Файл: Основы автоматизации для металлургов..pdf

Если значение функции \" изменяется несколько раз в течение периода включения элемента X, то блокирующим элементом дол­ жен быть такой элемент, положение которого изменяется только после последнего изменения значения \".

Из сказанного выше вытекает, что блокирующий элемент Р должен быть во время такта включения в таком состоянии, в кото­ ром его можно было бы отключить при изменении значения функ­ ции I " , соответствующего этому такту. Поэтому для выполнения условия отключения необходимо во время такта отключения обес­ печить заданное значение функции /" и размыкание дополнитель­ ного элемента Р.

Контроль работы параллельных ветвей

Выше были рассмотрены условия включения и отключения, выполнение которых необходимо для обеспечения замкнутого со­

состоящей из произведения элементов, будет образовывать само­

элемента аналогичная функциональная зависимость. Если такой случай произойдет в течение какого-либо периода отключения, то необходимо условие работы дополнить хотя бы еще одним эле­ ментом.

Для контролируемого периода включения элемента X сущест­ вует, например, условие работы Ф, выражающее последовательное соединение контактов отдельных элементов. Если во время ка­ кого-то такта какого-либо периода отключения возникнет то же

между тактом отключения и тактом k должно изменяться, причем не имеет значения, находится ли такт k перед контролируемым периодом включения или за ним.

Положение дополнительного элемента G должно допускать правильную работу схемы в период включения элемента X. По­ этому элемент G должен образовывать с контролируемой функ­ цией логическое произведение, выражающее условие работы во

104

время такта включения. Следует отметить, что если такт k отделен от контролируемого периода включения одним или несколькими периодами включения, то в качестве дополнительного элемента можно использовать элемент, использованный в условии для пе­ риода отключения, в котором находится такт k.

ройств автоматики, а также практического опыта при составлении структурной формулы руководствуются следующим:

1. Из таблицы положений выбирают одну из выходных пере­ менных (например, X) и при помощи логических функций выра­ жают условия работы для этой переменной. Сначала для первого периода включения (по порядку) выражают функцию / / . В усло­ вии /У имеются лишь основные переменные. После контроля неиз­

всех периодов отключения. В случае необходимости вводят допол­ нительные переменные, которые должны быть проконтролированы в соответствии с первым условием. Конечную формулу для первого периода включения элемента X можно скорректировать в соответ­ ствии с правилами алгебры логики, что позволит получить более

8. Полученную формулу корректируют и упрощают в соответ­ ствии с общими правилами и законами алгебры логики.

По указанной методике можно получить структурную формулу, определяющую контактные цепи для каждого выходного элемента многотактной автоматики.

105

П р и м е р :

Следует составить схему из четырех реле (выходные переменные V, X, Y, Z), которые при замыкании контакта (входной переменной) А будут последова­ тельно по порядку замыкаться, а потом последовательно в том же порядке раз­ мыкаться. Этот процесс должен повторяться до тех пор, пока замкнут контакт Л.

Работу схемы можно описать при помощи таблицы положений (табл. 7). В соответствии с таблицей можно составить структурные формулы для работы отдельных выходных элементов, причем сначала для элементов X, Y, Z, так как

/ ( Ѵ)2 = z • а • г = az.

Структурная формула для работы реле V будет следующая:

106

6. АГРЕГАТНЫЕ СИСТЕМЫ

Функционально рассмотренные устройства автоматики состоят из нескольких узлов. Центральной частью является программи­ рующий блок, который в результате сравнения действительного положения управляемого технологического оборудования с про­ граммой определяет дальнейшую последовательность операций. Команды этой логической части реализуются затем исполнитель­ ным блоком. Основные функциональные узлы часто дополняют вспомогательными блоками, например: измерения времени, сигна­ лизации, контроля работы устройств автоматики и др. Логические операции осуществляются в большинстве случаев элементами с двумя устойчивыми состояниями, среди которых до последнего времени широко использовались, например, электромеханические реле. Часто встречаются устройства автоматики, реализованные при помощи пневматических, гидравлических, а также бесконтакт­ ных электронных систем.

Бесконтактные системы, использующие преимущественно тран­ зисторы, полупроводниковые диоды и магнитные бесконтактные элементы, имеют по сравнению с другими системами существен­ ные преимущества, заключающиеся в основном в малых габари­ тах, низком расходе энергии, механической стойкости, легкости защиты от влияния производственной атмосферы. Кроме того, срок службы и производственная надежность бесконтактных эле­ ментов существенно выше, чем электромеханических реле и дру­ гих двухпозиционных элементов. Для промышленного использова­ ния имеет значение и другое положительное свойство этих элемен­ тов — высокое быстродействие.

Бесконтактные полупроводниковые элементы имеют и некото­ рые отрицательные свойства: до сих пор не найдено удовлетвори­ тельного решения для коммутации с помощью бесконтактных эле­ ментов больших мощностей, поэтому в качестве выходных элемен­ тов пока используют электромеханические реле и контакторы. Схемы на бесконтактных элементах более чувствительны к элект­ рическим помехам и для их обслуживания и ремонта требуется более высоко квалифицированный персонал. Существенно выше пока и их стоимость. Однако указанные недостатки перекрываются преимуществами полупроводниковых логических элементов и си­ стем, в связи с чем в ближайшем будущем эти устройства станут превалирующими.

Полупроводниковые логические элементы выпускаются в на­ стоящее время промышленностью в виде серии элементов, представляющей собой законченную систему. Логические состоя­ ния элемента, соответствующие «1» или «О», чаще всего представ­

реализует необходимую логическую зависимость между своими входами и выходами. Эта логическая зависимость соответствует

107

рассмотренным основным логическим функциям. Схема обычно бывает выполнена в виде конструктивного агрегатного блока, как правило, для герметичности залитого синтетической смолой, бла­ годаря чему обеспечивается надежная защита от воздействия аг­ рессивной среды.

Реализацию транзисторного логического элемента можно пока­ зать на примере схемы, приведенной на рис. 46. На схеме пока­

почти полное напряжение источника, т. е. +12 в. В случае подачи напряжения Ui, соответствующего сигналу «1», на вход транзи­ стора, сопротивление коллектор-эмиттер падает до оченьнизкого значения, транзистор размыкается, ток коллектора достигает на­ сыщения и на выходе появляется нулевой потенциал. Как показы­ вает графическое изображение зависимости выходного напряже­ ния от входного (рис. 47), указанная схема ведет себя как схема

«не», т. е. она реализует функцию у = х. Путем увеличения числа входных сопротивлений за счет ввода других последовательнопараллельно соединенных с сопротивлением Ri сопротивлений можно получить элемент, осуществляющий суммирование логиче­ ских отрицаний.

Изменяя рассмотренную схему, можно в принципе реализовать элементы, образующие остальные логические функциональные связи (например, логическое произведение можно реализовать пу­ тем использования функции Шеффера). Как правило, схемы до­ полняют рядом элементов, предназначенных для обеспечения их надежной работы и согласования с входными цепями (например, с датчиками, исполнительными органами и т. п.).

Кроме полупроводниковых элементов, в последнее время нахо­ дят все большее распространение логические магнитнополупровод-

108