Download pdf - Анализ и синтез дискретных систем управления технологическими потоками: алгоритмы и программы: Лабораторный

Министерство высшего и профессионального образования Российской Федерации

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра автоматики и автоматизированного производства

Ю.Р.Владов

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Анализ и синтез дискретных систем управления технологическими потоками: алгоритмы и программы

по курсам "Системы управления технологическими процессами",

"Автоматика и автоматизация производственных процессов", "Теория технических систем и методы инженерного творчества"

Оренбург 1998

ББК 32.965.6я7 В 57 УДК 681.511(075.8)

Анализ и синтез дискретных систем управления технологическими потоками: алгоритмы и про-граммы: Лабораторный практикум. Введение В последние годы наблюдается всплеск интереса к использованию нечет-ких интеллектуальных технологий в промышленности, экономике, системах военного применения, построенных на нечеткой логике, предложенной в 1965 г. Л.Заде. Рост спроса на нечеткие контроллеры в технологических средах дос-тиг 3 млрд. долларов в год и возрастет до 8 млрд. долларов в 1998 г. Создаются научные лаборатории и международные центры (лаборатория LIFE, Япония, Европейская лаборатория ELITE и программа ESPRIT), образованы сотни фирм, работающих в области создания инструментальных сред для разработки нечетких систем. В 1995 г. по этой проблеме проведено более 20 международ-ных конференций и опубликовано 266 сборников и монографий и это число непрерывно растет /1/. С другой стороны нечеткая логика представляет собой непосредственное обобщение и дальнейшее развитие 2-х значной булевой логики на интервальное множество значений. На основе последней можно строить и совершенствовать алгоритмическое, программное и изобретательское обеспечение дискретных систем управления технологическими потоками, для более широкого их приме-нения при автоматизации производственных процессов. В связи с этим разработка технологии изучения, анализа и синтеза дис-кретных (логических и цифровых) систем автоматики посредством компьютер-ного моделирования приобретает особую актуальность и практическую значи-мость. Лабораторный практикум представляет собой переработанное и сущест-венно дополненное издание лабораторного практикума автора, в котором дано описание некоторых дискретных систем управления из различных классов со-ставленной классификации с уравнениями, схемами алгоритма, таблицами ре-жимов работ и программами, ориентированными на программируемые микро-калькуляторы1). В опубликованных информлистках Оренбургского ЦНТИ NN 110-91, 91-14, 91-16, 25-92, 24-92, 78-91, 75-91, 91-91, 91-15, 78-91, 91-12 и др., посвященных анализу некоторых дискретных систем управления технологиче-скими потоками, в том числе защищенных авторскими свидетельствами и па-

1) Владов Ю.Р. Составление логических алгоритмов управления и их про-

граммирование. -Оренбург: ОрПИ, 1986. -22 с. 2

тентами на изобретение, ориентация сделана на программирование на языке Microsoft Basic в интегрированной многооконной среде QuickBASIC. В фонде Оренбургского ЦНТИ имеется техническая документация N 91-030- 050 на ряд разработанных и внедренных дискретных систем управления технологическими потоками, поддержанных комплексом авторских свиде-тельств СССР и патентов РФ на изобретение. Документация распространяется по заказам заинтересованных лиц и предприятий. Можно также ознакомиться с рядом действующих ДСУ на лабораторных стендах кафедры автоматики и ав-томатизированного производства ОГУ. В данном издании значительно расширен круг рассмотренных ДСУ, а также представлено разработанное для них алгоритмическое, программное (среда Турбо Паскаля) и изобретательское обеспечение. Полученные компью-терные модели можно также использовать и в качестве тренажера для обучения персонала управленческим навыкам. 1 Изучение моделирования дискретных систем управле-ния Сложившийся в течение последних 3-х десятилетий подход к проектиро-ванию управляющих автоматов основывается на идеях и методах теории дис-кретных устройств и конечных автоматов, изложенной в работах В.М.Глушкова, М.А.Гаврилова, В.Г.Лазарева, Д.А.Поспелова, Д.Хафмана, Р.Миллера и др. /2, 3, 4/. На кафедре автоматики и автоматизированных производств ОГУ развит подход к изучению, построению и моделированию управляющих устройств, основанный на логических алгоритмах и программах, позволяющий добиться в процессе выполнения составленных работ приобретения необходимых знаний, навыков и умений /5/. Рациональная многоуровневая иерархическая классификации ДСУ. Дис-кретные системы управления целесообразно подразделить на первом уровне на три класса: системы дистанционного управления (СДУ), обеспечивающие управление объектом на дистанции; позиционные системы управления (ПСУ), у которых регулирующий элемент занимает определенные положения (пози-ции) и цифровые автоматы (ЦА), оперирующие с логическими входными и вы-ходными сигналами и имеющие некоторое множество внутренних состояний. На втором уровне классификации СДУ подразделяем на системы управ-ления с 1-им, 2-мя и многими исполнительными элементами; ПСУ - на 2-х и З-х позиционные системы автоматического управления, а ЦА - на комбинацион-ные, имеющие единственное внутреннее состояние, и последовательные с мно-гими внутренними состояниями. На более низком иерархическом уровне целе-сообразна градация, соответствующая конкретным устройствам и системам управления. Педагогический опыт и анализ возникающих ситуаций привел к следую-

3

щей методике обучения дискретным системам управления. Ставится задача управления, затем составляется вариант принципиальной электрической схемы, дается описание системы в статике и динамике. После чего демонстрируется соответствующая стендовая система в допустимых режимах работы, обращает-ся внимание на возможные аварийные режимы и особенности использованных общепромышленных и программируемых средств автоматики. Далее анализ системы управления, в том числе аварийных режимах, про-водится на компьютере с использованием создаваемой в процессе обучения программной модели. Для этого составляется система логических уравнений, соответствующая количеству выходных элементов системы. Рационально для входных и выходных элементов системы управления не вводить новые обозна-чения, а использовать обозначения, принятые стандартом. Полученную систему логических уравнений либо используют непосредственно, либо, в более про-стых случаях, преобразуют в арифметическую форму. Затем, при необходимо-сти, предлагается схема алгоритма. По системе уравнений или схеме алгоритма составляется программа на любом алгоритмическом языке (желательно использование современных систем программирования Тurbo Pascal, QuickBasic QBasic) и др., таблица возможных рабочих и аварийных режимов, в которой проставляются значения входных и выходных переменных. Порежимная про-гонка программной модели позволяет удостовериться в правильности логиче-ского алгоритма функционирования системы, и добиться желаемой обратной связи. В отчете по каждой работе представить название и цель работы, разрабо-танную принципиальную электрическую схему соответствующей ДСУ, алго-ритм управления в алгебраической, графической, табличной и программной формах и выводы.

1.1 Изучение и моделирование типовой системы дистан-ционного управления

1.1.1 Цель работы Изучить принцип действия и режимы работы систем дистанционного управления (СДУ), широко применяемые для автоматизации технологических объектов управления (ТОУ). Разработать различные формы моделей для моде-лирования типовой СДУ. На основе программной модели выяснить выполнение всех функций в различных режимах работы типовой СДУ. 1.1.2 Основные теоретические сведения 1.1.2.1 Понятие о СДУ В отраслевой автоматизации большое распространение получили СДУ ТОУ. СДУ выполняют следующие основные функции: пуск и останов электро-

4

приводов, реверсирование частоты вращения, защиту от токовых перегрузок, различные блокировки от ошибочных действий персонала, обеспечение задан-ной последовательности и продолжительности технологических операций, сиг-нализацию и др. В любой СДУ имеются две основные электрические цепи: цепь главного тока или силовая и цепь вспомогательного тока или цепь управления. Дополнительно системы оснащаются цепями блокирующих связей, сиг-нализации, автоматического контроля и регулирования. Смысл дистанционного управления: воздействие оператора посредством соответствующих кнопок на длинную (до 100-150 м) слаботочную цепь СДУ приводит в движение электропривод различных технологических объектов, включенный в короткую силовую цепь главного тока. СДУ построены на осно-ве электромагнитных аппаратов: реле, контакторов, магнитных пускателей, ап-паратов ручного действия - кнопок управления: "Пуск", "Стоп", "Вперед", "На-зад" и др. Особенностью СДУ является то, что токи, протекающие по силовой цепи и зависящие от типа и назначения привода, значительны по величине, а токи, протекающие по цепи управления, в тысячу раз и более меньше (десятки и сотни мА). 1.1.2.2 Принципиальная электрическая схема типовой СДУ Графическое изображение системы, отображающее в максимальной сте-пени ее принцип действия, называют принципиальной схемой. Поскольку СДУ чаще реализуют на электрических элементах автоматики, то рассмотрим прин-ципиальную электрическую схему в соответствии с рисунком 1.1 .

5

Рисунок 1.1 – Принципиальная электрическая схема типовой СДУ

Цепь главного тока включает в себя следующие элементы: А,В,С - фазы 4-х проводной промышленной сети переменного тока (~380 В, 50 Гц); QF-автоматический выключатель, предназначен для ручной коммутации цепи, а также для защиты силовой цепи от короткого замыкания (к.з.) в ней; КМ.1-силовые контакты магнитного пускателя или электромагнитного контактора КМ; КК-биметаллические пластины теплового реле, предназначенного для за-щиты электродвигателя от токовой перегрузки (как правило, токовые перегруз-ки возникают при обрыве одной из фаз); М-асинхронный 3-х фазный электро-двигатель с короткозамкнутым ротором. РМ-рабочая машина или аппарат, при-водимая в действие электродвигателем М; Цепь управления состоит из следующих элементов: FU - предохранитель, предназначенный для защиты этой цепи от короткого замыкания (к.з.); SB1, SB2-кнопки управления "Стоп" и "Пуск". Они предназначены для ручного воз-действия на СДУ; КМ, КМ.2- катушка и замыкающий контакт магнитного пус-кателя или электромагнитного контактора КМ. Контакт КМ.2 выполняет функ-цию "Памяти", т.к. запоминает факт нажатия подпружиненной кнопки SB2; HL-сигнальная лампа, предназначенная для индикации включенного состояния КМ; КК.1-размыкающий контакт теплового реле КК, которое предназначено для от-ключения СДУ при токовой перегрузке. СДУ работает следующим образом. Для приведения системы в исходное состояние необходимо включить автоматический выключатель QF. После чего напряжение появляется в цепи главного и вспомогательного тока, но электри-ческий ток в них не протекает, т.к. они разомкнуты. Режим пуска СДУ наступает в момент нажатия кнопки SB2. Тогда ток начинает протекать в цепи управления по следующему пути: фаза С-QF-FU1-SB1- SB2-KM-KK.1-FU2-QF-нулевой провод. КМ срабатывает, все замыкаю-щие контакты его замкнутся и М подключится к сети. В режиме длительной ра-боты SB2 отключена, но ток по-прежнему протекает в цепи управления, но только по замкнувшемуся контакту КМ.2. В этом режиме СДУ работает все время, требующееся по технологическим требованиям. Режим "Остановки" в произвольный момент времени реализуется нажатием кнопки SB1, соответст-вующий контакт размыкает цепь управления, КМ отключается и электродвига-тель М останавливается. При к.з. в силовой цепи срабатывает QF и отключает СДУ от сети А,В,С. При к.з. в цепи управления перегорают предохранители FU1 и/или FU2 - КМ, а затем и М отключаются. В случае токовой перегрузки биметаллические пласти-ны теплового реле КК нагреваются и под действием пружины контакт КК.1 размыкается, отключая этим КМ и М. 1.1.2.3 Составление алгоритма управления

6

Используя известные в алгебре логики правила, составим логический ал-горитм управления в алгебраической форме. Для рассматриваемой СДУ его можно представить в виде системы двух логических уравнений:

KM=QF/\FU1i/\SB1i/\(SB2\/KM_2)/\KK_1i/\FU2i; (1.1) M=QF/\KM_1/\KK, (1.2)

где /\ -операция конъюнкция, соответствующая последовательному со-единению элементов в СДУ;

\/-операция дизъюнкция, соответствующая параллельному соедине-нию элементов в СДУ;

i-инверсная логическая переменная. Другая форма представления алгоритма управления СДУ - графическая. Составим схему алгоритма СДУ, представленную на рисунке 1.2, исполь-

зуя стандартные обозначения отдельных блоков. Для моделирования СДУ на компьютере составим программу (см. п.

2.1.1), для чего удобно ввести промежуточную переменную КМО, отражающую состояние КМ в предшествующем режиме работы СДУ. Можно воспользовать-ся готовыми компьютерными системами типа Eureka1) , MathCad2) соответст-вующей инструкцией работы с ней. При моделировании СДУ информативнее составить таблицу режимов 1.1. В ней выключенное состояние элементов отра-жаем 0, а включенное - 1. Каждая строчка соответствует определенному режи-му работы СДУ. Запуская программу и вводя значение входных переменных, сравниваем вычисленные компьютером значения выходных переменных с таб-личными и если все значения выходных переменных в каждом режиме совпа-дут с табличными, то программная модель составлена правильно и является адекватной реальной системе.

1.1.3 Порядок выполнения работы 1.1.3.1 Изучить основные теоретические сведения. 1.1.3.2 Составить принципиальную электрическую схему СДУ двумя электродвигателями, включенными параллельно и управляемыми одним маг-нитным пускателем. Разобраться с принципом действия рассматриваемой сис-темы.

1) Дьяконов В.П. Система MathCAD: Справочник. -М.: Радио и связь,

1993. -128 с. 2) Дьяконов В.П. Справочник по применению системы Eureka. -М.:

Физматгиз, 1993. -96 с.

7

Рисунок 1.2 – Схема алгоритма типовой СДУ

8

1.1.3.3 По принципиальной электрической схеме составить систему логи-ческих уравнений.

1.1.3.4 Составить схему алгоритма управления разработанной СДУ. 1.1.3.5 Составить таблицу режимов и заполнить ее. 1.1.3.6 Написать программу для моделирования СДУ и ввести ее в ком-

пьютер или, используя одну из компьютерных систем (Eureka, MathCad), запро-граммировать систему уравнений.

1.1.3.7 Запуская для каждого режима программу или выбранную компью-терную систему, проверить соответствие значений выходных переменных таб-личным.

1.1.3.8 Сделать выводы по работе СДУ двумя параллельно включенными электродвигателями. 1.1.4 Контрольные вопросы

1.1.4.1 Назовите основные функции, выполняемые СДУ. 1.1.4.2 Из каких элементов составляются СДУ? 1.1.4.3 Правила составления логических уравнений для СДУ. 1.1.4.4 Поясните один из режимов работы СДУ по схеме алгоритма. 1.1.4.5 Какие особенности в составлении программы для СДУ ? 1.1.4.6 Как исследовать правильность функционирования СДУ, распола-

гая программой или интегрированной средой Eureka или MathCAD? Таблица 1.1 - Режимы работы типовой СДУ

Входные параметры Выходные Наимено-вание ре-жима

QF FU1

SB1 SB2 KM0 KK KK_1 KM M

1 Исходный 1 1 1 0 0 1 1 0 0 2 Пуск 1 1 1 1 0 1 1 1 0 3 Дли-

тельная работа

1 1 1 0 1 1 1 1 1

4 Стоп 1 1 0 0 0 1 1 0 0 5 КЗ в си-

ловой цепи

0 1 1 0 1 1 1 0 0

6 КЗ в це-пи управ-лен

1 0 1 0 0 1 1 0 0

7 Токовая пере-грузка

1 1 1 0 1 1 0 0 0

9

1.2 Изучение и моделирование систем дистанционного управления протяженными рабочими агрегатами 1.2.1 Цель работы Изучить аппаратуру, принцип действия и режимы работы дискретных систем дистанционного управления (СДУ) протяженными рабочими агрегата-ми, широко применяемыми для автоматизации технологических объектов управления (ТОУ). Разработать различные формы моделей для моделирования СДУ. На основе программной модели выяснить выполнение всех функций в различных режимах работы СДУ. 1.2.2 Краткие теоретические сведения Проблемы с техникой безопасности и лучшей организацией работ в про-тяженных рабочих машинах можно решить, если воспользоваться возможно-стями, предоставляемыми системами дистанционного управления. Идея техни-ческого решения заключается в использовании нескольких постов управления, расположенных на определенном расстоянии. Каждый пост управления вклю-чает в себя кнопки управления. При подключении постов управления к СДУ кнопки "Стоп", имеющие размыкающийся контакт включают последовательно, а кнопки "Пуск", построенные на размыкающемся контакте, подсоединяют па- раллельно. Составим принципиальную схему СДУ с двумя постами управле-ния в соответствии с рисунком 1.3. Система логических уравнений для рассматриваемой СДУ имеет вид: KM=QF/\FUi/\SB1.1i/\SB2.1i/\KK1i/\(SB1.2\/SB2.2\/KM2); (1.3) M = QF /\ KM.1 /\ KK. (1.4) Схема алгоритма рассматриваемой СДУ представлена на рисунке 1.4, а программу можно найти в п. 2.1.1.2 Принцип действия рассматриваемой СДУ тот же, поэтому надо убедиться в правильности выполнения режимов "Пуск" и "Останов" электродвигателя М с постов 1 и 2. Последние отражены в упрощенной таблице режимов 1.2 . 1.2.3 Порядок выполнения работы По аналогии с разобранным материалом выполнить следующее:

- составить принципиальную электрическую схему СДУ с тремя постами и разобраться с принципом действия рассматриваемой системы;

- по принципиальной электрической схеме составить систему логических уравнений;

- составить схему алгоритма управления разработанной СДУ; 10

- написать программу для моделирования СДУ и ввести ее в компьютер; - составить таблицу режимов и заполнить ее; - запуская программу, проверить соответствие полученных выходных пе-

ременных табличным значениям; - сделать выводы.

Рисунок 1.3 – Принципиальная электрическая схема СДУ протяженной рабочей машины

Таблица 1.2 - Режимы работы СДУ протяженным рабочим агрегатом с двумя 11

постами

Входные параметры Выходные Наиме-нование режима

QF

FU

SB11

SB21

SB12

SB22

KM

1

KM

2

KK

1

KK

KM

M

1Иходный

1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0

2 Пуск с 1 поста

1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0

3 Рабо-чий

1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1

4 Стоп с 1 поста

1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1

5 Пуск со 2 по-ста

1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0

6 Рабо- чий

1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1

7 стоп со 2 поста

1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1

1.2.4 Контрольные вопросы

1.2.4.1 Назовите основные функции, выполняемые СДУ с несколькими

постами. 1.2.4.2 На базе каких элементов строятся СДУ и посты управления? 1.2.4.3 Методика составления логических уравнений для дискретных сис-

тем управления вообще и для СДУ с несколькими постами в частности ? 1.2.4.4 Поясните по схеме алгоритма "Пуск" и "Останов" СДУ со 2-го или

3-го поста. 1.2.4.5 Какие особенности в составлении программы для СДУ протяжен-

ными рабочими агрегатами? 1.2.4.6 Как исследовать правильность функционирования СДУ, распола-

гая программой и таблицей режимов?

12

Рисунок 1.4 – Схема алгоритма СДУ протяженной рабочей машины

13 1.3. Изучение и моделирование реверсивных систем

дистанционного управления 1.3.1 Цель работы Изучить принцип действия и режимы работы реверсивных систем дис-танционного управления, применяемые при автоматизации технологических объектов управления. Разработать алгоритм управления в различных формах. На основе программной модели получить основные режимы работы реверсив-ной СДУ и выяснить выполнение всех функций. 1.3.2 Краткие теоретические сведения Реверсированием называют процесс изменения направления частоты вращения привода на противоположное. Эту задачу в соответствующей СДУ выполняет реверсивный магнитный пускатель КМ, состоящий из двух электро-магнитных контакторов КМ1 ("Вперед") и КМ2 ("Назад"), замыкающие контак-ты КМ13 или КМ23 которых в соответствии с рисунком 1.5 при включении из-меняют порядок чередования фаз 3-х фазной цепи на противоположный, пере-ключая при этом фазы L1 и L3. Как видно из принципиальной электриче-ской схемы реверсивной СДУ, во избежание короткого замыкания между фаза-ми L1 и L2 при одновременном срабатывании обоих контакторов в цепи управ-ления предусмотрена электрическая блокировка в виде размыкающихся контак-тов противоположных контакторов. В реверсивных СДУ широко применяется также механическая блоки-ровка (рисунок 1.6), при которой цепь катушки каждого контактора включает последовательно включенные размыкающийся контакт противоположной кноп-ки "Пуск" (SB21, SB21) и замыкающийся контакт собственной кнопки "Пуск" (SB22, SB32). Алгоритм управления записан в виде системы трех логических уравнений (1.5-1.7)

KM1 = FUi /\ SBi /\ (SBB \/ KM11) /\ KM22i /\ KK1i; (1.5) KM2 = FUi /\ SBi /\ (SBN \/ KM21) /\ KM12i /\ KK1i; (1.6) M = QF/\ (KM13 \/ KM23) /\ KKi. (1.7)

В таблице 1.3 приведены все возможные режимы работы СДУ, в том чис-ле действие электрической блокировки. Примеры программных моделей ревер-сивных СДУ приведены в п. 2.1.2 .

14

а)

б)

Рисунок 1.5 – Принципиальная электрическая схема реверсивной СДУ (а) и

схема цепи управления реверсивной СДУ с электрической бло-кировкой (б)

15

Таблица 1.3 - Режимы работы реверсивной СДУ с электрической блокировкой

Входные и выходные параметры На-имено-вание режи-ма Q

F

FU

SB

SBB

SBN

K

M11

КM

21

KM

12

KM

22

KM

13

KM

23

KK

KK

1

KM

1

KM

2

M

Исход-ный

1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0

перед

Рабо-чий

СПуск назад

1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0

Рабо-чий

КЗ си-ловой цепи

З це-пи

Обрыв одной из фаз

1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1

Пуск в

работе

1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 передпри

назад уск

назад при рабовперед

Пуск в

1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0

1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1

топ

1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1

1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1

Стоп 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1

0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0

К

управл

1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1

П

те

1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1

16

исунок 1.6 – Схема механической блокировкки на кнопках управления

1.3.3 Порядок выполнения работы

По аналогии с разобранным материалом выполнить следующее: й СДУ с

комби

по принципиальной электрической схеме составить систему логических уравн

тить схему алгоритма разработанной СДУ;

ерсивной СДУ с комбини-рован

одель, проверить для каждого режима соответ-ствие


1.3.4.1 Назовите основные функции, выполняемые реверсивными СДУ.

СДУ.

.3.4.4 Поясните по схеме алгоритма режимы работы реверсивных СДУ "Пуск

акие особенности в составлении программы для реверсивной СДУ ?

.4.6 Как установить правильность функционирования реверсивной СДУ,

Р

- разработать принципиальную электрическую схему реверсивнонированной блокировкой в виде совокупности электрической и механи-

ческой блокировок и разобраться с принципом действия рассматриваемой сис-темы;

- ений; - вычер- составить таблицу режимов и заполнить ее; - написать программу для моделирования ревной блокировкой, ввести ее в компьютер и отладить или, используя ком-

пьютерную систему Eureka, MathCad, записать по соответствующим правилам уравнения (1.5 - 1.7);

- запуская программнyю м значений выходных переменных таблично заданным; - сделать выводы по работе.

1.3.4.2 Из каких элементов составляются реверсивные СДУ? 1.3.4.3 Методика составления логических уравнений для реверсивных 1 вперед при длительной работе назад" и "Пуск назад при длительной ра-

боте вперед". 1.3.4.5 К 1.3располагая программой и таблицей режимов?

17

Рисунок 1.7 – Схема алгоритма реверсивной СДУ

18

1.4 резервного

1.4.1 системы дис-танционного , при-меняемые агрега-тов, Разработать ал-горитм , таблич-ной и выполнимость основных 1.4.2

резервно-го Для требования бесперебойной строя основ-ного включаться автоматически основно-го и тем рабочей машины. . включением ре-зервного главного тока включает промыш-ленной автоматические вы-ключатели защиты си-ловых силовые кон-такты пласти-ны тепловых перегрузки (как правило, Этот случай моделируется 2 - асинхрон-ные 3-х РМ-рабочая машина М1 или М2; Цепь : FU1, FU2-предохранители тока от короткого управления "Стоп" и СДУ; КМ1, КМ2, КМ пускателей. Контакты КМ1.2 и КМ2.2 выполняют функцию "Памяти", т.к. запоминают факт нажатия подпр размыкающие контакты, включенные параллельно кнопкам "Пуск" в противоположных це-

Изучение и моделирование СДУ включением электродвигателя

Цель работы

Изучить принцип действия и характерные режимы работы управления (СДУ) включением резервного электропривода

для повышения надежности ответственных технологическихнапример, дымососов, аспирационных вентиляторов и др.

управления в различных формах: алгебраической, графическойпрограммной. На основе программной модели выяснить

функции данной СДУ.

Основные теоретические сведения

1.4.2.1 Принципиальная электрическая схема СДУ включениемэлектродвигателя

многих ответственных машин предъявляются жесткие работы. Чтобы избежать остановки при выходе из

электродвигателя его дублируют резервным, который должен после аварийного или профилактического отключения

самым обеспечить нормальный режим функционированияТакая функция может выполняться соответствующей СДУ

Составим принципиальную электрическую схему СДУ электродвигателя в соответствии с рисунком 1.8. Цепь в себя следующие элементы: А,В,С - фазы 4-х проводной

сети переменного тока (~380 В, 50 Гц); QF1 и QF2-, предназначенные для ручной коммутации, а также для

цепей от короткого замыкания (к.з.) в ней; КМ1.1 и КМ2.1-магнитных пускателей КМ1 и КМ2; КК1 и КК2-биметаллические

реле, защищающие электродвигатели от токовой токовые перегрузки возникают при обрыве одной из фаз.

размыканием биметаллической пластины.); М1 и Мфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором; или аппарат, приводимая в действие одним из электродвигателей

управления состоит из следующих элементов, предназначенные для защиты цепей вспомогательного

замыкания (к.з.); SB1.1, SB2.1, SB1.2, SB2.2-кнопки "Пуск". Они предназначены для ручного воздействия на1.2, КМ2.2-катушки и замыкающие контакты магнитных

ужиненных кнопок SB1.2 и SB2.2; КМ1.3 и КМ2.3-

19

псигнальные лампы, предназна ции включенного состояния М1 и КМ2; КК1.1 и КК2.1-размыкающие контакты тепловых реле КК1 и КК2,

при токовых перегрузках. СДУ работает следующим образом. Для приведения системы в исходное

пи управления по следующему пути: фаза С-F1-FU1.1-SB1.1- SB1.2-KM1-KK1.1-FU1.2-фаза В. КМ1 срабатывает, все за-

ючится к сети, а размыкающий-я контакт КМ1.3 в противоположной цепи разомкнется. В режиме длительной

нтакту КМ1.2. После этого необходимо включить QF2,

операция конъюнкция, соответствующая последовательному со-

ях и обеспечивающие как раз функцию резервирования; HL1 и HL2-ченные для индика

Котключающие М1 или М2 состояние необходимо включить один из автоматических выключателей QF1 или QF2 в зависимости от того, какой двигатель хотят запустить в данный мо-мент, предположим М1. После чего напряжение появляется в цепи главного и вспомогательного тока, но электрический ток в них не протекает, т.к. они ра-зомкнуты. Режим пуска двигателя М1 наступает в момент нажатия кнопки SB1.2. Тогда ток начинает протекать в цеQмыкающие контакты его замкнутся и М1 подклсработы М1 SB1.2 отключена, но ток по-прежнему протекает в цепи управления по замкнувшемуся коподготавливая СДУ к выполнению функции резервирования. В этом режиме СДУ М1 работает все время до момента отключения КМ1 по любым причинам. Как только КМ1 отключится, то его контакт КМ1.3 в противоположной цепи замкнется и включит цепь электродвигателя М2 и т.д. Режим полной "Остановки" СДУ в произвольный момент времени реали-зуется выключением обоих автоматических выключателей QF1 и QF2. 1.4.2.2 Разработка алгоритма СДУ Используя известные в алгебре логики правила, составим алгоритм управления в алгебраической форме. Для рассматриваемой СДУ его можно представить в виде системы четырех логических уравнений (1.8 - 1.11):

KM1=QF1/\FU1i/\SB1.1i/\(SB1.2\/KM1.2\/КМ2.3i)/\KK1.1i; (1.8) M1=QF1/\KM1.1/\KK1; (1.9) KM2=QF2/\FU2i/\SB2.1i/\(SB2.2\/KM2.2\/КМ1.3i)/\KK2.1i; (1.10) M2=QF2/\KM2.1/\KK2. (1.11)

где, /\ -

единению элементов в СДУ; \/-операция дизъюнкция, соответствующая параллельному соедине-нию элементов в СДУ;

i-инверсная логическая переменная. Другая форма представления алгоритма управления СДУ - графическая.

20

а)

б)

Ри включением резервного электродвигателя (б)

Составим схему алгоритма СДУ, используя стандартные обозначения

сунок 1.8 – Принципиальная электрическая схема силовой цепи (а) и СДУ

21

отдельных

Рисунок 1.9 – Схе ектродвигателя

см.

блоков в соответствии с рисунком 1.9.

ма алгоритма СДУ включением резервного эл

Для моделирования данной СДУ на компьютере составим программу (22

п. 2.1.2) или, используя логические уравнения (1.8 - 1.11), запишем их по соот-етствующим правилам в среде Eureka или MathCad. При моделировании СДУ также используем состояние эле-ментов отражаем 0, соответствует опреде-ленному режиму работы и запуская программу, сравниваем выходных пере-менных с табличными в каждом ре-жиме совпадут с составлена пра-вильно и является

1.4.3 Порядок Изучить основные следующее:

- составить включения ре-зервного электродвигателя М2 - резервным или б) М2 является

- по принципиальной систему логических уравнений;

- составить схему СДУ; - составить - разработать ее в компью-

тер или, используя записать по соответствующим

- запуская проверить соответст-вие для каждого режима заданным значениям;

- сделать выводы электродвигате-ля.

1.4.4 Контрольные 1.4.4.1 Назовите включением ре-

зервного электродвигателя1.4.4.2 Какие включение

резервного электропривода1.4.4.3 Правила СДУ. 1.4.4.4 Поясните рассматриваемой

СДУ по схеме алгоритма1.4.4.5 Какие СДУ ? 1.4.4.6 Как СДУ включением

езервного электропривода, располагая программой или интегрированной сре-ой Eureka или MathCAD?

аблица 1.4 - Режимы работы СДУ включением резервного привода

втаблицу режимов 1.4, в которой выключеноеа включенное - 1. Каждая строчка

СДУ. Вводя значение входных переменных вычисленные компьютером значения

и если все значения выходных переменныхтаблично заданными, то программная модельадекватной реальной системе.

выполнения работы

теоретические сведения и выполнить принципиальную электрическую схему СДУ

, если а) М1 является основным, аосновным, а М1 - резервным;

электрической схеме составить

алгоритма управления разработанной таблицу характерных режимов; программу для моделирования СДУ и ввестикомпьютерную систему Eureka или MathCad,

правилам систему уравнений; программу или компьютерную систему,

выходных переменных таблично по работе СДУ включением резервного

вопросы

основные функции, выполняемые СДУ.

элементы СДУ обеспечивают автоматическое?

составления логических уравнений для один из характерных режимов работы

. особенности в составлении программы для

проверить правильность функционирования рд Т

23

Наименование ре-жима

Входные параметры Выход-ные праметры

а-

QF1 FU1 SB1.1 SB1.2 КМ1.1и2 KМ1.3 KK1.1 QF2 FU2 SB2.1 SB2.2 КМ2.1и2 KМ2.3 KK2.1

KM1 M1 KM2 М

2

1 Исходный 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1

0 0 0 0

2 Пуск М1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1

1 0 0 0

3 Длитель работа 1 1 1 0 1 М1

0 1 1 1 1 0 0 1 1

1 1 0 0

4 Сто 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1

0 1 0 0

п М1 1 1 0 0

5 .М1 и запуск 1 1 1 0 0 1 1 0 ОстМ2

0 0 1 1 1 0 0 1 1 1

6 Длит. работа М2 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1

0 0 0 1 1 1

1.5 Изучение и моделирование СДУ поточно-

ий

ления функций в характерных режимах работы СДУ ПТЛ.

о оборудования, связанного единым потоком ве-

ществ поточно-транс

к и останов рабочих машин осуществлять в строго опред

(от М3 к М1), а ее останов - по ходу (М1-М2-М3) ехнологического потока.

с учетом

транспортных лин

1.5.1 Цель работы

Изучить принцип действия и режимы работы систем дистанционного управления поточно-транспортных линий (ПТЛ). Разработать алгоритм управ-

в различных формах. На основе программной модели уточнить выполне-ние всех

1.5.2 Краткие теоретические сведения

1.5.2.1 Принципиальная электрическая схема СДУ ПТЛ

Поточно-транспортная линия - совокупность согласованного по произво-дительности технологическог

а. По технологическим требованиям, предъявляемым кпортным линиям, связанным с минимизацией прямых и косвенных потерь

продукта, необходимо пуселенных последовательностях. Пусть ПТЛ составляют три рабочие машины с тремя электродвигателями

М1-М3 и технологический поток направлен от М1 к М2 и М3. Пуск ПТЛ всегда осуществляют против ходат Составим принципиальную электрическую схему СДУ ПТЛ

24

обеспечения правильной последовательности ее пуска и останова (рисунок я ющиеся в ающие ко

еспечения правильной последовательности пуска в цепях катуш нтакторов, за исключением последнего, последовательно включаем замыконтакты последующ , в цтушек КМ2 и КМ1 вк о К

Правильную по аем ш кнопок "П ми конт

предыдущих контакто 2.4

ПТЛ

1.10), использу имеДля об

резерве у контакторов замык нтакты. ек ко -ающие

к их по ходу потока контакторов. В частности епи ка-лючены замыкающие контакты соответственн М3.3 и

КМ2.3 . следовательность остановки ПТЛ обеспечив унтиро-

ванием всех уск", за исключением первой, замыкающи актами ров, на рисунке 1.10 это контакты КМ1.3 и КМ .

Рисунок 1.10 – Принципиальная электрическая схема СДУ ПТЛ

1.5.2.2 Алгоритм СДУ

25

Используя известные в алгебре логики правила, составим алгоритм СДУ ПТЛ в алгебраической форме. Система из шести логических уравнений (1.12 - 1.17) имеет вид:

KM1=QF/\SB1.1i/\(SB1.2\/KM1.2)/\KM2.3/\KK1.1i; (1.12) KM2=QF/\(SB2.1i\/KM1.4)/\(SB2.2\/KM2.2)/\KM3.3/\KK2.1i; (1.13) KM3=QF/\(SB3.1i\/KM2.4)/\(SB3.2\/KM3.2)/\KM4.3/\KK3.1i; (1.14)

где -

нию \/- элементов

ин-дексом i.

. Составим -ных блоков Для -му (см. п их по 1.5 причем учитываем оста-нов компьютером значе-ния , то системе.

1.5.3

- -щей в себя явля-ется

- по уравнений

- составить схему алгоритма управления разработанной СДУ ПТЛ; ;

написать программу для моделирования СДУ ПТЛ, ввести ее в компь-

M1=QF1/\KM1.1/\KK1i; (1.15) M2=QF2/\KM2.1/\KK2i; (1.16) M3=QF3/\KM3.1/\KK3i. (1.17)

, /\ - операция конъюнкция соответствует последовательному соединеэлементов в СДУ;

операция дизъюнкция соответствует параллельному соединению.; Инверсные логические переменные обозначаем дополнительным

Другая форма представления алгоритма управления СДУ - графическая схему алгоритма СДУ, используя стандартные обозначения отдель

в соответствии с рисунком 1.11 . моделирования данной СДУ ПТЛ на компьютере составим програм

. 2.1.3) или, используя логические уравнения (1.12 - 1.17), запишемсоответствующим правилам в среде Eureka или MathCad. В таблице режимоввыключеное состояние элементов отражаем 0, а включенное - 1,

только характерные режимы для СДУ ПТЛ, а именно, пуск и электродвигателей линии. Запуская программу, сравниваем вычисленные

значения выходных переменных с табличными и если все выходных переменных в каждом режиме совпадут с таблично заданными

программная модель составлена правильно и является адекватной реальной

Порядок выполнения работы

Изучив основные теоретические сведения, выполнить следующее: составить принципиальную электрическую схему СДУ ПТЛ, включаю

или а) три электродвигателя, но первый или второй двигатель реверсивным, или б) четыре электродвигателя;

принципиальной электрической схеме составить систему логических;

- составить таблицу характерных для данной СДУ режимов-

26

Зютер систему Eureka или MathCad, аписать по соответствующим правилам логические уравнения;

воды по работе.

Рисунок 1.11 – Схема алгоритма СДУ ПТЛ

Табли

и отладить или, используя компьютернуюз

- запуская для каждого режима программнyю модель, проверить соответ-ствие полученных выходных переменных таблично заданным значениям;

- сделать вы

ца 1.5 - Режимы работы СДУ ПТЛ

27

Входные и выходные элементы жим

1о

2о

3о

Ре-

QF

KK

SB11

SB12

SB21

SB22

SB31

SB32

KM

KM

KM

KM

1

M1

KM

2

M2

KM

3

M3

Исходный

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0

Пускмаш

3 ины

1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0

3 ины

1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

2 ины

1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1

2 ины

1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1

1 ны

1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1

1 ТЛ

1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1

. 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1

1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1

. 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1

1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1

. 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1

1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ж

ск

1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ж

ост.

1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Длитраб

машПускмашДлитраб

машПускмаштДлитраб

маш НажSB11

Останов1 машНажSB21

Останов2 машНажSB31

Останов3 машПТС

НеправнаSB22 припу

НеправнаSB21

при

28


1.5.4.1 Назовите основные функции, выполняемые СДУ ПТЛ. Какие эле последова-

пуска и останова? .4.3 Дайт с у т Л лгеб еско ор-

ме. 1.5.4.4 т и й Д

П схеме го т . 5. Особенности а а и Т

. Как п ве т р л с ф кц н ов ия Д ПТЛ, пл ро м й и те ир а й е Eureka ил M C ?

з е е м д и в и комбинацион-ных дискретных автоматов

.1 Цель работы

учить и использовать методику построения и моделирования комбина-

ционных ск тн а ом о ).

1.6.2 р и сведения

о я ск тн о то - уч математической т рисистем. Она н з е еа ны ф ч ки рассматривает срактные математические модели и их общие свойства. Однако на дискретные

А нужно о ет ка на де и о н модели м г ральных устройств. Идеи и методы, развитые в теории дискретных автоматов, полезны в м р ли ы б т науки те ик

ск тн автоматы ал е ряд ограничений. ис ет й тм ет иметь только конечное количество входов и выходов, а также число состояний. В любой момент времени на входы конечного автомата могут по-с сигналы и его выходах в ч в тв но ре ци п л тс дкватные сигналы. Смена сигналов происходит в дискретные моменты времени, которые отождествляют с целыми неотрицательными числами. Не рассматри-ва физическая природа сигналов. На каждый вход дискретного автомата м о п т ьк один с на и к до вы д ра ты тся е только один сигнал.

обно обозначать входы ДА переменными Х1, Х2,..., Хn, а его выходы 1, Y2,..., Ym. Из требования конечности множеств входных и выходных сиг-алов вытекает, что n и m - конечные числа. Без потери общности ДА часто ассматривают, как имеющие один вход с сигналом Хi (i=1, 2,..., n) и один вы-од c Yj (j=1, 2,..., m).

Под поведением ДА понимают его способность преобразовывать входные игналы в выходные. Поведение ДА при наложенных ограничениях описано,

1.5.4.2 тельность

1.5

менты СДУ ПТЛ обеспечивают правильную

е ха

сни

ракт

е х

ери

арак

тик

терн

алг

ые

ори

реж

ма СДУ

мы

ПТ

оты

в а

рас

раич

рива

й ф

СПоя раб смат емо У ТЛ по ал ри ма

1.1.5

4.54.6

программнойь п

реть

лизун

циио

СДУир

Пан

Л ? Сро ри ави ьно У рас о-

агая п гра мо ил ин гр ов нно ср дой и ath AD

1.6 И уч ни , построение и о ел ро ан е

1.6

Изди ре ых вт ат в (КДА

К атк е теоретические

Те ри ди ре ых авт ма в частный сл ай ео и е и уча т р ль е изи ес е устройства, а аб т-

автоматы (Д ) см тр ь к и ал зир ван ые но их е-

са ых аз чн х о лас ях и хн и. Наат мож

ди ре ые н ага тся Д кр ны ав о-

тупать

ется

на ка ест е о ет й ак и ояв яю я а е-

ожет п такж

Уд

сту ать ол о иг л на аж м хо е может вы ба ва ь-

Yнрх с

29

если указана функциональная зависимость выходного сигнала от входного в юбой момент времени, причем часто выходной сигнал определяется не только входн и внутрен-ними

одной сигнал.

нечного непустого множества Yj; 3 конечного непустого множества Zs со-стоян

пар (Xi, Zs) в множество Yj; 5 выходной функции G, отобр тво Yj. Таким образ

появля-тся Yj, а состояние ДА Zs меняется. Исходя из (п. 4 и 5), имеем

Z(t+1) = F( X(t (1.18)

Y(t) = G(X(T), (1.19)

X(t) Є X, Y(t) Є Y.

виды ДА.

лым, но и его предыдущей работой, запоминаемое некоторымпеременными. По входному сигналу и значениям внутренних переменных

однозначно определяется выхДА - совокупность пяти объектов: 1 конечного непустого множества Хi;

2) коий; 4 переходной функции состояний F, отображающей преобразование

множества упорядоченныхажающей множество упорядоченных пар (Xi, Zs) в множесом, ДА есть пятерка объектов < Xi, Yj, Zs, F, G>. В каждый момент време-

ни на вход ДА поступает Xi, в тот же самый момент времени на выходее

), Z(t)), Z(t)),

где Z(t+1), Z(t) Є Z,

Классификация ДА в зависимости от мощности множеств X, Y, Z и вида ункций F и G предполагает следующие ф

1 ДА без памяти (комбинационные). М ножество Z состоит из одного эле-

ентам и ДА есть тройка <X,Y,G>. Рекурентные соотношения (1.18, 1.19) выро-ждаются в соотношение Y(t) = G(X(T)). (1.20)

2 Автономный ДА. Множество Х состоит из одного элемента и ДА есть четверка объектов < Xi, Yj, F, G>. Рекурентные соотношения (1.18, 1.19) выро-ждаются в соотношение Z(t+1) = F(Z(t)), (1.21)

Y(t) = G(Z(t)). (1.22) 3 ДА без выхода. Множество Y состоит из одного элемента и ДА есть тройка объектов < Xi, Zs, F>. Рекурентные соотношения (1.18, 1.19) вырожда-ются в соотношение Z(t+1) = F( X(t), Z(t)), (1.23) 4 ДА с задержкой. Функция G зависит только от состояния Z(t) и соотношения (1.18, 1.19) принимают вид

30

Составим таблицу истинности для процесса сортировки деталей на три 31

Z(t+1) = F( X(t), Z(t)), (1.24) Y(t) = G(Z(t)), (1.25)

5 ДА Мура. Функция G зависит от состояния Z(t+1), соотношения (1.18, 1.19) имеют вид

ся только его остоянием в данном такте, а во втором - последовательностью смены операций

альнейший ход цикла управления определяется состоянием входов и выходов ДА я таблицы истинности (соответ-твия), отражающие соответствие комбинаций входов и выходов.

м словесно описать опера-ии управления при нормальном ходе процесса и аварийных ситуациях;

олнительные элементы; -проанализировав переходы от одного такта к другому при нормальных и

ами и выходами КДА, обусловленные технологическими требованиями;

ьной электрической схемы.

тветствия), отражающие однозначное соответствие вхо-ов и выходов. При числе входов n возможны 2n комбинаций их единичного и

ти удобно располагать в виде кодов натурального ряда двоичных чисел.

Z(t+1) = F( X(t), Z(t)), (1.26) Y(t) = G(Z(t+1)). (1.27) Функции перехода F и выхода G задаются таблицами, которые называют-ся таблицами переходов и выходов, а также графами.

1.6.2.1 Алгоритм построения комбинационных моделей Выделяют два существенно отличных класса дискретных автоматов: ком-бинационные (однотактные) и последовательные (многотактные). В первом случае функционирование управляющего устройства определяетсуправления в предыдущих тактах. Для описания комбинационных дискретных автоматов (КДА), в которых дК только в данном такте, часто используютсс Алгоритм формализации КДА состоит из следующих предписаний:

-составить содержательное описание, в котороц

-разбить процесс управления на такты, характеризуемые неизменным со-стоянием входных (контролируемых параметров от датчиков) и выходных сиг-налов, подаваемых на исп

аварийных ситуациях, установить логические ситуационные связи между вхо-д

-составить модель КДА в виде таблицы истинности и карт Карно, а также в алгебраической, графической и программной формах. Кроме того, предло-жить вариант принципиал

1.6.2.2 Составление таблицы истинности для управления процессом сортировки деталей на три группы

В качестве моделей КДА, в которых дальнейший ход цикла определяется состоянием входов и выходов только в данном такте, часто используются таб-лицы истинности (сооднулевого уровней. Последовательность смены комбинаций в таблице истинно-с

группы. Задача формулируется следующим образом. Провести сортировку де-алей на три группы по длине, равной b, 2b и 3b, открывая заслонки соответст-

х дл сбор деталей соующего размера. Контроль размера деталей осуществлять тремя датчиками Д1, Д

йства. Обозначая бункеры В1, В2 и В3, выделим следующие итуации (таблица 1.6): 1. В зону автоматического контроля подается деталь

л Д2, или Д3), откер B1 (такты 1,2 и 4); 2. Подается деталь размером 2b - перекрыты два датчика

1 и3 (такт 7).

Таблица истинности составляется для всех возможных 8 комбинаций (такто соответственно бозначают, закрыт или открыт бункер. Анализ таблицы истинности показыва-т, чт

комбинаци- сто-

рон карных

квадр

кции, изображаемой данной карто

твующих бункеров-накопителей, предназначенны я а ответст-в

2 и Д3 (например, фотоэлектрического типа), установленными поперек подающего устросразмера b - перекрыт только один из датчиков (Д1 и и рыт бун-к(Д Д2 или Д2 и Д3), открыт бункер B2 (такты 3 и 6); 3. Подается деталь раз-мером 3b - перекрыты все три датчика, открыт бункер Б

в) сигналов датчиков (n=3). Выходные сигналы 0 или 1ое о такт 5 соответствует аварийной ситуации, когда деталь перекрывает зо-ну контроля датчиков Д1 и Д3 и не перекроет датчик Д2. Эту строчку заполня-ем Z для предотвращения аварийной ситуации (все бункеры закрыты, звучит сигнал тревоги).

1.6.2.3 Составление карт Карно для КДА процессом сортировки деталей на три группы

При количестве входных переменных более 5-6-ти удобнееонные модели представлять в виде карт (матриц) Карно. Для маркировки

арты Карно обозначения входных переменных пишут сбоку и сверху, и относятся они ко всей строке или столбцу, следующих за ними элемент

атиков. Основное требование при составлении карт Карно - соседние ком-бинации должны отличаться на значение только одной переменной. В каждом квадратике записывается значение логической фун

й, при соответствующих значениях входных переменных. Таблица 1.6 - Таблица истинности КДА

NN Ком

D1 D2 D3 В1 В2 В3 NN ком

D1 D2 D3 В1 В2 В3

0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 5 1 0 1 z z z 2 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 6 0 1 3 1 1 0 0 1 0 7 1 1 1 0 0 1

32

На рисунке 1.12 построены соответствующие карты Карно для КДА, управляющего процессом сортировки деталей на 3 группы. Д1iД2i Д1 Д2i Д1 Д2 Д1iД2 Д1iД2i Д1 Д2i Д1 Д2 Д1iД2

0 1 0 1 Д3i 0 0 1 0

1 z 0 0 Д3 0 z 0 1 а) б)

Д1iД2i Д1 Д2i Д1 Д2 Д1iД2Д3i 0 0 0 0 Д3 0 z 1 0

в) Рисунок 1.12 - Карты Карно для выходных переменных B1, B2 и B3 1.6.2.4 Составление модели КДА в различных формах Если для единичных значений выходных переменных по определенным правилам составить конъюнкции входных сигналов, а затем эти частичные конъюнкции объединить дизъюнкциями, которые в свою очередь объединить

i; (1.29) 1.4 = D1i/\D2i/\D3; (1.30)

B1 = B ) B2.3 = (1.32)

2.6 = D1i/\D2/\D3; (1.33) = B

аженной на ри-унке 1.14. Программные реализации моделей сортировочных КДА можно най-

дизъюнкциями, то получим модель КДА в алгебраической форме. В частности, для выходных переменных B1, B2, B3 и Z КДА составлены соответственно уравнения (1.28-1.31, 1.32-1.34, 1.35 и 1.36) и в целом для управляющего уст-ройства (1.37): B1.1 = D1/\D2i/\D3i; (1.28) B1.2 = D1i/\D2/\D3B

1.1 \/ B1.2 \/ B1.4; (1.31 D1/\D2/\D3i;

BB2 2.3 \/ B2.6; (1.34) B3.7 = B3 = D1/\D2/\D3; (1.35) Z = D1/\D2i/\D3; (1.36) Х = B1\/B2\/B3\/Z. (1.37) Представим КДА, управляющий процессом автоматической сортировки деталей на три группы в виде принципиальной схемы в соответствии с рисун-ком 1.13 и в графической форме в виде схемы алгоритма, изобрсти в 2.3.1.

33

Рисунок 1.13 – Принципиальная электрическая схема КДА сортировки

изделий на три класса


роить комбинационную модель для процесса сортировки деталей на четыре группы по размерам b, 2b, 3b и 4b. Контроль размеров деталей осущест-вить четырьмя датчиками Д1,...,Д4. Детали группируются в четыре бункера В1,...,В4. Предложить конструктивную схему установки и описать технологиче-ский цикл. Составить таблицу истинности и карты Карно для процесса сортировки деталей на четыре группы, а также схему алгоритма и сделать выводы по рабо-

Изучить процесс сортировки деталей на три группы, ввести программу в память ПК и проверить ее соответствие таблице истинности 1.6 или картам Карно в соответствии с рисунком 1.12. Пост

34

те.

Рисунок 1.14 – Схема алгоритма сортировочного КДА

35


1.6.4.1 Суть основных предписаний, входящих в алгоритм построения комбинационных 1.6.4.2 -ки деталей на 3 1.6.4.3 -ки деталей на 3 логических функций 1.6.4.4 -ки деталей на 3 -ской переменной. 1.6.4.5 сортировки деталей (конъюнкция и 1.6.4.6 Составьте сор-тировки деталей на . 1.6.4.7 Составьте для одной из выходных

1.7 Анализ, -

1.7.1 Цель Изучить дис-кретных автоматов 1.7.2 Краткие 1.7.2.1 Анализ Теория проектирования -ческих процессов выходов в каждый вхо-ов, независимо от времени формирования такой комбинации. Изменение зна-ения выходного сигнала с прямого на противоположное или наоборот проис-

Условия работы КДА отображают в виде таблицы истинности (соответст-ия) или в виде карт Карно. В них каждому набору (комбинации) входных ло-ических переменных поставлено в соответствии состояние выходов КДА. Рас-мотрим КДА с 4-мя входными а1, а2, а3, а4 и 12-ю выходными Х1,...,Х12 сиг-налам ности 1.7. Значения выходных переменных

моделей. Предложите схему алгоритма процесса автоматической сортиров

группы на основе вычисления выражения Д1+Д2+Д3-2. Предложите схему алгоритма процесса автоматической сортиров

группы на основе вычисления общих выражений для выходных В1, В2 и В3.

Предложите схему алгоритма процесса автоматической сортировгруппы на основе проверки состояния каждой входной логиче

Предложите вариант схемы алгоритма процесса автоматической на 3 группы с использованием логических операций

дизъюнкция). программу по схеме алгоритма для автоматической

4 группы и проверьте ее соответствие таблице истинности и поясните принципиальную электрическую схему

переменных КДА управления процессом сортировки.

минимизация и синтез комбинационных дискретных автоматов

работы

методики анализа, минимизации и синтеза комбинационных (КДА).

теоретические сведения

комбинационных дискретных автоматов

дискретных автоматов находит широкое применение в практикелогических систем управления для автоматизации технологив различных отраслях промышленности. В КДА состояние момент времени однозначно определяется состоянием

дчходит за один такт. вгс

и, заданного таблицей истин36

зашифрованы следующим образом: 0 и 1 - обязательные состояния; u - услов-ные и

енных а1, а2, а3 и а4 согласно 16-ти возможным

(0,0,1,1)]} a1 a2 a3 a4. (1.38)

z - запрещенные состояния. Если есть программная модель КДА, то, вво-дя значения входных перемкомбинациям и запуская каждый раз программу на счет, будем получать значе-ния выходных переменных Х1,Х2,-,Х12. Условия работы КДА (единичные и условные значения), например для выходной переменной Х1 , запишутся:

Х1 ={(1,0,0,0), (0,1,0,0), (1,1,0,0), (0,0,1,0), [(1,0,1,0), (0,1,1,0), (0,0,0,1), (1,0,0,1), Таблица 1.7 - Таблица истинности КДА

Состояние Но-Входов Выходов мер

ком-бина-ции

a1

a2

a3

a4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х

0 0 0 0 0 0 11

3

5 6

13

1 0 0 0

1 1 0 0

1 0 1 0

1 u 1 z 0 u z 1 1 0 1 1 1 0 1 u 1 1 0 0 0 1

1 1 0 1 0 u z u u u 1 u u u u u u 0 0

0 0 1 u u u 1 1 1 0 0 0 z z z

u u u 1 1 1 1 1 u u u u

2 0 1 0 0 1 0 1 1 1

4 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1

7 8 9 10 11 12

0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1

u u u u z z z z 1 1 1 1 0 z z z u u u u 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 u u u u 1 1 1 1 1 0 0 0 z u u z z z z 1 1 1 1 1 z z z 0 0 0 0 0 z z z z

37

14 15

1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

0 z z u u u u u 1 1 1 1 z z z z z z z z z z 1 1 z 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

При таком задании условий работы КДА индекс при фигурных скобках a1 a2 a3 a4 называется базисом и указывает на то, что в круглых скобках 1-ая

цифра является значением входной переменной а1, 2-ая цифра является значе-нием входной переменной а2, 3-ья и 4-ая цифры - а3 и а4 соответственно. Для удобства записи условий работы автомата каждому сочетанию значений вход-ных переменных присваивают свой номер. В этом случае выходная переменная запишется как набор номеров строк, соответствующих обязательным и услов-ым с

ся значение следующей функции:

- зн ени пере енны 3, а4 в i- строке таблици истинности.

С учетом приведенного выражения условия работы КДА с заданной таб-л истинности 1.7.1 запишутся:

1 = {1, 2, 4, 8 [3, 5, 6, 8, 9, 12]} a1 a2 a3 a4 (1.40)

ля перехода от таблицы истинности к алгебраической форме записи пользуются совершенной дизъюнктивной нормальной формой (СДНФ) логиче-ской функции, которая образуется как дизъюнкции конъюнктивных нормаль-ных форм для заданных наборов входных переменных. Соответственно выход-ой переменной Х1 СДНФ логической функции запишется:

Х1 ia 1 a 1 a i

\/ ia2i i 41) По о ход-ной ере Н ана-лог ные у

1.7 а

Ши н пе-ре ны д тся св арт и ву во жн и

н остояниям выхода, причем каждой входной переменной присваивается вес, равный степени двойки и вычисляет

Ni = L3i 23 + L2i 22 + L1i 21 + L0i 20 где Ni - номер i-й строки; L3i, L2i, L1i, L0i ач я м х а1, а2, а ицей

Х

Д

н

= a1ia2ia3ia4i \/ a1ia2 3ia4i \/ a ia2i 3ia4i \/ a ia2i 3ia4 \/

a1 a3ia4i \/ a1ia2 a3ia4i \/ a1ia2 ia3ia4i \/ a1ia2ia3ia4i \/ a1ia2iа3iа4i. (1.

дчеркнутые к нъюнкции соответствуют условным состояниям вы п менной Х1. а основании таблицы истинности можно составить ич логические равнения для каждого выхода КДА.

.2.2 Минимиз ция совершенной дизъюнктивной нормальной формы логических функций

рокое приме ение для минимизации логических функций до 6-8 мен х нашел мето карт Карно. Для каждой функции выхода составляеоя к а Карно, кол чество квадратиков в которой соответствует количестзмо ых комбинац й входных переменных.

38

Составим по таблице истинности 1.7 соответствующую карту Карно, приведенную на рисунке 1.15. 1 2 3 4

A3i a4i a3 a4i a3 a4 a3i a4 a1i a2i 0 1 u 1 a1 a2i 1 u 0 u a1 a2 u 0 z z

a1i a2 1 u z z 6 5

Методика минимизации логических функций с помощью карт Карно за-

аксимальным количеством контуров, объе- клетки по единицам. Причем, запрещенные состояния в

конту включать, пр дполий и единичные значения и достигая этим существенного упроще-

ния л

, которые измени-и в пределах контура свое значение. Например, карта Карно (см. рис. 1.7.1)

1 для этих онтуров запишутся:

Х11 = а1i а3i а4i; Х12 = а2i а3i а4i; Х13 = а1i а2i а3i; (1.42)

в) составляется минимальная логическая функция путем объединения опера я миним

ства алгебры логики. Для Х1m имеем: Х1m = а1i а3i а4i \/ а2i а3i а4i \/ а1i а2i а3i \/ а2i а3i а4i \/ а1i а2i а4i = = а4i (а1i а3i \/ а2i а3i \/ a1i a2i) \/ а2i(а1i а3i \/ а3i а4i). (1.47) 1.7.2.3 Синтез комбинационных дискретных автоматов

Рисунок 1.15 - Карта Карно для логической функции Х1 ключается в следующем:

а) карта Карно покрывается мдиняющих соседние

ры не включаются, а условные - желательно е агая для этих состоян

огической функции. Для карты Карно 4-х входных переменных контуры могут быть 0-го (1 клетка), 1-го (2 клетки) и 2-го (4 клетки) и 3-го (8 клеток) порядков по количеству соседних клеток с единицами;

б) для выделенных контуров составляются конъюнктивные нормальные формы логической функции со склеиванием тех переменныхлпокрывается 5-ю контурами 1-го порядка. Логические функции Xк

Х14 = а2i а3i а4i; Х15 = а1i а2 i а4i; (1.45)

циями дизъюнкции контурных логических функций. Соответствующаальная логическая функция Х1 запишется:

Х1мин = Х11 \/ Х12 \/ Х13 \/ Х14 \/ Х15; (1.46)

г) если это возможно, проводятся дальнейшие упрощения минимальной логической функции, используя законы и тожде

39

Для синтеза программного КДА , имеющего однозначную связь между

ю схему, приведенную на и исун причем схемы учитывают ст переменной

Рисунок 1.16 – Принципиальная электрическая схема КДА

Рисунок 1.17 – Схема алгоритма КДА В схеме алгоритма использована логическая функция для запрещенных

комбинациями входных и выходных переменных, составим принципиальнурисун

запрещенныеке 1.16 ему ал тма (р ок 1.17со .

и схояния выходной

гор ),

40

комбинаций входных переменных, полученная аналогично Х1мин:

1.7.3.1 перемен-ных Х2,...,Х в ПК программу. 1.7.3.2 1.7.3.3 функции. 1.7.3.4 контуры и соответствующие 1.7.3.5 1.7.3.6 функции, равных единице . 1.7.3.7 1.7.4 1.7.4.1

1.7.4.2 моде-

. Понятие о базисе умерации

1.7.4.4 1.7.4.5 уравнения алгоритма 1.7.4.6 1.7.4.7 1.7.4.8 КДА? 1.7.4.9 1.8 дис-кретных 1.8.1 Изучить дискретных втоматов (ПДА), освоить методики их составления, в том числе схем алгорит-

Х1z = а2 а4 . (1.48) 1.7.3 Порядок выполнения работы

Составить таблицу истинности для одной из выходных12. Вариант задается преподавателем. Для этого ввести

Записать условия работы КДА. Составить карту Карно для соответствующей логическойПровести минимизацию методом карт Карно. Указать

выражения для контурных логических функций. Составить схему алгоритма. Составить программу для проверки значений логической

. Убедиться в правильности алгоритма функционированияСделать выводы по работе.

Контрольные вопросы

Как провести анализ программного КДА ? Методика составления таблицы истинности по программной

ли КДА. 1.7.4.3 Поясните форму записи условий работы КДА

н строк. Методика составления карт Карно. Процесс получения минимальной (тупиковой) формы

КДА. Поясните предложенную схему алгоритма. Методика составления программной реализации КДА. Как убедиться в правильности алгоритма функционирования

Предложите другие варианты схемы алгоритма.

Изучение и построение последовательных автоматов

Цель работы

различные формы отображения последовательных амов и соответствующих программ.

41

1.8.2 Краткие теоретические сведения

1.8.2.1 Понятие о последовательных дискретных автоматов

В ПДА одной и той же комбинации входных сигналов, поданных на вхо-

алов, поданных ранее, от аналогичных комбинаций, поданных в нительные элементы называются

ных и про-ервале времени, в течение которого

не- состояние промежуточных перемен-

х. В неустойчивом состоянии ПДА находятся тогда, когда состояние входов ие еще не соответствует новому состоянию

ходов. Неустойчивое состояние ПДА может продолжаться до тех пор, пока ежуточные элементы в

тояния ПДА, вызванный входными или промежуточными перемен-

ния ПДА называют тактом.

торое составляется на ПДА, со-

воздействия на командный элемент А исполнительные элементы сь; этот цикл ра-

оты должен непрерывно повторяться, пока командный элемент А. Для слож-

записи условий работы является запись в виде по-х и выходных сигналов. Входная последовательность

следующих друг за другом комбинаций входных пе-

оследовательности по приведенному выше овесному описанию.

ды в различные моменты времени, соответствуют разные значения выходов. ПДА имеют дополнительные элементы, позволяющие различить комбинации входных сигнпоследующие моменты времени. Эти дополпромежуточными. Они представляют собой элементы памяти, определяющие в каждый момент времени внутреннее состояние ПДА. Под состоянием ПДА понимают совокупность значений входмежуточных переменных в некотором интуказанные переменные сохраняют свои значения. ПДА могут находиться в ус-тойчивом и неустойчивом состоянии. При устойчивом состоянии остаютсяизменными как состояния входов, так иныизменилось, а внутреннее состоянвсуществует данная комбинация сигналов на входе. Промэтом случае находятся в состоянии циклического переключения. Процесс изме-нения сосными, называется переходом. Промежуток времени между двумя изменениями внутреннего состоя 1.8.2.2 Описание последовательных дискретных автоматов ПДА могут быть заданы словесным описанием, кооснове технологических требований работы. Например, составитьстоящий из четырех исполнительных элементов Х1,Х2,Х3 и Х4. Необходимо, чтобы послепоочередно включались, а затем в том же порядке отключалибных ПДА словесное описание становится громоздким или практически невы-полнимым.

Более удобной формой следовательностей входныредставляет собой наборпременных, обеспечивающих нормальное функционирование ПДА. Каждой комбинации сигналов на входе ставится в соответствие комбинации выходных переменных, образующих выходную последовательность.

Составим соответствующие п сл

42

А 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0011 - 0001 Х1 Х2 Х3 Х4 0000 - 0000 - 1000 - 1100 - 1110 - 1111 - 0111 - Рисунок 1.18 - Входная и выходная последовательности ПДА Для одной и той же модели может быть задано несколько входных и вы-ходных последовательностей. Существуют так же разветвленные последова-тельности. Таблица 1.8 - Циклограмма 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A

X1

X2

X3

X4

Для задания ПДА широко используются циклограммы, в которых состоя-ия модели отражаются условным изображением включенного и отключенного

ления. Совокупность тактов, при которых элемент включен, назы-

д

ов. Включенное со-

стояние элемента указывается в таблицах включений олько в тактах включения и отключения, во всех остальных тактах периода

нсостояния элементов в виде наличия или отсутствия линий. Циклограмма пред-ставляет собой ряд горизонтальных строк, равный числу командных и исполни-тельных элементов. Строки условно разбивают на отрезки, число которых рав-но числу тактов. В таблице 1.8 приведена построенная для тех же условий циклограмма. Иногда причинно-следственные связи между командными и исполни-тельными элементами на циклограммах отражают вертикальными линиями пе-редачи управвается периодом включения и наоборот - периодом отключения. Такт, предше-ствующий периоду включения, называется включающим, а периоду отключе-ния - отключающим. Рассмотрение внутренних взаимосвязей в многотактных искретных ав-томатах облегчается путем составления таблиц включений, в которых последо-вательно записывается изменение состояния всех элементстояние элемента часто обозначают плюсом, а отключенное - минусом. Для большей наглядности со

43т

включения и отключения состояние элементов не указывается, как в таблице

При большом числе состояний последовательные (многотактные) дис- графов, в верши-

ах которого проставляются номера (коды) состояний. Вершины соединяются

етствии с рисунком 1.19. аблица 1.9 - Таблица включений ПДА

4 5 6 7 8 9 10 11 12

1.9. кретные автоматы описываются с помощью ориентированныхнстрелками (дугами), отражающими переходы из одного состояния в другое. Над стрелками записываются комбинации переменных, обуславливающие эти пере-ходы в соотвТТакты 0 1 2 3 Состоние леме

-А +А э тов

Х Х Х

-Х3 +Х Х3 + 3 3 - Х

Граф на рисунке 1.19 что, апример, в 13-м такте кома дный эле-

отключился, п этом ПДА вернулся в н лево состояние. Универсальной формой задания ДА вляется представление их в

ы алгоритма. На 1.20 приведена составленная прикладная схема алгоритма для тех же условий работы.

В соответствии со схемой алгоритма составлена программа, реализующая

показывает, н н мент А о у исходное у е

П я видесхем рисунке

-Х1 + 1 -Х1 + 1 -Х2 +Х2 -Х2 + 2

-Х4 +Х4 -Х4

последовательную модель (см. п. 2.3.3).

Рисунок 1.19 – Граф ПДА

44

Рисунок 1.20 – Схема алгоритма ПДА 1.8.3 Порядок выполнения работы 1.8.3.1 Изучить формы описания ПДА. 1.8.3.2 Ввести приведенную программу в ПК, отладить и проверить ее адекватность описанной последовательной модели.

1.8.3.3 Построить один из вариантов ДПА, состоящий из командного эле-мента А и 4-ых исполнительных элементов Х1,Х2,Х3 и Х4, так чтобы после воздействия на командный элемент исполнительные элементы: а) поочередно включались, а затем отключались в обратном порядке; б) поочередно включа-лись в обратном порядке, а затем выключались в прямом порядке или в) пооче-редно включались и выключались в обратном порядке. Рабочий цикл должен епрерывно повторяться, пока включен командный элемент А.

1.8.3.4 Составить схему алгоритма и программу или вместо составления программы использовать компьютерную систему Eurekа или MаthСаd. 1.8.3.5 Ввести программу и проверить ее адекватноссть составленной по-следовательной модели.

н

45

1.8.3.6 Сделать выводы по работе.

жения

ых дискретных автоматов

ы осуществляют преобразование

е переменные внесут очередную корректировку, если

1.8.4 Контрольные вопросы 1.8.4.1 Понятие о тактах, промежуточных элементах и состоянии много-тактных моделей. 1.8.4.2 Методика составления последовательностей входных и выходных сигналов. 1.8.4.3 Особенности составления циклограмм. 1.8.4.4 Что представляет собой таблица включений? 1.8.4.5 Опишите граф последовательной модели? 1.8.4.6 Как перейти от циклограммы к схеме алгоритма? 1.8.4.7 Методика составления и отладки программы. 1.8.4.8 Как проверить адекватность программы изучаемой последователь-ной модели? 1.9 Синтез последовательных дискретных автоматов вве-

дением обратных связей

1.9.1 Цель работы Изучить особенности последовательных дискретных автоматов (ПДА). Приобрести навыки проведения синтеза ПДА с малым объемом памяти. 1.9.2 Краткие теоретические поло 1.9.2.1 Особенности последовательн Последовательные дискретные автоматдвоичных входных переменных не только с учетом текущей комбинации на входе в данном такте автоматного времени, но и с учетом того, что было в пре-дыдущих тактах. Создание ПДА, способного запомнить предшествующие дан-ному такту комбинации сигналов на входе, обеспечивается наличием в автома-те не только внешних рабочих входов Х и выходов У, но и вспомогательных внутренних переменных Н, которые должны иметь возможность давать различ-ные комбинации для каждого такта, подлежащего запоминанию, и реализуемых в виде обратных связей. Эти внутренние переменные корректируют результат от воздействия внешних входов, учитывая предыдущие ситуации. Следовательно, задача внешних входов - задать текущую комбинацию, а внутренних - сохранить и задать на входе комбинацию, однозначно соответст-

46

вующую сформировавшейся комбинации на входе в предыдущем такте. В этом случае выходная комбинация формируется с учетом предыдущего такта. В сле-дующем такте внутренни

их комбинация будет отлична от предыдущей и новое значение выходов уже есет в себе следы двух предыдущих тактов и т.д. Количество таких состояний

ают весом ПДА. Число внутренних переменных Nн, обеспечивающих возможность коди-

еделяется количество его комбинаций

. Так, если Nx = 3 и Nн рекцией через 4

корректирующего воздействия возможны разные комбинации ыходов при одинаковых комбинациях сигналов на внешних входах. Техниче-

Данный метод синтеза расс римере разработки дискретной систем .

задачи

такта: 1 - уровень жидко-

яется); 2- уровень жидкости вы-ень достиг

в (насос отключается, жидкость расходуется, уровень понижается); 4 - уро-ень н

нМ внутренних переменных Н назыв рования всех М состояний, составляют объем памяти автомата Nн = [log2 M]. (1.49) Внешними входными переменными ПДА опрвозможных входных комбинаций, а внутренними - через скольковнешних начинает повторяться коррекция внутренними= 2, то автомат будет иметь 8 состояний с повторяющейся кортакта. Следствием этого является характерная особенность ПДА: у них с ис-пользованием вских вариантов реализации даже простых ПДА может быть очень много.

мотрим на пы управления насосом какой-либо жидкости

1.9.2.2 Постановка Насос Н должен автоматически включаться при достижении рабочей жидкостью нижнего уровня, контролируемого датчиком Дн, и выключаться при остижении жидкостью верхнего уровня, контролируемого датчиком Дв. д

В цикле работы насоса можно выделить четырети ниже Дн (насос работает, резервуар наполнсше Дн, но ниже Дв (насос работает, резер вуар наполняется); 3 - уровДв иже Дв, но выше Дн (насос отключен, уровень понижается). Указанная последовательность управления насосом отражена в таблице 1.10, из которой видно, что происходит непрерывное повторение одинаковых циклов наполнения - расход, поэтому для синтеза системы управления доста-точно рассмотреть один из этих циклов. Таблица 1.10 - Такты работы насоса Н

47

1 2 лементы сис-темы

Такты преды-дущего цикла

1 2 3 4

Такты после-дующего цик-

ла Дн ….. 0 1 1

Э

Д1 …..

….. в Н

….. …..

0 1

0 1

1 0

0 0

…..

Выходная переменная Н принимает разные значения при одинаковых зна-чениях входных переменных (такты 2 и 4), но при разных их значениях в

з постановки задачи следует, что для отработки требуемой последова-

предшествующих тактах 1 и 3. Это является характерным для ПДА 9.2.3 Синтез ПДА введением обратной связи Ительности тактов необходимо запомнить предыдущий такт в период включения насоса или в период его отключения. Для синтеза ПДА с малым объемом памяти часто можно использовать логическое уравнение, предусматривающее введение обратной связи (1.50)

где Cne(Xi) - конъюнкция входных переменных, не изменяющихся в со-

Ciz(Xj) - конъюнкция входных переменных, изменяющихся в сосед-их та

ля т

де Нв1 и Нв2 -внутренние переменные для ПДА в виде обратных связей по ыходу.

Чтобы избавиться от инверсии выходной переменной, (1.52) необходимо реобразовать. Используя теорему Шеннона - Моргана, получаем

Н2 = Днi \/ Двi Нв2. (1.53)

51) и (1.53) составим схемы алгоритма правления насосом (рисунки 1.21 и 1.22), анализ которых показывает, что

Y = Cne(Xi) [Ciz(Xj) \/ Xвp], седних тактах;

н ктах; Хвp - внутренняя переменная. Значения входных переменных в

(1.50) брать из предыдущих тактов.

Для тактов 1 и 2 в соответствии с (1.50) запишем H1 = Двi(Днi\/ Нн1). (1.51) Д актов 3 и 4 в соответствии с (1.50) имеем

Н2i= Дн (Дв \/ Нв2i), (1.52) гв п

По полученным уравнениям (1.

48у

системы работии кон

о рмальны , одна при авапан тактов ка (Дн = 0, Дв = 1) вариант (1.51) ине допустит включения, а вариант .53) и исуно 1.22 допустит включение насо то вызовет перелив жидкости и ее ери.

жно составить программы.

способны в но нижнего датчи

х условиях ко рийном зали- рисунок 1.21

(1 р к са, ч пот

Рисунок 1.21 – Схема алгоритма ПДА, синтезированного по тактам наполнения

Для реализации ПДА в соответствии со схемами алгоритма, (рисунки 1.21 и 1.22) несло 49

1.9.3 Порядок выполнения работы 1.9.3.1 Изучить особенности ПДА. 1.9.3.2 Разобраться в постановке задачи, проведении синтеза ПДА, в со-ставленных схемах алгоритма и убедиться в их справедливости, используя про-раммы.

1.9.3.3 Провести синтез ПДА для следующих условий. Насос Н должен автоматически Дн, оставаться соответ-ствующий , кон-тролируемого пор, пока уровень

Рисунок 1.22 – Схема алгоритма ПДА, синтезированного по тактам расхода 1.9.3.4 Составить таблицу последовательности тактов для одного цикла

там включенного и выключенного на-соса с введением обратной связи.

г

включаться при достижении жидкостью нижнего датчикавключенным при достижении жидкостью среднего уровня (датчик Дsr) и выключаться при достижении верхнего уровня

датчиком Дв. Насос должен остаться выключенным до тех жидкости не достигнет нижнего датчика Дн.

работы насоса. 1.9.3.5 Провести синтез ПДА по так

50

1.9.3.6 Составить схемы алгоритмов и соответствующие программы ПДА. и убедиться в правильности алгорит-

а функционирования насоса.

обенности ? 1.9.4.5 Порядок составления и отладки программы ПДА. 1.9.4.6 Как функционирования ПДА? 1.9.4.7 В каких синтеза ? 1.9.4.8 В чем ?

1.10 Синтез автома-

1.10.1 Цель Изучить постановку последовательных дис-кретных автоматов ( синтеза ПДА по таблицам включений 1.10.2 Основные 1.10.2.1 Алгоритм Для получения системы управления необходимо выполнить 1 Выбрать один и составить для первого по порядку срабатывания, а затем проверить рассматривае-мого включающего дополнительный элемент. 2 Для этого же элемента соста-вить условие условия несра-ба

жить логическую функцию условия срабатывания, полученную

1.9.3.7 Ввести программы, отладитьм 1.9.3.8 Сделать выводы по работе. 1.9.4 Контрольные вопросы 1.9.4.1 Понятие о внутренних и внешних переменных, объеме памяти ПДА. 1.9.4.2 Порядок составления таблиц последовательности тактов цикла. 1.9.4.3 Уравнение, используемое для синтеза ПДА с малым объемом па-мяти. 1.9.4.4 Поясните схемы алгоритмов ПДА. В чем их ос

убедиться в правильности алгоритма случаях целесообразен изученный метод

достоинства программной реализации ПДА

последовательных дискретныхтов по таблицам включений

работы

задачи и алгоритм синтеза ПДА). Приобрести навыки в проведении.

теоретические положения

синтеза ПДА по таблицам включений

структурной формулы многотактной следующие предписания алгоритма.

из исполнительных элементов системыпериода включения этого элемента условие

неизменность условия срабатывания в течениепериода. В случае необходимости ввести

первого периода включения выбранногонесрабатывания, а затем проверить неизменность

тывания в течение рассматриваемого периода включения этого элемента. Вслучае необходимости ввести дополнительный элемент. 3 Перемно

51

в п. 1 алгоритма, на логическую функцию условия несрабатывания, получен-ную в п. 2 и проверить на тождественность ее нулю во всех отключающих пе-

возможно, провести необходимые логические ия структурной формулы.

4 Аналогичным образом составить структурные формулы для последую-мента, если они разнятся от первого перио-

а.

е дизъюнкций формул для каждого из периодов включения. х

Составить общую структурную формулу всей системы в виде дизъюнк-та (см.

логи-

Данный алгоритм синтеза рационален в тех случаях, когда количество к -нительных элементо

ючений ПДА

акты

риодах. В случае необходимости ввести соответствующие дополнительные элементы. В полученной окончательной структурной формуле для 1-го периода включения элемента, если этопреобразования для возможного упрощен щих периодов включения этого элед 5 Составить общую структурную формулу для рассматриваемого элемен-та в вид 6 Аналогично составить структурные формулы для всех остальныисполнительных элементов. 7ций конъюнкций общих формул для каждого исполнительного элеменпп. 5 и 6) на сам элемент. 8 Минимизироввать, если это возможно, полученную общую структур-ную формулу системы управления на основе законов и тождеств алгебрыки. омандных элементов в системе существенно меньше, чем количество испол

в. Таблица 1.11 - Таблица вкл Т 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Состоя-ние эле-ментов

-А +А

-Х1 +Х1 -Х1 -Х2 +Х2 -Х2 -Х3 +Х3 -Х3 -Х4 +Х4 -Х4 1.10.2.2 Постановка задачи Провести синтез ПДА, включающего четыре исполнительных элемента Х1,Х2,Х3 и Х4, исходя из следующих технологических требований: после воз-действия на командный элемент А, исполнительные элементы должны пооче-редно включаться, а затем в том же порядке отключаться. Такой цикл работы

52

должен непрерывно повторяться, пока включен командный элемент А. Для проведения синтеза ПДА удобно отразить перечисленные требования в таблице включения

1.10.2.3. Синтез ПДА по таблице включений Составим сначала структурные формулы для исполнительных элементов Х2, Х3 и Х4, для которых получаются более простые соотношения, чем для элемента Х1. Согласно п.1 алгоритма запишем условие срабатывания для эле-мента Х2 в 1-ом периоде его включения Fср(X2) = x1. (1.54)

Проверка показывает неизменность этого условия срабатывания в тече-

периода

т неизменность и этого условия несрабатывания в

последующих периодах включения элемента Х2 условия Fср и Fнеср будут

2 согласно п.5 алгоритма запишется

x1 = x1. (1.56)

лго

3) = x2 /\ x2ii = x2; (1.57)

F(X4 (1.58)

Для п а 5) име-м:

x4i; Fiнеср(X1) = a /\ x4i; (1.59)

ние всего 1-го периода включения. Согласно п.2 алгоритма составим для этого элемента для того же

включения условие несрабатывания

Fiнеср(X2) = x1ii = x1. (1.55)

Проверка показываетечение всего 1-го периода включения этого элемента.

Ввиду простых полученных выражений, п.3 алгоритма пропускаем. Во всех аналогичны, т.к. они циклически повторяются. Поэтому, для последующих так-тов нет необходимости составлять структурные формулы. Общая структурная формула для элемента Х

F(X2) = Fср(X2) /\ Fiнеср(X2) = x1 /\ По п.6 а ритма для элементов Х3 и X4 аналогично получаем

F(X

) = x3 /\ x3ii = x3.

ервого периода включения элемента Х1 (от такта 2 до такте

Fср(X1) = а /\ x4i; Fiнеср= а /\

F(X1)1 = a /\ x4i; Для второго периода включения элемента Х1 (такты 10 - 13) получаем

F(X1)2 = F(X1)2 /\ Fiнеср(X1)2 = x4i /\ x4i = x4i; (1.60)

53

Однако при проверке этого условия во всех отключающих периодах вид-о, что оно также образуется в нулевом такте, когда элемент Х1 должен быть

командного элемента А, ко-орый в тактах 0 и 10 находится в различных состояниях.

(1.61)

F = а /\ x4i(Х1) /\ x1(Х2) /\ x2(Х3) /\ x3(Х4). (1.63) тма ПДА Используя стру

ормулу управляющего устройства (1.63), составим один из возможных вари-антов

ма управления можно на-писат

1.10.3.1 Изучить предложенный алгоритм синтеза ПДА по таблице вклю-чений

1.10.3.2 Разобраться в постановке задачи, процессе синтеза конкретного

1.10.3.3 Ввести программу в ПК и убедиться в правильности алгоритма функц

1.10.3.4 Провести синтез ПДА с исполнительными элементами Х1,Х2,Х3 и Х4. е воздействия н ком дны элемент Аительные элементы поочередно включались в обратном порядке, а затем в том же по

включен командный элемент.

нотключен. Введем в условие срабатывания сигнал а т

Тогда, получим: F(X1)2 = x4i /\ a /\ x4i = a /\ x4i;

Общая структурная формула для элемента Х1 запишется

F(X1) = F(X1)1 \/ F(X1)2 = a x4i \/ a x4i = a x4i ; (1.62)

Структурная формула всего управляющего устройства

10.2.4 Разработка алгори управления ктурную ф

схемы алгоритма, представленной на рисунке 1.23. В соответствии с разработанной схемой алгорить программу или, записав структурную формулу в среде Eureka

(MathCad), провести проверку синтезированного ПДА.


.

ПДА и соответствующей схеме алгоритма.

ионирования ПДА.

Необходимо, чтобы посл а ан й , испол-н

рядке отключались. Цикл работы ПДА должен непрерывно повторяться, пока

54

55

Рисунок 1.23 – Схема алгоритма ПДА


1.10.4.1 Порядок1.10.4.2 условию

срабатывания и . 1.10.4.3 1.10.4.4 Как функционирования ПДА ? 1.10.4.5 С какой и ус-

ловия несрабатывания1.10.4.6 Для ПДА? 1.10.4.7 В каких ? 1.10.4.8 В чем

2Алгоритмическое дискрет-ных систем

2.1

2.1.1 СДУ с

2.1.1.1 Типовая

Логические

M= qf and km.2 and KK. PROGRAM SDU1;{ Var qf,fu1,sb1,

begin write('qf='); readln(qf); write('sb1='); readln(sb1); write('kmo='); readln(kmo); write('kk1=') km1:=kmo; km2:=kmo; KM:=qf and sb1and (sb2 or km M:=qf and km

nd.

построения таблицы включений. Составление структурной формулы, соответствующейусловию несрабатывания исполнительного элемента

Особенности схемы алгоритма для ПДА. убедиться в правильности алгоритма

целью проводятся проверки условия срабатывания отдельных исполнительных элементов ?

чего проводится минимизация структурной формулы случаях целесообразен изученный метод синтеза

достоинства программной реализации ПДА ?

и программное обеспечение управления технологическими потоками

Системы дистанционного управления

одним контактором

CДУ

уравнения алгоритма СДУ имеет вид:

KM=FU1 and sb1 and (sb2 or km.1) and KK.1 and FU2;

Типовая система дистанционного управления} sb2,kmo,km1,km2 : integer;

kk,kk1,fu2,KM,M : integer;

write('fu1='); readln(fu1); write('sb2='); readln(sb2); write('kk='); readln(kk);

; readln(kk1); write('fu2='); readln(fu2);

1) and kk1 and fu2; 2 and kk;

writeln('KM= ',KM); writeln('M= ',M); e

56

2.1.1.2 СДУ протяженным конвейером с тремя постами

6 or km1)

d km2 and(kk1 or kk2).

мя постами} var begin

write('qf='); readln(qf); write('fu1='); readln(fu1);

write('write('km1:=kmo; km2:=kmo;

KM:=qf and sb1 and sb2 and sb3 and (sb4 or sb5 or sb6 or km1)and kk11 and

M:=qf and km2 and (kk1 or kk2);

nd.

торами

т вид:

and fu2; and fu2;

стема дистанционного управления с электриче-

,kmv1,kmv2,kmv3,kmn0,kmn1,kmn2,kmn3 : integer; : integer;

egin rite('qf='); readln(qf); write('fu1='); readln(fu1);

);

Алгоритм управления системы в алгебраической форме

KM:=qf and sb1 and sb2 and sb3 and (sb4 or sb5 or sb and kk11 and kk21 and fu2; M:=qf an

program sdu2; {Система управления протяженным конвейером с 3- qf,fu1,sb1,sb2,sb3,sb4,sb5,sb6,kmo,km1,km2 : integer; kk1,kk11,kk2,kk21,fu2,KM,M : integer;

write('sb1='); readln(sb1); write('sb2='); readln(sb2); write('sb3='); readln(sb3); write('sb4='); readln(sb4);

write('sb5='); readln(sb5); write('sb6='); readln(sb6); kmo='); readln(kmo); write('kk1='); readln(kk1); kk2='); readln(kk2); write('fu2='); readln(fu2);

kk11:=kk1; kk21:=kk2;

kk21 and fu2;

writeln('KM= ',KM); writeln('M= ',M); e

2.1.2 СДУ с двумя контак

2.1.2.1 Реверсивная СДУ

Логические уравнения реверсивной СДУ имею KMV:=qf and sb and (sbv or kmv2) and kmn3 and kk11 and kk21KMN:=qf and sb and (sbn or kmn2) and kmv3 and kk11 and kk21 M:=qf and (kmv1 or kmn1) and (kk1 or kk2). program sdu3; {Реверсивная сиской блокировкой} var qf,fu1,sb,sbv,sbn,kmvo kk1,kk11,kk2,kk21,fu2,KMV,KMN,M b

w

57write('sb='); readln(sb); write('sbv='); readln(sbv

write('sbn='); readln(sbn); write('kmvo='); readln(kmvo); );

write('kk2='); readln(kk2); write('fu2='); readln(fu2);

o; kk11:=kk1; kk21:=kk2; ) and kmn3 and kk11 and kk21 and fu2;

KMN:=qf and sb and (sbn or kmn2) and kmv3 and kk11 and kk21 and fu2;

й

д: KMV 11 and kk21 and fu2; K d kk11 and kk21 and fu ) and (kk1 or kk2).

,sbv1,sbv2,sbn,sbn1,sbn2,kmvo,kmv1,kmv2,kmv3,kmn0, kk21,fu2,KMV,KMN,M : integer; begin

write('qf='); readln(qf); write('fu1='); readln(fu1); write('sb='); readln(sb); write('sbv='); readln(sbv);

'kmvo='); readln(kmvo); write('kmno='); readln(kmno); write('kk1='); readln(kk1);

write('fu2='); readln(fu2); kmv1:=kmvo; kmv2:=kmvo; kmn1:=kmno; kmn2:=kmno;

=kk2; sbv1:=not sbv; sbv2:=sbv; sbn1:=not sbn; sbn2:=sbn;

nd kk21

d sbv1 and kmv3 and kk11 and kk21 and fu2;

',KMV,'KMN= ',KMN); writeln('M= ',M);

write('kmno='); readln(kmno); write('kk1='); readln(kk1

kmv1:=kmvo; kmv2:=kmvo; kmn1:=kmno; kmn2:=kmno; kmv3:=not kmvo; kmn3:=not kmnKMV:=qf and sb and (sbv or kmv2

M:=qf and (kmv1 or kmn1) and (kk1 or kk2); writeln('KMV= ',KMV,'KMN= ',KMN); writeln('M=',M);

end.

2.1.2.2 Реверсивная СДУ с комбинированной блокировко

Система логических уравнений данной системы имеет ви

:=qf and sb and (sbv2 or kmv2) and sbn1 and kmn3 and kkMN:=qf and sb and (sbn2 or kmn2) and sbv1 and kmv3 an2; M:=qf and (kmv1 or kmn1

program sdu4; {Реверсивная СДУ с комбинированной блокировкой} var qf,fu1,sb,sbv

kmn1,kmn2,kmn3,kk1,kk11,kk2,

write('sbn='); readln(sbn); write(

write('kk2='); readln(kk2);

kmv3:=not kmvo; kmn3:=not kmno; kk11:=kk1; kk21:

KMV:=qf and sb and (sbv2 or kmv2) and sbn1 and kmn3 and kk11 aand fu2; KMN:=qf and sb and (sbn2 or kmn2) an

M:=qf and (kmv1 or kmn1) and (kk1 or kk2); writeln('KMV=

end.

2.1.2.3 Реверсивная СДУ с тремя постами

58

Система логических уравнений работоспособности KMV 2) and kmn3 and KMN M:=qf

rogram sdu5; {Реверсивная СДУ с 3-мя постами управления} var kmv1,kmv2,kmv3,kmn0,kmn1,kmn2,kmn3;kk1,kk11,kk2,kk21,fu2,

egin

bv1); write('sbv2='); readln(sbv2); write('sbv3='); readln(sbv3);

rite('kk2='); readln(kk2); write('fu2='); readln(fu2); v3:=not kmvo;

3 or kmv2)and

sbn3 or kmn2)and

end.

=qf3 and sb11 and (sb12 or km11 or km23) and kk11 and kk12 and fu1;

M2:=qf3 and sb21 and (sb22 or km21 or km13) and kk21 and kk22 and fu2; M1:=qf1 and km12 and (kk11 or kk12); M2:=qf2 and km22 and (kk21 or kk22).

rogram sdu6; {СДУ включением резервного электродвигателя} var 12,km13,km2o,

:=qf and sb1 and sb2 and sb3 and (sbv1 or sbv2 or sbv3 or kmv

kk11 and kk21 and fu2; :=qf and sb1 and sb2 and sb3 and (sbn1 or sbn2 or sbn3 or kmn2) and kmv3 and kk11 and kk21 and fu2; and (kmv1 or kmn1) and (kk1 or kk2).

p

qf,fu1,sb1,sb2,sb3,sbv1,sbv2,sbv3,sbn1,sbn2,sbn3,kmvo,

KMV,KMN,M : integer; b

write('qf='); readln(qf); write('fu1='); readln(fu1); write('sb1='); readln(sb1); write('sb2='); readln(sb2); write('sb3='); readln(sb3); write('sbv1='); readln(s

write('sbn1='); readln(sbn1); write('sbn2='); readln(sbn2); write('sbn3='); readln(sbn3); write('kmvo='); readln(kmvo); write('kmno='); readln(kmno); write('kk1='); readln(kk1); wkmv1:=kmvo; kmv2:=kmvo;kmn1:=kmno;kmn2:=kmno;kmkmn3:=not kmno; kk11:=kk1;kk21:=kk2; KMV:=qf and sb1 and sb2 and sb3 and(sbv1 or sbv2 or sbvkmn3 and kk11 and kk21 and fu2; KMN:=qf and sb1 and sb2 and sb3 and(sbn1 or sbn2 or kmv3 and kk11 and kk21 and fu2; M:=qf and(kmv1 or kmn1)and(kk1 or kk2); writeln('KMV= ',KMV,'KMN= ',KMN); writeln('M= ',M);

2.1.2.4 СДУ включением резервного электродвигателя

Система логических уравнений

KM1:K

p

59 qf1,qf2,qf3,fu1,sb11,sb12,sb21,sb22,km1o,km11,km

km21,km22,km23:integer;

write('qf2='); readln(qf2); write('qf3='); readln(qf3);

'); readln(sb21); write('sb22='); readln(sb22);

2o='); readln(km2o); write('kk11='); readln(kk11); write('kk12='); readln(kk12); write('kk21='); readln(kk21);

; km11:=km1o; o;

12;

M1:=qf3 and sb11 and(sb12 or km11 or km23)and kk11 and kk12 and fu1; d kk21 and kk22 and fu2;

M2= ',M2); end.

чающей 3 рабочие ма-шины

KM1:KM2: (sb22 or km21)and km32 and kku21 and ku22; KM3: and kku32;

f1 and km13 and(kk11 or kk12); 2:=qf2 and km24 and(kk21 or kk22);

M3:=q

progra шины} ar qf,qf1,qf2,qf3,sb11,sb12,sb21,sb22,sb31,sb32,fu1,fu2,fu3:integer;

teger;

,kk32,kku32,KM1:integer;

egin write('qf='); readln(qf); write('qf1='); readln(qf1); write('qf2='); readln(qf2);

='); readln(fu2); 2=');

readln(sb22); write('sb31='); readln(sb31);

kk11,kk12,kk21,kk22,kku11,kku12,kku21,kku22,fu2,KM1,KM2,M1,M2:integer; begin

write('qf1='); readln(qf1); write('fu1='); readln(fu1); write('sb11='); readln(sb11); write('sb12=readln(sb12); write('sb21='); write('km1o='); readln(km1o); write('km

write('kk22='); readln(kk22); write('fu2='); readln(fu2)km12:=km1o; km21:=km2o; km22:=km2o; km13:=not km1km23:=not km2o; kku11:=kk11; kku21:=kk21; kku12:=kkkku22:=kk22; KKM2:=qf3 and sb21 and(sb22 or km21 or km13)anM1:=qf1 and km12 and(kk11 or kk12); M2:=qf2 and km22 and(kk21 or kk22); writeln('KM1= ',KM1,' KM2= ',KM2); writeln('M1= ',M1,'

2.1.3 Многоконтакторные СДУ 2.1.3.1 СДУ поточно-транспортной линией, вклю

Алгоритм управления в алгебраической форме имеет следующий вид:

=qf and fu1 and sb11 and(sb12 or km11)and km22 and kku12 and kku12; =qf and fu2 and(sb21 or km12)and =qf and fu3 and(sb31 or km23)and(sb32 or km31)and kku31

M1:=qM

f3 and km33 and(kk31 or kk32).

m sdu7; {СДУ ПТЛ, 3 рабочие маv m1o,km11,km12,km13,km2o,km21,km22,km23,km24,km3o,km31:in km32,km33,kk11,kku11,kk12,kku12,kk21, Kku21,kk22,kku22,kk31,kku31 KM2,KM3,M1,M2,M3:integer;b

write('qf3='); readln(qf3); write('fu1='); readln(fu1); write('fu2write('fu3='); readln(fu3); write('sb11='); readln(sb11); write('sb1readln(sb12); write('sb21=');

60

write('sb32='); readln(sb32); write('km1o='); readln(km1o); write('km2o='); eadln(km2o); write('km3o='); readln(km3o); write('kk11='); readln(kk11);

km32 and

3 and(sb31 or km23)and(sb32 or km31)and kku31 and kku32;

, 'KM3= ', KM3); writeln('M1= ',


M1:=qf and fu1 and sb11 and(sb12 or km11)and km22 and kku12 and kku12;

32; KM4:=qf and fu4 and(sb41 or km33)and(sb42 or km41)and kku41 and

4:=qf4 and km43 and(kk41 or kk42).

nteger; ,kk11,kku11,kk12,kku12,kk21,

kk22,kku22,kk31,kku31,kk32,kku32: integer; kk42,kbegin

rwrite('kk12='); readln(kk12); write('kk21='); readln(kk21); write('kk22='); readln(kk22); write('kk31='); readln(kk31); write('kk32='); readln(kk32); km11:=km1o;km12:=km1o;km21:=km2o;km22:=km2o;km13:=km1o; km23:=km2o;km24:=km2o;km33:=km3o;kku11:=kk11;kku12:=kk12; kku21:=kk21;kku22:=kk22;kku31:=kk31;kku32:=kk32; KM1:=qf and fu1 and sb11 and(sb12 or km11)and km22 and kku12 and kku12; KM2:=qf and fu2 and(sb21 or km12)and(sb22 or km21)and kku21 and kku22; KM3:=qf and fuM1:=qf1 and km13 and(kk11 or kk12); M2:=qf2 and km24 and(kk21 or kk22); M3:=qf3 and km33 and(kk31 or kk32); writeln('KM1= ', KM1, 'KM2=', KM2M1,'M2= ',M2,'M3= ', M3);

end.

2.1.3.2 СДУ ПТЛ, включающей 4 рабочие машины

KKM2:=qf and fu2 and(sb21 or km12)and(sb22 or km21)and km32 and kku21 and kku22; KM3:=qf and fu3 and(sb31 or km23)and(sb32 or km31)and km42 and kku31 and kkukku42; M1:=qf1 and km13 and(kk11 or kk12); M2:=qf2 and km24 and(kk21 or kk22); M3:=qf3 and km34 and(kk31 or kk32); M program sdu8 {СДУ ПТЛ, 4 рабочие машины} var qf,qf1,qf2,qf3,qf4,sb11,sb12,sb21,sb22,sb31,sb32,sb41,sb42, fu1,fu2,fu3,fu4:integer; km1o,km11,km12,km13,km2o,km21,km22,km23,km24,km3o,km31:ikm32,km33,km34,km4o,km41,km42,km43Kku21,

61

ku42,kk41,kku41,KM1,KM2,KM3,KM4,M1,M2,M3,M4: integer; write('qf='); readln(qf); write('qf1='); readln(qf1); write('qf2='); readln(qf2); write('qf3='); readln(qf3); write('qf4='); readln(qf4); write('fu1='); readln(fu1); write('fu2='); readln(fu2); write('fu3='); readln(fu3); write('fu4='); readln(fu4);

write('sb11='); readln(sb11); write('sb12='); readln(sb12); write('sb21='); readln(sb21); write('sb22='); readln(sb22); write('sb31='); readln(sb31); write('sb32='); readln(sb32); write('sb41='); readln(sb41); write('sb42='); readln(sb42); write('km1o='); readln(km1o); write('km2o='); readln(km2o);

); 21='); readln(kk21);

2:=km1o; km13:=km1o; km21:=km2o; km22:=km2o;

4o; km43:=km4o; kku11:=kk11; 2; kku21:=kk21; kku22:=kk22;

KM2:=qf and fu2 and(sb21 or km12)and (sb22 or km21)and km32 and kku21 and kku22;

M3:=qf and fu3 and (sb31 or km23)and(sb32 or km31)and km42 and kku31

KM4:=qf and fu4 and(sb41 or km33)and(sb42 or km41)and kku41 and kku42; 12);

M2:=qf2 and km24 and(kk21 or kk22);

ионного управления

кости с электромагнитным

or DNU and sa] and ko; a] and ks;

kmo2; EMS: progravarqf,

write('km3o='); readln(km3o); write('km4o='); readln(km4o); write('kk11='readln(kk11); write('kk12='); readln(kk12); write('kkwrite('kk22='); readln(kk22); write('kk31='); readln(kk31); write('kk32='); readln(kk32); write('kk41='); readln(kk41); write('kk42='); readln(kk42); km11:=km1o; km1km23:=km2o; km24:=km2o; km31:=km3o; km32:=km3o; km33:=km3o; km34:=km3o; km41:=km4o; km42:=kmkku12:=kk12; kku31:=kk31; kku32:=kk3kku41:=kk41; kku42:=kk42; KM1:=qf and fu1 and sb11 and(sb12 or km11)and km22 and kku12 and kku12;

Kand kku32;

M1:=qf1 and km13 and(kk11 or kk

M3:=qf3 and km34 and(kk31 or kk32); M4:=qf4 and km43 and (kk41 or kk42); writeln('KM1= ', KM1, 'KM2= ', KM2, 'KM3= ', KM3,' KM4= ', KM4); writeln('M1= ', M1, 'M2= ' , M2, 'M3= ', M3, 'M4=', M4);

end.

2.2 Системы позиц

2.2.1 Двухпозиционные САР

2.2.1.1 Двухпозиционная САР уровня жид вентилем


KMO:=qf and[fu1 and sbo1 and (sbo2 or kmo1)and sr KMS:=qf and[fu2 and sbs1(sbs2 or kms1)and sr or(DVU or kms2) and sEMO:=

=kms3.

m spu1.pas; {Cистема 2 позиц. управ. с электром. вентилем} fu1,fu2,sbo1,sbo2,sbs1,sbs2,kmoo,kmo1,kmo2,kmso,kms1,kms2,

62

kms3: begin

nu);

o; s2 or kms1)and sr or(DVU or kms2) and sa] and

ms3;

end.

ом предельного уровня

Систе KM:=M:=qf 4:=kmo;knu1:=not

kvu1:=not kvu;kpu1:=not kpu; KNU:= DNU;

VU:=DVU; KPU:=

progra var 4:integer;

pu1,knu1,kvu1,sa,sr,DNU,DVU,DPU,KM,KNU,KVU,KPU,M:integer; begin

write('qf='); readln(qf); write('sb1='); readln(sb1); write('sb2='); readln(sb2); (sa);

U); o;km2:=kmo;km3:=kmo;km4:=kmo; knu1:=not knu;kvu1:=not kvu;

kpu1:=not kpu; 2)sa)and

d km3 and km4;

integer; ko,ks,sr,sa,DNU,DVU,KMO,KMS,EMO,EMS:integer; write('qf='); readln(qf); write('fu1='); readln(fu1); write('fu2='); readln(fu2); write('sbo1='); readln(sbo1); write('sbo2='); readln(sbo2); write('sbs1='); readln(sbs1); write('sbs2='); readln(sbs2); write('kmoo='); readln(kmoo); write('kmso='); readln(kmso); write('sr='); readln(sr); write('sa='); readln(sa); write('ko='); readln(ko); write('ks='); readln(ks); write('dnu='); readln(dwrite('dvu='); readln(dvu); kmo1:=kmoo; kmo2:=kmoo; kms1:=kmso; kms2:=kmso; kms3:=kmso; KMO:=qf and[fu1 and sbo1 and (sbo2 or kmo1)and sr or DNU and sa] and kKMS:=qf and[fu2 and sbs1(sbks; EMO:= kmo2; EMS:=kwriteln('KMO= ',KMO,'KMS= ',KMS); writeln('EMO= ', EMO, 'EMS= ', EMS);

2.2.1.2 Двухпозиционная САР уровня жидкости с включением и выключением насоса и датчик

ма логических уравнений

qf and(sb1 and (sb2 or km1)and sr or (knu1 or kvu1 and km2)sa)and kpu1; and km3 and km4; km1:=kmo;km2:=kmo;km3:=kmo;km

knu;

KDPU;

m spu2.pas; {2 позиционная САР, насос и датчик предельного уровня} qf,sb1,sb2,KMO,km1,km2,km3,km

k

write('KMO='); readln(KMO); write('sr='); readln(sr); write('sa='); readlnwrite('DNU='); readln(DNU); write('DVU='); readln(DVU); write('DPU='); readln(DPkm1:=km

KM:=qf and(sb1 and (sb2 or km1)and sr or (knu1 or kvu1 and km

63

kpu1; M:=qf an

KNU:= DNU; KVU:=DVU;

end.

Р

еских уравнений

KMO:=qf and[fu1 and sbo1 and (sbo2 or kmo1)and sr or DNU and dsu1 and sa] and

S:=qf and[fu2 and sbs1(sbs2 or kms1)and sr or(DVU or kms2) and dsu2 and a] and ks;

EMO:EMS:kms3:=kmso; dsu1:=not dsu; dsu2:=dsu;

rogram spu3.pas;{3-х позиционная САР с электромагнитным вентилем}

sr,sa,DNU,DVU,DSU,dsu1,dsu2,KMO,KMS,EMO,EMS: integer;

'); readln(qf); write('fu1='); readln(fu1); write('fu2='); readln(fu2); o1='); readln(sbo1); write('sbo2='); readln(sbo2); write('sbs1='); bs1); write('sbs2='); readln(sbs2); write('kmoo='); readln(kmoo);

write('kmso='); readln(kmso); write('sr='); readln(sr); write('sa='); readln(sa); u);

o; su1:=not dsu;dsu2:=dsu;

',

end.

KPU:=DPU; writeln('KM= ', KM, 'M= ', M ); writeln(' KNU= ', KNU,' KVU= ',U,'KPU=',KPU);

2.2.2 Трехпозиционные СА

2.2.2.1 Трехпозиционная САР уровня жидкости с электромагнитным вентилем

Система логич

ko; KMs

= kmo2; =kms3; kmo1:=kmoo;kmo2:=kmoo;kms1:=kmso;kms2:=kmso;

pvarqf,fu1,fu2,sbo1,sbo2,sbs1,sbs2,kmoo,kmo1,kmo2,kmso,kms1,kms2, kms3:integer; ko,ks, begin

write('qf=write('sbreadln(s

write('ko='); readln(ko); write('ks='); readln(ks); write('dnu='); readln(dnwrite('dvu='); readln(dvu); write('dsu='); readln(dsu);

kmo1:=kmoo;kmo2:=kmoo;kms1:=kmso;kms2:=kmso; kms3:=kmsdKMO:=qf and[fu1 and sbo1 and (sbo2 or kmo1)and sr or DNU and dsu1 and sa] and ko; KMS:=qf and[fu2 and sbs1(sbs2 or kms1)and sr or(DVU or kms2) and dsu2 and sa] and ks; EMO:= kmo2; EMS:=kms3; writeln('KMO= ', KMO,'KMS= ',KMS); writeln('EMO= ', EMO, 'EMS=EMS);

64

2.3 Дискретные автоматы

2.3.1.1 Автомат сортировки изделий на три класса

й

B1:=dB2:=d

3:=d1 and d2 and d3; H:=d1

'); readln(d1); write('d2='); readln(d2); write('d3='); readln(d3);

2 and di3 or di1 and di2 and d3; B2:=d1 and d2 and di3 or di1 and d2 and d3;

B1= ',B1,'B2=',B2,'B3= ',B3,'Неисправность ',H);

B1:=dand

B2:=d1 and d2 and di3 and di4 or di1 and d2 and d3 and di4 or di1 and di2 and d3 and d4B3:=d1 and d2 and d3 and di4 or di1 and d2 and d3 and d4; B4:=dH:=d1 and di2 and d3 and di4 or d1 and di2 and di3 and d4 or di1 and d2 and d3 and di4 or d1 and d2 and di3 and d4 or d1 and di2 and d3 and d4. progravar B1,B2,B3,B4:integer;

write('d1='); readln(d1); write('d2=');readln(d2); write('d3='); readln(d3); write('d4='); rea

2.3.1 Дискретные комбинационные автоматы

Система логических уравнени

1 and di2 and di3 or di1 and d2 and di3 or di1 and di2 and d3; 1 and d2 and di3 or di1 and d2 and d3;

B and di2 and d3.

program dka1.pas; {Сортировочный автомат на три класса} var d1,d2,d3,di1,di2,di3,B1 ,B2 ,B3 ,H:integer; begin

write('d1=di1:=not d1;di2:=not d2;di3:=not d3; B1:=d1 and di2 and di3 or di1 and d

B3:=d1 and d2 and d3; H:=d1 and di2 and d3; writeln('

end.

2.3.1.2 Автомат сортировки изделий на четыре класса

Алгоритм управления в алгебраической форме

1 and di2 and di3 and di4 or di1 and d2 and di3 and di4 or di1 and di2 and d3

di4 or di1 and di2 and di3 and d4;

;

1 and d2 and d3 and d4;

m dka2; {Сортировочный автомат на 4 класса} Н,d1,d2,d3,d4,di1,di2,di3,di4,

begin

65dln(d4);

di1:=not d1; di2:=not d2; di3:=not d3; di4:=not d4; d di3 and di4 or di1 and di2

and d3 and di4 or di1 and di2 and di3 and d4; d di4 or di1 and di2 and

d3 and d4; 1 and d2 and d3 and d4;

B4:=d1 and d2 and d3 and d4; di1 and d2 and

r d1 and di2 and d3 and d4; 2=', B2, 'B3= ', B3, 'B4= ',B4);writeln('Неисправность ',H);

огическая функция работоспособности после минимизации имеет вид V:=d1 progravar begin

; readln(d3); V:=d1 and d2 or d2 and d3 or d1 and d3; writeln('V= ',V );

end.

4 or d1 and d3 and d4 or d2 and d3 and d4.

Мажоритарный автомат 3 из 4}

V:=d1 and d2 and d3 or d1 and d2 and d4 or d1 and d3 and d4 or d2 and d3

тва комбинационного типа

B1:=d1 and di2 and di3 and di4 or di1 and d2 an

B2:=d1 and d2 and di3 and di4 or di1 and d2 and d3 an

B3:=d1 and d2 and d3 and di4 or di

H:=d1 and di2 and d3 and di4 or d1 and di2 and di3 and d4 ord3 and di4 or d1 and d2 and di3 and d4 owriteln('B1=',B1,'B

end.

2.3.1.3 Мажоритарный автомат "2 из 3"

Л

and d2 or d2 and d3 or d1 and d3.

m dka3; {Мажоритарный автомат 2 из 3} d1,d2 ,d3,V:integer; write('d1='); readln(d1); write('d2='); readln(d2); write('d3=')

2.3.1.4 Мажоритарный автомат "3 из 4"

Логическая функция работоспособности после минимизации

V:=d1 and d2 and d3 or d1 and d2 and d program dka5; {var d1,d2,d3,d4,V:integer; begin

write('d1='); readln(d1); write('d2='); readln(d2); write('d3='); readln(d3); write('d4='); readln(d4);

andd4; writeln('V= ', V);

end.

2.3.2 Цифровые устройс

66

2.3.2.1 Полный дешифратор с тремя входами и 8 выходами

рого п азличных наборов и на одном из 2n выходе каждый раз появ-ляется единичный сигнал, а остальные выходные сигналы при этом равны ну-лю, на дером).

входа

F0=d1i^d2i^d3i; F1=d1i^d2i^d3;

F3=d1i^d2^d3;

F5=d1^d2i^d3;

F7=d1^d2^d3.

р на 3 входа и 8 выходoв} d1,d2,d3,F0,F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7:integer;

begin n(d2); write('d3='); readln(d3);

and(d3=0) then F0:=1 else F0:=0; if(d1=0)and(d2=0)and(d3=1) then F1:=1 else F1:=0; if(d1=0)and(d2=1)and(d3=0) then F2:=1 else F2:=0;

e F3:=0; if(d1=1)and(d2=0)and(d3=0) then F4:=1 else F4:=0;

if(d1=1)and(d2=1)and(d3=0) then F6:=1 else F6:=0;

writeln( 'F0=', F0); writeln('F1= ', F1); writeln('F2= ', F2); ('F5= ', F5);

F7= ', F7);

входом

Система логических уравнений имеет вид:

F1=p^d1i^d2i^d3;

Цифровое устройство, содержащее n-входов 2n-выходов, на входы кото-одается n р

зывается дешифратором (декоСистема логических уравнений работоспособности дешифратора с тремя ми и 8-ю выходами имеет вид:

F2=d1i^d2^d3i;

F4=d1^d2i^d3i;

F6=d1^d2^d3i;

program dka5; {Дешифратоvar

write('d1='); readln(d1); write('d2='); readlif(d1=0)and(d2=0)

if(d1=0)and(d2=1)and(d3=1) then F3:=1 els



writeln( 'F3=', F3); writeln('F4= ', F4); writelnwriteln( 'F6=', F6); writeln('

end.

2.3.2.2 Полный дешифратор с тремя обычными и одним разрешительным

F0=p^d1i^d2i^d3i;

67F2=p^d1i^d2^d3i;

F3=p^d1i^d2^d3;

обычных, 1 вход разрешения р и 8 вы-

одoв} var d1,d2 ,d3,p,F0,F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7:integer; begin

dln(d1); write('d2='); readln(d2); write('d3='); readln(d3); (p); 0) and (d2=0) and (d3=0) then F0:=1 else F0:=0; ) and(d2=0) and(d3=1) then F1:=1 else F1:=0; ) and(d2=1) and(d3=0) then F2:=1 else F2:=0;

0) and(d2=1) and(d3=1) then F3:=1 else F3:=0; if(p=1) and(d1=1) and(d2=0) and(d3=0) then F4:=1 else F4:=0;

else F5:=0; :=1 else F6:=0;

f(p=1) and(d1=1) and(d2=1) and(d3=1) then F7:=1 else F7:=0; 3= ',

'F6= ', F6); writeln( 'F7=

end.

ления десятичным

F2=p^d1i^d2i^d3^d4i; F3=p^d1i^d2i^d3^d4 ; F4=p^d1i^d2^d3i^d4i;

F6=p^d1i^d2^d3^d4i ; F7=p^d1i^d2^d3^d4 ;

F9=p^d1^d2i^d3i^d4. progra й дешифратор для управления десятичным индикато-ром} var d1,d2,d3,d4,p,F0,F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8,F9:integer;

F4=p^d1^d2i^d3i; F5=p^d1^d2i^d3; F6=p^d1^d2^d3i; F7=p^d1^d2^d3.

program dka6; {Дешифратор, 3 входах

write('d1='); reawrite('p='); readlnif (p=1) and (d1=if(p=1) and(d1=0if(p=1) and(d1=0if(p=1) and(d1=

if(p=1) and(d1=1) and(d2=0) and(d3=1) then F5:=1if(p=1) and(d1=1) and(d2=1) and(d3=0) then F6iwriteln( 'F0= ', F0); writeln( 'F1= ', F1); writeln( 'F2= ', F2); writeln( 'FF3); writeln( 'F4= ', F4); writeln( 'F5= ', F5); writeln( ', F7);

2.3.2.3 Неполный дешифратор на 4 входа для управ индикатором

Система логических уравнений работоспособности

F0=p^d1i^d2i^d3i^d4i; F1=p^d1i^d2i^d3i^d4;

F5=p^d1i^d2^d3i^d4 ;

F8=p^d1i^d2i^d3i^d4i;

m dka7; {Неполны

68

label 1; begin

(d1); write('d2='); readln(d2); write('d3='); readln(d3); (d4); write('p='); readln(p);

if(p=1)and(d1=0)and(d2=0)and(d3=0)and(d4=0)then

writeln('F0=0'); goto 1;

end;

begin 1=1');

'F2=2');

riteln('F3=3'); goto 1;

end;

begin writeln('F4=4');

goto 1; end;

=1)and(d3=0)and(d4=1)then begin


end; =1)and(d3=1)and(d4=0)then

begin writeln('F6=6');

goto 1; end;


writeln('F7=7'); o 1;

end;

write('d1='); readlnwrite('d4='); readln

begin


writeln('Fgoto 1;

end; if(p=1)and(d1=0)and(d2=1)and(d3=1)and(d4=0)then

begin writeln(

goto 1; end;

if(p=1)and(d1=0)and(d2=0)and(d3=1)and(d4=1)then begin

w


if(p=1)and(d1=0)and(d2

if(p=1)and(d1=0)and(d2

begin

got

69



d; and(d =1)a d(d2 )and 3=0 nd(d =1)th


writeln('Повторите ввод'); 1: end.

их функций четырех переменных


f1=d1 i=f13 ИЛИ f12 ИЛИ f4; f2=d1 program dka8; {Дешифратор для реализации двух логических функций} var label 1begin

write('d1='); readln(d1); write('d2='); readln(d2); wri ; readln(d3); write('d4='); readln(d4); write('p='); readln(p);

d1=0)and(d2=0)and(d3=1)

writeln('F1=1');

goto 1;

if(p=1)and(((d1=0)and(d2=1)and(d3=0)and(d4=1))or((d1=0)and(d2=0)and(d3=0)

hen begin writeln('F2=1');

goto 1; end;

begin

en if(p=1) 1 n =0 (d )a 4 en

begin

end;

2.3.2.4 Дешифратор для реализации двух логическ

^d2^d3i^d4 ИЛИ d1^d2^d3i^d4i ИЛИ d1i^d2^d3i^d4

^d2i^d3^d4i ИЛИ d1^d2i^d3i^d4i ИЛИ d1i^d2i^d3i^d4i=f10 ИЛИ f8 ИЛИ f0.

d1,d2,d3,d4,p,F13,F12,F4,F10,F8,F0:integer; ;

te('d3=')

if(p=1)and(((d1=1)and(d2=0)and(d3=1)and(d4=1))or((

and(d4=1))or ((d1=0)and(d2=01)and(d3=1)and(d4=0)))then begin

end;

and(d4=1))or((d1=0)and(d2=0)and(d3=0)and (d4=0)))t

70

writeln('Повторите ввод'); 1: end

2.3.3 Дискретные автоматы последовательного

2.З.3.1 Циклический автомат с последовательн влением и выклю-

Х1,...,Х4 при наличии командного входа А Логич ботоспособности имеет вид:

1=S0Â ^X1i^X2i^X3i^X4i; S2=S1^S3=S2Â^X1^X2^X3i^X4i;

4=S3Â^X1^X2^X3^X4i; S5=S4

6=S5Â^X1^X2^X3^X4i;

8=S7Â^X1^X2i^X3i^X4i;

0=S9Âi^X1i^X2i^X3i^X4i.

X2,X3,X4,X1i,X2i,X3i,X4i,S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9: integer;

(A); write('S1='); readln(S1); ;

('S5='); readln(S5); write('S6='); readln(S6); write('S7='); readln(S7); readln(S0);

X1i:=1-X1; X2i:=1-X2; X3i:=1-X3; X4i:=1-X4; S1:=S0 and A and X1i and X2i and X3i and X4i; S2:=S1 and A and X1 and X2i and X3i and X4i; S3:=S2 and A and X1 and X2 and X3i and X4i; S4:=S3 and A and X1 and X2 and X3 and X4i;

S5 and A and X1 and X2 and X3 and X4i;

i and X2i and X3i and X4i; writeln( 'S0= ', S0); writeln( 'S1= ', S1); writeln( 'S2= ', S2); writeln( 'S3= ', S3); writeln( 'S4= ', S4); writeln( 'S5= ', S5); writeln( 'S6 ); writeln( 'S7=

riteln( 'S9= ', S9);

.

типа

ым поячением в обратном порядке чутырёх выходных сигналов

еская система уравнений ра S

A^X1^X2i^X3i^X4i;

SÂ^X1^X2^X3^X4;

SS7=S6Â^X1^X2^X3i^X4i; SS9=S8Â^X1i^X2i^X3i^X4i; S program dpa1; {Дискретный циклический автомат N1} varA,X1,begin

write('X1='); readln(X1); write('X2=');readln(X2); write('X3='); readln(X3); write('X4='); readln(X4); write('A='); readlnwrite('S2='); readln(S2); write('S3='); readln(S3); write('S4='); readln(S4)writewrite('S8='); readln(S8); write('S9='); readln(S9); write('S0=');

S5:=S4 and A and X1 and X2 and X3 and X4 ; S6:=S7:=S6 and A and X1 and X2 and X3i and X4i; S8:=S7 and A and X1 and X2i and X3i and X4i; S9:=S8 and A and X1i and X2i and X3i and X4i; S0:=S9 and Ai and X1

= ', S6

71', S7); writeln( 'S8= ', S8); w

end. 2.З.3.2 Циклический автомат с последовательным включением и выклю-

чени входного сигнала А С

1=S0Â^X1i^X2i^X3i^X4i;

4=S3Â^X1^X2^X3^X4i;

; .

автомат N 2} i,X3i,X4i,S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9:integer;

write('X1='); readln(X1); write('X2='); readln(X2); write('X3='); readln(X3); write('S1='); readln(S1);

(S4); rite('S5='); readln(S5); write('S6='); readln(S6); write('S7='); readln(S7);

; ; ( 'S2= ', S2); writeln( 'S3= ', ln( 'S6= ', S6); writeln( 'S7=

end.

налов Х1,...,Х4 Система логических уравнений имеет вид:

ем четырёх выходных сигналов Х1,...,Х4при наличии

истема логических уравнений имеет вид:

SS2=S1Â^X1^X2i^X3i^X4i; S3=S2Â^X1^X2^X3i^X4i; SS5=S4Â^X1^X2^X3^X4; S6=S5Â^X1i^X2 ^X3 ^X4; S7=S6Â^X1i^X2i^X3^X4; S8=S7Â ^X1i^X2i^X3i^X4;S9=S8Â^X1i^X2i^X3i^X4iS0=S9Âi^X1i^X2i^X3i^X4i program dpa2; {Дискретный циклическийvar A,Ai,X1,X2,X3,X4,X1i,X2begin

write('X4='); readln(X4); write('A='); readln(A); write('S2='); readln(S2); write('S3='); readln(S3); write('S4='); readlnwwrite('S8='); readln(S8); write('S9='); readln(S9); write('S0='); readln(S0); X1i:=1-X1; X2i:=1-X2; X3i:=1-X3; X4i:=1-X4; Ai:=1-A; S1:=S0 and A and X1i and X2i and X3i and X4i; S2:=S1 and A and X1 and X2i and X3i and X4i; S3:=S2 and A and X1 and X2 and X3i and X4i; S4:=S3 and A and X1 and X2 and X3 and X4i; S5:=S4 and A and X1 and X2 and X3 and X4 ; S6:=S5 and A and X1i and X2 and X3 and X4; S7:=S6 and A and X1i and X2i and X3 and X4; S8:=S7 and A and X1i and X2i and X3i and X4; S9:=S8 and A and X1i and X2i and X3i and X4iS0:=S9 and Ai and X1i and X2i and X3i and X4iwriteln( 'S0= ', S0); writeln( 'S1= ', S1); writelnS3); writeln( 'S4= ', S4); writeln( 'S5= ', S5); write', S7); writeln( 'S8= ', S8); writeln( 'S9= ', S9);

2.З.3.3 Циклический автомат с поочередным включением и выключением входного а и четырёх выходных сиг

72

S

4i; S3=S2

4=S3Âi^X1i^X2i^X3^X4i;

i;

иклический автомат N3} ,X3i,X4i,S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9:integer;

write('X1='); readln(X1); write('X2='); readln(X2); write('X3='); readln(X3); write('S1='); readln(S1);

); rite('S5='); readln(S5); write('S6='); readln(S6); write('S7='); readln(S7);

; ;

2= ', S2); writeln('S3= ', S3); 6= ', S6); writeln( 'S7= ', S7);

end.

3 Кетрами и потоками

ственное повышение эффек-

ивности автоматического управления и контроля технологических процессов и

1=S0Â^X1i^X2i^X3i^X4i; S2=S1Âi^X1^X2i^X3i^X

Âi^X1i^X2^X3i^X4i; SS5=S4Âi^X1i^X2i^X3i^X4; S6=S5Âi^X1i^X2i^X3^X4i; S7=S6Âi^X1i^X2^X3i^X4i; S8=S7Âi^X1^X2i^X3i^X4i;S9=S8Â ^X1i^X2i^X3i^X4S0=S9Âi^X1i^X2i^X3i^X4i. program dpa3; {Дискретный цvarA,Ai,X1,X2,X3,X4,X1i,X2ibegin

write('X4='); readln(X4); write('A='); readln(A); write('S2='); readln(S2); write('S3='); readln(S3); write('S4='); readln(S4wwrite('S8='); readln(S8); write('S9='); readln(S9); write('S0='); readln(S0); X1i:=1-X1; X2i:=1-X2; X3i:=1-X3; X4i:=1-X4; Ai:=1-A; S1:=S0 and A and X1i and X2i and X3i and X4i; S2:=S1 and Ai and X1 and X2i and X3i and X4i; S3:=S2 and Ai and X1i and X2 and X3i and X4i; S4:=S3 and Ai and X1i and X2i and X3 and X4i; S5:=S4 and Ai and X1i and X2i and X3i and X4; S6:=S5 and Ai and X1i and X2i and X3 and X4i; S7:=S6 and Ai and X1i and X2 and X3i and X4i;S8:=S7 and Ai and X1 and X2i and X3i and X4i;S9:=S8 and A and X1i and X2i and X3i and X4iS0:=S9 and Ai and X1i and X2i and X3i and X4iwriteln('S0= ', S0); writeln( 'S1= ', S1); writeln( 'Swriteln( 'S4= ', S4); writeln( 'S5= ', S5); writeln('Swriteln( 'S8= ', S8); writeln('S9= ', S9);

омплекс пзобретений. Автоматический контроль и вление техпологическими парамупра

3.1 Краткая характеристика комплекса

Комплекс изобретений направлен на сущет 73

производств в различных отраслях народного хозяйства. хранения и переработки зерна: 1 Устройство для

семян растений, А.С. N 401305; 2 ой очистки семян с индикацией степени засорен-ми примесями, А.С. N 439261; 3 Устройство для рнового потока, А.С. N 521515; 4 Устройство для личия травмированного зерна, А.С. N 535049; 5 кого контроля наличия травмированного зерна, для автоматической сортировки семян, А.С. N

Изобретения для автоматизации технологических процессов в пищевой качества мелкодисперс-

; 2 ство для автоматического отделения некачественного продукта из не-

прерысовогСпосоРФ навещес за-явке N

изводства предназначены следу контроля и регулирования подач 833; 2 Устройство для ав-томат зерна в процессе работы зерно йство для автоматической раздач ева, А.С. N 818527; 5 Уст-ройст ьного уровня травмирован-ности комбайнов, А.С. N 852236; 6 Уст зводительности зерноубо-рочно раммного управления для поточское уходно ; 9 Устройство для автоматического

еления намолота зерна уборочным комбайном, А.С. N 1034641. Изобретения для машиностроени : 1 Лазерный способ автоматического

б в

роцессе его автомати-ческого конт ихся изде-ий, А.С. N 1357705; 4 Способ электромагнитного измерения толщины тонкос-лойны

томатического управ-

Изобретения в отрасли автоматического отделения поврежденныхУстройство для автоматическности семян трудноотделимыавтоматического контроля зеавтоматического контроля наУстройство для автоматичесА.С. N 898977; 6 Устройство1110502.

промышленности: 1 Способ автоматического контроляных пищевых продуктов и устройство для его осуществления, А.С. N 550579Устрой

вного потока, А.С. N 906412; 3 Способ автоматического порционного ве-о дозирования жидких продуктов, Патент РФ на изобретение N 2042930; 4 б автоматического порционного весового дозирования продуктов, Патент изобретение N 2047848. 5 Способ автоматического дозирования потока тва, Решение от 27.11.1997 г. о выдаче Патента РФ на изобретение по 94045622/28. Для автоматизации сельскохозяйственного проющие изобретения: 1 Способ автоматического и массы в зерноуборочный комбайн, А.С. N 484ического контроля наличия травмированного уборочного комбайна, А.С. N 535049; 3 Устрои корма, А.С. N 620252; 4 Сеялка точного высво для автоматического поддержания минимал зерна при работе мобильных зерноуборочных ройство для автоматического определения проий машины, А.С. N 948323; 7 Устройство прогно-цеховой системы производства молока, А.С. N 982605; 8 Автоматиче-стройство для предотвращения забиваний молотильного аппарата само-й уборочной машины, А.С. N 1009318

опредя

определения шероховатости выпуклой по периметру или замкнутой неполиро-ванной поверхности движущегося изделия, А.С. N 1322089; 2 Лазерный спосовтоматического определения шероховатости боковых поверхностей изделияап движения, А.С. N 1350492; 3 Лазерное устройство для

роля шероховатости отражающих поверхностей движущл

х покрытий, А.С. N 1434238; 5 Способ испытаний изделий на герметич-ность, А.С. N 1613901; 6 Способ автоматического порционного весового дози-роования вязких жидкостей, А.С. N 1666926; 7 Способ ав

74

ления п-секционным электрофильтром, А.С. N 1530259; 8 Способ автоматиче-ского контроля герметичности полых изделий трубчатой формы, А.С. N 1810775. 3.2 Люминесцентные, лазерные и световые способы авто-матического контроля технологических параметров

Создание автоматизированных систем управления технологическим про-

цессом сложных комплексов, требует в первую очередь разработки и исследо-вания средств автоматического контроля количественных и качественных па-раметров подаваемого и перерабатываемого продукта и изделий, что представ-ляет собой актуальную проблему. В этих условиях предложена научная клас-сификация, позволяющая планомерно разрабатывать новые оптико-электронные средства автоматики с наперед заданными свойствами. Рассмот-рим на основе созданных автором изобретений 3 области применения оптико-электронных средств автоматики.

По одному из основных классификационных признаков - сфера примене-ния, соответствующие оптико-электронные средства автоматики можно под-раздел наить 4 основные группы: 1) Индикация и контроль количественных па-раметров зерновой массы (уровень, расход и др.); 2) Индикация и контроль ка-чественных параметров зерновой массы (травмированность, засоренность, по-раженность и др.); 3) Индикация и контроль состава и свойств зерна (сортиров-ка, классификация семян по классам и др.); 4) Люминесцентные рабочие маши-ны (зерноочистительные,отделение травмированных и пораженных семян в по-токе и др.).

Рассмотрим наиболее актуальные средства автоматики 2-ой группы. Сю-да можно отнести следующие разработанные оптико-электронные устройства: устройство для автоматического определения и отделения поврежденных семян растений (а.с. N 401305); устройство для автоматического контроля наличия травмированного зерна (а.с. N 535049); устройство для автоматического кон-троля травмированного зерна зерноуборочного комбайна(а.с. N 852236); уст-ройство для автоматического контроля засоренности семян (а.с. N 898977); уст-ройство для очистки семян (а.с. N 439261) и др. Устройства этого направления построены на поштучном люминесцентном анализе, имеют относительно сложную логическую схему обработки цифровой информации и устанавлива-ются для оценки эффективности функционирования на выходе сложной рабо-чей машины или всего технологического процесса.

Вследствие этого, им свойственно значительное время запаздывания по отношению к моменту поступления потока продукта в объект управления и ис-пользовать их для автоматического регулирования загрузки не представляется возможным. Но они необходимы при построении комбинированных инвари-антных в определенном смысле управляющих устройств, позволяющих ском-пенсировать основное вомущение. При этом, разомкнутый контур системы

75

управления рационально построить таким образом, чтобы он функционировал по упреждающим количественным параметрам (см., например, Способ автома-ического контроля и регулирования подачи массы в комбайн, А.С. N 484833; С

ы: ст ка, .С. N

3.3 Дозирование различных веществ

д м

зирования продуктов явля-ется а

тпособ управления n-секционным электрофильтром, А.С. N 1530259).

Большой интерес представляют и люминесцентные рабочие машинройство для автоматического контроля неразделенного зернового потоУ

А 521515; Способ автоматического контроля качества мелкодисперсных пищевых продуктов, например муки, и устройство для его осуществления, А.С. N 550579; Устройство для отделения некачественного продукта, А.С. N 906412 и др. Для них характерным является необходимость в тонкослойном потоке зерна и продуктов его переработки или псевдокипящих слоях порций продукта. С их помощью автоматизируются процессы отделения трудноотделимых при-месей, например таких, как овсюг, подпорченные мучные фракции.

Что касается автоматического контроля количественных параметров зер-новой массы: Устройство для определения производительности зерноубороч-ной машины (а.с. N 948323); Устройство для определения намолота зерна убо-рочным комбайном (а.c. N 1034641 ) и др., то они могут использоваться в каче-стве критериев эффективности процесса управления всего технологического потока или процесса. И,наконец, типичным представителем области автомати-ческого контроля и регулирования состава и свойств зерна является Устройство для сортировки семян (а.c. N 1110502), позволяющее рассортировать зерновую массу на любое количество классов.

Дозирование - сложная технологическая операция, обеспечивающая тре-буемую производительность и, прежде всего, массовый расход продукта. Под дозатором, как объектом управления, понимают совокупность питателя, весо-измерительного и отпускного механизмов.

Дозирование продуктов широко используют в различных технологиче-ских процессах, что объясняется существенным улучшением качества выпус-каемой продукции и экономией сырья. Однако, ввиду большого разнообразия характеристик озируемых атериалов и требований, предъявляемых к ним, нужны все новые и новые дозаторы с более высокими техническими характери-стиками и более приспособленные к поточной автоматизации технологических систем. Поэтому, решение задач автоматического до

ктуальной проблемой современной техники. Наиболее типичной задачей, решаемой при дозировании материалов, не

зависящей от технологических процессов является выдача заданного количест-ва продукта с требуемой точностью без регламентации или с регламентацией времени (минимальное или определенное): Количество продукта назначается с учетом требований сопряженного технологического потока, а временной ин-тервал обусловлен технологическими требованиями.

76

3.3.1 Классификация

Существующая классификация дозирующих систем распределяет извест-ные устройства по принципу действия на 3 класса: бункерные; ленточные и массовые. Анализ принципа действия бункерных, ленточных и массовых рас-ходомеров показывает, что их работа основана на механической уравновеши-вающей силе. Проведенный патентный анализ убеждает, что, несмотря на ог-ромное количество известных дозирующих систем (один из самых представи-тельных классов международной патентной классификации изобретений) в по-давляющем большинстве используется механическая уравновешивающая сила, для которой характерны недостатки, существенно ограничивающие эффектив-ность

3.3.2 Обобщенная функциональная схема

Рассмотрим на функциональном уровне группу разработанных изобрете-ний -

в соответствии с рисунком 3.1 со-держи

процесса и затрудняющие полную автоматизацию процесса дозирования различных продуктов.

Нами предложен дополнительный критерий: тип уравновешивающей си-лы. По этому критерию дозирующие системы подразделяем на два класса: ме-ханические - известные с указанными недостатками и новые - электромагнит-ные, в которых за счет электромагнитной уравновешивающей силы эти недос-татки устраняются с реализацией известного изобретательского принципа "То, что есть минус недостатки".

способов автоматического порцуионного дозирования различных продук-тов. Цель - повышение эффективности функционирования дозирующих систем за счет использования электромагнитной уравновешивающей силы.

Обобщенная функциональная схема т: исполнительный механизм 1, предназначенный для включения или от-

ключения потока продукта и выполняющий функцию питателя; емкость 2, в кото рой накапливается продукт до заданной массы порции; механизм опорожнения 3, с помощью которого достигается подача готовой порции продукта в сле-дующий по ходу технологический агрегат; механизм возврата 4, обеспечиваю-щий

77

Рисун

ат емкости в исходное состояние; источник электрической энергии 5, за чет расходования которой достигается функционирование дозирующей систе-

и воздействующий на исполнительный механизм для выключения потока; кон-структивные элементы 8, необходимые для конструктивного оформления сис-темы. Принцип действия дозирующей системы обеспечивается точно рассчи-танным и заранее известным, согласно предварительно снимаемой градуиро-вочной характеристике, взаимодействием элементов 7 и 2.

Дальнейшая разработка позволила совместить элементы 2, 3 и 4 в единый элемент и тем самым существенно упростить систему. Кроме того, градуиро-вочные характеристики опытных систем позволяют убедиться в высокой точ-ности дозирования, легкости и оперативности перехода на любую другую из выбранного диапазона массу порции продукта. Характерной особенностью электромагнитных дозирующих систем является совместимость и простота

ок 3.1 – функциональная схема дозирующей системы с электромагнитной уравновешивающей силой

возврсмы; регулирующий элемент 6, с помощью которого изменяется масса порции в определенном диапазоне; источник электромагнитной силы 7, величина кото-рой определяет массу порции; датчик 8, регистрирующий равенство моментов электромагнитной уравновешивающей силы и опрокидывающей силы тяжести

78

встраивания в большинство технологических процессов пищевой, местной, хи-

спосо-позво-

-расхо-

от

веще-

через .

раз- для

и верхней

-

ток" для создания электром , превышающей силу дав-

мической и других отраслей промышленности. 3.3.3 Способ автоматического дозирования готового вещества

3.3.3.1 Реферат описания изобретения

Изобретение относится к весоизмерительной технике, а именно к

бам дозирования потоков веществ различного агрегатного состояния, ляющим обеспечивать технологические процессы в пищевой, местной, химической и других отраслях промышленности потоками веществ различного да и массы порций с частым переходом по технологическим требованиямнепрерывного дозирования потока вещества на порционное или наоборот.

Целью предложенного способа является повышение эффективностифункционирования процесса за счет регулирования расхода дозируемого ства во время цикла дозирования.

Способ дозирования потока вещества, включающий пропускание зазор определенного количества вещества в режиме порционного дозирования

Новым в способе является то, что трубопровод для подачи вещества деляют на две части, нижнюю из которых снабжают коллектором, а зазорпропускания потока вещества с заданным расходом в режимах порционногонепрерывного дозирования организуют между боковой поверхностью части трубопровода и основанием, соединенным с ферромагнитным сердечником катушки, изменением силы тока в ее электрической цепи в соответствии с предварительно снятой градуировочной характеристикой "расход вещества -

агнитной подъемной силыления вещества на основание и вес последнего.

Изобретение позволяет использовать в качестве регулирующего органа электромагнитную силу и тем самым существенно упростить систему и повы-сить ее надежность. Кроме того, значительно расширяются функциональные возможности по дозированию потоков веществ различного агрегатного состоя-ния в режимах непрерывного и порционного дозирования широкого диапазона расходов и масс порций, а также упрощается процесс перенастройки системы и сокращается время простоя при переходе от режима к режиму. Перечисленные технико-экономические преимущества существенно повышают эффективность функционирования процесса дозирования потоков веществ.

2 ил., 2 табл.

79

3.3.3.2 Описание изобретения

МКИ G 01 F 13/00, G 01 G 13/04 ПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ ПОТОКА

(см., например, кн. П. Профос. Измерения в промы

кором

прерывное дозирование потока вещес

. N 28, 1991). Однако, данный способ, хотя и повышает точность и надеж

вания вязких жидкостей, но имеет ограниченные функциональные возможно-сти, т.к. не обеспечивает различные режимы дозирования, в том числе режим непрерывного дозирования потока вещества. Кроме того, коммутационные на-жимные элементы имеют релейную 2-х позиционную статическую характери-стику и дискретная настройка, достигаемая изменением количества используе-мых коммутационных элементов, излишне жесткая.

СВЕЩЕСТВА

Изобретение относится к весоизмерительной технике, а именно к спосо-

бам дозирования потоков веществ различного агрегатного состояния, позво-ляющим обеспечивать технологические процессы в пищевой, местной, химиче-ской и других отраслях промышленности потоками веществ различного расхо-да и массы порций с частым переходом по технологическим требованиям от непрерывного дозирования потока вещества на порционное или наоборот.

Известны способы дозирования различных веществ, например, с помо-щью порционных весов, предназначенные для отвешивания жидкостей или сы-пучих веществ равными порциями

шленности. М.: Металлургия, 1980, с.311-329). В соответствующих способах, как правило, подвешивают к равноплечему ыслу с одной стороны ковш, а с другой гири. Над ковшом предусматри-

вают бункер, впускное отверстие которого закрывают заслонкой, управляемой весами. При поднимании вверх после разгрузки ковшом открывают заслонку с поступлением вещества в него самотеком или с помощью питателей и при на-полнении ковша заслонку закрывают.

Основным недостатком весовых способов, использующих в качестве уравновешивающей силы груз известной массы, является относительно низкая техническая эффективность, вследствии ограниченных функциональных воз-можностей из-за невозможности осуществить не

тва. Кроме того, процесс уравновешивания очень инерционен и не допус-кает плавного изменения веса порции, т.к. изменить вес порции можно только дискретно, путем снятия или добавления гирь.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прото-типа, является способ порционного весового дозирования жидкости, при кото-ром для повышения точности и надежности, сосуд устанавливают в исходное положение, наполняют через открытый вентиль и процесс дозирования преры-вают с помощью нажимных коммутационных элементов (см., например, Владов Ю.Р. Авт. свид. СССР на изобр. N 1666926А, G 01 F 13/00, Б.И

ность дозиро-

80

Рисунок 3.2 – Способ дозирования потока вещества

Рисунок 3.3 – График работы дозирующей системы

81

Цель предложенного способа - повышение эффективности функциониро-вания -

-типом -чается -

-ти

-ствии -ства силу

-се -ния

"

от -ой и смежных областей техники, связанных с измерением массового расхода

вают заявляемому способу соответствие критерию "изобретательский уровень".

соединяющий основание 2 с ферромагнитным сердечником 6 неподвижной ци-линдрической отсутст-вует, а между боковой поверхностью верхней части трубопровода и основанием 2 образуется максимально-возможный , а следовательно, максимальный

за счет регулирования расхода дозируемого вещества во время цикла дозирования.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прото показывает, что заявляемый способ дозирования потока вещества отли от известного тем, что в качестве регулируемой подъемной силы для об

разования соответствующего зазора между боковой поверхностью верхней частрубопровода и основанием, соединенным с ферромагнитным сердечником

катушки, используют изменение силы тока в ее электрической цепи в соответ с предварительно снятой градуировочной характеристикой "расход веще

- ток", причем созданная электромагнитная подъемная сила, превышает давления вещества на основание и вес последнего. Это позволяет получить

любую в определенном диапазоне величину расхода потока вещества в процеснепрерывного дозирования и веса порции в режиме порционного дозирова, а также включать и выключать поток вещества. Эти отличия позволяют

сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериюновизна".

Существенные признаки, отличающие заявляемое техническое решениепрототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении дан

нвеществ и взвешиванием и, следовательно, обеспечи

Дозирование потоков веществ широко применяется в отраслях пищевой, химической, местной промышленности при проведении различных технологи-ческих процессов, например в первой, при составлении помольных партий на мельницах, смесей шоколадных масс в кондитерском производстве, при внесе-нии муки, воды, соли, сахара и других добавок в производстве хлеба, при сме-шивании различных компонентов в производстве комбикормов, при выпуске фасованных пачек продуктов, а следовательно, заявляемое техническое реше-ние является промышленно применимым.

Осуществление заявляемого способа поясняется с помощью устройства, функциональная схема которого представлена на риунке3.2 На рисунке3.3 при-веден график изменения величины зазора между боковой поверхностью верх-ней части трубопровода и основанием, а соответственно расхода вещества в различных режимах дозирования.

Устройство содержит верхнюю часть трубопровода 1, которая боковой поверхностью в своей нижней части контактирует с основанием 2. Коллектор 3 охватывает зазор, через который проходит поток вещества, и направляет его в нижнюю часть трубопровода 4. В исходном положении основание опирается на опорный элемент 5, сквозь который проходит соединительный элемент, жестко

катушки 7. В этом положении электрический ток в цепи

зазор82

расхо

ролируют с использованием измерительного элемента 9. Ток в це-пи пр

й режим работы с расходом F2; Т3-Т4-режим порционного дозиро-вания

7 в соответствии с рисун-ком 3

лемента 8. Последний обеспечивает соотв

к, цилиндрическая катушка будет создавать разли

д потока вещества. Величину тока в электрической цепи изменяют регулирующим элемен-

том 8, а контотекает под действием источника электрической энергии 10. С помощью

блока выбора режима 11 выбирают режим непрерывного дозирования потока вещества, или режим порционного дозирования, или, наконец, режим выключа-теля и включателя потока вещества. Первый блок задания 12 позволяет выбрать величину расхода в режиме непрерывного дозирования потока вещества. Режим порционного дозирования осуществляют с помощью программного элемента 13, который в установленные моменты времени увеличивает или/и уменьшает зазор, а соответственно проходящий через него расход вещества. Второй блок задания также позволяет установить нужную величину расхода, но в режиме порционного дозирования вещества.

На графике работы устройства (рисунок 3.3) интервалы времени соответ-ствуют следующим режимам работы системы: 0-Т1-непрерывный режим рабо-ты с расходом F4; T1-T2-непрерывный режим работы с расходом F1; Т2-Т3-непрерывны

с расходом F3; Т4-Т5-режим выключателя потока (F=0); Т5-Т6-режим включателя потока вещества с максимальным расходом Fm.

Устройство для реализации заявляемого способа дозирования потока ве-щества работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии тока в электрической цепи цилиндрической катушки

.2 основание 2 опирается на опорные элементы 5 и между ним и боковой поверхностью верхней части трубопровода 1 образуется максимально возмож-ный зазор, а следовательно, при прохождении через него потока вещества - мак-симальный расход Fм. Дозируемый поток вещества попадает в коллектор 3, со-бирается им и через нижнюю часть трубопровода 4 уходит к потребителю.

Если установить блок выбора режима 11 для работы в режиме непрерыв-ного дозирования, то с помощью первого блока задания 12 достигается соот-ветствующее положение регулирующего э

етствующий электрический ток в цепи цилиндрической катушки 7 под действием источника электрической энергии 10. Величину тока контролируют с помощью измерительного элемента 9.

Соответственно положению регулирующего элемента в цепи может про-текать различный электрический то

83

чной величины электромагнитную подъемную силу, которая воздействует на сердечник 6, вызывая перемещение его и жестко с ним соединенного осно-вания 2 в положение, при котором между ним и боковой поверхностью трубо-провода 1 образуется зазор, в точности соответствующий предварительно сня-той градуировочной характеристике: расход вещества - ток в электрической це-пи. Основание 2 установится в такое положение, при котором электромагнит-ная сила уравновешивается давлением вещества на основание 2 и весом по-следнего, а соотетственно, достигается различный расход вещества.

На рисунке 3.2 разные по величине расходы F4, F1 и F2 изменяются в

моменты времени Т1, Т2 и Т3. При выборе с помощью блока 11 режима порци-онног

альный расход вещества Fm (время Т5 и далее

кой при п

дрической катуш

о дозирования с помощью программного элемента 13 устанавливаются моменты времени начала и конца импульсов и с помощью второго блока зада-ния 14 величина тока (а соответственно, зазора и расхода вещества) во время пауз и самих импульсов. Этот режим отражен расходом F3 и временем Т3-Т4.

И, наконец, при установке блока выбора 11 в положение, соответствую-щее режиму выключателя потока вещества электрическую цепь однократно за-мыкают при минимальном электрическом сопротивлении, например, при за-шунтированном регулирующем элементе 8. Тогда, основание 2 закрывает своей образующей верхний трубопровод 1 и расход вещества равен нулю (время Т4-Т5). В режиме включателя потока вещества электрическую цепь размыкают. Основание 2 при этом устанавливается на опорные элементы 5, создается мак-симально возможный зазор и максим

). Составим математическую модель системы по заявляемому способу для

выявления существенных факторов. Для соблюдения условия равновесия в сис-теме при дозировании с определенным расходом равнодействующая всех сил, действующих по одной прямой на шарнирно закрепленное основание, равна нулю:

Fi = 0 (3.1)

Раскрывая (3.1), имеем

Fэм - Fвес. - Fдавл. = 0, (3.2)

где Fэм - электромагнитная сила, развиваемая цилиндрической катушротекании по цепи электрического тока и воздействующая посредством

сердечника на жестко прикрепленное к нему основание. Fэм определяется маг-нитодвижущей силой цилиндрической катушки и находится как произведение напряженности магнитного поля Н внутри цилиндрической катушки на длину L катушки. В свою очередь напряженность магнитного поля Н найдется:

H = I N / L, (3.3)

где I - сила тока в катушке; N - число витков. Fвес. = m g - сила тяжести основания, равная произведению массы осно-

вания m на ускорение свободного падения g;

Fдавл. = G V - сила давления вещества на основание; G - расход дозируе-мого вещества, кг/с; V - его линейная скорость, м/с.

Следовательно, электромагнитную силу Fэм выбранной цилинки с учетом формул (3.2) и (3.3) можно регулировать в определенном

84

диапазоне, изменяя только силу тока I. При этом, будет изменяться положение основания 2 и соответственно величина зазора между боковой поверхностью верхней части трубопровода 1 и основанием 2 и, следовательно, расход дози-руемого вещества.

Запишем соотношения, определяющие площадь зазора, а соответственно и расх

ическую катушку. Таким образом, любое изменение силы тока, проте-ающего через цилиндрическую катушку, в соответствии с предварительно снятой градропорциональному изменению электромагнитной силы, создаваемой цилинд-ричес осредством ферромагнитного сердечника воздей-твует на основание и приводит к соответствующему изменению зазора и рас-хода потока

Использование электромагнитной силы существенно расширяет функ-циона

влен на становке, схема которой (на риунке 3.2) дополнена на входе бункером с за-слонкой, а на вых ым устройством Дополнительные элембходимы для создания и изменения расхода вещества. Верхняя и нижняя части трубо ние выполнены из оцинковой жести, причем обе ча ы одного диаметра (50 мм). В качестве дозирующе-го вещ

ено в виде прямого полого усеченного конуса с диаметром верхней и и 50 мм, причем верхняя поверхность

закрыющая верхнего конуса на-

клоне

од дозируемого вещества, при цилиндрическом трубопроводе 1 с диамет-ром dтр при различном выполнении основания 2:

а) Основание выполнено в виде прямого усеченного конуса с длиной об-разующей l, высотой h и радиусами верхней и нижней поверхности r и R

S = [ dтр2 - h2 + (R-r)2 (R+r)] ; (3.4) б) Основание выполнено в виде шарового сегмента с радиусом шаровой

поверхности R, высотой h и радиусом нижней поверхности r

S = [ dтр2 - (r2 + h2)]. (3.5)

Экспериментально также установлено, что расход дозируемого вещества в определенном диапазоне определяется величиной тока, протекающего через цилиндрк

уировочной характеристикой: расход вещества - ток, приводит к п

кой катушкой, которая пс

вещества.

льные возможности системы, т.к. в одной системе реализуются различные режимы дозирования: непрерывное и порционное дозирование, режим включе-ния и выключения потока вещества, что устойчиво повышает эффективность функционирования системы.

Ниже приводится конкретный пример осуществления заявляемого спосо-ба по одной из разработанных конструктивных схем. Способ осущесту

оде - приемн . енты не-о

провода, коллектор и основасти трубопровода взятества выбран песок (20 кг), удельный вес которого 1600 кг/м3. Основание

выполннижней поверхности соответственно 20

та прямым полым конусом с верхней вершиной. Образующая усеченного конуса имеет угол наклона около 55 град., а образу

85

на под углом 30 град. Коллектор имеет форму перевернутого полого усе-ченного конуса с диаметром верхней поверхности 100 мм и нижней - 50 мм. К

вершине конуса основания прикреплен штырь диаметром 4 мм, проходящий через закрепленный опорный элемент. Последний выполнен в виде цилиндра с внутренним диаметром 5 мм и жестко прикреплен к стенкам коллектора. К штырю также прикреплен поперечный упор, взаимодействующий в исходном полож

ительно на лабораторных ве-сах, к

мм и одержит 10.5 тыс. витков, сопротивление обмотки составило 274 кОм. Наруж-ный диаме ний мм, катумм.Се

ирующий элемент ыполнен в виде потенциометра сопротивлением 5 кОм. Блок выбора и управ-ления выпосточник энергии постоянного тока - стабилизированный. 1-ый блок задания -

движо

мА с приведенной погрешностью 0.5 .

ении с опорным элементом. Время засекалось по электронному секундо-меру "Электроника 55". Расход вещества вычислялся каждый раз как отноше-ние постоянной массы песка, взвешенной предвар

зафиксированному времени дозирования. Цилиндрическая катушка намотана проводом ПЭВ 2 диаметром 0.1

стр катушки 32 мм, а внутрен - 11 высота шки 60

рдечник из ферромагнитного материала выбран диаметром 10 мм и дли-ной также 60 мм. Длина соединительного штыря 40 мм. Регулв

лнен в виде набора электромагнитных реле и кнопок управления. И

к потенциометра. Программный элемент реализован на базе 3-х про-граммного реле времени типа ВЛ-34УХЛ4 с диапазоном уставок 1-100 с, класс точности отсчета времени 0.1. 2-ой блок задания - приспособление к реле вре-мени, обеспечивающее изменение времени срабатывания и отпускания соответ-ствующих контактов.

Предварительно перед опытами снималась градуировочная характеристи-ка: расход вещества - электрический ток. Последний изменялся в диапазоне 30-90 мА, а в качестве измерительного элемента использовался миллиамперметр постоянного тока на 100

Результаты измерений для режима непрерывного дозирования сведены в таблицу 3.1 .

Таблица 3.1 - Режим непрерывного дозирования вещества Ток ци-линдр

Расход кг/с Расход, по граду ировочной кривой

Относительная погрешность

86

Повторность 1 2 3

Сред.

30 40 50 60 70 80

1.30 0.90 0.76 0.55 0.42 0.21

1.39 1.08 0.83 0.47 0.42 0.23

1.42 1.10 0.85 0.63 0.43 0.24

1.37 1.03 0.81 0.62 0.42 0.23

1.32 0.99 0.80 0.59 0.40

3.79 3.70 1.67 4.52 4.99

0.22 4.54

ональные возможности значительно повышают эксплуа-тацио

Ток цградуировоч-ной кривой,

кг/с

порции, кг борат. весах, кг

ная погреш-ность,%

Результаты измерений для режима порционного дозирования приведены в таблице 3.2. В режиме включения потока при токе 29.7 мА расход составил 1.3 кг/с, а режим выключения потока достигнут при токе 91.7 мА. Из получен-ных результатов видно, что относительная погрешность дозирования экспериментальной умстановки не превышает 5.0 % в любом режиме работы.

Использование заявляемого изобретения позволяет существенно повы-сить эффективность функционирования, ввиду возможности дозирования ве-ществ различных агрегатных состояний на одной установке в разных режимах работы, а также упростить процесс перенастройки системы и сократить время простоя при режимном переходе. Перечисленные достоинства предложенного способа дозирования потока вещества, а также малая погрешность дозирования и расширенные функци

нную надежность и техническую эффективность производства. Таблица 3.2 - Режим порционного дозирования вещества

илиндр. Катушки, мА

Расход, по Средняя масса Масса на ла- Относитель-

45 65 75

0.9 0.5 0.3

4.5 5.6 3.0

4.3 5.1 3.2

4.65 1.96 0.62

3.3.3.3 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ дозирования потока вещества, включающий пропускание через азор определенного количества вещества в режиме порционного дозирования, тличающийся тем, что трубопровод для подачи вещества разделяют на две асти, нижнюю из которых снабжают коллектором, а зазор для пропускания отока вещества с заданным расходом в режимах порционного и непрерывного

рхней части трубо-ровода и основанием, соединенным с ферромагнитным сердечником катушки, изменением силы то рической ии

зочпдозирования организуют между боковой поверхностью веп

ка в ее элект цепи в соответств с предваритель-

87

но снятой градуировочной характ кой "расхо вещества - ток" для созда-ния электром итн подъемной силы, превышающей силу давления вещества на о вани с дн

еристиагн ой

сно е и ве после его.

д

88

Заключение

1 Широкое использование дискретных систем управления для автомати-ации технологических процессов во многих отраслях промышленности и агро-ромышленного комплекса с областью их преимущественного применения - управление рабочими машинами и регулирующими органами производствен-ных обьектов, свидетельствует об актуальности данной проблемы.

2 Алгоритмизация, программирование и моделирование дискретных сис-тем управления: дистанционных, позиционных, комбинационных, последова-тельных и др. с использованием современных средств вычислительной техники, способствует разработке более совершенных систем, приобретению необходи-мых навыков при их проектировании и эксплуатации за счет возникновения желаемой обратной связи и позволяют получать более совершенные рацио-нальные системы управления. Изобретения, относящиеся к различным отрас-лям промышленности и агропромышленного комплекса, иллюстрируют реше-ние важных конкретных проблем производства.

3 Предложенная технология изучения отражает не только процесс моде-лирования дискретных систем управления, но и позволяет непосредственно ис-пользовать приведенные схемы, алгоритмы и программы для автоматизации производства. Наиболее типичными дискретными системами управления явля-ются системы, реализующие способы автоматического порционного дозирова-ния веществ.

4 Экономический эффект при использовании разработанных дискретных систем управления достигается за счет получения более совершенных принци-пиальных электрических схем, алгоритмов и программ, а также более квалифи-цированного обслуживания, что в свою очередь способствует существенному повышению надежности и эффективности управлению технологическими про-цессами.

зп

89

Cписок исползованных источников

1 А

3

веркин А.Н. и др. Проектирование нечетких регуляторов на основе три-

ангулярных норм.//Известия Академии Наук. Теория и системы управления, 1997, N 5, с. 112-118. 2 Энциклопедия кибернетики. - Т.1/Под ред.В.М.Глушкова. -Киев: Главная редакция УСЭ, 1974. -607 с.

Основы кибернетики. Теория кибернетических систем./Под ред. проф. К.А.Пупкова. -М.: В.Ш., 1976. -408 с. 4 Пухальский Г.И.,Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных уст-ройств на интегральных микросхемах: Справочник. -М.: Радио и связь, 1990. -304 с. 5 Владов Ю.Р. Анализ и синтез дискретных систем управления: алгоритмы и программы: Лабораторный практикум. -Оренбург: ОрПИ, 1990. - 45 c.

90