Актуализация на система с девиаторни ключове. Схема с Smart Relay

Разработката която искам да ви покажа, я направих преди няколко месеца. Тя ми беше дадена като задание за курсов проект, но смятам, че има своята експлоатационна тежест, и може да търпи развитие и модификации.

Поради факта, че имах конкретни задания, схемата е реализирана с програмируемо реле на фирмата Schneider Electric, но концепцията може да бъде реализирана спокойно с който и да е подобен продукт.

I.                  Съдаржание на проекта
1.     Задание. Същност и пояснения.2.     Блок схема на поставаената задача.3.     Актуализация на заданието, чрез промяна на технологията и ТСА.4.     Описание на входните и изходните сигнали на системата.5.     Програмна реализация на задачата.

II.            Реализация на поставените задачи
1. Задание. Същност и пояснения.

Целта на поставената задача е да се реализира система за включването и изключването на лампа от няколко различни ключа.

Фиг.1 Схема на свързване на лампа, с два отделни ключа
На Фиг.1 виждаме реализирана схема на свързвана, която използва два ключа за промяна на състоянието на една лампа. Независимо от това който от ключовете бива натиснат, винаги лампата ще променя състоянието си от включено в изключено.

Фиг.2 Схема на свързване на лампа, с три отделни ключаАналогично на първия случай, на фигура 2 имаме същата система, но реализирана с 3 ключа. Класическото изпълнение на тази задача става, чрез използването на девиаторни ключове (Multiway Switches). То е доказано във времето, като ефективно но само по себе си има няколко съществени недостатъка. Най-съществения от тях е, че при нужда за добавяне на допълнителни ключове, трябва да се правят сложни хардуерни и монтажни процедури, които при реализацията посредством PLC са премахнати.
2. Блок схеми на поставените задачи.
Принципа на работа на двете схеми на свързване може да бъде описано, чрез съответните блок схеми.

Фиг.3 Блок схема на вариант с два ключа
На схемата като Input 1 и Input 2 са отбелязани съответно промяната на състоянието на ключове 1 и 2. Тя е изградена, съборазно таблицата за истинност на „сума по модул 2“ или „изключващо ИЛИ“.

Фиг. 5 Таблица на истинност на „изключващо ИЛИ“.Ако приемем, че лампата е логически елемент който може да приема две състояния, 1 –„Включено“ и 0-„Изключено“, и ключовете могат да заемат същите състояния, тогава можем да разсъждаваме по блок схемата по следния начин. Ако двата ключа имат еднакви състояния, то това означава, че лампата е включена, и към нея се подава „0“ за да бъде спряна. Ако са с различни стойности, означава, че лампата е спряна и към нея се подава „1“ за да бъде пусната.3.     Актуализация на заданието, чрез промяна на технологията и ТСА.
В класическия си вид, този тип системи за запалване на лампа, използват така наречените девиаторни ключове (Multiway Switches).

Фиг.6 Принципна схема на свързване с девиаторни ключовеАко добавим един кръстат ключ можем да направим схемата да пали лампата от 3 различни места.

Фиг.7 Принципна схема на свързване с три ключа
Чрез добавянето на още допълнителни кръстати ключове, свързани последователно между двата девиаторни, можем да направим колкото са необходими места за включване. Това само по себе си работи добре, но при нужда от добавяне на нови ключове, се налагат няколко по-сложни от монтажна гледна точка операции. Първо трябва да се прекъсне захранването. След това трябва да се прекъсне връзката между два кръстати ключа, или между девиаторен и кръстат, да се разпънат нови проводници, който да са свързват новия елемнт към старите два, да се свърже новия елемент, и след това да се пусне отново захранването. В цялата процедура могат да възникнат няколко основни проблема. Един от тях е физическото разположение на ключовете и проводниците. Ако са на неудобно място, където трябва да се правят разрези, пробиви в стени, с цел да се достигнат самите проводници. След това трябва да се изтеглят проводници до мястото на поставянето на новия ключ, което само по себе си означава 4 проводника.Цялата тази процедура може да се съкрати ако се използват така наречените Smart Relay. Те представляват програмируеми релета, имащи различни на брой входове и изходи. Предимството на тези релета е, че в тях може да се залагат потребителски програми. В случая можем да използваме такова реле, като междинен модул, който да обработва подадените от физическите ключове сигнали, и да управляваме лампата. С използването на такъв междинен модул, много лесно можем да добавям допълнителни ключове, и интегрирането им в работната програма става много лесно.

За целите на курсовата работа е избрано програмируемо реле на фирма “Schneider electric” модел SR2B121JD.

Фиг.8 Програмируемо реле модел SR2B121JD
Релето е подходящо защото има 8 входни канала, поддържащи дискретни входове, каквито ще поучаваме от ключовете. Също така има релейни изходи, поддъращи над 220VAC, което ни позволява да свържем лампата дикретно, и така да я управялваме без допълнителна силова електроника.

Фиг.9 Принципна схема за управление реализирана с SR2B121JDИдейната постройка тук се базира на това, че ключовете и релето са закачени на една обща захранваща шина. Това означава, че когато искаме да добавим нов ключ това може да стане лесно, като го прикачим на захранващата шина, и съответно към релето. След това просто се добавя новия канал в кода на релето, както ще бъде пояснено.
4.     Описание на входните и изходните сигнали на системата. Избор на подходящ контролер.

ПроменливаO/IТип на сигналаОписание
I1IДискретенВходен сигнал от първи ключ
I2IДискретенВходен сигнал от втори ключ
I3IДискретенВходен сигнал от трети ключ
Q1OРелеенИзходен сигнал за включване на лампа

Таблица 1. Описание на входно-изходните сигнали
5.     Програмна реализация на задачата.Поставената задача е релаизирана, чрез програмируемо реле модел SR2B121JD на фирма Schneider electric. Изпозлван е FB пакета на софтуера ZelioSoft 2.

Фиг 10. Реализация на схема с два ключа в средата ZelioSoft 2Схемата реализирана със три ключа е подобна, единственото което трябва е да добави още един сравняващ елемент.

Фиг 11. Реализация на схема с три ключа в средата ZelioSoft 2Логиката на работа покирва описаното в точка три.
ЛИТЕРАТУРА
[1]   SR2B121JD Datasheet – Mouser Electronics[2] http://www.eltro-bg.com/articles_8.htm

Основен преглед на инструмента Fuzzy Logic Toolbox в средата Matlab

Fuzzy Logic Toolbox (FLT) e инструмент на Matlab, който служи за проектиране и теоритичено изпитание на размити регулатори. В него са заложени варианти за реализация на Fuzzy регулатор настройван по методите Мамдани и Сугено.  Инструмента притежава семпъл и удобен за работа графичен интерфейс. За работа с него не е нужен предишен опит със средата Matlab.Стартиране и създаване на нов проект
За да стартиранем Fuzzt Toolbox-a пишем  “Fuzzy” в “Command Windows” на Matlab. На фигура 1 е показан началния изглед на Toolbox-a. След като бъде зареден, виждаме следния начален екран, показан на фиг.1

Fuzzy Logic, FLT

Фиг1. Начален екран на FLT
От началния екран на тулбокса можем да видим веднага някой основни за интерфейса поелта. Първото е условно направената с блокове последователност на Fuzzy логиката скеции, а именно „Входни вериги“ , „Логически правила“ както и „Изходни вериги“. За входните и изходните вериги съответно имаме опция да променяме тяхното име от секцията “Current Variable” ->  „Name” както е показано на фиг.2.

Fuzzy Logic, FLT

Фиг.2 Промяна на името на верига

Промяната на името на изхода става по аналогичен начин.
На фиг.3 е очертано полето което ни дава информация за името на текущия регулатор, както и структурата която ползваме. За промяна на структурата “Мандами/Сугено” трябва да направим нов проект.

Fuzzy Logic, FLT

Фиг3. Информационен блок
 -Редактор на логически правила (Rule Editor).
            Включва се във FIS редакторът през последователния прозорец View-Edit Rules. Съдържа редакционно и изобразяващо поле. В това поле е възможно правилата пряко да се радактират ръчно или чрез използване на бутоните.            Delete rule – изтрива правило, Add rule – добавя правило, Change rule- променя правило.            Даденото правило може да се състави с помоща на последователните менюта на входните и изходните лингвистични променливи (е(t), de(t) и  u(t)), включително задаване на теглови коефициенти. Rule Editor предлага последователно меню за входните и изходните променливи, където всяка съставка е образувана от името на лингвистичната променлива – размитото множество. Размитите множества могат да се свързват с операторите and или or. Отделните множества могат да се генерират от логическите правила и при инвертиране, за което е необходимо да кликнем върху оператор not.
– Редактор на правила и повърхнина (Rule Viewer, Surface Viewer).
            Rule Viewer (графично изобразяване на процеса на извеждане) се активира с помоща на последователното меню View чрез избор Rule Viewer. Съдържа както всички правила, така и форми на функциите на принадлежност на входовете и изходите, както и тяхното извеждане.            Surface Viewer (графично изобразяване в тримерното пространство) се активира с помоща на последователното меню View чрез избор Surface Viewer. Изобразява в пространството стойностите на изходните величини. При размито управление се взема впредвит системната грешка и нейната производна.