Короткі теоретичні відомості. У мові програмування FBD логічні операції, що виконуються над двійковими сигнальними

У мові програмування FBD логічні операції, що виконуються над двійковими сигнальними станами, приймають форму функцій AND (І), OR (АБО) і Exclusive OR (Виключаюче АБО). Операнди, чиї сигнали стану скануються і комбінуються, подаються (записуються) на входи цих функцій. В програмному пакеті WinPLC7 можна сканувати наступні операнди:

– вхідні і вихідні біти, маркери;

– таймери та лічильники;

– біти глобальних даних;

– біти тимчасових локальних даних;

– біти статичних локальних даних;

– біти слова стану (результати оцінки і обчислень).

Кожен бінарний операнд може бути адресований абсолютно або символічно. При скануванні бінарного операнда, або всередині схеми бінарної логіки (функціонального плану), є можливість інвертувати результат логічної операції за допомогою символу інвертування (заперечення).

У FBD для кожного сегмента програмується одна схема бінарної логіки (схема двійкової логіки). Логічна схема може складатися з одного або великого числа з'єднаних між собою функціональних елементів. Логічна схема, або логічна операція (логічні операції), завжди повинна бути завершена, наприклад, оператором присвоювання. Привласнення впливає на бінарний операнд за допомогою результату логічної операції.

FBD використовує бінарні функції AND, OR і Exclusive OR (рис. 2.1). Всі функції можуть мати (теоретично) будь-яку кількість функціональних входів (входів функції). Якщо вхід веде безпосередньо до функціонального елементу, то сигнальний стан сканованого операнда безпосередньо використовується в логічній операції, якщо вхід постачений знаком заперечення, то сигнальний стан сканованого операнда інвертується перед виконанням логічної операції.

а)	б)	в)
Рисунок 2.1 – Графічне представлення бінарних функцій: а) елемент І, б) елемент АБО, в) елемента Виключаюче АБО

Функція AND (І). Дана функція комбінує два бінарних станиодин з одним і генерує результат логічної операції (RLO) «1», якщо обидва стани (обидва сканованих результати) дорівнюють «1». Якщо функція AND має кілька входів, результати сканування всіх входів повинні бути рівні «1», щоб вихід RLO дорівнював «1». В інших випадках функція AND на своєму функціональному виході видає RLO «0». Приклад реалізації функції AND представлено на рис. 2.2.

Рисунок 2.2 – Реалізація функції AND та часові діаграми її роботи

У схемі 1 (Network 1) функція AND має три входи, кожний з яких може бути підключений до будь якого бінарного операнду. Всі операнди скануються з очікуванням сигнального стану «1», тому сигнальні стани операндів безпосередньо (прямо) об'єднуються по AND. Якщо всі скановані операнди мають сигнальне стан «1», то функція AND встановить операнд Output1 (Вихід 1) в «1». В інших випадках умова і не виконується, і операнд Output1 (Вихід 1) скидається в «0».

Схема 2 (Network 2) показує функцію AND з інвертованим входом. Результат сканування для інвертованого операнда дорівнює «1», якщо цей операнд дорівнює «0», тобто в прикладі умова AND виконується, коли операнд INPUT4 (Вхід 4) дорівнює «1» і операнд Input5 (Вхід5 ) дорівнює «0».

Функція OR (АБО). Дана функція комбінує два бінарних сигнальних стану і повертає RLO «1», коли один з цих станів (один з результатів сканування) дорівнює «1». Якщо функція OR має кілька входів, то для того, щоб результат логічної операції (RLO) був «1», потрібно тільки один вхід, результат сканування якого дорівнює «1». Функція OR повертає RLO «0», коли результати сканування всіх входів дорівнюють «0». Приклад реалізації функції OR представлено на рис. 2.2.

Рисунок 2.3 – Реалізація функції OR та часові діаграми її роботи

На схемі 3 (Network 3) функція OR оснащена трьома входами, кожен з цих входів може бути з'єднаний з будь-яким бінарним операндом. Всі операнди скануються з очікуванням сигнального стану «1», тому сигнальний стан операндів безпосередньо об'єднуються по OR. Якщо один або більше сканованих операндів мають сигнальне стан «1», то наступний оператор встановить операнд Output3 (Вихід 3) в «1». Якщо всі скановані операнди мають сигнальне стан «0», то умова OR не задовольняється, і операнд Output1 (Вихід 1) скидається в «0».

Схема 4 (Network 4) демонструє функцію OR з інвертованим входом. Результат сканування інвертованого операнда дорівнює «1», якщо даний операнд дорівнює «0», тобто в прикладі умова виконується OR, якщо операнд Input4 (Вхід 4) має сигнальний стан «1» або операнд Input5 (Вхід 5) має сигнальний стан «0».

Функція ХOR.Дана функція комбінує один з одним два бінарних стану і повертає RLO «1», коли два стани (результати сканування) не є однаковими, і RLO «0», якщо два стани (результати сканування) ідентичні. Приклад реалізації функції ХOR представлено на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 – Реалізація функції ХOR та часові діаграми її роботи

На схемі 5 (Network 5) два входи, обидва скановані з очікуванням сигнального стану «1», ведуть у функцію ХOR. Якщо тільки один з сканованих операндів дорівнює «1», то умова ХOR виконується, і операнд Output5 (Вихід 5) встановлюється в «1». Якщо обидва операнди «1» або «0», то операнд Output5 (Вихід 5) дорівнює «0».

Схема 6 (Network 6) зображує функцію ХOR з інвертованим входом. Результат сканування інвертованого операнда дорівнює «1», коли операнд скинутий в «0», тобто умова ХOR в прикладі виконується, якщо обидва вхідних операнда мають однакові сигнали стану.

Функція ХOR може бути запрограмована такоє з кількістю входів більше двох. У такому випадку умова ХOR задовольняється (у разі безпосереднього сканування), якщо непарне число сканованих операндів мають результат сканування «1».

Програмний продукт WinPLC7 дозволяє вільно комбінувати бінарні функції одна з іншою. Наприклад, можна об'єднати кілька функцій AND по функції OR чи дві функції OR по функції ХOR. Кількість функцій в логічній операції (схемі) теоретично необмежена.

Інвертування результату логічної операції використовується для наступних задач:

– сканування бінарного операнда, що еквівалентно скануванню з очікуванням сигнального стану «0»;

– між двома бінарними функціями (що еквівалентно інвертування результату логічної операції) OR;

– на виході бінарної функції (наприклад, якщо необхідно встановити або скинути бінарний операнд, коли умова не виконана, тобто коли RLO = «0»).

На рис. 2.5 показано функцію NAND (функцію AND з інвертованим виходом) і функцію NOR (OR функцію з інвертованим виходом). RLO функції NAND дорівнює «0» тільки тоді, коли всі входи мають сигнальний стан «1». Функція повертає NOR RLO «1» тільки тоді, коли на жодному із входів не має сигнального стану рівного «1».

а)

б)

Рисунок 2.4 – Реалізація функціїй NAND (а) і NOR (б) та часові діаграми їх роботи

Хід роботи

1. Ознайомитися з основними типами логічних операцій в програмному пакеті WinPlС7.

2. Скласти програму реалізації логічної функції згідно з варіантом завдання (таб. 2.1).

Таблиця 2.1 – Варіанти завдань

3. Провести покроковий контроль розробленої програми.

Зміст звіту

1. Титульна сторінка.

2. Тема й мета роботи.

3. Опис проведеної роботи.

4. Структурна схема розробленої програми.

5. Висновки щодо роботи.

Контрольні питання

1. Охарактеризуйте основні типи блоків логічних функцій та операції які вони дозволяють виконувати.

2. Поясніть роботу функції AND. Наведіть часові діаграми її роботи.

3. Поясніть роботу функції OR. Наведіть часові діаграми її роботи.

4. Поясніть роботу функції ХOR. Наведіть часові діаграми її роботи.

5. Для яких задач використовується задача інвертування.

6. Поясніть роботу функції NAND. Наведіть часові діаграми її роботи.

7. Поясніть роботу функції NOR. Наведіть часові діаграми її роботи.

Література:[3, с. 102–112; 4, с. 68–75; 5, с. 47–63].

Лабораторна робота №3

Поиск по сайту: