книги / Проектирование бесконтактных управляющих логических устройств промышленной автоматики
..pdfЗаменив теперь на рис. 1-9 га входных каналов одним входным ка налом и г выходных каналов одним выходным каналом, можно полу чить схематическое изображение (рис. 1-10) дискретного конечного автомата.
Дискретным конечным автоматом А называется система с конеч ным входным алфавитом X = {x i,..., xm, ..., хм}, с конечным выходным алфавитом ¥ ={уъ ..., уи . . . , уь}, с конечным алфавитом состояний Q— ={<7i, ..., qn, ..., Як} и двумя характеристическими функциями', функцией переходов
функцией выходов |
q ( t + l) = 6 [ q ( t ) , * (* )], |
(1-53) |
||||||
y (i)= % [q(t), |
x (t)], |
(1-54) |
||||||
|
|
|
||||||
где x(t), |
y(t) и q(t) — соответственно |
входной |
символ, выходной сим- |
|||||
воли состояние автомата А в момент времени t. |
|
|||||||
|
Дискретный автомат является конечным автоматом, поскольку ко |
|||||||
нечны множества Q, X и У. В дальнейшем будут рассматриваться толь |
||||||||
ко конечные автоматы и тер |
|
|
|
|||||
мин |
«конечный» молено |
опу |
Х'\х?->хм) |
|
||||
стить. |
|
|
|
|
||||
|
Предполагается, |
что |
все |
" |
— |
|
||
переменные изменяются не не |
|
|
|
|||||
прерывно, а только в дискрет |
|
|
|
|||||
ные моменты времени, назы- |
Рис. |
1-10. Дискретный конечный автомат, |
||||||
ваемые |
тактовыми |
момента |
|
|
|
|||
ми. |
Предполагается |
также, |
что поведение |
дискретного автомата |
||||
в любой тактовый момент |
|
1 , 2 . . . ) не зависит от интервала вре |
||||||
мени между ti и ti-i, |
а значения переменных в i-й тактовый момент за |
|||||||
висят только от номера i |
и не зависят от текущего значения време |
ни ti. Такгщ образом, фактически независимой величиной, относительно которой определяется каждая переменная системы, является не время, а порядковые номера, связанные с тактовыми моментами.
Автомат, у которого в тактовый момент t изменение значений вну тренних сигналов ри ..., рв, определяющих состояние q(t), и входных сигналов а±, ..., ап, представляющих вход x(t), происходит одновре менно, называется синхронным. Синхронизация может быть обеспечена независимым источником синхронизирующих импульсов для указания
тактовых |
моментов t, t + т и т. д., причем можно принять |
без потери |
общности, |
что все интервалы времени между тактовыми |
моментами |
одинаковы и равны т. |
|
|
Автомат, у которого сигналы могут изменяться во времени произ |
||
вольным образом, называется асинхронным. |
|
|
Каждое состояние q$ такого автомата является устойчивым и мо |
||
жет меняться только при изменении входа, т. е. имеет место |
6(g3-, хт) = |
Следует заметить, что все рассматриваемые в книге автоматы, соответствующие управляющим логическим устройствам промышленной автоматики, являются асинхронными. Однако при абстрактном анализе, когда автомат рассматривается как математическая модель, не отра жающая многих особенностей практической реализации, удобнее рас сматривать автоматы как синхронные.
Каноническая структура синхронного автомата представлена на рис. 1-11 в виде совокупности комбинационной части, состоящей из ло-
4* |
51 |
|
Кон5и наци очная |
гических |
элементов, и запоминающей |
|||||||||
|
част ь |
|
части, |
реализуемой |
элементами |
за |
||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
держки или элементами памяти. При |
|||||||||
|
|
|
этом |
предполагается, |
что |
комбинаци |
||||||
|
|
|
онная |
часть |
не содержит |
внутренних |
||||||
|
|
|
задержек, т. е. ее выход мгновенно |
|||||||||
|
|
|
реагирует на изменение входа, а запо |
|||||||||
|
|
|
минающая часть |
способна |
сохранить |
|||||||
|
|
|
информацию, поступившую на ее вход, |
|||||||||
|
|
|
сколь угодно долго или, по крайней |
|||||||||
|
|
|
мере, в течение одного такта. |
Кроме |
||||||||
|
|
|
того, принято считать, что в любой |
|||||||||
|
|
|
тактовый |
момент |
в |
векторе |
входов |
|||||
|
|
|
{Хи . . ., Хт, .. „ хм} только один вход |
|||||||||
|
|
|
может иметь значение 1, а остальные |
|||||||||
|
|
|
входы |
имеют |
значение 0. |
Аналогично |
||||||
|
|
|
в любой тактовый момент только один |
|||||||||
|
|
|
выход имеет значение 1, а остальные |
|||||||||
|
|
|
равны 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теперь |
уравнениям |
(1-53) |
и |
||||||
|
|
|
(1-54) можно дать следующее истол |
|||||||||
Рис. |
1-11. Каноническая структура |
кование. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В |
начальный |
момент |
|
авто |
||||||||
|
синхронного автомата. |
|
||||||||||
|
|
|
мат всегда находится в начальном |
|||||||||
состоянии ^7(0) =£71. При поступлении в |
моменты |
дискретного времени |
||||||||||
/ = 0,1 ... входов х (0), х ( 1) . . . в комбинационной |
части |
автомата фор |
||||||||||
мируются выходы |
y (t)—X(q(t), x(t)) |
и |
последующие |
состояния |
||||||||
q(t-\ -l)= 6(q(t), x {t)), которые |
задерживаются |
запоминающей |
частью |
|||||||||
на |
один интервал |
т дискретного |
времени |
и в момент |
/+1 |
становятся |
аргументами при определении следующего значения функций переходов и выходов.
Совокупность правил, определяющих последовательность появления выходов и состояний автомата в зависимости от последовательности чередования входов, называется законом функционирования автомата.
Следует отметить, что здесь рассматриваются только детерминиро ванные автоматы, у которых выполнено условие однозначности перехо дов: автомат, находящийся в некотором состоянии, под действием лю бого входного сигнала не может перейти более чем в одно состояние.
В зависимости от способа определения |
выходов различают |
две |
||
основные модели автомата: автомат Милн, |
закон |
функционирования |
||
которого задается уравнениями (1-53) и (1-54), и |
автомат Мура, |
для |
||
которого закон функционирования задается уравнениями |
|
|||
q (t+ \ )= 6 [q (t), |
х (0 3 |
; |
(1-55) |
|
t = 0, |
1, 2 |
..., |
(1-56) |
т. е. в этой модели выходы непосредственно зависят только от со стояний.
Для любого автомата Мили существует эквивалентный ему авто мат Мура и, наоборот, для любого автомата Мура существует эквива лентный ему автомат Мили [25]. Любой автомат, соответствующий модели Мили, может быть преобразован в автомат, соответствующий модели Мура [23].
52
Преобразование может быть выполнено путем определения пере менной q '(t) как упорядоченной пары (q(i), x {t )) .
Используя уравнение (1-54), можно представить y(t) в виде
|
y ( t ) = X '( q '( t ) ) . |
|
|
(1-57) |
||
Из определения q'(t) |
и уравнения (1-53) |
может быть получено вы |
||||
ражение для q ' ( t + 1): |
|
|
|
|
|
|
< Г ( * + 1 ) = ( ^ + 1 |
) , |
x (t + l)) = |
m q ( t ) , |
x{t)), |
X ( t + 1)), |
|
отк уда |
|
|
|
|
|
|
q ' ( t + l ) |
= b'(q'(t), |
x ( t + |
1)). |
(1-58) |
||
Можно убедиться, что уравнения (1-57) |
и (1-58) |
аналогичны урав |
||||
нениям (1-56) и (1-55) и определяют модель Мура. |
|
С другой стороны, любой автомат, соответствующий модели Мура, может быть всегда представлен моделью Мили.
Это преобразование можно сделать, положив q ( t ) = q ' ( t — 1). Тогда из уравнения (1-57) вытекает, что
у (t) = |
А/ (<?' (0) = |
ЩЪ’ (t - |
1), |
х (0) = |
l{ q (t), |
X (t)), |
(1-59) |
|
а из определения q(t) |
и уравнения (1-58) |
следует, что |
|
|
||||
q (t + |
1) = |
q' (t) = |
6' (qr (t - |
1), |
X (i)) = |
8 (q (t), |
X (i()). |
(1 -60) |
Очевидно, что уравнения (1-59) и (1-60) выражают характеристи ческие функции основной модели автомата Мили.
Автомат, у которого
Н я Щ , x (t))= X (x (t)),
называется автоматом без памяти или комбинационным устройством. Поскольку внутренние переменные в таком автомате не оказывают дей ствия на зависимость между входом и выходом автомата, то понятие состояния в этом случае оказывается лишним.
Способы задания автоматов
Для того чтобы задать дискретный автомат А, необходимо описать все элементы множества A ={Q , X, Y, б, X, q^, т. е. определить алфавит состояний, входной и выходной алфавиты, функции переходов и выхо дов, а также выделить начальное состояние qu в которомавтомат на ходится в момент £=0. Система функций (1-53) и (1-54) может рас сматриваться как аналитический способ задания автомата. Среди дру гих существующих способов задания работы автомата наиболее часто используются табличный, графический и матричный.
Таблица переходов и выходов, определяющая закон функциониро вания автомата Мили, представлена в виде табл. 1-17. Таблица состо ит из двух соседних частей, левой и правой, которые определяют функ ции 5 и X соответственно. Эти части имеют общий левый крайний стол бец, который содержит все возможные состояния q(t) из алфавита состояний Q. Столбцы в обеих частях таблицы соответствуют всем воз можным входам x(t) из алфавита А.
53
|
|
|
Хг |
|
|
Яг |
|
Чйг, *i) |
|
• . . |
|
. . . . |
||
Як |
|
Чяк> *i) |
||
■ . . |
|
|
|
|
|
|
|
ЧяК, х ,) |
|
Т а б л и ц а |
1-18 |
|||
|
х, |
х% хг |
Хг |
|
Яг |
Яг |
Яг |
Уг |
Уг |
Яг |
Яг |
Яг |
Яг |
Уг |
Яг |
Яг |
Яг |
Уг |
Уг |
Таблица переходов |
|
|
|
|
|
Хт |
• . . |
ХМ |
|
|
Ь(Яг>хт |
• • • |
%.> |
хм) |
|
. . . |
|
. |
, . |
|
ЧЯЬ Хт |
. . . |
ЧЯк, хм)_ |
|
. . . |
• . . |
. . . |
• . . |
|
|
ЩК, Хт |
. . . |
Чялг* хм) |
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1-17 |
|
Таблица выходов |
|
|||
X, |
. . . |
Хт |
. . . |
хи. |
|
ЧЯг> X,) |
• . . |
ЧЯг> |
Хт) |
. . . |
ЧЯг> хм) |
• . . |
. . . |
|
|
. . . |
■ . . |
ЧЯк, Хг) |
. . . |
ЧЯк, |
Хт |
, . . |
ЧЯк> хм) |
■ . . |
. . . |
. . . |
|
• • • |
|
|
|
|
|
||
ЧЯК> хг) |
. . . |
МЯК’ Хт |
. . . |
ЧяК> х.м) |
|
Та б л и ц а 1-19 |
Т а б ли ца 1-20 |
Та б л и ц а 1-21 |
|
Хг |
|
Хт |
. . . |
хм |
|
|
Хг |
Хг |
|
|
Хг |
|
Хх |
х% |
||
Яг |
ЧЯг, Х }) |
. . . |
8(Яг, |
Хт |
■ • • |
®(?1> |
хм) |
ЧЯг) |
Яг |
Яг |
Яг |
Уг |
Яг |
Я2 |
Яг |
Уг |
Уг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
. . . |
■ . . |
. . . |
|
|
. . . |
|
|
|
Яг |
Яг |
|
Уг |
Яг |
Яг |
'Ч- |
Уз |
'Ч- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<?4 |
||||||||
Як |
ЧЯк, х г) |
. . . |
ЧЯк> |
Хт |
/ • • • |
ЧЯк, |
хм) |
Чяк) |
Яг |
Яг |
|
Уг |
|
Я4 |
|
|
|
• . . |
. . . |
. . . |
. . . |
. . . |
. . . |
|
Я* |
Яг |
Яг |
Уг |
Уг |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Як |
3(Як> хг) |
. . . |
Чяк' |
Х,Ч |
. . . |
ЧяК, |
х м ) |
Чяк) |
Я4 |
Яг |
Яг |
Уг |
Я4 |
'V/ |
Яг |
|
Уг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, строки таблицы соответствуют состояниям q u ... Цк,
а столбцы — выходам Х\, . |
Хм- |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
При этом за начальное состояние q± автомата условно принимается |
|||||||||||||
верхняя строка таблицы. На пересечении строки qi(t) |
и столбца xmi$) |
||||||||||||
в таблице |
переходов |
(левая |
часть |
таблицы) |
ставится |
состояние |
|||||||
q j{ t+ l) = b { q i( t) , |
xm(t)), в |
которое |
автомат |
переходит из |
состояния |
||||||||
qi(t) |
под |
действием |
входа xm(t), |
а |
в |
таблице выходов |
(правая |
||||||
часть |
таблицы)— соответствующий |
этому |
переходу |
выход yt(i) = |
|||||||||
= k (q i(t), xm(t)). |
Пример табличного способа |
задания |
автомата Мили |
||||||||||
приведен в табл. 1-18. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Поскольку в автоматах Мура выход y(t) |
не зависит от входа x(t) и |
||||||||||||
определяется только состоянием автомата, то таблица |
выходов |
для авто |
|||||||||||
матов Мура сводится к одному столбцу, поэтому закон |
функционирования |
||||||||||||
автоматов |
Мура |
задается |
в |
виде |
отмеченной |
таблицы |
переходов |
(табл. 1-19), в которой для каждой &-й строки таблицы кроме состоя ния <7k указан соответствующий этому состоянию выход yi= h{qk) . При мер табличного описания автомата Мура приведен в табл. 1-20.
Автоматы, у которых для любого начального состояния qt(t) и лю бого входа xm(t) однозначно определены следующее состояние qj(t + 1) и выход yi(t), называются полными.
Автоматы, у которых для отдельных состояний и входов не опреде лены следующее состояние или выход, называются частичными. В таб лицах переходов и выходов на месте неопределенных состояний или выходов ставится тильда.
Пример задания частичного автомата Мили приведен в табл. 1-21. Иногда для описания функционирования автоматов Мили или Му ра удобно использовать матрицу соединений, которая представляет со
бой квадратную матрицу С=||с^Ц, строки которой соответствуют исход ным состояниям, столбцы — последующим состояниям, а элемент мат рицы Cij=xmfyi, стоящий на пересечении г-й строки и /-го столбца, в случае автомата Мили соответствует входу хт , вызывающему пере ход из состояния qi в состояние qj, и выходу yi, появляющемуся на этом переходе.
Если переход из состояния qi в состояние qj происходит под дейст вием нескольких входов, то элемент Сц представляет собой объединение знаком дизъюнкции всех пар вход/выход, относящихся к этому пере ходу. В том случае, когда элемента Сц не существует, ставится про черк. Для автомата Мили, заданного табл. 1-18, матрица соединений имеет вид:
Xzltll |
|
Xt/Уг |
^\/У\ |
|
Xi/Hi |
^i/yz |
Хй/Уг |
— |
Для автомата Мура элемент сц представляет собой дизъюнктивное объединение всех входов, вызывающих переход из состояния q\ в со стояние <73-, а выходы описываются вектором выходов
M < 7 i)
* (<h)
4<7K)
55
где k(q i), есть выход, отмечающий состояние q%. Для автомата Мура, за данного табл. 1-20, матрица соединений и вектор выходов имеют вид:
Xg X* |
|
|
|
y-L |
|
— —- Xj Xj |
; |
r„ == |
г/i |
|
|
-- -- Xx Xg |
’ |
0 |
У7. |
|
|
Xg Xj |
• |
|
|
Vi |
|
Закон функционирования автомата может быть задан в виде на |
|||||
правленного граф а,.вершины которого |
соответствуют состояниям авто |
||||
мата, а дуги— переходам между ними. |
|
|
|
||
Функциям перехода ^ = 6 (9 *, |
хт) |
и выхода |
хт) соответст |
||
вует дуга, соединяющая вершины графа автомата qi |
и q^ направленная |
от исходного состояния qi к последующему состоянию q, и обозначен ная символом xmjyi пары вход/вы-
ход, где хт является входом, вызы вающим переход из состояния qi в состояние q,, a yi есть выход, по являющийся при этом переходе.
Если переход из состояния qi в состояние q$ происходит под дейст вием нескольких входов, то дуге (qг-, qj) приписываются все эти пары вход/выход, соединенные знаком дизъюнкции.
Граф автомата Мили, заданного ранее табл. 1-18, изображен на рис. 1-12.
При описании автоматов Мура выходы y l= % (q k) непосредственно зависят только от состояний qu и записываются вместе с ними внутри вершин графа в виде qulyi-
Пример графического описания автомата Мура, приведенного ра нее в табл. 1-20, иллюстрируется рис. 1-13.
Относительно области применимости рассмотренных выше автома тов можно привести следующие замечания.
Одним из важных применений таблицы переходов и вы-ходов яв ляется использование ее для перечисления автоматов, принадлежащих тому или иному классу [17].
Граф автомата часто позволяет визуально,определить возможность разложения автомата на ряд подавтоматов. Для графов характерны на глядность изображения закона функционирования автоматов и возмож ность отобразить функционирование автомата движением по графу не которой точки из начального состояния в последующие состояния. Од-
56
нако это преимущество теряется по мере увеличения числа состояний и переходов, и более удобной становится табличная форма представления автомата.
Матрица соединений дает возможность формализовать ряд опера ций, которые на графе не могут быть выполнены визуально ввиду его сложности.
В данном параграфе приведены лишь основные определения и по нятия из теории автоматов. Любознательному читателю следует обра титься к известным монографиям в этой области [2, 6, 17, 19, 37, 50, 54, 5 8 ,5 9 ,7 4 ,1 0 6 ].
ГЛ А В А В Т О Р А Я
ОБЩ И Е ВО ПРОСЫ Л О ГИ Ч ЕСК О ГО СИ НТЕЗА БЕСКОН ТАКТН Ы Х УП РАВЛ ЯЮ Щ И Х УСТРОЙСТВ
2-1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В теории релейных устройств логическим синтезом называется про цесс построения структур релейных устройств, реализующих заданные условия работы. Основными этапами синтеза являются: абстрактный, включающий в себя все операции от словесной формулировки условий работы до построения таблиц состояний, и структурный, включающий все остальные операции вплоть до построения структуры устройства, реализуемой на определенных релейных элементах [87].
В практической инженерной работе по проектированию бесконтакт ных управляющих логических устройств промышленной автоматики под логическим синтезом следует понимать процесс составления структур ных формул, описывающих схему устройства, по заданным условиям технологического процесса. Синтез является основным этапом проекти рования бесконтактных устройств релейного действия.
Применяя равносильные преобразования и методы минимизации алгебраических выражений, можно получить структуру устройства, со держащую минимальное количество элементов релейного действия. Структуру такого устройства принято называть оптимальной.
В результате выполнения синтеза возможно получение нескольких функционально равносильных вариантов структуры, близких к опти мальной.
2-2. ПОДГОТОВКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИИ ДЛЯ ЛОГИЧЕСКОГО СИНТЕЗА УПРАВЛЯЮЩИХ ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Исходные данные и технические условия определяются на предпроектной стадии разработок, результатом которых является техниче ское задание. Особого внимания требует разработка технического зада ния на проектирование автоматизированных систем управления техно логическими процессами (АСУ ТП) и систем автоматического управле ния сложными установками и агрегатами.
Исследования производственных процессов и установок, проводи мые на предпроектной стадии разработки, требуют системного подхода к анализу объекта управления [5, 34, 36, 38, 84].
Для выполнения логического синтеза управляющих логических устройств' промышленной автоматики необходимо располагать исчерпы-
57
вающей информацией о технологическом процессе промышленной уста новки для записи условий работы системы управления.
Предварительно изучается технологический процесс с точки зрения необходимости и уровня автоматизации с учетом обобщенного опыта промышленного производства и достижений научно-технического про гресса. Технологический процесс изучается также с точки зрения за вершенности работ по его механизации и подготовленности установок к автоматизации. Совместно с технологами рассматриваются каждая операция процесса и применяемое оборудование, уточняются последо вательность операций и необходимые временные задержки для всех ре жимов работы объектов управления, определяются параметры и пока затели, подлежащие контролю и учету в ходе процесса, и исследуются информационные связи с местными и центральными постами управ ления.
При проектировании систем автоматического управления промыш ленными установками и технологическими процессами устанавливается необходимость дистанционного и местного управления и определяются требования к выбранным видам управления. Местное управление пре дусматривается в связи с необходимостью включения отдельных меха низмов при ремонтно-наладочных работах, установочных операциях и т. д. При местном управлении не должны действовать взаимные блоки ровки между схемами отдельных механизмов и устройств. Дистанцион ное управление предусматривается в случае, если намечаются центра лизованный контроль и управление технологическим процессом. Синтез проводится отдельно для автоматического, дистанционного и для мест ного управления. Формулы, полученные в результате синтеза, объединя ются логическим сложением.
Рассматриваются требования к системам предупреждающей, испол нительной и аварийной сигнализации.
При определении технологических условий работы проектируемой системы управления необходимо руководствоваться действующими пра вилами и нормами, а также ведомственными указаниями по проекти рованию электромеханических промышленных установок и систем авто матического управления [42]. Кроме того, необходимо изучить инструк ции по техническому обслуживанию действующего технологического оборудования, аналогичного объекту управления, для которого разра батывается система управления. Это позволит выявить специфические условия, предъявляемые к системе управления этого оборудования.
В результате указанной подготовительной работы составляются технологическая схема автоматизации процесса и, кроме того, допол нительные чертежи, схемы и эскизы, поясняющие устройство специфи ческих механизмов, например маневровых тележек, захватных устройств, бункерных затворов и т. п., а также установку датчиков и воздействующих на них конструктивных элементов, устройство нетипо вых исполнительных элементов и т. д.
Для энергетических промышленных установок — компрессорных станций, насосных установок, котельных агрегатов и т. п. должны со ставляться технологические схемы автоматизации в соответствии с ГОСТ 3925-59. Эти схемы дают представление о кинематической схе ме механизма, системе трубопроводов всех назначений, исполнительных механизмах, электроприводах, датчиках входных сигналов, контрольно измерительных приборах и местах их установки, приборах управления
58
и т. д. Для поточно-транспортных систем широко применяются функ циональные блок-схемы.
. В технологической схеме автоматизации и ее описании должно быть достаточно информации для формулировки условий работы проекти руемой схемы управления.
2-3. РАЗДЕЛЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ
И СОКРАЩЕНИЕ ЧИСЛА ВХОДНЫХ ПЕРЕМЕННЫХ
Выполнение структурного синтеза управляющих логических устройств существенно усложняется с увеличением числа входных пере менных. Особенно усложняются формализация записи условий работы устройств и их анализ. Возможность применения некоторых инженер ных методов синтеза, выполняемого без применения вычислительных машин, ограничивается пятью-шестью входными переменными. Таким образом, одной из важнейших задач подготовительного этапа является уменьшение числа входных переменных.
Системы автоматического управления технологическими процесса ми и сложными агрегатами состоят из ряда более простых систем управления отдельными механизмами, установками, исполнительными устройствами и т. п. Эти системы и функциональные узлы, не зависи мые по структуре друг от друга, взаимно связаны режимами работы, последовательностью операций, периодами работы, блокировочными це пями, управляющими сигналами и т. п.
Разделение технологических объектов управления на отдельные установки и механизмы, а их системы управления на функциональные узлы является основным приемом сокращения числа входных перемен ных и является основой для разработки унифицированных систем функ циональных узлов и конструктивных блоков. Для каждой системы управления механизма или установки, входящих в комплекс оборудо вания технологического процесса, а также для каждого функциональ ного узла производится анализ условий работы и подготавливается техническое задание в соответствии с рекомендациями § 2-3.
При любом методе синтеза применяются также другие приемы со кращения числа входных переменных. К числу этих приемов можно от нести объединение нескольких входных переменных в одну эквивалент ную переменную. Так, например, если в схеме управления лифта обоз начить:
Си с2, с3 — сигналы закрытия дверей шахты;
d — сигнал защиты от перегрузки двигателя; е — сигнал от контактов ловителя,
то можно ввести эквивалентный сигнал, разрешающий движение, в виде конъюнкции исходных сигналов:
g = c1ctcs ...d e.
|
Сигналы от кнопок движения вверх — ач, а2, а з ... |
и вниз — bi, Ъ% |
&з |
.... можно объединить в виде дизъюнкции исходных |
сигналов: |
|
a = a i- f 02+03+ 1. . . ; |
|
|
b = b i + bz+bz- •■ и т. п. |
|
Если имеются входные переменные, которые заведомо входят в ус ловие работы в качестве постоянного множителя при неизменном его
59
значении в условиях рассматриваемого режима работы, то эти входные переменные не следует вводить в таблицу, определяющую условия ра боты объекта управления. После выполнения синтеза полученные алге браические выражения следует умножить на символы этих перемен ных. К числу таких переменных можно, например, отнести сигнал пере ключателя режима управления (автоматическое,^, дистанционное, местное), сигнал выбора бункера при дозировании или погрузке сыпуче го материала, сигнал наличия вагона, поданного под погрузку, и т. д.
Практически каждую сложную систему управления можно разде лить на несколько простых с числом входных переменных, допускаю щим применение выбранного метода синтеза.
2-4. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА СТРУКТУРЫ УПРАВЛЯЮЩИХ ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Для проектирования бесконтактных схем управления механизмами и промышленными установками в некоторых случаях, например при модернизации управляющих логических устройств, можно принять в ка честве основы релейно-контактную схему соответствующих установок. Редейно-контактная схема включает весь предшествующий опыт интуи тивного проектирования и промышленных испытаний, содержит всю не обходимую информацию об условиях работы, режимах, требованиях к защите, сигнализации, видах управления и т. п., т. е. включает все технологические требования и технические условия, по которым созда валась данная схема.
При составлении структурных формул для выходных и промежу точных переменных одновременно решается задача разделения системы управления на функциональные узлы. ^
Втретьей главе приводятся общие сведения о данном методе опре деления структуры бесконтактной системы управления и примеры при менения этого метода.
Впрактике проектирования логических систем управления электро приводами и промышленными установками используется ряд инженер ных методов формализованной записи условий работы управляющего устройства и логического синтеза многотактных схем, реализующих по следовательностные функции.
Вданной книге рассмотрены следующие методы логического син
теза:
синтез структуры на основе таблиц переходов и карт Карно [11, 24, 51], синтез структуры на основе таблиц включений [14, 40, 79, 102],
синтез структуры на основе циклограмм [24, 77, 78], синтез структуры с применением операторов алгебры состояний и событий [8].
Метод синтеза, основанный на применении таблиц переходов и карт Карно, удобен при разработке управляющих логических устройств е небольшим числом входных переменных, но с увеличением числа вход ных переменных метод теряет простоту и наглядность, резко возраста
ют трудоемкость синтеза и |
вероятность |
ошибок. Этот |
метод синтеза |
и примеры его применения |
рассмотрены |
в четвертой |
и пятнадцатой |
главах.
Метод синтеза, основанный на применении таблиц включения, так же удобен для инженерного проектирования логических структур, од нако для механизмов с циклическим режимом работы предпочтение следует отдать методу синтеза, основанному на использовании цикло-
6 0