在微機上模擬電器控制線路的工作過程論文
在微機上模擬電器控制線路的工作過程論文
微型計算機簡稱“微型機”、“微機”，由于其具備人腦的某些功能，所以也稱其為“微電腦”。微型計算機是由大規(guī)模集成電路組成的、體積較小的電子計算機。它是以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲器及輸入輸出(I/0)接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的裸機。以下是學習啦小編為大家精心準備的：在微機上模擬電器控制線路的工作過程相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!
在微機上模擬電器控制線路的工作過程全文如下：
摘要：本文對電器控制線路在微機上模擬運行的核心問題——邏輯表達式分析過程的實現(xiàn)進行論述，簡要說明程序設(shè)計的主要思路。
關(guān)鍵詞：計算機，電器控制，模擬，CAD
一、引言
實現(xiàn)順序控制的電器控制線路的數(shù)學模型是一組邏輯關(guān)系表達式，其中邏輯變量代表控制觸點，受控元件的電磁線圈為各觸點的邏輯函數(shù)，邏輯函數(shù)值即對應(yīng)受控元件的工作狀態(tài)。在電器控制系統(tǒng)運行過程中，各元件及觸點狀態(tài)的變化，使邏輯運算結(jié)果隨之改變，這種變化的過程實際就是電器控制線路的運行過程。
電器控制系統(tǒng)中元件與控制觸點之間的邏輯關(guān)系是根據(jù)系統(tǒng)控制要求確定的，模擬控制線路的運行過程就是要按一定順序解算控制系統(tǒng)的數(shù)學模型——邏輯代數(shù)方程組。在方程組中，以邏輯函數(shù)代表運算元件的電磁線圈，以邏輯變量代表元件觸點。對同一電器元件來說，其線圈和觸點的物理狀態(tài)是互相關(guān)聯(lián)的，可約定邏輯函數(shù)值為“1”時表示線圈得電，同名的原變量取值為“1”，表示動合觸點閉合;反之，邏輯函數(shù)值為“0”時表示線圈得電，同名的原變量取值為“0”，動合觸點斷開。
二、電器控制線路模擬運行程序設(shè)計的主要思路
1. 表達式分析的基本原理
計算機高級程序設(shè)計語言編譯系統(tǒng)中，通常配備有字符型變量，一個數(shù)學表達式可以以集中或分散的形式存儲在這類變量中。將一個具有物理意義或數(shù)學意義的函數(shù)表達式轉(zhuǎn)換為計算機能夠執(zhí)行的指令的過程，稱為表達式句法分析。表達式的分析過程是按嚴格的代數(shù)規(guī)則進行的，因為電器控制線路的數(shù)學模型是邏輯代數(shù)方程，故模擬運行程序中表達式分析依據(jù)的即為邏輯代數(shù)運算規(guī)則。
“遞歸下降法”是比較常用的表達式句法分析方法，其基本過程就是將一個完整的表達式逐項分解，分解出的成分可以是變量、運算符或子表達式，當根據(jù)分解規(guī)則識別出被分解出來的某個成分為子表達式時，就要繼續(xù)進行分解，直至所有被分解出的成分皆為最基本元素為止(所謂最基本元素，即為事先約定的可以直接參與計算的變量和運算符)。
在設(shè)計表達式分析程序時，首先要約定變量、運算符及子表達式定界符，筆者根據(jù)電器控制線路數(shù)學模型——邏輯代數(shù)方程的基本運算規(guī)則，以及有關(guān)電器元件文字符號的標準規(guī)定，約定以下一些字符串為合法的邏輯變量：
sb——手動按鈕動合觸點變量;nsb——手動按鈕動斷觸點變量;
sq——行程開關(guān)動合觸點變量;nsq——行程開關(guān)動斷觸點變量;
KM——接觸器線圈函數(shù);
km——接觸器動合觸點變量;nkm——接觸器動斷觸點變量;
K——中間繼電器線圈函數(shù);
k——中間繼電器動合觸點變量;nk——中間繼電器動斷觸點變量;
KT——時間繼電器線圈函數(shù);
kt——時間繼電器瞬時動合觸點變量;nkt——時間繼電器瞬時動斷觸點變量;
t——時間繼電器延時動合觸點變量;nt——時間繼電器延時動斷觸點變量;
YA——電磁鐵線圈函數(shù)，
約定在上述各邏輯函數(shù)及邏輯變量之后可附加0～9數(shù)字序號。約定“*”為邏輯“與”運算符，表示線路中的串聯(lián)連接;“+”為邏輯“或”運算符，表示線路中的并聯(lián)連接;“=”為邏輯函數(shù)賦值符。約定“(”、“)”為子表達式的定界符。
2. 表達式分析的實現(xiàn)過程
設(shè)一電器控制線路原理圖如圖1所示，對應(yīng)的邏輯關(guān)系表達式如下：
K = ( sb1 + k ) * nsb2
其中sb1為K的起始信號，sb2為K的終止信號，k是元件K的自鎖觸點。當sb1出現(xiàn)時其邏輯值為“1”，在sb2沒有出現(xiàn)之前sb2的邏輯值為“0”，nsb2即為“1”，故經(jīng)邏輯運算K的邏輯值是“1”，即表示元件K得電，隨即k的邏輯值由“0”變?yōu)?ldquo;1”，表示自鎖觸點k自鎖閉合。
對這樣的邏輯函數(shù)表達式的分析過程是從“=”右側(cè)字符串分解開始的，每分解出一個元素就要返回一個記號(稱作token)，這是表達式分解的核心過程，圖2為求取表達式元素分解子程序(get_token)流程圖，圍繞元素分解過程構(gòu)成的表達式分析程序(caculate)流程圖如圖3所示。
圖2 表達式元素分解子程序(get_token)流程圖
以前面圖1為例，進入caculat程序后調(diào)用get_token函數(shù)，得到函數(shù)名K及“=”符號，以下順序調(diào)用level2、level3、leve4子程，判斷出得到的是“(”符號時，說明后面是一個子表達式，隨即遞歸調(diào)用level2子程，且再依次進入level3、level4子程，這時可得出邏輯變量名sb1極其狀態(tài)值。其后由level4返回到level3并調(diào)用get_token函數(shù)，得到“+”運算符后返回。返回到level2后判斷出“+”運算符，即要調(diào)用get_token函數(shù)，得到變量名k及其狀態(tài)值并執(zhí)行邏輯或運算，將計算結(jié)果存入一暫存變量result中，然后從level2退出。這時會返回到level4子程中且調(diào)用get_token函數(shù)，得到“)”返回返回到level3子程。在level3中判斷出為“*”運算符時調(diào)用get_token函數(shù)，得到 nsb2及其狀態(tài)值后執(zhí)行邏輯與運算，最終將計算結(jié)果返回到變量K中，結(jié)束表達式分析計算過程。
三、結(jié)束語
本文論述了電器控制線路在微機上模擬運行的核心問題——邏輯關(guān)系表達式的分解計算。設(shè)計這樣一個應(yīng)用軟件，可以幫助設(shè)計者快速有效地檢驗設(shè)計結(jié)果、分析線路潛在問題，可以說是電器控制線路CAD不可缺少的重要環(huán)節(jié)，同時也是CAD技術(shù)大有可為的一個領(lǐng)域。
四、參考文獻
盧有杰、吳煒煜，《C語言高級程序設(shè)計》，清華大學出版社，1991