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ELEKTRONIK

Anhang: Einfache Beispiele zur Ablaufsteuerung

Es ist die folgende einfache Schaltung einer Ablaufsteuerung aus Festwertspeicher (mit 32 Worten), Register und Bedingungsmultiplexer gegeben. Der zeitliche Ablauf wird durch die Taktfrequenz festgelegt.

Die Ausgänge Q0 bis Q4 des Registers wählen die Adressen des Speichers aus und bestimmen so das Datenwort, das an den Speicherausgängen D0 bis D8 anliegt. Die Speicherausgänge D0 bis D3 bestimmen zusammen mit dem Multiplexerausgang QM, der auf den Registereingang D4 geleitet wird, den Folgebefehl. Die Speicherausgänge D7 und D8 wählen einer der Multiplexereingänge E0 bis E3 aus:

Bei den Eingangskombinationen 01 oder 10 für D7,D8 hängt die Folgeadresse von Wert der Eingänge A und B ab. Als Beispiel soll Eingang A betrachtet werden:

  • Ist der Wert von A=0, wird bei (D0,D1,D2,D3,0) fortgefahren.
  • Ist der Wert von A=1, wird bei (D0,D1,D2,D3,1) fortgefahren.
Die Speicherausgänge D4 bis D6 können zur Steuerung von angeschlossenen Einheiten verwendet werden.

Die folgenden Beispiele sind absichtlich nicht auf die (komplexe) Ablaufsteuerung im Leitwerk einer CPU bezogen, sonder sollen durch Ihre einfache Aufgabenstellung die Arbeitsweise der einfachen Ablaufsteuerung demonstrieren.

1. Abfüllanlage

Auf einem Fließband werden Schachteln unter eine Abfüllstation transportiert. Die Schachtel wird jeweils mit 5 Teilen gefüllt und danach geschlossen. Während des Schließens muss 3 Taktperioden gewartet werden. Anschließend wird auf die nächste Schachtel gewartet. Die Ein- und Ausgänge werden folgendermaßen belegt:
                                       Y0     0: Band stop, 1: Band läuft
                                       Y1     Taktimpulse für die Abfülleinrichtung
                                       Y2     Taktimpuls für Schließmechanismus
                                       A      1: Schachtel in Position
                                       

Der Ablauf sieht dann folgendermaßen aus:

  1. Warten, bis Schachtel in Position
  2. 5 Taktimpulse für die Abfülleinrichtung
  3. 1 Taktimpuls für die Schließeinrichtung
  4. 3 Taktperioden warten
  5. Sprung nach Schritt 1
(Bei den Taktimpulsen wirkt jedes Mal die steigende Flanke)

Speicherbelegung:

                                       A0 A1 A2 A3 A4 ¦ D0 D1 D2 D3  D4 D5 D6  D7 D8 
                                       ---------------+------------------------------ 
                                        0  0  0  0  0 ¦  0  0  0  0   1  0  0   0  1   Schritt 1 
                                        0  0  0  0  1 ¦  0  0  1  0   0  1  0   0  0   Schritt 2 (T1) 
                                        0  0  1  0  0 ¦  0  0  1  1   0  0  0   0  0   Schritt 2 (T1) 
                                        0  0  1  1  0 ¦  0  1  0  0   0  1  0   0  0   Schritt 2 (T2) 
                                        0  1  0  0  0 ¦  0  1  0  1   0  0  0   0  0   Schritt 2 (T2) 
                                        0  1  0  1  0 ¦  0  1  1  0   0  1  0   0  0   Schritt 2 (T3) 
                                        0  1  1  0  0 ¦  0  1  1  1   0  0  0   0  0   Schritt 2 (T3) 
                                        0  1  1  1  0 ¦  1  0  0  0   0  1  0   0  0   Schritt 2 (T4) 
                                        1  0  0  0  0 ¦  1  0  0  1   0  0  0   0  0   Schritt 2 (T4) 
                                        1  0  0  1  0 ¦  1  0  1  0   0  1  0   0  0   Schritt 2 (T5) 
                                        1  0  1  0  0 ¦  1  0  1  1   0  0  0   0  0   Schritt 2 (T5) 
                                        1  0  1  1  0 ¦  1  1  0  0   0  0  1   0  0   Schritt 3 
                                        1  1  0  0  0 ¦  1  1  0  1   0  0  0   0  0   Schritt 3/4 (1) 
                                        1  1  0  1  0 ¦  1  1  1  0   0  0  0   0  0   Schritt 4   (2) 
                                        1  1  1  0  0 ¦  1  1  1  1   0  0  0   0  0   Schritt 4   (3) 
                                        1  1  1  1  0 ¦  0  0  0  0   0  0  0   0  0   Schritt 5 
                                       
Schritt 1 stellt einen bedingten Sprung dar. Mit D7/D8 wird über den Multiplexer der Eingang A als Steuerung für Bit 4 des Registers ausgewählt. Solange der Eingang A Null ist, erfolgt ein Sprung nach 00000, also auf den Befehl selbst. Wechselt der Eingang auf 1, erfolgt ein Sprung nach 00001 (Schritt 2): Die beiden Sprungalternativen sind allgemein immer xxxx0 und xxxx1. Da die erste Adresse (00000) festliegt, ergibt sich die zweite zwangsläufig. Alle nun noch freien Speicherzellen werden sicherheitshalber wie Schritt 5 programmiert (Sprung nach Schritt 1).

2. Automatische Schranke

Eine im Ruhezustand geschlossene Schranke soll durch Tastendruck geöffnet werden und für die Dauer von 4 Taktimpulsen offen bleiben. Danach wird die Schranke wieder geschlossen. Gleichzeitig wird ein Lichtsignal (rot/grün) gesteuert. Der Schrankenmotor wird in den jeweiligen Endstellungen (offen/geschlossen) durch Kontakte am Schrankenantrieb stromlos geschaltet. Die Ein- und Ausgänge werden folgendermaßen belegt:
                                       Y0     0: Schranke öffnen, 1: Schranke schließen
                                       Y1     Lampe rot
                                       Y2     Lampe grün
                                       A      0: Schranke nicht offen, 1: Schranke ist offen
                                       B      Taster (1 = öffnen)
                                       
Der Ablauf sieht dann folgendermaßen aus:
  1. (Ruhezustand) Schranke schließen, Lampe rot an, Lampe grün aus
  2. Mit den Ausgangssignalen von Schritt 1 warten, bis Taste=1 ist
  3. Schranke öffnen
  4. Warten bis Schranke offen ist
  5. Lampe rot aus, Lampe grün an, 4 Taktimpulse abwarten
  6. Weiter bei Schritt 1

Speicherbelegung:

                                       A0 A1 A2 A3 A4 ¦ D0 D1 D2 D3  D4 D5 D6  D7 D8 
                                       ---------------+------------------------------ 
                                        0  0  0  0  0 ¦  0  0  0  1   1  1  0   0  0   Schritt 1 
                                        0  0  0  1  0 ¦  0  0  0  1   1  1  0   1  0   Schritt 2 
                                        0  0  0  1  1 ¦  0  0  1  0   0  1  0   0  1   Schritt 3 
                                        0  0  1  0  0 ¦  0  0  1  0   0  1  0   0  1   Schritt 4 
                                        0  0  1  0  1 ¦  0  0  1  1   0  0  1   0  0   Schritt 5 (1) 
                                        0  0  1  1  0 ¦  0  1  0  0   0  0  1   0  0   Schritt 5 (2) 
                                        0  1  0  0  0 ¦  0  1  0  1   0  0  1   0  0   Schritt 5 (3) 
                                        0  1  0  1  0 ¦  0  1  1  0   0  0  1   0  0   Schritt 5 (4) 
                                        0  1  1  0  0 ¦  0  0  0  0   0  0  1   0  0   Schritt 6 
                                       
Alle nun noch freien Speicherzellen werden sicherheitshalber wie Schritt 6 programmiert (Sprung nach Schritt 1).

Erläuterungen: Die Schritte 2 und 3 enthalten bedingte Sprünge. Bei Schritt 2 wird abhängig von Eingang B (Taster) verzweigt:

B=0 0 0 0 1 0: Sprung auf die gleiche Stelle (das letzte Bit wird ja von Eingang B festgelegt).
B=1 0 0 0 1 1: Sprungziel, wenn Taste = 1. Da B = D4 das letzte Bit festlegt, ergibt sich das Sprungziel zwangsläufig.

Bei Schritt 3 wird nach dem gleichen Schema verfahren:

A=0 0 0 1 0 0: Sprung auf die gleiche Stelle (Letztes Bit = Eingang A)
A=1 0 0 1 0 1: Sprungziel für A = 1 Schranke öffnen.

Schritt 6 ist ein unbedingte Sprung nach 0 0 0 0 0.

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