Файл: Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики.pdf

и тем меньше избыточность при построении схем. Однако уве­ личение номенклатуры приводит к возникновению отдельных технологических трудностей. При наличии штампов на отрабо­ танные конструкции отдельных модулей и интегральных струй­ ных схем н налаженном серийном производстве модульный способ построения приборов струйной пневмоавтоматики являет­ ся вполне приемлемым.

Рассмотрим структуру системы модулей струйной техники СМСТ, которая с функциональной точки зрения разработана до­ статочно детально. Структура СМСТ содержит набор дополни­ тельных устройств, используемых при построении приборов и систем автоматизации. Система является более чем полным на­ бором, однако широкий выбор модулей позволяет избежать из­ лишней избыточности при создании схем.

Система модулей включает в себя несколько групп модулей: дискретного действия, аналоговых операций и усилителен мощ­ ности. Модули этих групп можно использовать в любых сочета­ ниях при построении различных по назначению приборов и си­ стем.

Группа модулей дискретного действия включает модули ло­ гических и арифметических операций и запоминающих уст­ ройств. Модуль, относящийся к этой группе,— триггер со счет­ ным входом можно использовать как для выполнения арифмети­ ческих операций, так и при построении запоминающих устройств.

Для выполнения логических операций над двумя логически­ ми переменными предназначены модули таких логических опе­ раций, как НЕ — ИЛИ, равнозначность и неравнозначность, НЕ — И, импликация. Модули собирательной схемы ИЛИ и ло­ гической операции И имеют по четыре входа. Последовательное соединение модулей позволяет реализовать логические схемы для произвольного числа входных сигналов.

К модулям арифметических операций относятся модули пол­ ного одноразрядного сумматора, полного одноразрядного вычптателя, вентили и ячейки поразрядного сравнения, необходимые для построения вычислительных устройств.

Полный одноразрядный сумматор представляет собой один разряд блоков суммирования, которые можно строить путем со­ единения в цепочку нужного числа разрядов. Аналогично на базе полного одноразрядного вычитателя можно собирать блоки вы­ читания на нужное число разрядов. Блоки сложения и вычита­ ния можно применять в управляющих вычислительных устрой­ ствах, для построения в сочетании с запоминающими регистрами интегрирующих и дифференцирующих устройств, в цифровых регуляторах и т. п.

Блок вентилей служит для того, чтобы при поданном па раз­ решающий вход сигнале пропускать записанное в параллельном двоичном коде многоразрядное число, которое хранится в запо­ минающем регистре на его входе.

2-16

Модули поразрядного сравнения, соединенные в блок сравне­ ния, позволяют сравнивать два числа в параллельном коде и получать сигналы о равенстве этих чисел или неравенстве с уче­ том знака неравенства. Такие блоки применяют в цифровом следящем приводе, в двухпозициопных регуляторах, системах с автоматическим поиском и т. д.

Модули запоминающих устройств позволяют строить запо­ минающие статические и сдвигающие регистры на произвольное число разрядов, устройства десятичного счета (декатроны), обе­ гающие устройства, линии задержки, матричные запоминающие устройства и другие многотактные схемы. Элементарная ячейка памяти представляет собой устройство запоминания на такт. В модуле фиксируется то значение входного сигнала (1 или 0), которое соответствует моменту наступления очередного тактового сигнала. Дискретная информация остается запомненной до мо­ мента подачи следующего тактового сигнала. Логическая схема одной из модификаций элементарной ячейки памяти позволяет осуществлять запись при наличии двух поданных сигналов (чи­ слового и командного) и стирание — при подаче специальной команды на дополнительный вход.

Триггер с раздельными входами, имеющий два положения устойчивого равновесия, обеспечивает запоминание факта нали­ чия одного или нескольких входных сигналов, поданных на вза­ имно исключающие управляющий или сбросовый входы. Триггер со счетным входом представляет собой ячейку с двумя устойчи­ выми состояниями, имеющую один рабочий вход и вход для установки на нуль. При каждом воздействии на рабочий вход триггера происходит смена его устойчивого состояния, т. е. осу­ ществляется деление на два частоты входных сигналов. Триггер со счетным входом позволяет создавать различные счетные схе­ мы, интеграторы, таймеры и т. п.

В группу модулей аналоговых операций входят модули, пред­ назначенные для реализации линейных и нелинейных непрерыв­ ных математических операций. Устройством для формирования линейного закона управления служит решающий усилитель, три разновидности которого отличаются по числу входов, типу вход­ ного каскада и по выходной мощности.

На базе модулей непрерывного действия можно создавать аналоговые и регулирующие устройства, а также выполнять не­ которые нелинейные математические операции, такие, как воз­ ведение в квадрат, извлечение квадратного корня, умножение и деление независимых переменных. Хотя функциональные воз­ можности аналоговой ветви достаточно широки, однако точность выполнения аналоговых операций на современных средствах струйной техники пока еще не велика. Погрешность выполнения операций составляет величину порядка 2—4%. Однако при пе­ реходе на переменные токи точность может значительно воз­ расти.

247

248

В СМСТ входят также модули дискретного и аналогового усилителей мощности. Дискретный усилитель мощности пред­ ставляет собой пятикаскадный струйный усилитель, причем вы­ ходные каскады усилителя построены на элементах, действие которых основано на использовании явления отрыва погранич­ ного слоя.

Для соединения струйных приборов с датчиками различных величин, введения в приборы команд, задаваемых оператором, преобразований сигналов п т. п. предусмотрен ряд дополнитель­ ных входных устройств. Предусмотрены также и выходные уст­ ройства, служащие для передачи воздействий на исполнитель­ ные механизмы, вывода или считывания сигналов в приборах и системах автоматики. К ним относятся усилитель мощности, двоичные и цпфросинтезирующпс индикаторы, пневмоэлектрнческие преобразователи и т. д.

Структуру системы модулей струйной техники СМСТ-2 иллю­ стрирует рис. 135, а. Эта система скорректирована с целью мак­ симального приближения к техническим средствам автоматики ГСП [43]. Как следует из рассмотрения рис. 135, а, функциональ­ ные модули относятся к центральной части структуры — к груп­ пе средств обработки информации и выработки команд управ­ ления. Центральная группа функциональных модулей разбита на четыре подгруппы: модули логических операций; модули арифметических устройств; модули запоминающих устройств и модули вспомогательных устройств.

Все струйные модули имеют единые уровни входных и вы­ ходных сигналов: 0 (от —4 до +4 мм вод. ст.) и 1 (от 40 до 80 мм вод. ст.). Нагрузочная способность не менее 3, коэффици­ ент запаса по срабатыванию не ниже 1,2.

Для реализации релейных устройств внутри центральной части структуры выделена подветвь, в которую входят: струй­ ный усилитель ДА — НЕ с двумя взаимоинверсными выходами и плата с пассивными элементами, которая выполняет операции ИЛИ на четыре входа. Давление питания усилителя 0,02 + + 0,003 МПа. Уровень сигнала 0 от —4 до +4 мм вод. ст. и сиг­ нала 1 от 40 до 1000 мм вод. ст. Коэффициент разветвления ра­

ля — декадный счетчик и блок сравнения двух двоичных вось­ миразрядных чисел. Число макромодулей можно увеличивать по мере необходимости. Набор первичных элементов состоит из де­ вяти элементов, работа которых основана на использовании принципа свободного взаимодействия турбулентных струй и взаимодействия струйных течений со стенками — эффект Коанда. Характеристики базовых элементов системы СМСТ-2 улуч­ шены [11]. В последовательной цепочке модулей сочетаются п

250