Asistent: Drd. Ing. Dinu Octavian [307431]

[anonimizat]:

Asistent: Drd. Ing. Dinu Octavian

Absolvent: [anonimizat]

2016

[anonimizat], [anonimizat] I.M.E [anonimizat]:

PLATFORMĂ DE LABORATOR PENTRU STUDIUL CIRCUITELOR COMBINAȚIONALE SI SECVENȚIALE

Conducător științific:

Asistent drd.ing. Dinu Octavian Absolvent: [anonimizat]

2016

CUPRINS

1 Introducere 6

2 Platforme de simulare si implemntare pentru studiul circuitelor integrate digitale 8

2.1 Every circuit 9

2.1.1 Prezentare generală 9

2.1.2 Prezentare structurală 9

2.1.3 Funcții 11

2.1.4 Modalitatea de programare 11

2.2 logicly 13

2.2.1 Prezentare generală 13

2.2.2 Prezentare structurală 13

2.2.3 Funcții 14

2.2.4 Modalitatea de programare 16

2.3 LOGO! 18

2.3.1 Prezentare generală 18

2.3.2 Prezentare structurală 22

2.3.3 Funcții 25

2.3.4 Modalități de programare 28

2.4 prezentarea platformei realizate cu logo! 30

3 circuite logice combinaȚionale (clc) 35

3.1 porȚi logice 35

3.1.1 Poarta NOT/NU (Inversorul) 36

3.1.2 Poarta OR/SAU 36

3.1.3 Poarta AND/ȘI 36

3.1.4 Poarta XOR/ SAU Exclusiv 37

3.2 multiplexorul (MUX) și demultiplexorul (DEMUX) 37

3.3 decodificatorul (DCD) 39

3.4 sumatorul și comparatorul 40

3.5 implementarea unei funcții logice 43

3.5.1 Minimizarea funcției 43

3.5.2 Implementarea în Logicly 46

3.5.3 Implementarea în LOGO! 47

4 circuite logice secvențiale (cls) 50

4.1 circuite basculante bistabile de tip s-r (set – reset) 51

4.1.1 CBB asincron de tip S-R 52

4.1.2 CBB sincron de tip S-R 54

4.2 circuite basculante bistabile de tip j-k (jam – keep) 56

4.2.1 CBB J-K asincron 56

4.2.2 CBB J-K sincron 56

4.3 circuitul basculant bistabil de tip d 57

4.4 circuitul basculant bistabil de tip t 57

4.5 implementarea unui numărător 58

4.5.1 Implementarea în LOGO! Soft Confort 58

5 concluzii 64

LISTA DE TABELE

Table 1 – Tabelul de adevăr al funcției F 45

Table 2 – Diagrama Karnaugh a funcției F 46

LISTA DE FIGURI

Figure 1 – Niveluri de tensiune în logica pozitivă și negativă. 8

Figure 2 – Bara de componente a platformei Every Circuit (componente generale) 9

Figure 3 – Bara de componente a platformei Every Circuit (componente speciale) 9

Figure 4 – Zona de lucru predefinită a platformei Every Circuit 10

Figure 5 – „Bara de aplicații” a platformei Every Circuit 10

Figure 6 – „Bara de aplicații” a platformei Every Circuit (setarea caracteristicilor) 10

Figure 7 – Funcții de bază 11

Figure 8 – Funcții speciale 11

Figure 9 – Suprapunerea componentelor 12

Figure 10 – Crearea traseelor 12

Figure 11 – Simularea circuitului 13

Figure 12 – Interfața Logicly 14

Figure 13 – Funcții de intrare 14

Figure 14 – Funcții de ieșire 15

Figure 15 – Porți logice 15

Figure 16 – Bistabile 15

Figure 17 – Altă funcție 16

Figure 18 – Evidențierea traseelor 16

Figure 19 – Suprapunerea componentelor și traseelor 17

Figure 20 – Simularea circuitului 17

Figure 21 – Familia LOGO! (LOGO! 6 și LOGO! 7) 21

Figure 22 – Familia LOGO! (LOGO! 8) 22

Figure 23 – Structura lui LOGO! 6 23

Figure 24 – Crearea unui nou proiect 23

Figure 25 – Interfata LOGO!Soft Confort 24

Figure 26 – Funcții în FBD și LAD 25

Figure 27 – Echivalenta între FBD si LAD 26

Figure 28 – Funcții de bază în LOGO! Soft Confort 26

Figure 29 – Funcții speciale în LOGO! Soft Confort 27

Figure 30 – Simulare in LOGO!Soft Confort 28

Figure 31 – Transiterea informației de la PC către LOGO! 29

Figure 32 – Configurarea unui bloc in LOGO! 29

Figure 33 – Ansamblul siguranță – sursă – LOGO! – cablu 31

Figure 34 – Contactoare corespunzătoare fiecărei intrări 31

Figure 35 – Intrările și ieșirile platformei 32

Figure 36 – Platforma de studiu a circuitelor logice combinaționale și secvențiale 33

Figure 37 – Schema electrică a proiectului 34

Figure 38 – Structura CLC-urilor 35

Figure 39 – Poarta NOT și tabelul de adevăr asociat 36

Figure 40 – Poarta OR și tabelul de adevăr asociat 36

Figure 41 – Poarta AND și tabelul de adevăr asociat 37

Figure 42 – Poarta XOR și tabelul de adevăr asociat 37

Figure 43 – Multiplexorul și Demultiplexorul 38

Figure 44 – Multiplexorul 2:1 și Demultiplexorul 1:2 – scheme logice 39

Figure 45 – Decodificatorul pe 2 biți – Tabel de adevăr și schema logică 39

Figure 46 – Decodificatorul pe 2 biți cu intrare adițională (En) – Tabel de adevăr 40

Figure 47 – Adunarea în cazul sumatorului 41

Figure 48 – Adunarea a 2 biți (Semisumator elementar) 41

Figure 49 – Adunarea a 2 biți (Semisumator elementar) 42

Figure 50 – Schema logică a unui comparator pe n biți 42

Figure 51 – Tabelul de adevăr și schema logică a unui comparator pe 1 bit 43

Figure 52 – Diagrame Karnaugh pentru funcții de 2, 3 și 4 variabile 44

Figure 53 – Funcția F reprezentată în Logicly 46

Figure 54 – Funcția Fmin reprezentată în Logicly 47

Figure 55 – Funcția F reprezentată în LOGO!Soft Confort 48

Figure 56 – Funcția Fmin reprezentată în LOGO!Soft Confort 48

Figure 57 – Funcția Fmin reprezentată în LOGO!Soft Confort 49

Figure 58 – Circuite logice secvențiale 50

Figure 59 – Circuit basculant bistabil 51

Figure 60 – Structura CBB-urilor 52

Figure 61 – Structura și funcționarea CBB S-R asincron cu porți NOR 53

Figure 62 – Structura și funcționarea CBB S-R asincron cu porți NAND 54

Figure 63 – Schema bloc a CBB S-R sincron 54

Figure 64 – Structura și funcționarea CBB S-R sincron cu porți NOR 55

Figure 65 – Structura și funcționarea CBB S-R sincron cu porți NAND 55

Figure 66 – Structura și funcționarea CBB J-K asincron 56

Figure 67 – Structura și funcționarea CBB J-K sincron 56

Figure 68 – Structura și funcționarea CBB D sincron 57

Figure 69 – Structura și funcționarea CBB T sincron 57

Figure 70 – Structura numărătorului – intrări și bistabile 58

Figure 71 – Structura numărătorului – ieșiri 59

Figure 72 – Structura numărătorului – circuitul 1 60

Figure 73 – Structura numărătorului – circuitul 2 60

Figure 74 – Structura numărătorului – circuitele 2, 3 și 4 61

Figure 75 – Structura numărătorului – circuitele 5 și 6 61

Figure 76 – Structura numărătorului – circuitele 7 și 8 62

Figure 77 – Simularea numărătorului în LOGO!Soft Confort 62

Figure 78 – Simularea numărătorului în LOGO! 63

Figure 79 – Resetarea numărătorului. 63

Introducere

Acestălucrare constă în realizarea unei platforme de studiu a circuitelor digitale , deoarece ele devin din ce în ce mai folosite și mai studiat.

Încă de la începutul existenței, oamenii au simțit nevoia de cunoaștere a mediului înconjurător și de îmbunătățire a acestuia. Astfel, de-a lungul timpului s-au dezvoltat diferite metode de calcul șidin cauza faptului că unele ecuații deveneau foarte complexe nu mai puteau fi rezolvate. O dată cu apariția calculatorului, și de fapt a erei digitale, acestea au putut fi calculate.

Mărimile măsurabile sunt reprezentate in două moduri: analogic si digital (numeric). Diferența dintre acestea este că cele analogice au o variație continuă pe când cele numerice își schimbă valoarea pas cu pas. În mediul înconjurător se găsesc numai semnale analogice care nu pot fi reprezentate în universul digital. Cu toate acestea se încerca o redare cât mai exactă a semnalelor analogice in construirea circuitelor numerice.

În ciuda acestui mare dezavantaj, tehnicile numerice au o continua dezvoltare datorită urmatoarelor proprietăți:

Tehnica de realizare a circuitelor ieftina ceea ce duce la o scădere a pretului de cost;

Circuitele logice sunt mai putin afectate de zgomot;

Informația e memorată mult mai simplu;

Există posibilitatea programării operațiilor;

Proiectarea circuitelor e relativ simplă.

Spre deosebire de mediul înconjurător, mediul calculatorului reacționează la alte tipuri de semnale decât cele analogice, adică folosește un alt sistem de numerație.

Definitie: Sistem de numerație = un mod de reprezentare a unor cantități, prin intermediul unor simboluri, respectând un anumit algoritm de combinare.

Acestea sunt de 2 tipuri:

Sisteme de numeratie nepozitionale la care simbolurile nu au o pondere in functie de asezarea in cadrul sirului. Un exemplu il constituie sistemul de numeratie ROMAN.

Sisteme de numeratie pozitionale la care asezarea in sirul de simboluri corespunde cu rangul acestuia, cum ar fi sistemul de numeratie ARAB.

Sistemele sau bazele poziționale sunt de mai multe feluri, cele mai folosite fiind : baza 10; baza 2; baza 8 si baza 16. Acestea au urmatorul mod de calcul pentru K+1 pozitii, unde ci este cifra de rang i.

Rang K Rang K – 1 Rang I Rang 1 Rang 0

CK CK-1 Ci C1 C0

Numărul se va reprezenta:

Nr. = Ck Ck-1 … Ci … C1C0; în total (k + 1) ranguri (de la 0,.., k)

Valoarea nr. N in baza X este:

Nx = Ck∙Xk + Ck-1∙Xk-1 + … + C1∙X1 + C0∙X0 =

unde baza X are (X) simboluri adică: 0, 1, … x-1 simboluri.

După această regulă se poate face conversia de la o bază la alta. Cel mai des se face conversia de la baza 10 la baza 2 și invers deoarece baza 10 reprezintă universul analogic, pe care omul il percepe cel mai bine, iar cealalta reprezintă universul calculatorului si limbajul folosit de acesta. Rangul numerelor e important atunci cand se face conversia, cel din dreapta fiind cel mai insignifiant, iar cel din stânga cel mai semnificativ. Cu alte cuvinte, cantitatea de informatie este din ce in ce mai mare către cifra cu rangul mai mare.

Exemplu de conversie din baza 2 (Binar) in baza 10 (Decimal):

1101001B = 1 26 + 1 25 + 0 24 + 1 23 + 0 22 + 0 21 + 1 20 = 64 + 32 + 0 + 8 + 0 + 0 + + 1 = 105D

In functie de complexitate sistemele se clasifica in:

Sisteme numerice combinationale (SNC) – acestea sunt reprezentate de un sistem cu un număr de n intrări și m ieșiri. La intrări sunt aplicate n variabile logice de intrare, ansamblul cărora constituie vectorul variabilelor de intrare. La ieșire se obțin variabile logice de ieșire care constituie vectorul variabilelor de ieșire. Vectorul variabilelor de ieșire depinde doar de valoarea momentană a vectorului variabilelor de intrare. SNC nu conțin elemente de memorare ale stărilor sistemului.

Sisteme numrice secventiale (SNS) – au un număr de n intrări și un număr de m ieșiri. Aici vectorul ieșirilor depinde atât de valoarea momentană a vectorului intrărilor cât și de starea momentană a sistemului, respectiv de succesiunea anterioară a stărilor sistemului. SNS funcționează sub acțiunea unor impulsuri de tact cu frecvența de repetiție constantă. Pot avea o funcționare sincronă sau asincronă.

Sistemele numerice se clasifică în ordine.

S0 – sistemele de ordin zero sau circuitele combinaționale au drept reprezentant poarta logică. Conectând corespunzător mai multe porți se obțin circuite logice combinaționale (CLC), cele mai importante fiind: codificatorul, decodificatorul, comparatorul, sumatorul, generatorul de paritate, convertorul de cod.

S1 – sistemele de ordin unu sau circuitele de memorare au ca reprezentant tipic bistabilul. Conectând corespunzător mai multe bistabile (și eventual porți) se obțin circuite secvențiale, cele mai importante din acest sistem fiind registrele de deplasare și memorare.

S2 – sistemele de ordin doi sau automatele elementare sincrone au ca reprezentant tipic numărătorul. Extensia este formată de numărătoare, divizoare programabile, automate secvențiale sincrone cu facilități multiple.

Toate elementele enunțate mai sus folosesc ca si limbaj baza binară. Ele sunt formate din circuite logice elementare (CLE) cu ajutorul cărora se efectueaza operații logice elementare. Deoarece in baza binara există doar două valori acestea pot fi considerate stări cărora li se atribuie valorile 0 si 1 logic.Sesizarea stării în care se află un CLE se poate face prin mai multe metode, în funcție de mărimea urmărită (o tensiune, prezența unui curent, starea unui contact electric, etc). În prezent cea mai folosită metodă folosește drept mărime electrică asociată stării CLE tensiunea electrică.

Sesizarea propriu-zisă a stării se poate realiza prin:

detectarea nivelului tensiunii la ieșirea CCLE – logică de nivel;

detectarea prezentei sau absenței unor impulsuri la ieșirea CLE – logică de impulsuri.

În general se utilizează logica de nivel. În logica pozitivă se asociază un nivel de tensiune relativ ridicat VH valorii 1 logic (Sus sau High), respectiv un nivel relativ coborât VL valorii 0 logic (Jos sau Low). Se poate opera și în logica negativă în care aceste valori sunt inversate. În practică este mai răspândită logica de nivel pozitivă (tehnică de calcul, echipamente numerice de comandă, etc), dar există și situații în care întâlnim logica negativă, de exemplu la portul serial al calculatoarelor PC.

Nivelurile asociate pentru 0 și 1 logic nu sunt în fixe sau constante, ele găsindu-se într-un interval de valori garantat de producător. Nivelurile de tensiune TTL sunt cuprinse între 0 și 0,8 V pentru 0 logic, respectiv între 2 și 5 V pentru 1 logic. În logica pozitivă nivelul corespunzător al tensiunii de ieșire 0 logic se notează cu U0L sau VOL, iar pentru 1 logic se utilizează U0H sau VOH. Pentru portul serial nivelul 1 logic corespunde unei tensiuni cuprinse în intervalul -12 la -5 V, iar 0 logic unei tensiuni cuprinse între 5 și 12 V.

Figure 1 – Niveluri de tensiune în logica pozitivă și negativă.

Platforme de simulare si implemntare pentru studiul circuitelor integrate digitale

Tehnica circuitelor integrate digitale s-a dezvoltat exponențial in ultimii ani și datorită acestui lucru s-au dezvoltat si platformele de implementare și programare a acestor circuite. Acestea folosesc modele matematice pentru a reda comportamentul unui circuit sau dispozitiv electronic real.

Simularea comportamentală a circuitelor chiar inainte de a le fabrica poate imbunătăți considerabil eficiența de proiectare prin desene sau modele greșite care vor fi evitate pe viitor. Totodatăoferă o perspectivă asupra comportamentului circuitelor electronice, în special pentru circuitele integrate deoarece redă atat aspectul exterior cât șicel interior al circuituilui fără prea mare efort. Astfel se poate renunța la redarea semnalelor interne care este foarte dificila si la implementarea pe breadboard care este anevoiasa.

Anumite simulatoare electronice au integrat un editor de scheme de circuit, un motor de simulare și un ecran ce reda formele de undă instantanee in anumite portiuni ale circuitului. De asemenea au incorporate librării cu modele de implementari definite de autor, elemente componente generale cum ar fi rezistori, condensatori, , dar și surse de tensiune. Practic, ele conțin tot ceea ce este necesar pentru realizarea circuitului dorit.

Every circuit

Prezentare generală

Platforma Every Circuit a fost creată pentru a veni în ajutorul electroniștilor, programatorilor și a tuturor persoanelor care la un moment dat au avut nevoie de implementarea unui circuit doar la nivel software.

Marele avantaj constă în faptul că această aplicație poate fi accesată de oriunde si de oricine. Initial, ea a fost gândită pentru a fi utilizată pe Android și functionează foarte bine în continuare. Datorităfaptului că aplicația a avut un mare success, mai ales in rândul tinerilor care utilizează tehnologia la cote maxime, și a faptului că industria Iphone s-a extins foarte mult în ultimii ani a fost creatăși o versiune pentru Ios a platformei.

În momentul actual oricine are acces la internet , nu numai la smartphone-uri, poate experimenta curiozitățile electronice folosind această aplicație. Cei care a creat-o au îmbunătățit-o și au implemntatși o versiune pentru Google Chrome. Tot ce trebuie să facă utilizatorul e să creeze un cont pe site-ul aplicației și să înceapă să lucreaze.

Un alt avantaj oferit de Every Circuit e că o dată ce ești logat poți împărtăși cunoștințele cu ceilalti utilizatori și să te inspiri din creațiile lor și bineînțeles să le admiri munca.

Prezentare structurală

Every circuit are o interfață prietenoasăși accesibilă chiar și pentru începători. Acesta contine o bară a componentelor, începând cu cele mai uzitate până la componente ce se folosesc mai rar.

Figure 2–Bara de componente a platformei Every Circuit (componente generale)

Folosind componentele din imaginea de mai sus se pot construi circuite cu niveluri diferite de complexitate fără să se pună problema lipsei vreunei componente. Cu toate acestea schemele obținute sunt destul de stufoase și astfel este îngreunată urmărirea semnalelor interne ale acestora. Din cauza acestui fapt autorii au completat acea bară cu mai multe integrate formate din elementele de baza de mai sus. Astfel, dacă se dorește implementarea unui circuit cu porți logice sau chiar și cu bistabile acestea pot fi selectate din barade componente și inserate în spațiul de lucru.

Figure 3–Bara de componente a platformei Every Circuit (componente speciale)

Spațiul de lucru are aspectul unui breadboard, iar traseele dintre componente se pot realiza in orice mod se dorește. Dezavantajul lui este că nu are o întindere mare și utilizatorul trebuie să se supuna restricției și să încerce să proiecteze circuite cât mai compacte și de a utiliza spațiul într-un mod cât mai economic. Din acest punct de vedere utilizatorul trebuie sa dețină un anumit nivel de experiență la nivelul proiectării.

În mod implicit, atunci când se începe un proiect nou, zona de lucru are deja o componentă, și anume cea de masă (GND). S-a luat această masură pentru că indiferent de natura sau de domeniul în care se utilizează circuitul legătura la masă este omniprezentă și obligatorie.

Figure 4–Zona de lucru predefinită a platformei Every Circuit

Pe langă cele deja prezentate Every Circuit mai cuprinde o „bară de aplicații” ce cuprinde setările pentru fiecare componentă in parte, opțiuni in vederea poziționării acestora în spațiul de lucru și un „buton” pentru a realiza poze cu circuitul, în formă de aparat de fotografiat.Cea mai importantăpictogramă, care ajută la verificarea în timp real al circuitului este cea de simulare, care este echivalentă cu semnul „play”. Prin activarea acesteia se pot vizualiza semnalele interne ale circuitului proiectat și în funcție de acestea și de comportarea generală se pot face ajustările necesare pentru imbunatatirea functionarii intregului.

Figure 5–„Barade aplicații” a platformei Every Circuit

Pictograma care semnifică fotografierea circuitului oferă posibilitataea imortalizării circuitului fără a lua în considerare celelalte elemente constructive ale interfeței aplicației. De asemenea, aceasta oferă posibilitatea de a reda imaginea atât pe un fond închis cât și pe unul deschis.Dacăselectăm un element în vederea poziționării în zona de lucru îl putem așeza oriunde, iar dacă dorim să-i setăm caracteristicile va aparea o imagine prietenoasă ce dă impresia unui joc video.

Figure 6–„Bara de aplicații” a platformei Every Circuit (setarea caracteristicilor)

Funcții

Funcții de bază

Funcțiile de bază sunt cele pe care se bazează logica booleană.

Figure 7–Funcții de bază

Dupa cum se poate observa acestea sunt :

Poarta AND;

Poarta OR;

Poarta NOT;

Poarta NAND;

Poarta NOR;

Poarta XOR;

Poarta NXOR.

Acestea reprezintă nivelul cel mai inferior din cadrul circuitelor digitale deoarece ele sunt primitivele circuitelor, adică nu se descompun în alte elemente. Sunt și componente care se formează la rândul lor din porți sau elemente primare și chiar din altele inferioare lor. Ele sunt reprezentate de funcțiile speciale:

Funcții speciale

Dupăcum s-a explicat mai sus, funcțiile speciale sunt cele care se formează din funcțiile de bază.

Figure 8–Funcții speciale

Funcțiile speciale, în cazul platformei Every Circuit, sunt următoarele:

Bistabil S-R NOR;

Bistabil S-R NAND;

Bistabil D;

Bistabil T;

Bistabil J-K;

Display cu 7 segmente;

Decodor binar- 7 segmente;

Numarator;

Timer 555.

Modalitatea de programare

Pentru a realiza circuitul dorit trebuie selectate componentele și apoi pot fi poziționate astfel încât circuitul rezultat să coincidă cu cel inițial. Dacă elementele se suprapun, aplicația ne avertizeaza prin faptul că în loc de elementul selectat apare o imagine înroșită. Astfel suntem avertizați că nu putem poziționa componenta în locul respectiv și trebuie ales un loc care să respecte interdicțiile legate de spațiu.

Figure 9–Suprapunerea componentelor

Legăturile dintre componente se face simplu, doar prin selectarea celor două extreme ale traseului. Astfel nu mai trebuie să alegem traiectoria traseului deoarece Every Circuit o alege pentru noi. El studiază configuratia circuitului și alege varianta cea mai convenabilă de a lega componentele între ele.În imaginea următoare se va observa cum aplicația a căutat ruta cea mai accesibilă și cea mai simplă pentru a se încadra in cerințele date de utilizator. Datorită acestui fapt și spațiul utilizat pentru rutele de circuit este mai mic și mult mai bine structurat.

Figure 10–Crearea traseelor

O dată circuitul realizat, pentru a vedea corectitudinea și modul de realizare se execută simularea lui. Doar apăsând pe imaginea asociată se poate vedea cum circula semnalele prin circuit, adică în ce sens și cu ce intensitate. Dacăse dorește studiul acestuia în mai multe părți ale circuitului se evidentiază aceste repere și pe un grafic apare, în funcție de timp, evolutia pentru fiecare în parte. Pentru a nu se crea confuzie, în cazul în care sunt mai multe semnale care se suprapun, acestea sunt evidențiate având fiecare câte o culoare difeită față de cele folosite în același proces de simulare.

Circuitul din imagine este unul relevant deoarece se poate vedea în mod explicit cum oscilează tensiunea de la intrarea diodei și cea de la iesirea acesteia, adică tensiunea care circulă prin rezistor. Deoarece rezistorul are o rezestență de 1Ohm amplitudinea semnalului nu se modifică și pe frontul crescător ele sunt suprapuse.

Figure 11–Simularea circuitului

logicly

Prezentare generală

Platforma Logicly se aseamană mai mult cu un program de simulare din punctul de vedere al interfeței. Spre deosebire de Every Cicuit aceasta trebuie instalată pe un PC și nu necesită o conexiune la internet o dată instalată. De asemenea, nu este disponibilă pe alte platforme cum ar fi Android sau IOS.

Prezentare structurală

Logicly are o interfață mai bine organizată decât Every Circuit: spațiul de lucru este mult mai spațios și componentele sunt mult mai bine organizate. Ele au rezervată o fereastră în partea stângă a ecranului și sunt ordonate în funcție de rolul pe care îl au în circuit. Acesta reprezintă un avantaj, în special pentru începători, deoarece utilizatorul este bine informat în legătură cu funcția pe care le are componenta. De asemenea, aceasta se poate minimaliza pentru a mări spațiul de lucru.

Se observă că, în acest caz, apare și o bară de meniuri alături de o bara standard care sunt poziționate în partea superioară a ecranului. Ele conțin toate comenzile ce se pot executa n cadrul unui proiect. Apare si o bara de simulare ce contine trei pictograme ce reprezinta:

Resetarea simularii;

Start / Stop;

Simulare pas cu pas.

Figure 12–Interfața Logicly

Funcții

Funcțiile pe care le pot avea componentele și pe care le evidențiază aplicația sunt:

Intrare;

Ele sunt reprezentate de: întrerupător; „buton de apăsare”; semnal de ceas; intrare de tip „1” logic; intrare de tip „0” logic.

Figure 13–Funcții de intrare

Ieșire;

În această categorie intră un bec(led) și un numărător.

Figure 14–Funcții de ieșire

Porți logice;

Toate tipurile de porți logice sunt disponibile pentru realizarea circuitului, și anume: un circuit tampon, poarta NOT, poarta AND, poarta NAND, poarta OR, poarta NOR, poarta XOR și poarta XNOR.

Figure 15–Porți logice

Bistabile;

Ca și în cazul porților logice, este simtită prezența tuturor bistabilelor în cadrul aplicației: bistabilul SR; bistabilul D; bistabilul JK; bistabilul T.

Figure 16–Bistabile

Altele.

O ultima funcție, care nu se încadrează în categoriile de mai sus este eticheta.

Figure 17–Altă funcție

Modalitatea de programare

La fel ca și la aplicația precedentă se pot crea și simula circuite. În acest caz, traseele sunt mai informale în sensul că au un design asemănător ca al unui desen creat de mână și nu exista un grafic pentru vizualizarea funcționării circuitului în timp. Acest lucru de datorează faptului că nu există surse de semnal analogic, ci numai de semnal digital.

Figure 18–Evidențierea traseelor

Se evidentiază, in procesul de simulare, pentru fiecare traseu, frontul de „1” logic si „0” logic. Pentru semnalul ‚0’ logic traseul este alb, pe când pentru semnalul ‚1’ logic traseul este albastru fapt ce semnalizează lipsa respectiv prezența curentului electric în acea zonă.

Spre deosebire de Every Circuit părțile componente ale circuitului pot fi suprapuse fapt ce constituie un avantaj din punctul de vedere al spațiului utilizat pentru realizarea acestuia. Este și un dezavantaj deoarece, fiind suprapuse, componentele nu se disting și se pot crea confuzii în conectarea acestora. Pentru a evita eventualele greșeli la nivelul conexiunilor programul interzice legarea a două trasee la același terminal, lucru ce, din nou, poate fi considrat un avantaj.

Figure 19–Suprapunerea componentelor și traseelor

După cum se observă așezarea componentelor nu este o prioritate pentru acest program și ele pot fi aranjate în orice fel. În schimb, pentru trasee este important ca ele să nu se suprapună. Realizarea conexiunilor, ca și la platforma prezentată anterior se face prin selectarea celor două terminale ale acestora. În Logicly nu se crează noduri ale traseelor, fiecare traseu fiind independent unul față de celalalt.

Și în procesul de simulare există similarități și diferențe între aceste două platforme. În Logicly nu se așteaptăcomanda pentru efectuarea simulării ci se realizează în timpul procesului de proiectare al circuitului. Dacă se dorește oprirea acesteia se debifează Enable simulation din meniul Simulate.

Figure 20–Simularea circuitului

De data aceasta simularea constă în evidențierea traseelor ce sunt purtătoare de informații și itinerariul acestora în întreg circuitul în timp real. Acest fapt se datorează faptului că semnalele sunt numai de natură digitală și este evident că un grafic al semnalelor nu mai este necesar.

LOGO!

Prezentare generală

Platforma LOGO! este cea mai complexă dintre cele prezentate. În primul rând achiziția acesteia este una costisitoare, dar odată dobândită aceasta se instalează ca orice program pe calculator având o interfață prietenoasă și accesibilă chiar și pentru începători. Pe lângă faptul că prin ea însăși se pot crea și simula diferite conexiuni de circuit aceasta mai folosește un dispozitiv programabil pe care îl poate comanda. De fapt, numele platformei de simulare si implementare este preluat de la aparatul pe care îl programează.

Dispozitivul, ca și programul atașat acestuia, sunt fabricate de Siemens. Încă de la începuturile erei digitale firma a elaborat idei și principii cu ajutorul cărora să se poată dezvolta aplicații în domenii diferite. În acea perioadă sistemele utilizate în industrii erau comandate mecanic, prin intermediul omului. În prezent ingineria s-a dezvoltat și au apărut aplicații ce pot controla sistemele. Noile metode de comutare constă în folosirea releelor ce fac posibilă activarea și dezactivarea energiei electrice pe un anumit traseu fără existența întrerupătorului mecanic. De obieci, releele sunt folosite pentru a efectua decizii logice simple.

Tehnologia avansată ce a urmat și extinderea acesteia a dus la apariția automatelorprogramabile sau PLC-urilor (Programmable Logic Controllers). Acestea se folosesc în principal în controlarea sistemelor și oferă posibillitateea de a simula în timp real mai multe procese industriale. Procesele demonstrative oferite s-au dovedit a fi de o foarte mare utilitate deoarece prin intermediul lor de pot detecta și evita toate defecțiunile ce pot fi incluse într-un sistem industrial.

Un automat programabil (AP) mai este cunoscut și sub numele controler logic programabil sau PLC (Programmable Logic Controller). Cel din urmă este cel mai utilizat fiind numele generic al acestuia. El reprezintă echivalentul unui computer utilizat pentru a controla procesele din mediul industrial. De asemenea, se poate spune că acesta este solutia bazată pe un microprocesor care utilizează module de conectare la senzori pentru a interpreta starea sistemului de controlat, schimbarea și clasificarea acțiunilor consecutive și module de iesire pentru controlarea dispozitivelor de acționare.

În funcție de complexitatea sistemelor ce trebuie controlate există mai multe dispozitive. LOGO! este primul model de PLC creat de Siemens și pe baza căruia s-au creat și altele cu un nivel de calcul mai avansat. Acestea fac parte din familia SIMATIC și se numersc:

PLC S-200;

PLC S-300;

PLC S-400.

Aceste automate programabile sunt construite pentru a lucra în domeniul industrial și sunt cele mai utilizate de către majoritatea firmelor. Marele avantaj al acestor dispozitive constă în faptul că la ele se pot atașa și alte module. Ele pot avea diferite roluri cum ar fi:

Modul de alimentare, ce îi oferă dispozitivului tensiunea necesară pentru funcționare;

Modul de intrări digitale sau analogice, pentru a prelua toate informațiile necesare pentru funcționare corectă a programului și pentru a fi luate toate măsurile în vederea corectării anumitor decalaje sau erori;

Modul de ieșiri ce are rolul de a transmite informația la toate mecanismele pentru ca acestea să-și corecteze comportamentul astfel încât acesta să funcționeze între parametrii.

Structura astfel rezultată reprezintă întreg ansamblul de monitorizare și control bazat pe funcționarea PLC-urilor din familia SIMATIC. Aceasta este prezentă în majoritatea firmelor din domeniul industriei. Deoarece aceste tipuri de automate programabile au fost create pentru folosirea la scară largă și prețul de achiziție al acestora este pe măsură.

Dacă se dorește folosirea la scară mică a automatelor din familia SIMATIC pentru aplicații mult mai mici ele nu vor fi folosite la întreaga lor capacitate. De asemenea, acestea nu dunt avantajoase nici dacă se folosesc pentru testarea anumitor programe sau a unui proiect experimental pentru că, de regulă cei care realizează aceste lucruri sunt fime mci sau persoane fizice. Altfel spus, folosirea unui controller programabil cu aceste proprietăți este dificilă deoarece ele au un preț de vânzare foarte mare în comparație cu resursele utilizatorului, chiar și pentru o firmă de dimensiuni mici.

Datorită acestei probleme, firma constructoare a venit în ajutorul clienților dornici de dezvoltare, dar cu resurse limitate, prin crearea automatului programabil LOGO!. Acesta are aceleași proprietăți ca cele anterioare și prezintă marele avantaj de preț scăzut la achiziție.

Deoarece reprezintă baza urmatoarelor sisteme apărute se înțelege că LOGO! e un automat programabil de dimensiuni mici și poate suplini echipamente uzuale precum: relee; contacte; numărătoare sau comparatoare analogice. Având în vedere cele expuse, se constată că acest dispozitiv poate fi folosit în rezolvarea problemelor minore din cadrul unui sistem.

După cum s-a constatat , automatul programabil este folosit doar pentru aplicații de dimensiuni mici. Acest lucru se datorează faptului că arhitectura acestuia nu permite utilizarea lui decât în acest mod. PLC-ul are incorporate 8 intrări și doar 4 ieșiri. Astfel, programele care vor fi încărcate pe acest dispozitiv sunt restricționate din acest punct de vedere.

Acesta este singurul dezavantaj major al modulului LOGO! în comparație cu celelalte famili de controllere programabile fabricate de aceeași firmă. Dacă programele sunt de dimensiuni reduse, în mod normal și aplicațiile vor fi la fel de sărace în informație sau incomplete.

Folosirea controlerului LOGO! are mult mai multe avantaje decât dezavantaje fapt ce face ca apariția unui singur dezavantaj, chiar decă este destul de important, să devină minuscul. Câteva dintre acestea sunt enumerate în urmâtoarele rânduri:

Universalitatea aplicațiilor datorităcomponentelor integrate de bază folosite. Aceste dispozitive pot fi folosite atât în domeniul industrie, ca și cele din familia SIMATIC, dar pot fi folosite și în alte domenii: de cercetare, domeniul urban, domeniul casnic și multe altele;

Dimensiuni ale „carcasei” reduse fapt ce duce la utilizarea spațiului în mod eficient și structură a circuitelor interne redusă. Spre deosebire de celelalte automate programabile mai performante, acesta nu necesită diferite ajustări pentru a îmbunătăți ajustarea sistemului în care lucrează. Doar cu modulul în sine și o sursă de alimentare care să asigure funcționarea acestuia se poate comanda aplicația dorită;

În procesul de comandă acesta nu necesită prea multe informații referitoare la modul de funcționare al sistemului pe care îl comandă sau, în unele cazuri, nu e nevoie nici de feedback. Acesta, de multe ori, este folosit pentru a realiza acțiuni ce nu țin de un proces și care pot fi efectuate periodic. În schimb, PLC-urile din familia SIMATIC au nevoie de toate datele necesare pentru a știi comportarea sistemului și a-i remedia erorile în timp util;

Posibilitatea modificării programului în funcție de cerintele sistemului chiar din comenzile puse la dispoziție de structura acestuia, dar și din calculator. Acest lucru se realizează ușor chiar și la nivelul dispozitivului. Acesta reprezintă un avantaj major din punctul meu de vedere deoarece programul poate fi modificat rapid, ușor, fără a fi necesară conexiunea dintre acesta și calculator. De asemenea, aplicația comandată nu va fi suspendată decât o perioadă foarte scurtă de timp;

Atât circuitul realizat cât și deciziile ce trebuie luate sunt simple și datorită acestui lucru oricine are cuniștințe minime de implementare și programare îl poate utiliza fără prea multe inconveniențe.

După cum am mai spus, PLC-ul LOGO! are aplicații atât în domeniul industriei, dar și în alte domenii. Oricare ar fi subiectul programării, acest dispozitiv oferă nenumărate avantaje.

Exemple de aplicații industriale:

Pornirea motoarelor din conexiune stea în conexiune triunghi;

Sistem de control pe bandă rulantă;

Sistem de control obturator;

Sisteme de comandă secvențială pentru mașinile de sudură pentru secțiuni mari;

Sistem de control pentru mai multe seturi de pompe;

Dispozitiv de tăiere;

Exemple pentru aplicații nonindustriale:

Sistem de irigații pentru plante;

Iluminarea unri locuințe pe timpul nopțîî;

Activarea soneriei la începutul și sfârșitul pauzelor în școli;

Suprabegherea unei parcări;

Controlul unui lift într-un bloc de maxim 4 nivele;

Iluminarea unei săli de sport.

Toate aceste aplicații evidențiază avantajul dispozitivului de a fi folosit într-o gamă foarte largă de aplicații nu numai în domeniul industrial. Altfel spus, prin nenumăratele aplicații care se pot realiza cu acest automat programabil se demonstrează universalitatea aplicativă a acestuia.

Până în momentul actual au apărut trei versiuni ale acestui dispozitiv: LOGO! 6; 7 si 8. Principalele proprietăți ale primelor două variante sunt aceleași. Acestea sunt formate, în principal din următoarele componente:

Butoane;

Panou de afișare cu lumină de fundal;

Sursă;

Interfață pentru adăugare de module;

Interfață pentru carduri de memorie sau cabluri, în funcție de configurația aparatului;

Interfață pentru un modul opțional pentru afișare de text;

Funcții standard preconfigurate;

Timere;

Indicatoare digitale și analogice;

Intrări și ieșiri în funcție de dispozitivul în cauză.

Toate acestea sunt dotări de bază ale lui LOGO!. Există și variante de construcție pentru fiecare generație în parte. La acestea cel mai des diferă modul de alimentare:

În curent continuu la o tensiune de 12 sau 24V;

În curent alternativ la o tensiune ce poate oscilla între 115V și 240V.

Ca urmare a acestui lucru se demonstrează utilitatea atât în circuite industriale sau de transport cât și în circuite care au o restricție din punctul de vedere al tensiunii de alimentare.

Figure 21–Familia LOGO! (LOGO! 6 și LOGO! 7)

Din figura anterioară se observă că diferența dintre LOGO! 6 și LOGO! 7 constă în existanța la cel din urmă a unei memorii externe. De asemenea, și carcasa acestuia este mai mare deoarece s-a creat spațiu pentru memoria adițională. Acest lucru prezintă un avantaj deoarece se pot crea programe mai complexe pe care PLC-ul să le memoreze și mai apoi să le implementeze.

Pe lângă cele enumerate mai sus, care sunt caracteristicile lui LOGO! 6 și 7, s-au adăugat câteva îmbunătățiri la umătoarea generație, ca de exemplu:

Panoul de afișare este mai mare și are culoarea de fundal la alegrea utilizatorului (LOGO! 8);

Interfață Ethernet integrată și chiar 2 port-uri pentru a se conecta la mai multe module;

Intrări și ieșiri mai numeroase, atât digitale cât și analogice;

Memorie mai mare;

Cea mai inovativă ajustare a PLC-ului s-a efectuat la nivelul comunicării cu alte dispozitive. Prin intermediul acestuia se poate comunica prin sms și de asemenea poate primi comenzi prin intermediul mesajelor primite de la telefonul mobil; se poate face localizarea și sincronizarea acestuia cu ajutorul GPS-ului. De asemenea se pot crea rețele locale de Ethernet.

Datoritădezvoltării rapide a tehnologiei și a plc-ului LOGO! s-a actualizat și soft-ul folosit pentru programarea acestuia prin perfecționarea interfeței cu utilizatorul, dar și prin crearea unei aplicații compatibilă atât pentru Android cât și pentru IOS. Acest lucru face ca programarea să devină și mai accesibilă și mult mai prietenoasă cu factorul uman.

LOGO! 8 are aceleași dimensiuni ca și LOGO! 6, dar aspectul este vizibil îmbunătățit. Acesta păstează atât proprietăți ale generațiilor anterioare, dar are și caracteristici inovatoare, nemaîntâlnite până la el la această familie.

Figure 22–Familia LOGO! (LOGO! 8)

Prezentare structurală

Pentru proiect am utilizat LOGO! 6 și platforma de programare aferentă acestuia. Chiar dacă nu utilizează ultima tehnologie existentă pe piață poate fi foarte ușor folosit în special în aplicațiile care nu necesită o monitorizare permanentă și în care nu e necesară o upgradare constantă. De asemenea, poate fi folosit în circuite demonstrative și în testarea noilor idei fără implicarea proceselor industriale.

Acest dispozitiv este primul din familia sa și încorporeaza:

8 intrări digitale dintre care 4 pot fi configurate ca intrări analogice pentru tensiuni între 0 si 10 V;

4 ieșiri numerice care pot fi conectate ușor la consumatori;

Slot pentru conectarea la sursa de tensiune;

Porturi pentru conectarea mai multor module; pentru conectarea modulului auxiliar pentru text adițional și bineînteles pentru cablul ce face posibilă conectarea cu calculatorul;

Panou de comandă;

Afișaj.

Cu ajutorul panoului de comandă se pot efectua corecții asupra programului fără a fi necesară accesarea platformei de programare. Acest lucru constituie un avantaj deoarece timpul de executare al acestora este mult mai mic și, după caz, procesul tehnologic își poate relua activitatea mult mai rapid.

Figure 23 – Structura lui LOGO! 6

Cel mai avantajos mod de a programa PLC-ul este, desigur, platforma LOGO!Soft Confort. Se observă complexitatea acestui program încă de la deschiderea acestuia.

Dacăse dorește crearea unui nou proiect apare o fereastră în care se pot completa date precum numele utillizatorului, procesul/ instalația în care circuitul va fi folosit, numele firmei care îl va utiliza. Și datorită acestui fapt LOGO! este una din preferințele companiilor în implementarea și monitorizarea instalațiilor.

Figure 24 – Crearea unui nou proiect

Desigur, dacă utilizatorul este o persoană fizică ce dorește să-și perfecționeze abilitățile de implementare și programare a PLC-urilor nu e necesar să fie completate toate câmpurile afișate în imaginea anterioara

Și aceasta, ca și Logicly are o interfață prietenoasă cu uilizatorul și bine organizată. Spațiul de lucru este și el mult mai spațios pentru crearea programelor mai elaborate. În stânga acestuia se află o fereastră ce cuprinde toate funcțiile programului ordonate pe categorii. Aceasta se poate minimiza pentru a mări suprafața spațiului de lucru. Se observă existența și a unei bare de instrumente plasată în stânga funcțiilor ce cuprinde acțiuni referitoare la alegerea unei categorii de funcții, de introducere a unui text sau la simulare.

În partea inferioară a spațiului de lucru se află o fereastră de informații în care se pot adăuga comentarii cu privire la modul de funcționare al circuitului creat și oferă informații despre modul de conectare al calculatorului la LOGO!. Tot aici sunt afișate erorile ce pot apărea în timpul conexiunii.

Figure 25 – Interfata LOGO!Soft Confort

De asemenea, există și o bară de stare ce cuprinde acțiuni specifice oricărui program, dar și unele reprezentând particularități ale programului LOGO!Soft Confort.

O comandă inedită este aceea care permite trecerea de la limbajul FBD (Function Block Diagram) la cel numit LAD (Ladder Diagram). Acest lucru constituie încă un avantaj al folosirii modulului LOGO! și a programelor atașate acestuia deoarece oferă posibilitatea lucrării cu mai multe limbaje de programare specifice PLC-urilor.

În funcție de automatul programabil folosit, limbajul standard este:

Limbajul FBD se folosește în programarea lui LOGO!;

LAD fiind limbajul standard pentru PLC-urile din familia SIMATIC, care sunt mai avansate față de celălalt.

Funcții

LOGO!Soft Confort are o gamă largă și variată de funcții. Acestea sunt clasificate dupămodul de utilizare și cel mai important după limbajul folosit pentru crearea circuitului.

Contacte;

Funcții de bază;

Funcții speciale;

Jurnal de date.

Această clasificare este valabilă in cazul limbajului FBD. În limbajul LAD lipsesc funcțiile de bază deoarece acestea sunt traduse prin conexiuni serie sau paralel sau o combinație între cele două. Cu toate că se face aceeași clasificare a funcțiilor există o paralelă între acestea și astfel se obțin pentru fiecare funcție în parte, exceptându-le pe cele de bază, simboluri diferite.

Figure 26 – Funcții în FBD și LAD

Constantele și conectorii sunt reprezentate de intrări, ieșiri, indicatori sau niveluri de voltaje constante. Ieșirile pot fi numai digitale, pe când intrările pot fi:

Digitale care se identifică prin simbolul I. Numărul intrării (I1, I2, …) corespunde cuordinea intrării conectorului modulului digital din momentul instalării. Intrările rapide I3, I4, I5 și I6ale versiunii LOGO! 12/24RC pot fi folosite pentru numărătoare puternice;

Analogice care se notează AI. Intrările unuimodul analogic conectat sunt numerotate ținând cont de intările analogice deja existente.

După cum se observă, în limbajul FBD există mai multe tipuri de contacte: digitale; analogice și de retea pe când în limbajul LAD majoritatea se referă la tipurile de contacte de intrare și de iesire: digitale sau analogice, dar și de rețea. După cum am evidențiat, funcțiile de bază se traduc prin diferite conexiuni realizate în LAD astfel:

Figure 27 – Echivalenta între FBD si LAD

Se observă, că în acest caz, funcția OR este echivalentă cu relația de paralelism dintre cele două intrări.În partea dreaptă s-a obținut o schemă bloc pe când în celălalt limbaj s-a obținut un circuit format din contacte. În ambele cazuri se selectează funcția dorită și se adaugă în spațiul de lucru în funcție de configurația circuitului.

Deoarece limbajul principal în LOGO!Soft Confort este FBD vom vorbi și despre funcțiile de bază pe care le are acesta.

Figure 28 – Funcții de bază în LOGO! Soft Confort

După cum se poate observa aceste funcții de bazăsunt:

Funcția AND (ȘI);

Funcția OR (SAU);

Funcția NOT (NU);

Funcția NAND (ȘI-NU);

Funcția NOR (SAU-NU);

Funcția XOR (SAU Exclusiv);

Funcția AND with edge evaluation (ȘI cu evalurea frontului crescător);

Functia NAND with edge evaluation (ȘI-NU cu evaluarea frontului descrescător).

În teoria circuitelor logice doar primele trei din aceste funcții sunt de bază, celelalte fiind combinații ale acestora. De altfel, toate aceste funcții constituie baza creări oricărui circuit digital. Din acest motiv platforma LOGO!Soft Confort le-a denumit pe toate ca fiind de bază. Ele sunt încadrate pe același nivel de bază, pen când funcțiile speciale le sunt net superioare chiar dacă și acestea se împart în mai multe categorii.

Funcțiile speciale sunt formate, în marea lor majoritate, din funcții de bază. Ele pot fi reprezentate atât de intrări cât și de parametrii ai acestora.

Funcțiile speciale se împart în:

Timere;

Numărătoare;

Funcții analogice;

Funcții diverse.

Figure 29 – Funcții speciale în LOGO! Soft Confort

Funcțiile speciale au rolul de a perfecționa circuitul. Funcțiile de bază ajută la crearea unor configurații brute, la care poate apărea riscul de nedeterminare. Celelalte, însă, ajută la flexibilitatea circuitului și elimină situațiile nedorite.

Toate acestea sunt folositoare în vederea obținerii circuitului dorit și simplificării circuitului final. Indiferent de alegerea făcută cu privire la modul de implementare al acestuia informația este preluată în același mod de către dispozitivul programabil.

Modalități de programare

Deoarece LOGO! este un dispozitiv programabil, dar care are în structura sa și un panou de control cu ajutorul căruia se poate ajusta sau programa circuitul rezultă că există două tipuri de programare al acestuia și anume:

Programare cu ajutorul platformei LOGO!Soft Confort;

Programare direct din PLC.

Prima variantă de programare constă în realizarea circuitului dorit în LOGO!Soft Confort. O dată realizat, acesta trebuie simulat , iar acest lucru se obține prin selectarea comenzii Simulation din meniul Tools sau direct prin selectarea acesteia din partea stângă a spațiului de lucru. În procesul de simulare este activă o fereastră ce cuprinde intrările și ieșirile circuitului și reflectă starea acestora în timp real. La acest nivel, selectând blocul corespuzător unui element îi putem schimba starea prin apăsarea unui simplu click.

Figure 30 – Simulare in LOGO!Soft Confort

Se observă că traseul inactiv este albastru pe când cel activ este evidențiat prin culoarea roșie. De asemenea, aceleași criterii sunt luate în considerare și la simularea din limbajul LAD. Aceasta nouă fereastra mai cuprinde și butoane pentru întreruperea alimentării; sau care comandă procesul de simulare.

De asemenea, dacă intrările unei funcții nu se folosesc la capacitatea maximă atunci ele sunt automat identificate cu valoarea elementului neutru al acesteia. În situația din imagine este evidențiată o funcție OR. Ea are ca element neutru valoarea 0 logic. Prin urmare, intrările nefolosite în circuit vor fi inițializate cu 0 logic.

Se ia în considere această măsură pentru a-i fi mai ușor utilizatorului să lucreze în program, adică să nu încarce circuitul cu bloc-uri auxiliare. Totodată, acest element neutru, prin definiție, nu influențează în nici un fel comportamentul circuitului. După părerea mea, acest lucru constituie un avantaj în programarea PLC-ului deoarece timpul de realizare al circuitului de implementat este mai mic.

Dacă circuitul rezultat se încadrează tuturor cerințelor acesta poate fi transmis către automatul programabil. Liantul fizic între calculator și modul este reprezentat de către cablul specific acestuia. Prin intermediul lui se transmite programul creat urmând ca automatul să fie comandat astfel încât acesta să îl ruleze. Transferul se realizează prin selectarea programului dorit și prin urmatorii pași: Tools → Transfer → PC -> LOGO! sau folosind combinația de taste Ctrl+D.

Figure 31 – Transiterea informației de la PC către LOGO!

Programarea prin intermediul panoului de control al dispozitivului este mai dificilă deoarece fiecare pas trebuie bine studiat.

Realizarea acestia se face cu ajutorul panoului de comandă. Acesta e format din:

4 cursoare cu ajutorul cărora se selectazăopțiunile pentru editarea programului. De asemenea se pot configura și intrările, blocurile și ieșirile ce îl compun;

Tastele ESC și OK ce anulează respectiv avansează comanda actuală. Altfel spus, ESC are rolul de a da procesul cu un pas înapoi și OK îl înaintează cu un pas.

Se folosesc aceste comenzi indiferent dacă este selectat un bloc sau conector sau dacă sunt modificate caracteristicile acestora.

Figure 32 – Configurarea unui bloc in LOGO!

Dupăcum se observă, câteva terminale ale blocului sunt notate cu ‚x’ lucru ce exprimă faptul că elementul nu le va folosi. În acest caz ele vor fi implementate automat cu valoarea elementului neutru al respectivei funcții.

Intrările sunt notate cu simbolul specific ‚I’ și în funcție de numărul lor lise atribuie unul. Existăși posibilitatea ca ieșirea unei componente să fie intrarea alteia și se evidentiază prin selectarea numelui blocului la intrarea corespunzătoare.

Ieșirea este notată și ea cu litera specifică ‚Q’ și în funcție de numărul acestora primeste și ea unul. Dacătoate proprietățile au fost selectate corect se apasă OK și se trece la urmatoarele, iar dacă nu, se apasă ESC și se întoarce la pasul anterior.

La terminarea programului se revine la meniul principal și din lista afișată se selectează, apăsând OK, Start. Astfel programul va fi rulat în PLC. Cu toate acestea este necesar ca programul să fie corect deoarece folosind acest mod de programare nu există posibilitatea simulării software al acestuia. Din acest motiv se preferă programarea cu ajutorul platformei LOGO!Soft Confort.

În concluzie, programarea automatului LOGO! nu este dificilă. Indiferent de alegerea făcută cu privire la metoda de programare trebuie să se țină cont de normele de realizare ale unui circuit și de corectitudinea acestuia.

prezentarea platformei realizate cu logo!

Platforma pentru studiul circuitelor logice combinaționale și secvențiale se folosește de un automat programabil și anume: PLC LOGO!. Acesta este un dispozitiv dedicat aplicațiilor de dimensiuni mici.

Acest tip de proiect poate fi folosit pentru implementarea și testarea oricărui tip de circuit care are maxim 8 intrări și maxim 4 ieșiri.

Peoiectul fizic este format din:

PLC LOGO! 230 RC, fabricat de Siemens;

Cablu LOGO! – PC, marca Siemens;

Sursă de alimentare Mean Well 240V AC – 24V DC;

Siguranță Eaton;

8 contactoare Contec;

8 intrări;

4 ieșiri;

12 rezistențe.

PLC LOGO! 230 RCeste un dispozitiv care se alimentează la o tensiune de 230V.

Cablul LOGO! – PC are rolul de a face legătura dintre PLC și PC, după cum îi spune numele.

Sursa de alimentare furnizează aparatului tensiunea necesară pentru ca acesta să funcționeze.

Siguranța protejează întreg sistemul de eventualele probleme de natură electrică.

Figure 33 – Ansamblul siguranță – sursă – LOGO! – cablu

Deoarece PLC-ul funcționează la tensiunea de la rețea, iar led-urile corespunzătoare intrărilor și ieșirilor nu suportă o asemenea tensiune s-a facut trecerea între acestea cu ajutorul convertoarelor.

Contactoarele, în acest caz, au rolul de a proteja și partaja circuitul în care există tensiune de 24V față de cel alimentat cu tensiune de 220V. Fiind în număr de 8, ele reacționează atunci când sunt activate intrările prin aprinderea unui led. Fiecare contactor îi corespunde unei intrări.

Figure 34 – Contactoare corespunzătoare fiecărei intrări

Ieșirile și intrările sunt reprezentate de mai multe LED-uri care se aprind atunci când mărimile sunt 1 logic și se sting atunci când au valoarea 0 logic. Intrările sunt comandate de mai multe întrerupătoare care corespund fiecărei mărimi, adică sunt în număr de 8.

Rezistențele sunt în număr de 12, fiecare pentru o mărime digitală. Deoarece tensiunea prin acel circuit este de 24V, s-a recurs la folosirea lor. LED-urile nu pot suporta o tensiune mai mare de 12V și astfel s-au adăugat rezistențe de 1.5 Kohm pentru a reduce tensiune ce se află la bornele lor până la 12V.

Figure 35 – Intrările și ieșirile platformei

După cum s-a observat s-au folosit fire conductoare de culori diferite pentru a se face distincția clară între parte de circuit care folosește tensiunea de la rețea și partea de circuit în care circulă o tensiune de 24V.

Figure 36 – Platforma de studiu a circuitelor logice combinaționale și secvențiale

Acesta este proiectul final care cuprinde toate elementele specificate anterior. Se observă diferența dintre tensiunile care circulă prin acesta în funcție de culoarea conductoarelor.

Se obsrevă că intrările automatului sunt alimentate la 220V, iar ieșirile au o tensiune de 24V. Acest lucru s-a realizat pentru protecția circuitului care funcționează la 24V, dar ieșirile lui LOGO! suportă și tensiunea de rețea. Practic, el poate fi folosit cu ușurință în aplicații care se suportă doar tensiuni de 220V.

În imaginea următoare se poate studia schema electrică a proiectului realizat. Se poate observa siguranța ce protejează sistemul, contactoarele care asigură buna funcționare a intrărilor, automatul și configurația lui, întrerupătoarele și rezistențele corespunzătoare mărimilor de intrare și respectiv de ieșire.

Figure 37 – Schema electrică a proiectului

circuite logice combinaȚionale (clc)

Circuitele logice combinaționale sau circuitele de comandă directă sunt, prin definiție, circuite de comutație caracterizate prin proprietatea că valoarea semnalelor/ mărimilor/ variabilelor de la ieșire sunt determinate în intregime de combinațiile momentane ale celor de la intrare.

Legătura dintre cele două tipuri de valori se numește funcție de transfer. Aceste circuite folosesc numai variabile primare. Ele nu au capacitatea de memorare a informației.CLC-urile sunt alcătuite din porți logice de bază, a căror operare poate fi descrisă cu ajutorul algebrei Booleene. Acestea se produc ca și circuite integrate individuale sau incluse în sisteme numerice integrate pe scară largă. Valorile pe care acestea le prelucrează sunt cele din sistemul de numerație binar și anume: 0 și 1.

porȚi logice

Porțile logice reprezintă componentele principale ale unui circuit logic combinațional. Proprietatea acestora este că execută funcția aproape imediat ce intrările s-au modificat. Cele mai uzuale sunt reprezentate de către: poarta NOT/NU; poarta OR/SAU; poarta AND/ȘI. Toate celelalte porți logice au la bază aceste trei elemente cum ar fi: NOR/SAU-NU; NAND/ȘI-NU; XOR/SAU Exclusiv; XNOR/ SAU-NU Exclusiv. Legătura dintre toate acestea poate fi sintetizată într-un tabel numit tabel de adevăr.

Totodată, toate circuitele combinaționale sunt formate din diferite conectări ale celor trei porți logice. Dacă legăm în mod corespunzător porțile logice se pot obține circuite mai complexe, dar care la randul lor pot fi integrate, individualizate și utilizate în realizarea altor tipuri de circuite. Acestea pot fi: multiplexorul și demultiplexorul; decodificatorul; sumatorul; comparatorul și lista poate continua.

Figure 38 – Structura CLC-urilor

Poarta NOT/NU (Inversorul)

Funcția NOT este cea mai simplă operație logică. Se recunoaște și sub denumirea de inversiune având simbolul de operare „¯„.Aceasta are o singură variabila de intrare și una de ieșire. Cea din urmă reprezintă valoarea opusă a celei de intrare.

Figure 39 – Poarta NOT și tabelul de adevăr asociat

Poarta OR/SAU

Poarta sau admite două sau mai multe variabile de intrare în funcție de configurațiautilizată, dar are o singura ieșire. Simbolul asociat acesteia este „+„ și reprezinta, în acest caz,o adunare logică. Cum aceasta este o componentă ce folosește intrări și ieșiri digitale, operația de adunare are ca rezultat tot o valoare binară. În concluzie, poarta logică OR/SAU este un circuit digital ce realizează adunarea logică dintre mai multe intrări.

Figure 40 – Poarta OR și tabelul de adevăr asociat

Cum valoarea unei variabile se poate inversa cu ajutorul inversorului, așa și semnalul de ieșire al portii OR se poate nega. Astfel se obține o nouă poartă logică ce are aceleași proprietăți ca cealaltă, dar redă la ieșire valoarea negată a acesteia. Ea se numește poartă NOR/SAU-NU.

Poarta AND/ȘI

Analog porții OR, aceasta este un element digital ce poate avea două sau mai multe intrări, dar o singură ieșire. Se bazează pe operația de multiplicare logică. Simbolul asociat este „∙„. Acesta nu este obligatoriu și daca se omite înțelesul expresiei este același.Spre deosebire de adunare, această operație areun rezultat identic indiferent dacă este inmulțire logică sau nu. În concluzie, poarta logica AND este un circuit electronic ce realizează produsul logic.

Și în acest caz se poate obține o valoare negată a porții prin înserierea cu aceasta a unui inversor. Poarta astfel obtinută reprezintă complementul porții AND si se numește NAND/ ȘI-NU.

Figure 41 – Poarta AND și tabelul de adevăr asociat

Poarta XOR/ SAU Exclusiv

Poarta XOR este o combinație a celor trei prezentate anterior. Ea poate avea doar două variabile de intrare pentru că efectuează operația de adunare modulo 2 sau de disjuncție exclusivă. Rezultatul acesteia se redă printr-o variabilă de ieșire. Și aceasta admite negație, poarta rezultantă numindu-se XNOR/ SAU-NU Exclusiv. Dacă luam ca semnale de intrare X și Y valoarea afișată de poartă va avea urmatoarea reație:

X XOR Y = ẊY + ẎX

Figure 42 – Poarta XOR și tabelul de adevăr asociat

multiplexorul (MUX) și demultiplexorul (DEMUX)

Un multiplexor e un circuit logic combinațional cu mai multe intrări și o singură ieșire. El poate avea mai multe date de intrare, dar numai una va fi redată la un momendat la ieșire. Această operație se datorează uneia sau mai multor intrări de selecție care dirijează informația. Din acest motiv multiplexorul mai este cunoscut și sub numele de selector de date.

De asemenea, pentru a-i întelege mai bine comportamentul, poate fi considerat un cumutator multipozițional controlat digital, unde codul aplicat la intrarea de selecție dictează ordinea de transmitere la ieșire a datelor de intrare.

Deoarece numărul maxim redat de intrările de selecție trebuie să fie egal cu numărul intrărilor de date N, numărul celor de selecție se apflă prin relația:

numărul intrărilor de selecție = log2N

Pe baza acestui principiu, există mai multe tipuri de multiplexoare:

MUX 2:1 (cel mai simplu multiplexor, cu 2 intrări de date, o intrare de selecție și o ieșire);

MUX 4:1 (cu 4 intrări de date, 2 intrări de selecție și o ieșire);

MUX 8:1 (cu 8 intrări de date, 3 intrări de selecție și o ieșire);

MUX 16:1 (cu 16 intrări de date, 4 intrări de selecție și o ieșire);

MUX 32:1 (cu 32 intrări de date, 5 intrări de selecție și o ieșire).

De la acest nivel de multiplexare nu mai este avantajoasă folosirea unui singur element. Pentru a îmbunătăți performanțele circuitului se folosesc mai multe multiplexoare conesctate în serie.

Demultiplexarea este operația inversă multiplexării. Demultiplexorul este un circuit electronic ce asigură transmiterea informației de la o singură sursă la mai mulți receptori. Altfel spus, el este structurat cu o intrare, mai multe intrări de date și de selecție dependente ca număr unele față de celelalte. Cum numărul de stări logice trebuie să fie egal cu cel al ieșirii de date N, numărul de intrări de selecție se poate calcula cu ajutorul relației:

N= 2numărul de intrări de selecție

Și în acest caz se poate face analogia cu un comutator multipoziționar, dar care în funcție de codul dat de intrările de selecție redauvaloarea corespunzătoare intrării de date către ieșirea asociată codului.Pentru a avea mai multe canale de transmisie a informației, dar un demultiplexor nu poate îndeplini cerințele se folosesc mai multe astfel de circuite înseriate. Acest procedeu se folosește de obicei în rețelele de comunicații folosindu-se atât MUX cât și DEMUX.

Ca și complementul său, acesta se clasifică în funcție de numărul de ieșiri:

DEMUX 1:2 (cu o intrare de date, o intrare de selecție și 2 ieșiri);

DEMUX 1:4 (cu o intrare de date, 2 intrări de selecție și 4 ieșiri);

DEMUX 1:8 (cu o intrare de date, 3 intrări de selecție și 8 ieșiri);

DEMUX 1:16 (cu o intrare de date, 4 intrări de selecție și 16 ieșiri);

DEMUX 1:32 (cu o intrare de date, 5 intrări de selecție și 32 de ieșiri).

Figure 43 – Multiplexorul și Demultiplexorul

Din figură se observă că dacă se dorește transmisia de informație de la N expeditori către N receptori, dar pentru aceasta se poate utiliza doar o linie atunci combinația multiplexor – demultiplexor este cea mai potrivită. Primul restrânge numărul intrărilor la unu pentru o linie de transmisie și celălalt, la capătul acesteia distribuie informația fiecărui receptor în parte.

Cu toate că aceste componente se fabrică sub formă de circuite integrate, ele au la bază tot combinații ale porților logice. Ca de exemplu, cea mai simplă implementare în ambele cazuri conține doar un inversor și două porți AND,iar la multiplexor se adaugă o poartă OR.

Figure 44 – Multiplexorul 2:1 și Demultiplexorul 1:2 – scheme logice

decodificatorul (DCD)

Un decodor pe n biți are n intrări și 2nieșiri. Cele n intrări formează un număr binar care determină în mod unic ce ieșire, dintre cele 2n, este adevărată.

Figure 45 – Decodificatorul pe 2 biți – Tabel de adevăr și schema logică

Acesta este cel mai simplu decodificator și cel mai bun exemplu pentru a înțelege funcționarea lui. După cum se observă și acesta este format doar din porți logice de bază cum ar fi poarta NOT și poarta AND. Din tabelul de adevăr rezultă ecuațiile ieșirilor, iar din schemă se observă modul de funcționare al circuitului.

Cu toate că prin definiție e spune că acesta are 2n ieșiri, unde n este numărul de intrări, nu întotdeauna se raspectă această regulă. Dacă pe lângă cele n intrări se adaugă o intrare enable (En), în funcție de polaritatea acesteia se transmite sau nu informația către ieșirea corespunzătoare. Pentru:

En = 1 se activează decodorul, acesta funcționând ca cel din imaginea prezentată anterior, adică la o anumită combinație de intrări se afisează o ieșire corespunzătoare;

En = 0 se dezactvează decodorul, indiferent de combinația de intrări folosită acesta nu va afișa nimic.

În concluzie, pentru acest caz nu vor fi decât 4 ieșiri în loc de 8 cum ar fi normal pentru un decodificator cu 3 intrări. Schema rezultantă ar conține o intrare En legată la fiecare poartă AND în parte și va comanda astfel polaritatea fiecăreia. În cele mai multe cazuri o astfel de configurație este mult mai utilă pentru că de obicei se dorește reducerea spațiului utilizat în circuite și un timp de execuție cât mai mic.

Figure 46 – Decodificatorul pe 2 biți cu intrare adițională (En) – Tabel de adevăr

sumatorul și comparatorul

Sumatorul, prin definiție este subsistemul logic combinațional care asigură, în mod direct sau indirect, efectuarea tuturor operațiilor aritmetice dintr-un sistem de calcul.

În sistemele digitale, în special în cele care formează structura internă a unui microprocesor este necesară executarea operațiilor matematice. Funcția de bază a acestora este adunarea.

Cu ajutorul ei se afectuează și operații de adunare , așa cum este normal, dar și operația complementară acesteia, scăderea. Ea se execută prin adunarea descăzutului cu complementul scăzătorului. Înmulțirea și împărțirea se efectuează prin adunări respectiv scăderi succesive. Astfel, acest bloc ce efectuează toate aceste funcții se numește sumator.

Adunarea se poate efecta în mod identic ca la cea obișnuită, în sistemul zecimal. Difrența apare atunci când se adună de două ori 1 logic: 1+1=10

Figure 47 – Adunarea în cazul sumatorului

După cum s-a observat la decodificator, adunarea a doi biți are ca rezultat un cuvânt pe doi biți. În această situație bitul din dreapta reprezintă suma, iar cel din stânga „carry” (half-adder). Elementul care realizează această adunare se numește semisumator. Circuitul are două intrări pentru cei doi biți și două ieșiri: una pentru sumă și cealaltă pentru transport (carry).

Figure 48 – Adunarea a 2 biți (Semisumator elementar)

După cum se observă din schemă acest bloc este la rândul lui format din porți logice. El are la bază o poartă XOR care la rândul ei se descompune în alte porți logice de bază și o poartă NOT. Astfel, dacă ajungem până la un nivel primar cu nivelul de descompunere se obține o combinație de porți logice.

Un sumator complet poate fi construit din două sumatoare simple:

Figure 49 – Adunarea a 2 biți (Semisumator elementar)

Se observă că cele două porți XOR se pot înlocui cu una singură și va avea trei intrări: X, Y și Cin. Astfel, suma finală va avea ca elemente cele trei intrări. Se observă că acest bloc are o intrare de transport, dar și o ieșire de transport. Cea dintâi este are rolul de a memora valoarea cu care se depășește atunci cand se face adunarea și va fi transmisă următoarei operații. De asemenea, această structură se folosește tot pentru adunarea a doi biți.

Dacă se dorește efectuarea acestei opertații pentru numere mai mari de un bit se poate face înlănțuirea acestor blocuri și se obține un integrat mult mai performat, dar care, la bază este format tot din porți logice de bază. Această înseriere este posibilă pentru maxim patru blocuri de sumatoare complete. Dacă se dorește adunarea a două numere de mai mulți biți decât patru, se utilizează conectarea în cascadă a diferitelor sumatoare.

Compratoarele numerice sunt, prin definiție, circuite logice combinaționale care permit determinarea valorii relative a două numere exprimate în cod binar. Schema bloc a unui compartator:

Figure 50 – Schema logică a unui comparator pe n biți

Se observă că acesta are 2*n intrări în funcție de câți n biți au numerele ce urmează a fi comparate și trei ieșiri pentru fiecare relație.

Comparatorul de un bit este cel mai simplu exemplu. Acesta, după cum îi spune și numele, compară cele două elemente de la intrare. El are trei ieșiri, câte una pentru fiecare rezultat în parte: <, = ,>. Ieșirile au implicit valoarea zero și în funcție de relația dintre cele două numere de la intrare se activează iesșirea corespunzătoare, celelalte rămânând zero. Compararea numerică a celor două numere de câte un bit se bazează pe următoarele observații:

, pentru ;

= 1, pentru ;

, pentru ;

Din aceste relații rezultă că un comparator pe un bit conține două porți NOT, două porți AND și o poartă XNOR. Dacă se dorește o analiză mai amănunțită se pot distinge din schemă funcțiile de bază. Din tabelul de adevăr rezultă comportamenul acestuia în funcție de intrările aplicate.

Figure 51 – Tabelul de adevăr și schema logică a unui comparator pe 1 bit

Pentru a obține comparatoare de mai mulți biți este necesară înserierea a n comparatoare de un bit. La acest nivel se compară, pe rând biți cel mai mult semnifivativi până se ajunge la cel mai puțin semnificativ și în funcție de rezultatele date se activează ieșirea corespunzătoare.

implementarea unei funcții logice

Minimizarea funcției

Problema esențială care trebuie rezolvată cu ajutorul circuitelorlogice combinaționale este implementarea unor funcții logice cu ajutorulunui număr minim de porți logice. Pentru atingerea acestui scop, funcțialogică trebuie adusă la o formă cât mai simplă care să conțină un numărminim de termeni. Acest proces se numește minimizarea funcției logice.

Despre funcțiile logice aduse la o formă minimizată se mai spune că suntscrise sub formă canonică. Există două forme canonice utile în proiectareacircuitelor logice combinaționale, suma de produse sau produsul de sume,prima dintre ele fiind cea mai folosită.

Etapele sintezei sunt:

definirea funcției (funcțiilor) de ieșire;

minimizarea;

desenarea schemei circuitului.

După modul în care a fost scrisă funcția, implementarea se poate face:

cu circuite SAU (OR), ȘI (AND), NU (NOT);

cu circuite ȘI-NU (NAND);

cu circuite SAU-NU (NOR).

Pentru a se folosi un minim de porți logice în realizarea C.L.C capabil să îndeplinească funcția de mai sus este necesar să se minimizeze funcția. Acest lucru poate fi facut prin două metode:

folosind teoremele algebrei Booleene;

folosind tehnica diagramelor.

Dacă se folosește prima metodă se utilizează ca suport matematic algebra booleană. Transformarea și minimizarea funcțiilor se bazează pe legile de compoziție ale algebrei booleene (complementarea = NOT; disjuncția = OR; conjuncția = AND) și pe legile logice care o caracterizează.

În general, în procesul de simplificare algebrică a unei funcții logice se recomandă efectuarea a doi pași:

funcția se scrie sub formă de sumă de produse;

termenii sunt grupați după factorul comun (dacă există), care apoi se scoate în fața parantezei. Această operație poate conducela eliminarea unuia sau mai multor termeni.

O altă metodă folosită pentru minimizarea funcțiilor logice este cea a diagramei Karnaugh. Ea este o metodă grafică de obținere a funcției logiceminimizate și de proiectare circuitul logic care să o realizeze, având capunct de start tabelul de adevăr. Teoretic, metoda poate fi folosită pentru unnumăr de variabile de intrare oricât de mare, însă practic este aplicabilăpentru cel mult șase variabile de intrare.

O diagramă Karnaugh este o reprezentare grafică a tabelului de adevăr a unei funcții logice. Diagrama unei funcții logice cu n intrări este un tablou cu 2ncelule, cate una pentru fiecare minitermen posibil.

Figure 52 – Diagrame Karnaugh pentru funcții de 2, 3 și 4 variabile

Fiecare celulă a diagramei conține data ce se gasește pe rândul din tabelul de adevăr al funcției ce poartă acelasi număr ca și celula, si anume: 0 dacă funcția are valoarea 0 pentru acea combinație de intrare și 1 în caz contrar. Pentru a reprezenta o funcție logică printr-o diagramă Karnaugh, se copiaza cifrele 1 si 0 din tabelul de adevăr în celulele corespunzatoare ale diagramei.

Expresia minimizată a variabilei de ieșire poate fi obținută din diagrama Karnaugh prin gruparea și încercuirea căsuțelor adiacente careconțin variabila binară 1. Fiecare celulă ocupată de "1" trebuie sa facă parte din cel puțin o grupare, dar poate fi inclusă în mai multe. Trebuie menționat faptul că se consideră adiacente și pătratele de la extremitățile unei linii sau unei coloane.

Cel mai avansat grad de simplificare se obtine dacă valorile "1" dintr-o diagramă Karnaugh sunt grupate într-un număr minim de grupuri, fiecare grup continând un număr maxim de "1".

Funcția de implementat în acest capitol are 4 variabile. S-au ales diferite combinații de coduri pentru care să se activeze. Pe baza celor spuse s-a construit tabelul de adevăr care reflectă, pentru cazul general, modul de funcționare a circuitului bazat pe această funcție.

Table 1 – Tabelul de adevăr al funcției F

După cum se poate observa liniile evidențiate ale tabelului sunt cele pentru care funcția are valoarea 1 logic. aceste valori ale funcției vor fi luate în considerare în construcția diagramei Karnaugh și pe baza lor se vor forma grupurile de valori.

Funcția rezultată direct din tabelul de adevăr va fi funcția normală și va conține 7 termeni. Aceștia sunt reprezentați fizic de către porțile logice AND și NOT, iar suma rezultată va fi reprezentată de o poartă OR ca va avea ca intrări ieșirile celor 7 termeni.

În concluzie, schema logică a acestei funcții va cuprinde 4 porți NOT, 7 porți AND și o funcție OR, care va avea la ieșire chiar valoarea funcției.

F =

Se onservă că termenii funcției sunt chiar produșii din tabel, adică: P1; P3; P6; P7; P11; P14; P15.

Table 2– Diagrama Karnaugh a funcției F

Se poate observa formarea a 3 grupuri de valori:

unul format din două valori evidențiat cu albastru din care rezultă termenul: ;

anul format din 4 valori ce conține întreaga coloană a tabelului care are mărimile îngroșate și scrise cu roșu din care rezultă următorul termen: cd;

unul format tot din 4 valori dintre care 2 comune cu ce anterior evidențiat cu verde din care se formează termenul: bc.

Funcția rezultată în urma acestui tabel se numește funcție minimalizată. Astfel, ecuația funcței dată de acest tabel are doar 3 termeni și se înțelege că și numărul porților logice folosite pentru realizarea schemei logice va fi considerabil mai mic.

În implementarea funcției se vor folosi 2 porți NOT; 3 porți AND, reprezentând fiecare termen al funcției și o poartă OR ce va avea ca intrare ieșirile celor 3 porți AND. Ultima poartă va avea ca ieșire valoarea lui F și va reprezenta operațiile de adunare ce apar în ecuația de definiție a funcției.

Implementarea în Logicly

Implementarea în Logicly se face prin realizarea schemelor rezultate în urma realizării tabelelor de adevăr și Karnaugh.Implementarea funcției rezultate din tabelul de adevăr:

Figure 53 – Funcția F reprezentată în Logicly

Am luat în considerare faptul că funcțiile au în principal valoarea 1 și le-am echivalat cu un contact 1 logic. Astfel, negația va lua valoarea 0 logic. Am considerat câte un contact pentru fiecare variabilă în parte.

Se observă că circuitul rezultant este destul de coplex și foarte greu de descifrat. Acest fapt reprezintă un mare dezavantaj al acestui limbaj de programare. Acest fenomen apare deoarece nu se pot face legături între trasee și circuitul final va avea atâtea trasee ca și numărul conexiunilor existente între elementele componente.

Și funcția minimizată se poate implementa:

Figure 54 – Funcția Fmin reprezentată în Logicly

Din nou se demonstrează că funcția minimizată este mult mai eficientă. Acest lucru este demonstrat prin simplitatea circuitului realizat și prin timpul de implementare considerabil mai mic față de varianta neprelucrată.

Implementarea în LOGO!

Implementarea în platforma LOGO!Soft Confort se realizează la fel ca la cea anterioară. Schema are aceeași construcție, dar în acest program nu se pot realiza porți logice cu mai multe intrări și ca urmare poarta OR va fi transformată în 3 porți OR. Două din acestea vor prelua informațiile de la cele 7 porți AND și cea din urmă va avea ca intrări ieșirile celor două.

În schema precedentă s-a folosit ca ieșire a circuitului un bec pentru a se putea realiza simularea, iar aici a fost necesar doar o ieșire Q.

Avantajul acestei platforme e reprezentat de posibilitatea conectării, într-un singur punct, a traseelor existente. Prin urmare, schema rezultată va fi mult mai ușor de descifrat și de urmărit.

Se realizează schema:

Figure 55 – Funcția F reprezentată în LOGO!Soft Confort

Funcția minimizată nu mai necesită porți suplimentare după cum se poate observa în imaginea următoare:

Figure 56 – Funcția Fmin reprezentată în LOGO!Soft Confort

În această imagine este combinația dintre simplitatea folosirii platformei de programare și avantajul minimizării funcției F.

Aceste funcții au fost simulate atât în aplicația de realizare cât și în proiectul realizat pentru studiul circuitelor logice combinaționale și secvențiale:

Figure 57 – Funcția Fmin reprezentată în LOGO!Soft Confort

Deoarece circuitul fizic are 8 intrări am considerat 4 dintre ele ca fiind variabilele fincției. Celelalte intrări nu influențează comportamentul circuitului sau valoarea finală a funcției implementate. Acest lucru se poate observa din imaginea afișată.

Am luat la întâmplare un produs pentru care funcția F are valoarea 1 logic și anume P3=0011. Se verifică existența valorii de 1 logic la ultimele două variabile corespunzătoare lui I3 și I4. Ca urmare a acestei combinații ale mărimilor de intrare funcția devine 1 logic. acest lucru se evidențiază prin aprinderea led-ului Q1 ce corespunde ieșirii lui F. Celelalte ieșiri sunt în permanență inactive.

De asemenea, s-au implementat ambele funcții și cum era de așteptat rezultatul a fost același în ambele cazuri. Atât pentru circuitul complex cât și pentru cel minimalizat proiectul fizic a reacționat în același mod.

Intrările pot fi comandate manual astfel încât să se studieze toate cazurile date de tabelul de adevăr.

circuite logice secvențiale (cls)

Circuitele logice secvențiale , prin definiție, sunt circuite a căror comportare depinde atât de semnalele aplicate la intrare la un moment dat cât și de evoluția lor ulterioară. În raport cu circuitele combinaționale acestea au proprietăți de memorie.

De asemenea, este obligatoriu ca una dintre intrările circuitului să fie o intrare de tact sau de ceas. Acest semnal, împreună cu memoria incorporată pot reda stările circuitului. Determinarea acestora și modificarea lor se realizează la momente sau intervale de timp determinate de semnalul de ceas (CLK). Acesta e format din impulsuri dreptunghiulre cu perioada de repetiție constantă.

Figure 58 – Circuite logice secvențiale

În funcție de întârzierile care pot apărea în circuit se pot distinge două tipuri de asemenea circuite:

Circuite secvențiale sincrone la care întârzierile în totalitate sunt egale iar subsistemul combinațional este ideal (fără întârziere). La astfel de circuite se aplică semnale de sincronizare la intervale egale de timp pentru ca procesele de comutație să aibă loc la momentele date de tactul de sincronizare;

Circuite secvențiale asincrone la care întârzierile sunt inegal distribuite iar subsistemul combinațional introduce și el întârzieri reziduale.

În concluzie, se poate spune ca un CLS poate fi descris prin relația:

CLS = ( x, z, Q, F, G)

Unde: x – vectorul mărimilor (binare) de intrare;

z – vectorul mărimilor de ieșire;

Q – vectorul stărilor circuitului;

F – funcția de transfer (intrare – ieșire) a CLS-ului;

G – funcția de tranziție a stărilor și exprimă determinarea stărilor următoare.

Circuitele basculante bistabile (CBB)reprezintă cel mai bine proprietățile CLS-urilor. Ele sunt circuite logice secvențiale cu două sau mai multe intrări și două ieșiri, acestea din urmă obligatoriu sunt complementare ca valoare. Dacă una este de nivel logic 1, automat, cealaltă este de nivel logic 0. Intrările sunt folosite pentru a provoca bascularea circuitului înainte sau înapoi între cele două stări.

Caracteristica de memorie a acestui circuit e reprezantată de faptul că un impuls aplicat la in trare poate schimba starea circuitului și aceasta rămâne neschimbată chiar dacă impulsul aplicat la intrare dispare. O nouă stare va fi activată atunci când se va introduce, din nou, la intrare un impuls cu o asemenea proprietate.

Figure 59 – Circuit basculant bistabil

Ca și familia din care fac parte, circuitele basculante bistabile, se poate clasifica în două categorii:

CBB sincron (secvențial) ce are prevăzută o intrare de tact;

CBB asincron (nesecvențial sau latch) ce nu are o asemenea intrare.

Există următoarele tipuri de bistabile:

CBB de tip S-R;

CBB de tip J-K;

CBB de tip D;

CBB de tip T.

circuite basculante bistabile de tip s-r (set – reset)

În cazul circuitelor logice combinaționale elementele de bază în crearea lor sunt porțile logice. În această situație se află acum circuitele basculante bistabile de tip S-R. Ele reprezintă temelia oricărui circuit secvențial realizat.

La rândul lor, ele sunt realizate di porți logice, deci, în concluzie, și pentru circuitele logice secvențiale porțile logice sunt circuite de bază. Se consideră totuși bistabilul S-R de bază deoarece toate celelalte reprezintă combinații dintre acesta și alte porți logice adăugate.

Figure 60 – Structura CBB-urilor

După cum se observă se pot obține mai multe tipuri de circuite basculante bistabile cu funcții diferite care au la bază aceeași structură ca și circuitul basculant bistabil de tip S-R. Toate acestea sunt la rândul lor circuite de bază pentru alte circuite și se pot integra pentru a se obține, în final, un circuit complex de dimensiuni și performanțe ridicate.

CBB asincron de tip S-R

Un circuit bistabil a cărui stare poate fi determinată de un impuls exterior poate fi construit cu două porți NOR sau pot fi folosite și porți NAND. Circuitulare două intrări S (SET) și R (RESET) și două ieșiri Q1 și Q2. În stareinactivă cele două intrări se află la nivel logic 0. Atâta timp cât ele se află în această stare, ieșirile nu își vor schimba stările logice în care se află.

După cum spune și numele, acest circuit nu are întârzieri nesincronizate și diferite. De aceea, pentru acesta nu e nevoie de un semnal de tact. Mai este cunoscut și sub denumirea de latch.

CBB asincron de tip S-R cu porți NOR

La acest circuit este important de știut că semnalele S și R sunt active pe frontul crescător. Intrarea corespunzătoare lui Q este R, iar pentru complementul său S.

Bascularea circuitului dintr-o stare stabilă în starea complementară poate fi provocată prin aducerea la nivel logic 1, pentru un interval de timp foarte scurt (impuls pozitiv), a uneia dintre cele două intrări, S sau R. Starea în care se vor afla ieșirile după aplicarea unui astfel de „stimul” de intrare, poate fi determinată considerând cele două stări posibile ale ieșirilor și funcțiile logice realizate de porțile NOR.

Funcționarea unui circuit basculant bistabil SR este sintetizată în tabelul din figura următoare.

În tabel, s-au folosit notațiile:

Qn – starea ieșirii normale înainte de aplicarea impulsului de nivel logic 1 pe una dintre intrări;

Qn+1 – starea ieșirii normale după revenirea intrării respective la nivel logic 0.

Figure 61 – Structura și funcționarea CBB S-R asincron cu porți NOR

Se poate observa că dacă impulsul de nivel logic 1 este aplicat la intrarea S, ieșirea normală va fi la nivel logic 1 indiferent de starea sainițială. De aceea intrarea S se mai numește intrare de înscriere a uneiinformații. Dacă impulsul de nivel logic 1 se aplică la intrarea R, ieșireanormală va fi la nivel logic 0 indiferent de starea sa inițială. Intrarea R se mai numește intrare de ștergere.

În tabel apare și situația în care ambele intrări sunt aduse simultan la nivel logic 1. În intervalul de timp în care ele se află la nivellogic 1 ambele ieșiri vor fi la nivel logic 0. Acest lucru rezultă din analizalogică a circuitului ca un circuit combinațional în stare staționară. Cele două porți nu reacționează simultan la un “stimul” extern. Una dintre ele vareveni mai rapid decât cealaltă la nivel logic 0.

După revenirea la nivellogic 0 a celor două intrări, ieșirile vor fi în starea 01 sau 10, dar fără a puteaprezice în care. De aceea, se spune despre această situație că este una nedorită, tocmai pentru că are un efect imprevizibil.

CBB asincron de tip S-R cu porți NAND

Acesta este cel mai simplu circuit secvențial și bistabil. El este utilizat pentru memorarea unui bit de informație. Este alcătuit din două porți NAND cu intrările S și R și la ieșire are variabila de stare Q. Mai poate conține și două inversoare pentru a activa semnalele de intrare.

Funcționarea dispozitivului e reflectată în tabelul de adevăr. În tabel, s-au folosit notațiile:

Qn – starea ieșirii normale;

Qn+1 – starea următoare aieșirii normale.

Figure 62 – Structura și funcționarea CBB S-R asincron cu porți NAND

Din tabelul de adevăr se observă că dacă valorile de intrare sunt diferite atunci ieșirea ia valoarea lui S, iar dac valorile sunt ambele 0 logic, Qn+1 are aceeași valoare ca cea anterioară.

Combinația S=R=1 este interzisă deoarece determină la ieșire egalitatea tensiunilor Q și Q negat cu 1 logic și astfel, ieșirile se află într-o stare nedeterminată.

CBB sincron de tip S-R

Acest bistabil are o intrare suplimentară de comandă ce poate fi privită atât ca intrare de tact (CK / CLK) cât și ca intrare de validare (EN). Poate fi utilizat și în aplicații nesecvențiale și în acest caz intrarea EN nu va mai fi de valori periodice. Pentru ca circuitul să fie complet sunt necesare două porți AND adiționale care să prelucreze semnalul de tact.

Figure 63 – Schema bloc a CBB S-R sincron

Și acest tip de bistabil se poate construi în două variante și anume:

CBB sincron S-R cu porți NOR;

CBB sincron S-R cu porți NAND.

CBB sincron de tip S-R cu porți NOR

Deși prin denumire se spune că folosește numai porți NOR, pentru prelucrarea semnalului de ceas se adaugă două porți AND. În acest circuit apar schimbări de stări numai când intrarea de ceas are valoarea 1.

Figure 64 – Structura și funcționarea CBB S-R sincron cu porți NOR

Circuitul detector de front furnizează un impuls scurt (CLK*) coincident cu frontul crescător sau descrescător al semnalului de tact. Cele două porți AND alcătuiesc un circuit de dirijare, care permite impulsuluiCLK* să treacă spre circuitul SR de bază în funcție de starea logică aintrărilor de control S și R.

Tabelul de adevăr sintetizează funcționarea circuitului SR sincronizat cu frontul descrescător al semnalului de tact. Se poate observa că starea deincertitudine privind răspunsul circuitului în situația în care ambele intrărisunt aduse simultan la nivel logic 1 se păstrează. Frontul semnalului de tact carepermite realizarea unui proces de comutare se numește front activ.

CBB sincron de tip S-R cu porți NAND

În construcția acestora apar în plus două porți NAND ce au rolul de a valida sau nu intrările S și R. În tabelul următor se va exprima funcționarea bistabilului atunci când semnalul de tact este 1 logic.

Figure 65 – Structura și funcționarea CBB S-R sincron cu porți NAND

Modificarea lui S și R se poate face oricând, dar dacă aceasta se face atunci când EN = 0 modificările nu se transmit la ieșirile Q si Q negat deoarece în această situație ieșirileau valoarea “1” indiferent de faptul că R sau S se modifică. Starea variabilelor de intrare și ieșire înainte de aplicarea impulsului n+1 de tact se noteaza cu Sn , Rn si Qn, iar dupa aplicarea impulsului n+1 de tact se noteaza cu Sn+1, Rn+1 si Qn+1 . Nici acest latch nu poate fi folosit în aplicatii în care poate apare combinatia S = R = 1.

circuite basculante bistabile de tip j-k (jam – keep)

Aceste bistabile vin în ajutorul utilizatorilor prin evitarea nedeterminărilor ce apar în cazul bistabilelor S-R. Acest lucru se realizează prin modificarea schemei astfel încât aceasta sa aibă o evoluție cunoscută pentru toate variantele ce pot apărea la intrare.Acest fenomen se traduce prin adăugarea unei reacții a circuitului de bază. Ca și la cel anterior, există mai multe tipuri de construcție:

CBB J-K asincron

Circuitul basculant bistabil asincron de tip J-K are la bază bistabilul asincron de tip S-R la care se adaugă două porți și care au ca intrări semnalele J și K; ieșirile Q negat respectiv Q, iar ieșirile sunt reprezentate de semnalele S și R.

Figure 66 – Structura și funcționarea CBB J-K asincron

După cum se poate observa toate ieșirile sunt cunoscute indiferent de intrările aplicate. Pentru J=K=1 ieșirile bistabilului S-R sunt complementare, iar ieșirea ia valoarea lui S.

Altfel spus:

dacă intrările au valori diferite, ieșirea ia valoarea lui J;

dacă sunt egale cu 0, ieșirea ia valoarea anterioară;

dacă sunt egale cu 1, ieșirea devine inversul valorii anterioare.

CBB J-K sincron

Acest circuit respectă structura celui asincron și are în plus un demnal de tact sau de validare care se leagă la porțile AND.

Figure 67 – Structura și funcționarea CBB J-K sincron

Se observă că ieșirea se schimbă numai când semnalul de ceas are valoarea 1. Acesta este singurul lucru ce apare în plus la acest tip de bistabil. Funcționarea lui este bazată pe aceleași criterii ca la cel asincron.

circuitul basculant bistabil de tip d

Acest tip de circuit basculant este format dintr-un bistabil J-K în care J = D și K = NOT D. De asemenea, se împarte în:

CBB asincron de tip D;

CBB sincron de tip D.

Singura diferență între acestea este că la cel sincrron apare un semnal de ceas în funcție de care se schimbă sau nu valoarea ieșiri.

Figure 68 – Structura și funcționarea CBB D sincron

Din imagine se observă că funcționarea este aceeași ca la J-K,adică ieșirea ia valoarea lui J(D). Deoarece K = NOT D, se consideră negația lui și depinde din acesta din acest motiv nu se mai ia în considerare în modificarea stărilor.

Folosirea acestor circuite basculante bistabile într-o anumită configurație duce la formarea regiștrilor care pot fi integrați și folosiți în special în dispozitivele ce folosesc memorii, adrese de date și așa mai departe. Aceștia permit memorarea sau deplasarea informației la comanda impulsurilor de tact.

circuitul basculant bistabil de tip t

De asemenea, acest circuit are la bază un J-K, ce la rândul lui este format dintr-un S-R. Dacă la bistabilul de tip D, J = D și K = NOT D, la acesta ambele intrări sunt egale ( J = K = T). ca și în cazul anterior există mai multe feluri de construcție în funcție de prezențz sau lipsa semnalului de validare:

CBB asincron de tip T;

CBB sincron de tip T.

Figure 69 – Structura și funcționarea CBB T sincron

Datorită faptului că J = K există doar două stări ale acestui dispozitiv atunci cănd semnalul de ceas este 1. Funcționarea se bazează pe cea a bistabilului J-K atunci când cele două valori sunt egale, astfel:

Când J=K=0, ieșirea are valoarea celei anterioare;

Când J=K=0, ieșirea are valoarea inversă a celei anterioare.

Dacă se leagă mai multe bistabile de tip T într-o anumită manieră se pot obține numărătoare care, la rândul lor, se pot integra și se pot folosi mult mai ușor în circuite.

implementarea unui numărător

Numărătoarele sunt circuite care evoluează periodic (ciclic) între anumite stări. Numărul stărilor distincte dintr-un ciclu se numește modulul numărătorului și se notează cu m.

Bistabilele utilizate în construcția numărătoarelor sunt de tip T realizate de obicei din bistabile JK cu T = 1 permanent sau uneori cu validarea accesibilă în exterior. Ele preiau caracteristicile elementelor componente și pot fi asincrone sau sincrone.

Implementarea în LOGO! Soft Confort

Numărătorul considerat pentru aplicarea lui LOGO! este format din 4 bistabile. Acestea se pot observa din circuitul realizat în LOGO!Soft Confort. Circuitul realizat poate număra până la 12 cicluri ale semnalului de ceas.

Acesta are 5 intrări digitale, o intrare de ceas și 4 ieșiri care devin active o scurtă perioadă de timp. Bistabilelecuprind fiecare 4 porți NAND și fiecare dintre ele sunt grupate astfel încât să se observe cu ușurință la stuidiul circuitului.

Figure 70 – Structura numărătorului – intrări și bistabile

Se observă că semnalul de ceas poate fi setat în funcție de dorințele utilizatorului. I se poate modifica atât perioada frontului activ cât și cea a frontului inactiv. Cu cât perioadele sunt mai mari cu atât numărătorul trece mai încet de la o valoare la alta.

De asemenea, bistabilele au o intrare comună și anume I1. Celelalte intrări sunt obținute din combinații de semnale. Astfel fiecare bistabil va avea un comportament diferit unul față de celălalt.

Figure 71 – Structura numărătorului – ieșiri

În imaginea prezentată se observă că ieșirile sunt comandate în principal de semnalul de ceas, dar și de ieșirile bistabilelor. Cel mai important criteriu în activarea ieșirilor este chiar valoarea numărătorului deoarece acesta ajunge până la 12 perioade ale semnalului de ceas.

Din această cauză ieșirile nu vor afișa valoarea în binar a numărului memorat de numărător. Astfel, numărul maxim luat în considerare de numărător s-a împărțit la numărul ieșirilor. Așadar, fiecare led corespunzător ieșirilor se va aprinde pentru mai multe valori numărate.După ce s-a ajuns la ultima valoare toate ieșirile vor fi activate și numărătorul se va reseta.

De asemenea, acest numărător are contact de Pauză și de Reset. Acestea sunt reprezentate de intrările I1 și I2.

S-a aleg programarea dispozitivului din platforma LOGO!Soft Confort deoarece este mult mai accesibilă în această situație. Astfel, s-a putut realiza circuitul astfel încât să aibă un aspect plăcut și să ocupe cât mai puțin spațiu.

Dacă s-ar fi ales programarea direct din PLC, atunci timpul de realizarea al acestuia ar fi fost cu siguranță mai mare. Astfel, ar fi trebuit setată fiecare componentă a circuitului care este la limita superioară din punct de vedere al memoriei dispozitivului.

Pentru o idee mai clară cu privire la aspectul circuitului realizat în automatul programabil am făcut posibilă încărcarea programului din PLC în LOGO!Soft Control. Circuitul obținut nu are o formă compactă și e greu de urmărit. De asemenea, se folosesc multe etichete și se pierde continuitatea semnalului.

În continuare vor fi prezentate, în ordine, circuitele individuale care se formează în urma încărcării acestia din PLC în LOGO!Soft Confort.

Figure 72 – Structura numărătorului – circuitul 1

Figure 73 – Structura numărătorului – circuitul 2

Figure 74 – Structura numărătorului – circuitele 2, 3 și 4

Figure 75 – Structura numărătorului – circuitele 5 și 6

Figure 76 – Structura numărătorului – circuitele 7 și 8

Figure 77 – Simularea numărătorului în LOGO!Soft Confort

Se poate observa că, chiar dacă simularea se face la niver software, circuitul funcționează în mod normal. Toate intrările acestuia trebuie să fie active pentru ca procesul de simulare să înceapă.

În același timp apare și o fereastră cu rolul de a arăta valoarea pe care o are numărătorul la un moment dat. Dacă se întrerupe intrarea I5 sistemul se oprește la valoarea din acel moment și se reia numărătoarea după ce s-a activat.

Acea fereastră înlocuiește ecranul automatul programabil care , de asemenea va afișa același mesaj.

Figure 78 – Simularea numărătorului în LOGO!

Figure 79 – Resetarea numărătorului.

Dacă intrarea I2 a circuitului este dezactivată atunci valoarea numărătorului ia valoarea inițială, adică 0. În această situație și ieșirile se dezactivează. Starea intrărilor I6, I7,I8 nu influențează funcționarea circuitului.

Intrarea I1 are rol de pauză și oprește numărătoarea la valoarea la care aceasta s-a dezactivat.

concluzii

Scopul acestei lucrări este acela de a aduce în atenția utilizatorilor a nouă metodă de implementare a aplicațiilor de dimensiuni mici. Aceasta folosește modulul LOGO! fabricat de cei de la Siemens.

Am ales să realizez această temă pentru proiectul de diplomă deoarece cred că automatizarea reprezintă viitorul în orice domeniu tehnologic, aplicând electronica în toate procesele de producție și folosind facilitățile acesteia, la orice nivel. Cred că și aplicația este un sistem automatizat destinat îmbunătățirii activității și vieții omului.

Automatul programabil care se utilizează în procesele automatizate poartă denumirea de PLC ( Programmable Logic Controller). PLC-ul nu este numai un simplu microprocesor, ci mai degrabă este asemănător cu un calculator, deoarece are propriul său sistem de operare și conține intrări și ieșiri ușor de accesat de către utilizator. Prin urmare, acesta este un dispozitiv de bază în tot procesul, deoarece substituie omul cu foarte mult succes.

Cu toate că prețul de achiziție al acestor dispozitive poate fi descurajatorare pentru un cetățean de clasă mică sau medie aceștia își recuperează banii prin aplicațiile pe care le poate dezvoltă.

De asemenea, ele au avantajul de a dezvolta aplicații simple, pe care chiar și utilizatorii începători le pot crea. Platforma de programare a automatului are o interfață prietenoasă și intuitivă. Modul de realizare a circuitului este simplu deoarece conectorii și funcțiile sunt clasificate după nivelul de folosire a acestora în circuite.

Circuitele digitale sunt din ce în ce mai folosite în această perioadă. Ele se bazează pe aceleași legi și teoreme ca și algebra booleană. Cele mai simplu circuite logice sunt reprezentate de porțile logice care sunt în structura fiecărui circuit numeric.

Această lucrare îmbină cunoștințele ce se aplică în circuitele digitale cu cele de programare și cele de automatizări.

Principalul obiectiv al automatizării este acela de a îmbunătăți viața omului, să preia de la acesta activitățile grele și monotone, să crească productivitatea proceselor și să ridice calitatea produselor cu o micșorare corespunzătoare a costurilor.

Monitorizarea automată este foarte importantă în ziua de azi, când trăim într-o lume din ce în ce mai sigură, precisă și tot mai tehnologizată. Utilizarea sistemului de monitorizare și control asigură o securitate sporită și un grad de confort mărit, la un preț relativ ridicat, pentru utilizatorul casnic, dar amortizându-se in timp.

Investiția devine competitivă pentru clienții industriali.

Prin urmare, automatizarea a ajutat industria de toate felurile să ajungă la un nivel foarte înalt de eficiență și performanță, iar prin intermediul acestei aplicații am reușit să creez un sistem automat

rezumat

Această lucrare are scopul de a prezenta facilitățile unui sistem complet automatizat și de a evidenția necesitatea folosirii acestuia în optimizarea proceselor.

În acest proiect este prezentat procesul de automatizare a unor aplicații numerice de mici dimensiuni. Lucrarea este alcătuită din 4 capitole și se numește: platformă pentru studiul circuitelor logice combinaționale și secvențiale.

În primul capitol s-a făcut o incursiune în istoria circuitelor digitale. S-au prezentat teorii și legi ale electronicii digitale. După cum s-a observat aceasta a avut o dezvoltare rapidă și datorită tehnologiilor avansate reprezintă un capitol important în cercetarea de specialitate, dar și în dezvoltarea tuturor domeniilor existente.

Capitolul 2 cuprinde o serie de platforme care pot dezvolta și implementa circuitele digitale anterior specificate. Am ales să prezint 3 dintre programele existente și să realizez o paraleră între modul de funcționare al acestora. Am prezentat astfel, dezavantajele și avantajele fiecăreia.

Pentru realizarea proiectului am ales ca platformă cea creată de Siemens pentru LOGO! și anume: LOGO!Soft Confort. Această platformă este special creată pentru acel dispozitiv și este intuitivă și practică în comparație cul celelalte.

De asemenea, în acest capitol am prezentat proiectul fizic ce conține PLC-ul LOGO! și echipamentele necesare pentru funcționarea sa, dar și pentru testarea circuitelor implementate în aplicația atașată.

În capitolul 3 am detaliat circuitele logice combinaționale. Acestea reprezintă elementele de bază ale electronicii digitale și a multor aplicații mai complicate. Printre ele se numără porțile logice, multiplexoarele; demultiplexoarele; decodoarele; sumatoarele și comparatoarele și altele. Toate acestea își aduc aportul într-un fel sau altul la dezvoltarea erei tehnologizării.

Tot în capitolul acesta am demostrat funcționarea proiectului implementând o funcție dată și funcția sa minimalizată. Cum era de așteptat, răspunsul acestuia în ambele cazuri a fost același.

De asemenea, am creat circuitul corespunzător funcției în două platforme de implementare și s-a putut observa că LOGO!Soft Confort a fost mult mai potrivită pentru acest tip de aplicație.

Capitolul 4 este o continuare a capitolului 3 și conține descrierea circuitelor logice secvențiale. Acestea sunt compuse din circuitele logice combinaționale la care s-a adăugat memorie și feedback. Ele ajută la implementarea unor aplicații mai complexe.

Principalele circuite care se încadrează în această categorie sunt bistabilele S-R, J-K,D și T. În funcție de conexiunile între acestea se pot obține numărătoare și regiștrii, care sunt foarte importanți în realizarea memoriilor.

Ca aplicație reprezentativă pentru acest capitol am ales un numărător. El numără până la 12 perioade ale semnalului de ceas. În funcție de starea intrărilor circuitului și de valoarea memorată la un moment dat ieșirile proiectului se activează. De asemenea, mărimea este afișată pe ecranul automatului programabil.

summary

This paper aims to present the comforts of a fully automated system and highlight its need for process optimization.

In this project it is presented the automation of small numerical applications. The work consists of four chapters and is called: platform for the study of combinational and sequential logic circuits.

The first chapter was made a foray into the history of digital circuits. There appeared theories and laws of digital electronics. As noted it had a rapidly developing and due to advanced technologies is an important chapter in the specialized research, but also in developing all existing domains.

Chapter 2 contains a number of platforms that can develop and implement digital circuits previously specified. I chose to present three of the existing programs and realize a parallel between how they function. I have presented such disadvantages and advantages of each.

For the project I chose as platform the one created by Siemens LOGO! named: LOGO! Soft Comfort. This platform is specifically designed for that device and is intuitive and practical compared to others.

Also, in this chapter I presented the physical project containing PLC LOGO! andthe required equipment for its operations, but also for testing circuits implemented in the attached application.

In Chapter 3, I detailed combinational logic circuits. These are the basics of digital electronics and many more complicated applications. They include logic gates, multiplexers; demultiplexers; decoders; adders and comparators and others. However they are making a contribution in one way or another to the development of technology era.

Also in this chapter I demonstrated the operation of the project implementing a given function and its minimized function. As expected, his reply was the same in both cases.

I also created the feature in two platforms of circuit implementation and it was able to observe that LOGO! Soft Comfort was more suitable for this type of application.

Chapter 4 is a continuation of Chapter 3 and it contains a description and sequential logic circuits. They are composed of combinational logic circuits to which was added memory and feedback. They help to implement more complex applications.

The main circuits that fall into this category are flip-flops S-R, J, K, D and T. Depending on the connections between them can be obtained counters and registers, which are very important in memory products.

As a representative application for this chapter I choose a number. He counts up to 12 periods of the clock signal. Depending on the status of input circuit and the value stored at one time the project outputs are activated. Also, the value is displayed on the controller.