Descrierea problemei

DISPOZITIV DE SORTAT TEVI

In aceasta lucrare se urmareste proiectarea unui dispozitiv de comanda pentru o instalatie de sortat tevi in functie de lungime si diametru. Se vor considera doua grupe de lungime si doua de diametre, rezultand in final 4 categorii finale de plasare a tevilor. Automatul va realiza urmatoarele operatii: aducere teava, determinare diametru, determinare lungime (ambele pe baza unor semnale de la senzori), deplasare teava in stiva determinata.

Introducere

Instalatia de sortat tevi va avea nevoie de cel putin trei senzori care sa-i comunice daca a fost adusa o teava, ce lungime si ce diametru are aceasta. Automatul va decide in ce stiva de tevi trebuie pusa aceasta teava, o va deplasa in stiva determinata si va trimite comanda de aducere teava noua. Va fi nevoie si de alti senzori aditionali pentru activarea intrarilor in bistabili. t3q5qc
O propunere de schema bloc pentru circuitul secvential ar putea fi urmatoarea:

Am considerat dispozitivul cu intrarile:
- AT („aducere teava”)
- L („lungime”)
- D („diametru”)

Si iesirile:
- („punere teava in stiva 1”)
- („punere teava in stiva 2”)
- („punere teava in stiva 3”)
- („punere teava in stiva 4”)

Un astfel de circuit are mai multe stari, mai exact 8: a) Starea initiala de asteptare, inainte de sosirea unei tevi; b) Starea in care se trece dupa ce a fost adusa o teava, in care se determina lungimea acesteia.
In functie de lungimea determinata (valoarea 0 sau 1), se trece in starea d sau c, in ambele fiind testata marimea diametrului. Cum exista 2 categorii de diametre (corespunzatoare lui D=0 sau D=1), in functie de starea anterioara c sau d vor rezulta 4 stari posibile in care se genereaza una din iesirile , , sau , dupa care se revine in starea initiala a.

Organigrama

Descrierea functionarii automatului de sortat tevi se poate face cu urmatoarea organigrama:

Codificarea starilor

Starile sunt codificate astfel ( pe 3 biti):

00 01 11 10
0 a b d g
1 e c h f

S-a ales codificarea astfel incat starile cu o variabila de decizie intre ele sa difere printr-un singur bit (starile c si f nu respecta aceasta conditie deoarece nu s-ar fi putut reprezenta pe diagrama).

Acem urmatorul tabel de succesiune a starilor:

Starea stare urmatoare Variabile de iesire






0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 AT 0

0 0 1
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

0 1 0
1
0 0 0 0
1
0 1 1
0 1
0 0 0 0
0 1

1 0 0
0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

1 0 1
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

1 1 0
1
0 0 0 0 1

1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

Unde s-au notat cu starile urmatoare ale variabilelor .

Diagramele Karnaugh pentru reprezentarea starilor urmatoare si expresiile minimizate ce rezulta sunt urmatoarele:
:

00 01 11 10
0 0
1 0
1 0
0 0

:

00 01 11 10
0
1
0
1 0 0 0 0

:

00 01 11 10
0 0

0
1 0 1 0 0

Implementarea automatului secvential

Avem 3 biti necesari pentru codificarea starilor, determinati de 3 variabile , si care vor fi reprezentate pe cate un bistabil. S-a ales implementarea cu bistabili .
Intrarile de la bistabili sunt notate cu , si . Iesirile sunt , si .
Un bistabil arata ca in figura de mai jos: unde
? D este intrarea in bistabil;
? Poarta de validare a intrarii in bistabil, adica, daca se detecteaza la aceasta poarta o „urcare” de la 0 logic la 1 logic, atunci la iesirea a bistabilului va aparea intrarea ;
? si iesirile bistabilului (normala respectiv negata); de remarcat ca aceste iesiri nu se modifica, indiferent de starea intrarii D, decat in momentul in care se detecteaza schimbarea starii portii > de la 0 logic la 1 logic.

Deci un bistabil se reprezinta in functie de starea curenta si cea urmatoare astfel:


0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 1

Din tabel rezulta avem ecuatia bistabilului , rezulta ca tabelele de adevar pentru fiecare dintre bistabilii , , sunt identice cu cele ale variabilelor , , respectiv .Atunci diagramele Karnaugh pentru intrarile in bistabili sunt si ele identice cu cele pentru , si , de unde:
:

00 01 11 10
0 0
1 0
1 0
0 0

:

00 01 11 10
0 0

0
1 0 1 0 0

:

00 01 11 10
0
1
0
1 0 0 0 0

Variabilele de iesire se descriu astfel:
:


00 01 11 10
0 0 0 0 0
1 1 0 0 0

:


00 01 11 10
0 0 0 0 0
1 0 0 0 1

:


00 01 11 10
0 0 0 0 1
1 0 0 0 0

:


00 01 11 10
0 0 0 0 0
1 0 0 1 0

Concluzii:

Un astfel de automat poate fi imbunatatit prin implementarea unor functii suplimentare, cum ar fi numararea tevilor plasate in fiecare stiva(cu cate un numarator pentru fiecare), sau extinderea celor deja existente, adica marirea numarului de categorii de lungime si/sau diametru considerate. Aceasta se poate realiza prin codificarea variabilelor de intrare L si D printr-un numar mai mare de biti (de ex. pentru maxim opt categorii de lungime vom avea , vom folosi un bloc decizional cu maxim 8 iesiri).
De asemenea ar fi putut fi eliminata o stare din organigrama automatului daca in loc de 3 blocuri decizionale pentru determinarea categoriei de lungime si diametru s-ar fi folosit un singur bloc decizional avand drept conditionare LD(variabila cu 4 valori posibile) si 4 iesiri din bloc, corespunzatoare stivelor in care se plaseaza teava selectata. In proiect nu s-a ales aceasta varianta deoarece s-a considerat ca cea prezentata permite o mai buna vizualizare a functionarii unui circuit secvential tipic.

Tinand cont de intrari si implementarea cu bistabili se obtine urmatoarea schema pentru automatul secvential: