Многотактные системы управления широко применяются при построении систем управления автоматическими линиями, транспортными системами и т.д.
Основой построения многотактного дискретного автомата являются прежде всего условия взаимодействия с объектом управления, т. е. порядок поступления входных сигналов и требования к выдаваемым сигналам.
В задачу синтеза многотактного логического устройства входят следующие этапы: 1) формирование и запись условий работы проектируемого устройства (составление циклограммы работы); 2) определение числа промежуточных элементов (числа элементов памяти), которые необходимо внести в систему для получения реализуемой циклограммы; 3) синтез многотактного логического устройства, удовлетворяющего заданным требованиям (циклограммы работы исполнительных устройств объекта управления).
В соответствии с перечисленными этапами построения многотактных логических устройств можно предложить следующий порядок структурного синтеза:
определяют те элементы, которые могут быть использованы для построения требуемого устройства;
|
|
составляют эскизную схему устройства, показывающую взаимосвязи логического устройства с объектом управления с отметкой характера и числа этих связей, характера передаваемых сигналов;
составляют реализуемую циклограмму, для чего сначала вносят в нее требуемые по условиям работы последовательности входных и выходных сигналов и по этим условиям определяют число и порядок работы промежуточных элементов памяти;
на основе реализуемой циклограммы работы логического устройства составляют таблицу включений исполнительных устройств объекта управления и промежуточных элементов памяти;
на основании таблицы включений составляют булевы функции работы для отдельных исполнительных цепей (выходных сигналов) и промежуточных элементов памяти;
по полученным функциям синтезируют схему, реализующую заданные условия работы логического устройства.
Рассмотрим систему, состоящую из двух исполнительных механизмов (ИМ), обслуживающих участок автоматической линии.
Работа ИМ осуществляется в следующей последовательности.
После подачи на позицию обработки заготовки выдвигается ИМ - 1, который зажимает заготовку на позиции обработки. После этого выдвигается ИМ - 2, подводящий к заготовке рабочие инструменты. По завершении обработки ИМ - 2 возвращается в исходную позицию. После этого заготовка разжимается и ИМ - 1 возвращается в исходную позицию. Обработанная деталь подается на следующую позицию. Таким образом, работа автомата выполняется за четыре такта, после чего цикл повторяется. Движение механизмов в каждом такте осуществляется только после того, как завершилось движение в предыдущем такте.
|
|
Циклограмма работы механизмов имеет вид (табл.15.3):
Таблица 15.3
Nт ИМ | ||||
ИМ - 1 | ||||
ИМ - 2 |
Где Nт - номер такта.
На циклограмме прямая, идущая вверх, соответствует движению из исходного положения в рабочую позицию, вниз - возвращение в исходное положение. Горизонтальные прямые свидетельствуют о нахождении в исходном положении (нижняя прямая) и в рабочем положении (верхняя прямая).
Контроль положения ИМ осуществляется при помощи датчиков Х11 и Х1 для ИМ - 1 и Х21 и Х2 для ИМ -2. Датчики Х1 и Х2 срабатывают при нахождении ИМ в рабочих позициях, а Х11 и Х21 - при исходных.
Управление работой ИМ осуществляется управляющими сигналами Y1, Y11, Y2 и Y21. При подаче сигналов Y1 и Y2 рабочие органы ИМ перемещаются в рабочие позиции, а при подаче сигналов Y11 и Y21 - возвращаются в исходные позиции.
Таблица состояний датчиков имеет вид (табл. 15.4):
Таблица 15.4
Nc | ||||
Nт | (Dt1) | (Dt2) | (Dt3) | (Dt4) |
Х1 | ||||
Х2 |
В таблице Nc - номер состояния.
Сплошная линия указывает на срабатывание соответствующего датчика Х1 и Х2, отсутствие линии - срабатывание датчиков Х11 и Х21 в промежутки времени Dt, соответствующие началу каждого такта.
Из таблицы видим, что во 2 и 4 тактах имеют место одинаковые состояния (одинаковые комбинации входных сигналов) хотя действия ИМ должны быть различны. Во втором такте необходимо перемещение ИМ - 2 в рабочую позицию, а в четвертом - возвращение в исходную позицию ИМ - 1. В данном виде таблица состояний не реализуема. Для ее реализации необходимо включение дополнительного сигнала, исключающего появление одинаковых состояний.
Введем дополнительный сигнал в середине такта, предшествующему такту с повторяющимся номером состояния, и выключим его в середине того такта, когда исключена повторяемость состояний.
Тогда таблица состояний будет иметь вид (табл. 15.5):
Таблица 15.5
Nc | 4 0 | 3 7 | ||
Nт | а б | а б | ||
Х1 | ||||
Х2 | ||||
Z | ||||
Y1 | ||||
Y11 | ||||
Y2 | ||||
Y21 | ||||
Yz | ||||
Yz1 |
В данном случае повторяющихся состояний нет и таблица включений реализуема.
В нижней части таблицы приведена последовательность подачи командных сигналов для управления ИМ и памятью. Момент подачи этих сигналов определяется из условия появления соответствующего входного сигнала. В таблице, сплошными линиями указаны обязательные, а пунктирными - допустимые состояния.
По таблице включений составим уравнения для командных сигналов:
Y1 = X11X21Z1; Y2 = X1X21Z1; Yz = X1X2Z1;
Y11 = X1X21Z; Y21 = X1X2Z; Yz1 =X11X21Z. (15.3)
Схема реализации такой системы будет иметь достаточно сложный вид и поэтому необходимо попытаться упростить эти уравнения.
Для этого используем подход, который называют инженерным методом.
Последовательность действий при этом такова:
1. Для каждой команды выписывается обязательное состояние, в котором выделяется ведущий сигнал, т.е. сигнал вызывающий данную команду;
2. Рассматривается наличие запрещенных состояний для искомой команды, в которых действует ведущий сигнал. Если таких состояний нет, то ведущий сигнал и определяет управляющую команду;
3. Если запрещенные состояния есть, то они выписываются построчно под обязательным в двоичном коде. К ведущему сигналу добавляют одну или несколько переменных таким образом, чтобы полученные комбинации не встретились в запрещенных состояниях Минимальное количество переменных, отвечающих этому условию, и будет решением данного уравнения.
Например, для команды Y1 ведущим является сигнал Z1 (именно при его появлении подается сигнал Y1). Запрещенные состояния для Y1 X11X21Z и X1X12Z, где нет сигнала Z1. Следовательно, Y1 = Z1 .
|
|
Для команды Y1 ведущий сигнал X21, который действует также в тактах 1б и 2, являющимися запрещенными для Y11. Построчно в двоичном коде выпишем обязательное (строка 1) и запрещенные состояния (строки 2 и 3), заключив ведущий сигнал в скобки (табл.15.6).
Таблица 15.6
N п/п | X1 | X2 | Z |
(0) | |||
Добавим к ведущему сигналу дополнительный сигнал, который отличит строку 1 с обязательным состоянием от других, запрещенных. Таким сигналом является сигнал Z, поскольку комбинация X21Z (01) встречается только в первой строке. Именно такая функция и будет решением уравнения для Y11: Y11 = X21Z.
Проделав аналогичные процедуры для остальных сигналов получим, упрощенные уравнения для реализации схемы управления:
Y1 = Z1; Y2 = X1Z1; Yz = X2; Y11 = X21Z; Y21 = Z; Yz1 = X11. (15.4)
Для проверки верности упрощения необходимо составить таблицы соответствия по уравнениям (15.3) и (15.4).