Három reteszelt kapcsoló, amelyek egyetlen kimenetet vezérelnek, gyakran létradiagramozási gyakorlatként jelenik meg, de a valódi mérnöki kérdés pontosabb: akkor legyen bekapcsolva a kimenet, amikor páratlan számú bemenet igaz, vagy bármelyik kapcsoló működtetése egyszerűen fordítsa meg a kimenet előző állapotát? Ez a két követelmény eltérő. Az első kombinációs XOR, vagyis páratlan paritás. A második állapottárolást és élérzékelést igényel.

Három reteszelt választókapcsolónál a szokásos specifikáció a páratlan paritás: a lámpa egy vagy három zárt kapcsolónál világít, nulla vagy két zárt kapcsolónál pedig nem. Ha ezt a követelményt a kontaktusok megrajzolása előtt rögzítjük, elkerülhető, hogy egy hihetőnek tűnő létrafok rossz logikai függvényt valósítson meg.

A hárombemenetű XOR akkor igaz, amikor az igaz bemenetek száma páratlan; ez nem azonos egy tárolt billentési paranccsal.

Kezdje a nyolc bemeneti állapottal

Az S1, S2 és S3 bemenetek várt kimeneti sorozata 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, amikor a bináris bemeneti állapotok 000-tól 111-ig haladnak. Közérthetően: egy zárt kapcsoló bekapcsolja a kimenetet, két zárt kapcsoló kikapcsolja, mindhárom zárt kapcsoló pedig ismét bekapcsolja.

Ez az utolsó állapot az, ahol sok magyarázat hibás. A hárombemenetű XOR páratlanparitás-függvény, ezért a 111 értéknek igaz eredményt kell adnia. Az a megvalósítás, amely csak azt ismeri fel, hogy „pontosan egy bemenet igaz”, nem XOR; szándékosan kizárja a három igaz bemenet állapotát. Ezzel szemben a három páronkénti XOR-kifejezés OR-kapcsolása más függvényt eredményez: akkor igaz, amikor a bemenetek nem mind azonosak, így a két igaz bemenetet tartalmazó állapotokat is magában foglalja, ezért szintén nem felel meg a szükséges igazságtáblának.

A legbiztonságosabb üzembe helyezési gyakorlat az, ha az igazságtáblát tekintjük az elfogadási tesztnek. Ne ítélje meg a programot két vagy három kényelmes kapcsolóállás alapján.

Kétbemenetű XOR-fokozatok kaszkádba kapcsolása

Az XOR asszociatív, ezért használható az (S1 XOR S2) XOR S3 kifejezés. Egy SLC 500 programban egy belső bit tárolhatja az első fokozat eredményét. Egy második létrafok ezután ezt a bitet kombinálja az S3 bemenettel. Így mindegyik létrafoknak kis, könnyen ellenőrizhető feladata van, és az online állapot is egyszerűbben diagnosztizálható.

Kontaktusos megvalósításnál minden kétbemenetű XOR-fokozat két párhuzamos ágat használ: az első ág az A bemenetet igazként, a B bemenetet hamisként vizsgálja; a második az A bemenetet hamisként, a B bemenetet igazként vizsgálja. A két ág egy tekercsnél egyesül. Ugyanezt a mintát kell megismételni a köztes bittel és a harmadik bemenettel.

A köztes bit láthatóvá teszi az S1 XOR S2 eredményét, mielőtt a második fokozat ezt az S3 bemenettel kombinálja.

Példa a címzési tervre

Egy tipikus RSLogix 500 oktatási projektben az S1, S2 és S3 bemenetek például I:1/0, I:1/1 és I:1/2 lehetnek. Az első létrafok a B3:0/0 címen tárolja a köztes eredményt, a második pedig az O:2/0 címen írja a lámpa parancsát. Ezek csak példacímek; a tényleges hozzárendelést a telepített I/O-konfigurációnak kell meghatároznia.

A köztes címhez egyetlen író utasítás tartozzon. Ha a B3:0/0 címet máshol is használja, vagy a program későbbi részén újabb kimeneti utasítást helyez el az O:2/0 címre, az ugyanazon ciklus alatt felülírhatja a helyes eredményt. Mindkét címet ellenőrizze kereszthivatkozással, mielőtt az XOR-mintát hibáztatná.

A szószintű XOR nem automatikusan logikai egyszerűsítés

Az SLC 500 utasításkészlete tartalmaz egy XOR-utasítást a szóoperandusok közötti bitenkénti kizáró VAGY művelethez. A Rockwell Automation SLC 500 Instruction Set Reference Manual dokumentálja a támogatott operandusokat és célokat. Ez az utasítás hasznos maszkokhoz és tömörített állapotszavakhoz, de nem teszi szükségtelenné annak meghatározását, hogy egyetlen paritásdöntésben mely bemeneti bitek vesznek részt.

Három diszkrét bemenetnél a kaszkádolt kontaktusos logika általában átláthatóbb a karbantartó személyzet számára. Szószintű megvalósítás akkor indokolható, ha a program már sok állapotbitet tömörít, és ezeket kifejezetten paritáseredménnyé redukálja, de a redukciós lépésnek továbbra is láthatónak és tesztelhetőnek kell lennie.

Ne keverje össze a paritást a billentési függvénnyel

Egy reteszelt háromállású világítási elrendezés akkor változtatja meg a kimenetét, amikor bármelyik fizikai kapcsoló helyzete megváltozik. Tisztán Boole-algebrai értelemben a kimenet bármely pillanatban a három kapcsolóállapot paritásával ábrázolható. Nincs szükség tárolt állapotra, mert maguk a kapcsolóhelyzetek tartják fenn az állapotot.

A pillanatkapcsolók másképp működnek. Ha három nyomógomb bármelyikének megnyomására át kell billenjen a lámpa, a PLC-nek felmenő élt kell érzékelnie, majd érvényes megnyomásonként egyszer meg kell fordítania egy megtartott parancsbitet. Ha a három pillanatkapcsolóra közvetlenül XOR-t alkalmaz, az csak azt írja le, hogy az adott ciklusban mely gombokat nyomják; nem emlékszik a lámpa előző állapotára.

A valódi nyomógombok érintkezői ráadásul pergést is okozhatnak. Ezért egy billentési kialakításnak bemeneti jelkondicionálásra, egyszeri impulzusra, a megtartott bit egyértelmű tulajdonosára és meghatározott indulási állapotra van szüksége. A kapcsolódó ciklus- és adatkezelési mintákhoz az egyik SLC-időzítő értékének használata egy másik időzítő beállításához című útmutató bemutatja, miért kell az adatmozgatást és a létrafokok sorrendjét egyértelműen meghatározni.

A logikát függvényként, ne képként helyezze üzembe

Először önmagában tesztelje a kétbemenetű köztes bitet. 01 és 10 esetén igaznak, 00 és 11 esetén hamisnak kell lennie. Ezután tesztelje a végső kimenetet mind a nyolc hárombemenetű állapoton. Rögzítse a ténylegesen megfigyelt állapotot, és ne csak a zöld létrafok-kiemelésre hagyatkozzon, mert a kényszerítések, a többszörös tekercsek és az online kijelzés frissítése elfedheti a tényleges kimenettulajdonost.

Ezután ellenőrizze a bekapcsolási viselkedést, a program- és futási mód közötti átmeneteket, a bemenetek helyettesítését, valamint a hibás vagy leválasztott terepi áramkörre adott választ. Az XOR képes az eltérések felismerésére, de önmagában nem biztonsági diagnosztikai funkció. Ha a kapcsolók védelmi funkcióban vesznek részt, a kialakításnak biztonsági minősítésű bemeneteket, eltérésfelügyeletet, hibafelismerést és a géphez megfelelő kockázatértékelést kell tartalmaznia.

A régi és jelenlegi vezérlők hardver- és migrációs lehetőségei a PLC- és PAC-rendszerek gyűjteményében tekinthetők át, de a processzorcsaládot, az I/O-feszültséget, a címzést és a program tulajdonjogát meg kell erősíteni, mielőtt ezt a példát adaptálná.

Miért könnyebben karbantartható a belső bites változat?

Egyetlen kibővített létrafok közvetlenül is kifejezheti a hárombemenetű páratlan paritást, de ehhez négy párhuzamos kombináció szükséges, és a létrafok az újabb feltételek hozzáadásával nehezebben ellenőrizhetővé válik. A kétbemenetű fokozatok kaszkádolása egyértelművé teszi a Boole-féle szándékot, diagnosztikai ellenőrzési pontot biztosít, és tisztán megfeleltethető az RSLogix 500 címeinek, valamint a Logix Designer névvel ellátott BOOL tagjeinek.

Szerkesztői álláspont: a legjobb létradiagram-megoldás az, amelynek igazságtáblája, memóriakezelése és hibaválasza egy karbantartási átadás során is elmagyarázható. A belső bit nem feleslegesen felhasznált memória, ha megakadályozza, hogy a következő mérnök ugyanannak a funkciónak nézze a páratlan paritást, a pontosan egy igaz bemenetet megvalósító logikát és a tárolt billentést.

Gyakran ismételt kérdések

Be kell kapcsolnia a kimenetnek, amikor mindhárom kapcsoló zárva van?

Igen, ha a követelmény hárombemenetű XOR vagy páratlan paritás. Három igaz bemenet páratlan szám, ezért a kimenet igaz. Ha a 111 állapotnak hamisnak kell lennie, akkor a szükséges függvény a „pontosan egy”, nem pedig az XOR.

Kiválthatja az SLC 500 XOR-utasítása a két létrafokozatot?

Az szóoperandusokon végez bitenkénti XOR-műveletet. Része lehet egy tömörítettbites megoldásnak, de a három különálló bemeneti bitet továbbra is úgy kell elrendezni és redukálni, hogy a célbit a szükséges paritást képviselje. Kis, diszkrét áramkörnél általában a két kontaktusos fokozat áttekinthetőbb.

Okoz a köztes bit egy ciklusnyi késleltetést?

Nem, ha a köztes bitet író létrafok ugyanabban a rutinban és feladatban a bitet olvasó létrafok előtt hajtódik végre. A második létrafok az adott ciklusban korábban kiírt értéket látja. A program sorrendjét dokumentálni és ellenőrzés alatt tartani kell.

Mi változik, ha a terepi eszközök pillanatkapcsolók?

Pillanatkapcsolós billentéshez élérzékelés és tárolt kimeneti állapot szükséges. A kombinációs XOR önmagában nem képes megjegyezni, hogy a lámpa korábban be- vagy kikapcsolt állapotban volt-e.

Alkalmas az XOR biztonsági szavazóáramkörhöz?

Önmagában nem. A hagyományos XOR csak a Boole-állapotokat értékeli. A biztonsági alkalmazásokhoz ellenőrzött biztonsági architektúra, megfelelő diagnosztikai lefedettség, eltérésidő-felügyelet, megfelelő hardver, valamint az alkalmazandó kockázatértékelés szerinti verifikáció szükséges.

Írta: PLC ProTech szerkesztőségi csapata