книги / Проектирование бесконтактных управляющих логических устройств промышленной автоматики

В процессе решения приведенной задачи устройством цифровой пе­ чати будет отпечатан следующий ряд цифр:

131

Справа написаны буквенные обозначения соответствующих вели­

осуществляется по величине ранее подсчитанной функции предпочтения. Если К Я = 0, то задача относится к классу комбинационных задач, если же К Я ф 0, то задача является последовательностной.

Блок 5 предназначен для печати непротиворечивой табл'йцы состоя­ ний, полученной в результате решения или заданной (для случая ком­ бинационной задачи).

Блок 6 служит для образования всех возможных сочетаний вход­ ных переменных по 2, причем сочетания вида аа, аа из рассмотрения исключаются.

Блок 7 производит подсчет числа составленных сочетаний и анали­ зирует, все ли возможные сочетания составлены.

Блок 8 служит для анализа получаемой в процессе синтеза табли­ цы состояний. Если таблица непротиворечива, то задача дальше реша­ ется как комбинационная и данная таблица принимается за исходную. Если таблица противоречива, то продолжается поиск непротиворечивой таблицы путем подбора промежуточных переменных.

Блок 9 анализирует, все ли элементы из заданного структурно-пол­ ного набора промоделированы.

Блок 10 осуществляет моделирование элементов памяти из задан­

132

ного структурно-полного набора, т. е. элементов И, ИЛИ, ЗАПРЕТ (двух и трехвходовых), НЕ, НЕРАВНОЗНАЧНОСТИ.

Блок 15 анализирует, все ли комбинационные элементы из задан­ ного набора промоделированы.

Блок 16 осуществляет подсчет величины функции предпочтения. Блок 17 оценивает функцию предпочтения по величине и произво­

дит запись наименьшего на данном этапе значения функции предпочтенйя; фиксирует данные о выбранном элементе, который значениями своей выходной функции кодирует синтезируемую функцию с данным значением функции предпочтения.

Блок 18 анализирует, все ли из возможных сочетаний по 3 состав­ лены.

Блок 19 анализирует величину функции предпочтения на 0.

Блок 20 производит подсчет числа переменных, непротиворечиво кодирующих синтезируемую функцию.

Блок 21 производит восстановление отработавших блоков в случае, если величина функции предпочтения равна 0.

Блок 22 осуществляет запись в соответствующие ячейки памяти машины, полученной в результате решения на данном шаге непротиво­ речивой таблицы состояний.

Блок 23 производит подсчет числа переменных, которые противо­ речиво кодируют синтезируемую функцию. Управление передается это­ му блоку, если все возможные сочетания по 2 и по 3 составлены, все комбинационные элементы промоделированы, а функция предпочтения тем не менее не равна нулю.

Блок 24 производит восстановление отработавших блоков в случае, если перебор и моделирование закончены, а функция предпочтения не равна нулю.

Блок 25 записывает в соответствующие ячейки памяти машины очередную кодирующую переменную, для которой значение функции предпочтения в данный момент минимально (по сравнению с предше­ ствующим).

Блок 26 подготавливает программу к следующему шагу.

Блок 27 переписывает результаты, записанные в рабочие ячейки блоком 17, в ячейки массива В.

Блок 28 анализирует, все ли трехвходовые элементы из заданного функционально-полного набора промоделированы.

Б лок 29 производит печать на устройстве цифровой печати данных, записанных блоком 27.

Блок 30 производит составление всевозможных сочетаний перемен­ ных по 3 для моделирования работы трехвходовых комбинационных эле­ ментов.

Блок 31 осуществляет моделирование работы трехвходовых комби­ национных элементов (И, ИЛИ, ЗАПРЕТ).

Блок 32 фиксирует конец синтеза, производит останов машины. Программа в третьем варианте занимает в памяти машины 3126s

ячеек (программа синтеза с помощью триггеров занимает 30368 ячеек) . Трансляция программы после ввода перфоленты без печати текста про­ граммы на АЦПУ-128 длится 8 мин. Остановимся более подробно на работе отдельных узловых блоков программы.

После ввода исходных данных управление передается на блок под­ счета величины функции предпочтения (подпрограмма Ш ИФР). Если функция предпочтения будет равна 0, то программа начинает работать

133

от метки 47 (задача комбинационная), в противном случае — от метки 69, задача последовательностная). Тогда начнут составляться сочетания входных переменных по 2 и передаваться блоку моделирования работы последовательностных элементов из заданного структурно-полного на­ бора. После того как промоделирован очередной элемент, значения функции, получаемой на его выходе, далее рассматриваются совместно с значениями входных переменных, и снова подсчитывается величина функции предпочтения. И так продолжается до тех пор, пока не будут найдены такие функции выходов элементов, которые вместе с вход­ ными переменными будут непротиворечиво кодировать синтезируемую функцию.

Если же после завершения перебора такой столбец значений не будет найден, то в ячейках массива А произойдет ,перезапись исходной таблицы состояний. В следующую за последней ячейкой записываются значения вновь выбранной переменной, которой соответствует мини­ мальная величина функции предпочтения. Затем по порядку записы­ ваются инверсии значений переменных, в том числе и инверсии значе­ ний вновь полученных выходных функций элементов. Далее опять составляются сочетания по 2 из переменных новой таблицы состояний. Такой подбор осуществляется до тех пор, пока не будет получена таб­ лица, переменные которой непротиворечиво кодируют синтезированную функцию.

Моделирование работы элементов памяти осуществляет подпро­ грамма «Сдвиг».

Проиллюстрируем сказанное на простом примере. Задана таблица состояний (табл. 7-6). Строки комбинаций значений переменных, про­ тиворечиво кодирующих функцию F, отмечены звездочками.

После анализа сочетаний выходных функций элементов, на входы которых поданы все возможные сочетания входных переменных по 2, непротиворечивого кодирования получить не удается. Будет выбран столбец 360 700 000 000, которому соответствует K R =2.

Таблица преобразуется к виду табл. 7-7.

Далее выбирается столбец 060 140 000 000, который, наконец, дела­ ет таблицу непротиворечивой (табл. 7-8).

Дальше задача решается как комбинационная, в качестве исход­ ной таблицы берется табл. 7-8.

Решение комбинационной задачи начинается с печати устройством исходной таблицы состояний. Затем подсчитывается новое число пере­ менных С5, новое число переменных вместе с инверсиями HF и вычис­ ляется Н К = 2, так как в начале синтеза с кодируемой функцией будет сравниваться один столбец значений каждой входной переменной, для которого максимальное число возможных констант сравнения 2 (нуль н единица). Затем составляются все возможные сочетания по 2 входных переменных и моделируется работа двухвходовых комбинационных эле­ ментов из заданного набора. Для столбца значений выходной функции каждого промоделированного элемента будет подсчитываться величина функции предпочтения.

После того как промоделирован первый элемент (двухвходовой И ), на входы которого будет подано первое из всех возможных сочетаний по 2 — XiX2, значение функции предпочтения, выходная переменная, вход­

ходной функции каждого очередного промоделированного элемента, за-

134

чем записанное в ячейке -6(12), то произойдет перезапись информации, в противном случае — переход к обработке следующего элемента из за* данного функционально-полного набора или следующего сочетания пе­ ременных. Таким образом, в ячейках 5 (1 1 ) — 5 (1 5 ) всегда хранится информация о столбце значений переменной с наименьшим на данном шаге значением функции предпочтения.

Составляются все возможные сочетания из входных переменных по 3 (исключая сочетания: вида aab, aab, ааа) и моделируется работа трех­ входовых элементов. Перезапись информации производится аналогично

писана информация о столбце, наилучшим образом кодирующем синте­ зируемую функцию. Эта информация будет отпечатана.

Затем программа запишет столбец значений выходной функции элемента с наименьшим значением функции предпочтения в особую ячейку D1 и высчитает новое значение максимального числа возможных констант сравнения. Так как теперь кодировать функцию будут два столбца значений переменных — записанный в ячейке D1 и получаемый при моделировании работы очередного элемента на очередном, сочета­ нии входных переменных, — то Н К = 4. Далее программа возвращается на метку 17 и процесс повторяется. По окончании перебора информа­ ция, записанная в ячейках 5 (1 1 ) —5 (1 6 ), печатается, а значение вы­ ходной функции элемента с наименьшим значением функции предпочте­ ния записывается в ячейку D2.

135

Так как теперь кодировать синтезируемую функцию будут 3 столб­ ца, то вычисляется новое число констант сравнения H K—S и так далее до тех пор, пока не подберутся значения, обращающие функцию пред­ почтения в нуль.

Чтобы избежать ненужных переборов, в программе предусмотрен переход к метке 101 — печать информации, записанной в ячейки 5 (1 1 ) —

составление сочетаний входных переменных и моделирование работы элементов прекращаются.

Получение нулевого значения функции предпочтения означает ко­ нец шага или конец синтеза.

В зависимости от числа К выбранных столбцов (при / (> 1), непро­ тиворечиво кодирующих синтезируемую функцию, происходит передача

запись новой исходной непротиворечивой таблицы состояний в ячейки массива А.

Рассмотрим работу одной подпрограммы (остальные работают ана­ логично). Предположим, что непротиворечиво кодируют синтезируемую функцию пять столбцов: D l, D2, D3, D4, 5 (1 3 ). В этом случае програм­ ма перейдет на метку 29 ПОД!—Ш ЯТЬ. В ячейки А (1 )— А(5) пере­ пишется содержимое ячеек D1—D4, 5 (1 3 ); в ячейки А (6)— А(10) за­ пишутся инверсии D1—D4, 5 (1 3 ); в ячейки А { 11)—А (2 0 )— нули.

Вычислится # 5 = 1 0 , С 5 = 5; Н К = 2. Ячейки D1—D4 будут,.очищены от записанной в них информации. Далее печатается новая исходная для следующего шага непротиворечивая таблица состояний; программа перейдет на метку 17, т. е. начнется решение комбинационной задачи.

Такая последовательность будет повторяться до тех пор, пока не будет получен единственный столбец значений переменной, непротиво­ речиво кодирующей функцию, что означает конец синтеза.

Рассмотрим процедуру подсчета значения функции предпочтения. Предположим, что промоделированный элемент имеет на выходе функцию 240 000000 000, а синтезируемая функция 060 000 00© 000; под таблицу состояний занято шесть двоичных разрядов ячейки памяти ма­ шины, т. е. нас будут интересовать только первые шесть разрядов дво­

ичных аналогов записанных восьмеричных чисел.

Подсчитаем величину функции предпочтения. В рассматриваемом примере кодирующая переменная (выходная функция промоделирован­ ного элемента) может принимать всего два значения (0, 1). Поэтому процесс вычисления K\R завершается двумя циклами. Первый цикл — сравнение кодирующей переменной с 0 ( 0 константа сравнения). Кон­ станта, формируемая в ячейке С4, выделяет первый разряд кодирующей переменной. Если Она совпадает с константой сравнения, то выделяется соответствующий разряд кодируемой функции; если это нуль, то в счет­ чик нулей (KRN) добавляется 1 (в исходном состоянии KRN—0) , а если это— 1, то 1 добавляется в счетчик единиц (KRE). После того как проверены все разряды кодирующей переменной, содержимое KRE и KRN перемножается и результат заносится в ячейку подсчета функции предпочтения (K R ).

Второй цикл — сравнение кодирующей переменной с 1 (1 — кон­ станта сравнения).

136

дыдущем шаге и очередной вы­ численный. Число возможных констант сравнения станет 4, т. е. опи­

санная процедура повторяется четыре раза, И так далее до тех пор, пока не обеспечивается непротиворечивое кодирование синтезируемой функции.

функций-"промоделированных элементов записываются в старшие раз­ ряды ячеек В ( I ) —В (5).

Подпрограмма ТРИцдВХОДА (метка 22) моделирует работу трех­

промоделированных элементов записываются в старшие разряды ячеек 5 ( 6 ) — В (10).

Пример 7-1. Синтез схемы устройства управления компрессором по заданной

М — сигнал на реле включения масляного выключателя РВМ; В — сигнал на контактор электродвигателя возбудителя КВ;

137

Y — сигнал на контактор вывода реостата из роторной цепи главного двигателя

КРП; М0 — сигнал на реле отключения масляного выключателя РОМ;

Z — сигнал на контактор двигателя ввода реостата в роторную цепь КРО.

Компрессор имеет асинхронный приводной электродвигатель, пуск которого осу­ ществляется с помощью реостата в цепи ротора.

Ввод и вывод реостата производятся трехфазным короткозамкнутым асинхрон­ ным двигателем, соединенным с валом реостата через редуктор.

Приводной электродвигатель синхронизирован, т. е. после асинхронного пуска переводится в синхронный режим подачей в цепь ротора постоянного тока от отдель­ ного возбудителя.

Система охлаждения компрессора — автономная замкнутая. Приводной электро­ двигатель насоса — асинхронный. Пуск и остановка производятся на холостом ходу. Переход на холостой ход осуществляется закрыванием клапана на всасывающем тру­ бопроводе и сообщением цилиндра второй ступени с атмосферой. Перевод на холостой ход осуществляется посредством сервомеханизма, управляемого двухпозиционным зо­ лотниковым воздухораспределителем.

Воздухораспределитель переводит компрессор на холостой ход и обратно на ра­ бочий ход при регулировании производительности в целях поддержания давления в магистрали в заданных пределах. Воздухораспределитель управляется двумя солено­ идами перевода на холостой ход СПКХ и на рабочий ход СПКР.

При подаче входного сигнала п (Пуск) включается СПКХ, контактор насоса охлаждения КНО, контактор асинхронного режима главного электродвигателя КА. При повышении давления в системе охлаждения компрессора до заданного рабочего давления реле давления воды РПЦ выдает сигнал d, вызывающий включение реле масляного выключателя РВМ, контактора электродвигателя возбудителя КВ, контак­ тора вывода реостата из роторной цепи главного электродвигателя КРП. Сигнал d поступает на элемент задержки (fi=30 с).

После включения КВ происходит пуск возбудителя; через некоторое время на­ пряжение возбуждения, контролируемое реле РНВ, достигает заданного значения, появляется сигнал Ь. При выводе реостата срабатывает конечный выключатель 2КВР, •который отключает РВМ. При полностью выведенном сопротивлении реостата сраба­ тывает конечный выключатель вывода реостата 1КВР, который включает контактор синхронного режима главного электродвигателя КС. Включение КС происходит только ери наличии сигнала 6. Напряжение возбудителя подается на обмотку ротора глав­ ного электродвигателя, электродвигатель на холостом ходу переходит в синхронный режим. После включения РВМ отключается СПКХ и включается СПКР. Компрессор переходит в рабочий режим и работает на воздушную сеть. При сигнале С (кнопка -Стоп) отключается СПКР л включается СПКХ. Затем с выдержкой времени включается реле отключения масляного выключателя РОМ, отключаются КВ, КНО, включается контактор электродвигателя ввода реостата в роторную цепь КРО-т- ■сигнал Z.

Сигналом Z отключается СПКХ. При полном вводе реостата в роторную цепь электродвигателя срабатывает конечный выключатель 2КВР-1, отключающий контак­ тор приводного электродвигателя реостата.

По циклограмме записываем исходную таблицу состояний, число строк которой сбудет равно числу тактов циклограммы — 21.

Комбинациям значений входных переменных в i-м такте ставится в соответствие значение выходной переменной в (Ц-1)-м такте. Располагаем строки таблицы состоя­ ний сверху вниз в порядке следования тактов циклограммы (табл. 7-9).

В процессе синтеза получаем одновыходные структуры. При этом в качестве входных переменных при конкретной выходной переменной желательно брать такие переменные, которые изменяют свое состояние в течение включающего периода. Это сокращает время синтеза, так как исключаются бесполезные переборы. В качестве входных переменных для данной выходной можно использовать и другие выходные переменные, сдвигая их значения на один такт. В программе предусмотрено исполь­ зование обратной связи по синтезируемому выходу.

Если в циклограмме предусмотрены длительные задержки (не на один такт), то к входным переменным следует добавить переменные с задержкой. Например, при по­ явлении сигнала d по истечении времени fi=30 с должен появиться сигнал Тi, воз­ действующий на отключение X и на включение Р. При синтезе структуры, например,

Но такой подход не исключает ошибки человека. Поэтому эта задача решалась с использованием для каждого выхода всех входных переменных. Тогда исходные

138

данные, например, при синтезе подсхемы с выходом С в соответствии с табл. 7-9 за­ пишутся следующим образом:

140