‫הטכניון ‪ -‬מכון טכנולוגי לישראל‬ ‫‪- -1‬‬ ‫הפקולטה להנדסת מכונות‬ ‫אוטומציה תעשייתית )‪(035008‬‬ ‫בחינת סימסטר חורף ‪ ,‬מועד ב' ‪ ,‬אפריל‬ ‫‪EXAM-2012-04-1.DOC‬‬ ‫‪2012‬‬ ‫שם הסטודנט ‪__________________________ :‬‬ ‫מספר זהות ‪__________________________ :‬‬ ‫כל השאלות שוות בערכן‪.‬‬ ‫משך הבחינה ‪ 3‬שעות‪.‬‬ ‫על הנבחן לענות על כל ‪ 4‬השאלות‪.‬‬ ‫מותר להיעזר בחומר אישי בלבד‪.‬‬ ‫אם אתה סבור שחסרה לך אינפורמציה‪ ,‬מותר לך להניח כל הנחה סבירה‪ ,‬עם ציון ברור של ההנחה‪.‬‬ ‫הערה ‪ :‬ניתן לפתור כל שאלה בדפי העזר של השאלון או במחברת הבחינה‪ ,‬אך בשום אופן אין להפריד את אותה‬ ‫שאלה בין שניהם !‬ ‫שאלה ‪ – 1‬מערכות איטרטיביות‬ ‫וקטור בינרי מורכב משרשרות של "‪ "1‬ו"‪."0‬‬ ‫וקטור תקין מכיל רק שרשרות באורך ‪ ,1‬כלומר אחרי כל "‪ "0‬מופיע "‪ ,"1‬ולהיפך‪.‬‬ ‫תקלת שרשרת היא מצב בו הוקטור מכיל שרשרת של לפחות שני "‪ "0‬או "‪ "1‬רצופים‪.‬‬ ‫במצב תקין המערכת פולטת ‪.Z=0‬‬ ‫כאשר מזוהית תקלת שרשרת‪ ,‬הפלט משתנה ל‪ ,Z=1-‬וחוזר למצב "‪ "0‬רק כאשר מתחילה שרשרת חדשה‪ ,‬לומר‬ ‫כאשר הקלט מתחלף מ‪ "1"-‬ל‪ "0"-‬או להיפך‪.‬‬ ‫נדרש לתכנן את התא הכללי של מערכת איטרטיבית מתאימה‪.‬‬ ‫דרישות‬ ‫א‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫הכן רשימה של מצבי המערכת‪ .‬סמן אותם באמצעות אותיות )‪ C ,B ,A‬וכו'(‪.‬‬ ‫רשום במלים מה כל אחד מהם מייצג )מכסימום שורה למצב(‪.‬‬ ‫צייר את תזרים התא הכללי‪.‬‬ ‫רשום את פונקציות התא הכללי‪.‬‬ ‫הערות ‪:‬‬ ‫*‬ ‫*‬ ‫*‬ ‫כל הסעיפים מתאימים לדוגמאות שבדפי ההרצאות‪.‬‬ ‫לא נדרשת טבלת הזרימה וכן לא נדרש מימוש לוגי של המערכת‪.‬‬ ‫ניתן לפתור את השאלה על גבי דף העזר ‪.7‬‬ ‫‪- -2‬‬ ‫הטכניון ‪ -‬מכון טכנולוגי לישראל‬ ‫הפקולטה להנדסת מכונות‬ ‫שאלה ‪ – 2‬אותות אקראיים‪ ,‬שיטת הופמן‬ ‫השאלה מורכבת משני חלקים‪ ,‬שאין ביניהם קשר‪.‬‬ ‫חלק ראשון‬ ‫מערכת קולטת סידרת אותות אקראיים על הקוים ‪ , AB‬ומפיקה את הפלט ‪ .Z‬ידוע שבשום מצב לא מתחלפים‬ ‫שני אותות הקלט בו זמנית‪.‬‬ ‫במצב ההתחלה ‪.A=B=Z=0‬‬ ‫‪ 10‬כלומר כאשר ארבעת אותות הקלט‬ ‫‪11‬‬ ‫‪10‬‬ ‫בכל פעם שבקלט מזוהה הסדרה ‪11‬‬ ‫האחרונים מתאימים לסדרה‪ ,‬המערכת מפיקה פלט ‪) Z=1‬עם זיהוי האות הרביעי( ‪ .‬הפלט חוזר‬ ‫ל‪ "0"-‬כאשר נקלט האות הבא‪.‬‬ ‫•‬ ‫הנחיה ‪ :‬יש לשים לב שתתכן חפיפה חלקית בין הסדרות‪ ,‬כלומר חלק מסיים של אחת הסדרות עשוי להיות גם‬ ‫חלק ההתחלה של הסדרה השניה‪.‬‬ ‫דרישות ‪:‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫ה‪.‬‬ ‫מערכת‬ ‫פיקוד‬ ‫צייר את דיאגרמת הזרימה הפרימיטיבית של המערכת ‪.‬‬ ‫רשום את טבלת הזרימה הפרימיטיבית‪.‬‬ ‫צייר את דיאגרמת המיזוג‪.‬‬ ‫במדה וקיימות כמה אפשרויות מינימליות‪ ,‬רשום את כולן‪.‬‬ ‫בחר את אחת האפשרויות )באופן שרירותי(‪ ,‬ורשום את טבלת הזרימה הממוזגת המתאימה‪.‬‬ ‫שים לב ‪ :‬נדרש לרשום טבלה ממוזגת אחת בלבד‪ ,‬גם אם קיימות מספר האפשרויות‪.‬‬ ‫‪Z‬‬ ‫חלק שני‬ ‫נתונה טבלת זרימה ממוזגת של מערכת )אין קשר לחלק הראשון(‪.‬‬ ‫מצב ההתחלה של‬ ‫מערכת הוא המצב ‪ .1‬אין שינוי סימולטני בקלט‪.‬‬ ‫דרישות ‪:‬‬ ‫רשום את פונקציות הערור )‪ (Set, Reset‬לפליפ‪-‬פלופים‪.‬‬ ‫ו‪.‬‬ ‫במידה וקיימים מצבים יציבים אליהם לא ניתן להגיע‪ ,‬רשום את מספריהם )אל תסביר מדוע(‪.‬‬ ‫ז‪.‬‬ ‫בהתחשב במצבים שציינת בסעיף ז'‪ ,‬אילו פונקציות ניתן לפשט )לא חובה לבצע את הפישוט(‬ ‫ח‪.‬‬ ‫הערה ‪ :‬אל תמיר ל‪.PLC-‬‬ ‫הערה ‪ :‬ניתן לפתור את השאלה על דף העזר ‪.8‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪- -3‬‬ ‫הטכניון ‪ -‬מכון טכנולוגי לישראל‬ ‫הפקולטה להנדסת מכונות‬ ‫שאלה ‪ - 3‬קסקדה לממסרים ולבקר מתוכנת )‪(PLC‬‬ ‫נדרש לתכנן בשיטת הקסקדה למימסרים‪ ,‬ולממש בעזרת בקר מתוכנת‪ ,‬מערכת שמבצעת את המחזור ‪:‬‬ ‫נתון ‪ :‬הצילינדרים מופעלים באמצעות שסתומים עם קפיץ מחזיר‪.‬‬ ‫דרישות‬ ‫סמן בצורה ברורה על סדרת הקלט את החלוקה לקבוצות )קסקדה(‪ ,‬כולל רישום מספרי הקבוצות‪.‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫צייר את דיאגרמת הסולם )קסקדה( הנדרשת למימוש באמצעות מערכת מימסרים‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫הערה ‪ :‬הקפד להשתמש בסימונים התקניים המקובלים לגבי רכיבי המערכת ‪.‬‬ ‫במידה וניתן לצמצם את המערכת כאשר עוברים למערכת ‪ – PLC‬ציין את מי ניתן לצמצם ‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫)אל תציין מדוע(‪.‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫צייר מחדש את דיאגרמת הסולם כשהיא מותאמת למימוש באמצעות ‪ , PLC‬מותאמת לטבלת‬ ‫הקלט‪/‬פלט המוגדרת בדף ‪ ,4‬וכן מותאמת לצמצומים שבוצעו בסעיף ג' )במידה ובוצעו(‪.‬‬ ‫השתמש בסימונים הגרפיים המקובלים במערכת ‪.PLC‬‬ ‫רשום את התכנית המתאימה לבקר ‪ PLC‬שנלמד בהרצאות‪.‬‬ ‫ה‪.‬‬ ‫הערה ‪ :‬ניתן להשתמש בשרטוטי העזר שבדפים ‪ 4‬ו‪) 5-‬להשלימם ולשנותם‪ ,‬בהתאם לנדרש(‪.‬‬ ‫שאלה ‪ - 4‬שיטת המונה המתוכנת הפניאומטי‬ ‫נדרש לתכנן בשיטת המונה המתוכנת הפניאומטי‪ ,‬את הסדרה הבאה ‪:‬‬ ‫נתון ‪ :‬הצילינדרים מופעלים באמצעות שסתומים עם קפיץ מחזיר‪.‬‬ ‫דרישות ‪:‬‬ ‫תכנן את המערכת בשימוש במונה מתוכנת מסוג ‪ , 2/n‬לפי הסעיפים הבאים ‪:‬‬ ‫צייר את המונה וסמן על קוי הפלט של המונה היכן מופיע )או עלול להופיע( פולס‪.‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫לגבי כל מקרה של פולס‪ ,‬ציין בטבלה באיזה מודול הוא נוצר‪ ,‬איזה קלט גרם לפולס )אל תסביר למה(‪,‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ועל מי משפיע הפולס )ראה טבלת דוגמה בעמוד ‪.(6‬‬ ‫על סמך התוצאה של ב'‪ ,‬בצע את התיקונים הנדרשים במונה )על אותו ציור(‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫הערה‬ ‫הערה‬ ‫הערה‬ ‫‪ :‬לרשותך מונה בכל אורך נדרש‪ ,‬וכן יחידות לוגיות סטנדרטיות ‪.‬‬ ‫‪ :‬ניתן להשתמש בסימון מקוצר של החיבורים אל רכיבי הפלט )שערים‪ ,‬פליפ‪-‬פלופים(‪.‬‬ ‫‪ :‬ניתן לפתור את השאלה בדף העזר ‪.6‬‬ ‫ב‬ ‫ה‬ ‫צ‬ ‫ל‬ ‫ח‬ ‫ה‬ ‫הטכניון ‪ -‬מכון טכנולוגי לישראל‬ ‫‪- -4‬‬ ‫)שרטוט עזר לשאלה ‪ ,3‬סעיפים ב' – ג‪.‬‬ ‫השרטוט מכיל מספר שרירותי של רכיבים(‬ ‫שם הסטודנט ‪______________________ :‬‬ ‫מספר זהות ‪______________________ :‬‬ ‫‪CR1‬‬ ‫‪CR2‬‬ ‫‪CR3‬‬ ‫‪CR4‬‬ ‫‪CR5‬‬ ‫‪X0‬‬ ‫‪X1‬‬ ‫‪X2‬‬ ‫‪X3‬‬ ‫‪X4‬‬ ‫‪X5‬‬ ‫‪X6‬‬ ‫‪START‬‬ ‫‪a1‬‬ ‫‪a2‬‬ ‫‪b1‬‬ ‫‪b2‬‬ ‫‪c1‬‬ ‫‪c2‬‬ ‫‪Y1‬‬ ‫‪Y2‬‬ ‫‪Y3‬‬ ‫‪A+‬‬ ‫‪B+‬‬ ‫‪C+‬‬ ‫‪CR6‬‬ ‫‪A+‬‬ ‫‪B+‬‬ ‫‪C+‬‬ ‫‪Relays Cascade‬‬ ‫‪Network‬‬ ‫הפקולטה להנדסת מכונות‬ ‫הטכניון ‪ -‬מכון טכנולוגי לישראל‬ ‫‪- -5‬‬ ‫)שרטוט עזר לשאלה ‪ ,3‬סעיפים ד' – ו'‬ ‫השרטוט מכיל מספר שרירותי של רכיבים(‬ ‫שם הסטודנט ‪______________________ :‬‬ ‫מספר זהות ‪______________________ :‬‬ ‫הפקולטה להנדסת מכונות‬ ‫‪PLC Program‬‬ ‫‪CR1‬‬ ‫‪CR2‬‬ ‫‪CR3‬‬ ‫‪CR4‬‬ ‫‪CR5‬‬ ‫‪CR6‬‬ ‫‪Y1‬‬ ‫‪Y2‬‬ ‫‪Y3‬‬ ‫‪PLC Cascade Network‬‬ ‫הטכניון ‪ -‬מכון טכנולוגי לישראל‬ ‫‪- -6‬‬ ‫)שרטוט עזר לשאלה ‪.4‬‬ ‫השרטוט מכיל מספר שרירותי של מודולים(‪.‬‬ ‫שם הסטודנט ‪______________________ :‬‬ ‫מספר זהות ‪______________________ :‬‬ ‫‪10 11 12 13 14‬‬ ‫‪Module Number‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪Caused by‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪7‬‬ ‫הפקולטה להנדסת מכונות‬ ‫‪6‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫)‪Affected cylinder(s‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2/n‬‬ ‫‪Short Option‬‬ ‫)‪(Example‬‬ ‫‪2 3 5 6‬‬ ‫‪OR‬‬ ‫‪B+‬‬ ‫הטכניון ‪ -‬מכון טכנולוגי לישראל‬ ‫)שרטוט עזר לשאלה ‪.1‬‬ ‫השרטוט מכיל מספר שרירותי של מצבים(‪.‬‬ ‫‪- -7‬‬ ‫הפקולטה להנדסת מכונות‬ ‫שם הסטודנט ‪______________________ :‬‬ ‫מספר זהות ‪______________________ :‬‬ ‫הטכניון ‪ -‬מכון טכנולוגי לישראל‬ ‫)שרטוט עזר לשאלה ‪2‬‬ ‫השרטוט מכיל מספר שרירותי של מצבים(‪.‬‬ ‫‪- -8‬‬ ‫הפקולטה להנדסת מכונות‬ ‫שם הסטודנט ‪______________________ :‬‬ ‫מספר זהות ‪______________________ :‬‬ ‫בחינת סמסטר ‪ -‬פתרונות‬ ‫מועד ב'‬ ‫‪01.04.2012‬‬ ‫‪1‬‬ ‫שאלה ‪01.04.2012 – 1‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪Z=0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪Z=0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪Z=0‬‬ ‫מצב‬ ‫‪0‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪A‬‬ ‫מצב התחלה‬ ‫‪B‬‬ ‫‪B‬‬ ‫התחלת סדרת "‪) "0‬חוקי ‪(Z=0‬‬ ‫‪Z=0‬‬ ‫‪C‬‬ ‫התחלת סדרת "‪) "1‬חוקי ‪(Z=0‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪D‬‬ ‫שרשרת "אפסים" )תקלה ‪(Z=1‬‬ ‫‪E‬‬ ‫שרשרת "יחידות" )תקלה ‪(Z=1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪Z=1‬‬ ‫הגדרה‬ ‫‪D‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪Z=1‬‬ ‫‪Ai=0‬‬ ‫‪Xi‬‬ ‫‪Ai‬‬ ‫‪Bi‬‬ ‫‪Ci‬‬ ‫‪Di‬‬ ‫‪Ei‬‬ ‫תא‬ ‫כללי‬ ‫‪Ai-1‬‬ ‫‪Bi-1‬‬ ‫‪Ci-1‬‬ ‫‪Di-1‬‬ ‫‪Ei-1‬‬ ‫)‪Bi= Xi’(Ai-1+Ci-1+Ei-1‬‬ ‫)‪Ci= Xi(Ai-1+Bi-1+Di-1‬‬ ‫)‪Di= Xi’(Bi-1+Di-1‬‬ ‫)‪Ei= Xi(Ci-1+Ei-1‬‬ ‫‪Z=Di+Ei‬‬ ‫הערה ‪ :‬השרשרת הראשונה יכולה להתחיל ב‪ "0"-‬או ב‪ ,"1"-‬כלומר הסיבית ‪ X0‬תמיד נכונה‪.‬‬ ‫‪2‬‬ 01.04.2012 – 2 ‫שאלה‬ 10 11 10 11 AB/Z 2 1 10/0 00/0 Z=1 Z 01/0 11/0 11/0 7 6 4 10/0 11/1 5 00 01 11 10 Z 1 6 - 2 0 1 - 3 2 0 - 6 3 4 0 1 - 5 4 0 - 6 5 4 1 1 6 7 - 0 - 6 7 2 0 1 2 {1,6,7} ,{2},{3} ,{4,5} AB 7 3 00 01 11 10 1 6 7 - 6 1 1 {1,2} ,{3} ,{4,5} ,{6,7} AB 3 5 AB 00 01 11 10 CR1 1 6 7 4 CR2 2 5 - 4 CR3 1 5 7 - CR4 2 9 8 4 CR5 3 6 8 4 S1=A’.B’.CR2’.CR4’.CR5’+A.B’+ +A.B.CR3 S2=A’.B’.CR4 S3=A’.B.CR2 00 01 11 10 2 1 6 3 2 S5=A’.B.CR1 3 4 - 6 3 4 R1=A’.B.CR5 6 5 4 1 6 5 4 R2=A’.B.CR3+A.B’ - 3 2 1 6 7 2 R3=A’.B’.CR1+A.B.CR1 S4=A.B.CR5 R4=A’.B’.CR2+A.B’ 4 6 '‫חלק ב‬ ‫דוגמה‬ 00 10 11 10 11 10 11 .... 0 0 0 0 1 0 1 …. AB AB 3 '‫חלק א‬ R5=A.B.CR4+A.B’ ‫ ראה הסבר בדף הבא‬: ‫הערה‬ Not reachable : None ‫שאלה ‪01.04.2012 – 2‬‬ ‫חלק ב' )המשך(‬ ‫להלן מספר סדרות אפשרויות שמוכיחות שניתן להגיע לכל המצבים‬ ‫היציבים ‪ .‬מאחר ואין מצבים "חסומים"‪ ,‬אין גם אפשרויות פישוט‪.‬‬ ‫הציור אינו מציג את כל המעברים האפשריים‪ ,‬אלא רק קבוצה מינימלית‬ ‫של סדרות שמאפשרת להגיע אל כל ‪ 9‬המצבים‪.‬‬ ‫מאחר ואף סטודנט לא הצליח להגיע למסקנה הנכונה‪ ,‬ביטלתי את‬ ‫ההתייחסות לסעיפים הללו‪.‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪00‬‬ ‫‪01‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪00‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪AB‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪01‬‬ ‫‪00‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪CR1‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪CR2‬‬ ‫‪-‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪CR3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪CR4‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪CR5‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪01‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪01‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪00‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪4‬‬ 01.04.2012 – 3 ‫שאלה‬ A A B- START, A+, B+, 15Sec DELAY, C+, C-, A-, A+, C+ , AC- I a1 II c1 III cr3 CR1 cr3 c2 CR2 cr2 b1 a1 cr2 (IV) cr2 cr3 cr1 cr1 c1 cr2 B Start A+ cr1 c2 CR3 Start X0 a1 X1 a2 X2 b1 X3 b2 X4 c1 X5 c2 X6 A+ Y1 B+ Y2 C+ Y3 cr1 B+ a2 cr2 a2 cr3 cr1 tmr1 C+ cr3 cr3 cr1 b2 a2 tmr1 Relays Based Circuit 5 PLC Based Circuit (‫ )המשך‬01.04.2012 – 3 ‫שאלה‬ A A B- START, A+, B+, 15Sec DELAY, C+, C-, A-, A+, C+ , AC- I x1 II x3 x5 cr3 III cr3 CR1 cr3 x6 CR2 cr2 x3 x1 cr2 (IV) cr2 cr1 cr1 x5 cr2 B Start A+ cr1 x6 CR3 Start X0 a1 X1 a2 X2 b1 X3 b2 X4 c1 X5 c2 X6 A+ Y1 B+ Y2 C+ Y3 x2 cr1 B+ cr2 x2 cr3 cr1 cr4 cr3 cr3 x4 X4 cr1 Count Out Reset CR4 Relays Based Circuit 6 PLC Based Circuit C+ (‫ )המשך‬01.04.2012 – 3 ‫שאלה‬ A A B- START, A+, B+, 15Sec DELAY, C+, C-, A-, A+, C+ A- , C- B I Start x1 x5 II III (IV) cr2 cr3 CR1 cr1 cr1 cr2 Y1 x5 cr3 cr1 x6 CR2 cr2 cr1 x3 x1 cr2 cr3 x6 x2 Y2 cr2 CR3 cr3 x2 cr3 cr1 cr3 X4 cr1 Count Out Reset cr4 Y3 x2 CR4 PLC Based Circuit 7 LOAD AND AND AND NOT OR AND NOT OUT X0 X1 X5 CR3 CR1 CR2 CR1 AND OR AND NOT OUT X6 CR2 CR3 CR2 AND X1 OR CR3 STORE NOT X3 OR NOT X6 AND STORE OUT CR3 LOAD STORE TMR1 150 OUT X4 CR1 LOAD AND NOT OR OR OUT CR2 X5 CR1 CR3 Y1 LOAD CR1 AND X2 OR CR2 STORE CR3 AND NOT X2 OR STORE OUT Y2 LOAD AND STORE AND OR OUT CR1 CR4 CR3 X2 STORE Y3 PLC Program CR4 01.04.2014 – 4 ‫שאלה‬ A+ A+ B- START, A+, B+, C+, C-, A-, A+, , C+ B+ * * * A =1,2,3,4,6,7 A- * * B =2,3,4,5,6 C- C = 3,7 b1 c2 a1 c1 & start a2 b2 c2 c1 a1 a2 & 1 2 3 4 5 6 7 8 A+ B+ (A+) 1 C+ (A+) (C-) (A+) (B+) (B+) 5 6 S FF R (A-) (B+) 8 S FF R A+ (B+) C+ (B-) (A+) 2 (A-) (C-) 7 S FF R 9 3 7 OR 8 ‫נגרם‬ ‫ע"י‬ ‫מודול‬ '‫מס‬ A start 1 A,B c2 4 B a1 6 None c2 8 1 6 B+ C+ 5 8 OR OR S OR A+ ‫צילינדרים‬ ‫מושפעים‬ FF R A+ A+ ‫אפשרות חסכונית למימוש‬