolna, azaz headecimális számláló lenne.

45 Johnson számláló J J J 2 J 3 Számlálandó pulzusok K K K 2 K 3 Idodiagramja: Johnson számlálóval eszés szerini öbbfázisú jel állíhaó elo, amelynek frekvenciája csak az órajelol függ. Késleleo és monosabil billenokörök késleleok a bemenei impulzus meghaározo idovel késobb adják a kimenere. (Megoldhaó pl. lépeo regiszerrel). monosabil áramkörökkel egy impulzus idoarama megnövelheo, vagy lecsökkenheo.

46 Memóriák Olyan, elemi árolóegységekbol inegrál közepes, nagy és igen nagy bonyolulságú áramkörök, amelyek nagymennyiségu bináris információ árolására alkalmasak. z egyes árolórekeszek közöi válaszás a címzési rendszer segíségével örénik. salakozó vezeékeik így cím (), vagy ada () vonalak. vezérléshez mindig arozik egy, vagy öbb engedélyezo (EN) vonal. kimene O, vagy TS. kapaciás kifejezi, hogy az illeo ároló egységben mennyi elemi bináris információ bi árolhaó. szervezés megmuaja, hogy a kapaciás álal megszabo információmennyiség milyen csoporosíásban kezelheo, azaz egyelen címzéssel, 4, 8, vagy 6 bi méreu adablokk (szó) érheo el. félvezeos memóriák csoporosíása: Funkció szerin: csak olvashaó (ROM), írhaó és olvashaó (RWM,RM). Gyárásechnológia szerin:bipoláris, MOS, MOS, HMOS, speciális. sak olvashaó memóriák Maszkprogramozo (ROM): a gyárási eljárás során a félvezeo srukúrájában rögzíik az adaoka, így azok öbbé nem válozahaók, felhasználó álal programozhaó (PROM): a felhasználó maga rögzíi az adaoka végleges formában (égeés), felhasználó álal öbbször programozhaó (EPROM): villamos ölések elszigeel mikrokörnyezeben való árolása elvén muködik, ulraibolya besugárzással örölheo, azaz ölés nélküli állapoba hozhaó. z EEROM rövid ideju elekromos impulzussal örölheo, elekromosan áírhaó (EROM): a beírás elekromosan és címezheoen örénik, ez a felhasználó szemponjából a legrugalmasabb.

47 z áprogramozhaó memóriák információaralmának épsége néhányszor évig garanál. z áprogramozások száma korláozo. külso zavaró haások vélelenszeru adaáírásoka okozhanak. Írhaó és olvashaó memóriák dabeírásra és olvasásra egyarán igénybe veheok. z információ árolása a MOS, MOS echnológiával készül elemeknél ké alapveo módon valósul meg. isabil billenokörök állapoakén (SRM), Mikrokapaciásban árol ölés formájában: dinamikus (RM) memória.

48 Gépészei auomaika programozhaó logikai vezérlok muködése, felhasználása a gépészei auomaikában logikai vezérlok (PL=Programmable Logical onroller) szabadon programozhaó vezérlo berendezések, amelyek alkalmasak auomaizál gépek, illeve echnológiai folyamaok programozhaó vezérlésére. felhasználó álal öréno programozás leheové eszi a feladahoz való rugalmas alkalmazkodás, a vezérlési algorimus megválozaásá, módosíásá. PL muködési elve n R R Inpu regiszer i processzor Oupu regiszer F F m Program memória Program beölõ vezérlési algorimus aralmazó PL programo a programozó berendezés segíségével juajuk a PL programároló memóriájába.

49 programozó berendezés a PL program elkészíésére, beölésére, ellenorzésére és módosíására szolgál. Többnyire nem inegrál része a PL-nek, lehe célhardver, vagy személyi számíógép. Kapcsolaa a PL-vel egyedi, vagy szabványos kommunikációs csaornán valósul meg. programozó berendezés a PL bemeno nyelvén megír programo a logikai muveleeke végzo processzor uasíásrendszerének megfelelo gépi kódra fordíja és így kerül a PL memóriájába. beölö program auomaikus fuás üzemmódban vezérli a PLvel összehuzalozo berendezés. Ekkor a PL a vezérel berendezéssel van kapcsolaban az inpu-oupu csaornákon á. PL belso muködése ismélodo ciklusokban van szervezve. bekapcsolás uán a belso vezérlés kezdei állapoba állíja a PL funkcionális egységei, belso regiszerei, majd egy belso órajel álal meghaározo idopillanaban miná vesz az inpu csaornák állapoáról. Ezek az állapook az inpu regiszerekbe kerülnek. z inpu akuális érékeinek ismereében a PL belso vezérlése sorra veszi a memóriában árol PL program uasíásai és azoka egymás uán (szekvenciálisan) végrehajva kiszámíja az oupuok illeve a belso állapojelzok (markerek) akuális érékei. Ezek azán az oupu regiszerekbe kerülnek. innen galvanikus leválaszás és erosíés uán a jelek a muködeo készülékekhez junak (moorok mágneskapcsolói, szelepek muködeo mágnesei iriszorok, sb.). Ha valamennyi programuasíás végrehajásra kerül, a számíási ciklus vége ér. belso vezérlés újra minavéelezi az inpu csaornák állapoá és a ciklus ismélodik. z a ény, hogy a kimeneek idoben sorosan kelekeznek (egyszerre egy egyenle számíódik ki) nem okoz nehézsége, mer a echnológiai folyamaok jóval lassúbbak, min a PL biprocesszorának számolási sebessége. klasszikus PL felépíése Fo modulja a biprocesszor. Részei: Logikai egység (LU), feladaa a muvelevégzés,

50 kkumuláor (), bies ároló. biprocesszor muködése: Egy álalános kéoperandusú muvelehez három cím szükséges. Ezek: - egyik operandus címe, - másik operandus címe, - eredmény címe. Példa: Uasíáskód LU z y +y=z. op. 2. op. Eredmény Ez a felada egy címmel is megoldhaó a köveekezoképpen:. y éréké bevisszük az akkuba, 2. éréké a bemenere adjuk, 3. uasíás adunk, 4. az eredmény az akkuban kelekezik, y felülíródik. Háránya: a muvele elvégzése uán y elvész.

51 Mûvele végzése elõ Mûvele végzése uán =Y =Z Így minden lépéshez egy cím és egy uasíás kell. Mindig az akku aralmazza a muvelevégzés eredményé. z uasíások a beírás sorrendjében hajódnak végre. PL ovábbi moduljai STRT O OM PU S P MEM OR STOP I/O U O IR MUX LU MUX MR MUX (melyik inpu) S MUX (inpu v. oupu)

52 Memória Feladaa a PL program árolása. program a programozó berendezésbol (PU) kommunikációs vonalon kerül a memóriába. Programszámláló (P) Sorban címzi a memóriá. megcímze programuasíás kerül végrehajásra. P- a rendszervezérlo (S=sysem conroller) impulzussal lépei. Inpu regiszer z inpu válozók akuális éréké aralmazza. z uasíásban levo inpu címmel válaszjuk ki a megfelelo válozó. MUX mulipleerek a címek segíségével a kiválaszás végzik. MUX dermulipleer az akku aralmá a címze belso árolóba (MR) írja. Marker regiszer belso ároló egyik része a belso válozók (markerek), másik része az oupu válozók éréké árolja. Oupu regiszer z oupu válozók éréke idonkén az oupu regiszerbe és innen az oupura kerül.

53 klasszikus PL elemi uasíáskészlee SOR KÓ EGYENLET MNEMONIK RELÉ LOGIK MGYRÁZT =S =S L LN ETÖLTÉS ETÖLT NEGÁLTT 2 K= ST KITÁROL 3 K= SN KITÁROL NEGÁLTT 4 = S ÉS 5 = S N ÉS-NEGÁLT 6 =+S OR VGY 7 =+S ON VGY-NEGÁLT I/O ÍM KÓ z uasíáskészle 8 uasíás aralmaz. Ebbol 2 címze adamozgaás az akkuba, 2 címze adamozgaás a belso árolóba, 4 logikai uasíás. Egy uasíás gépi kódja bye=8 bi. Ebbol 3 bi uasíáskód, 4 bi válozócím, bi I/O válaszás. z uasíás gépi kódjá rövidíve hea számkén ábrázolhajuk. z uasíásoka emlékezeo szimbólumokkal (mnemonikokkal) is megadhajuk. Ilyenkor a programozó berendezés fordíja gépi kódra. Példák:. RS ároló S X I2 S O R X I R T O2 X + =S+R

54 I/O ÍM KÓ HEX LN I R OR ST SN O I2 O O2 X +S X + X példa I I2. L I O 2. OR I3 I3 I ST L O2 I2 5. OR I4 6. O2 7. ST O