Реализация гидропневмоавтоматики
Логические функции и их реализация средствами гидропневмоавтоматики. Двузначная алгебра изучает связи между высказываниями, которые могут принимать одно из двух значений - быть истинными или ложными. Истинность обозначают символом, ложность "О". Высказывания могут быть простыми и сложными. Простое высказывание - предложение, устанавливающее некоторый факт, не ограниченный какими-либо дополнительными условиями,

В алгебре логики простые высказывания называют логическими переменными. В дальнейшем будем их обозначать символами. Два и более простых высказываний, связанных в одном предложении с помощью логических связей типа И, ИЛИ, НИ...НИ, ЕСЛИ...ТО и др., образуют сложное высказывание. Его истинность или ложность зависит как от истинности или ложности простых высказываний, так и от характера логических связей между ними. Сложные высказывания называют логическими функциями-, будем обозначать их символами.

Логические связи между простыми высказываниями называются логическими операциями. Множество логических функций при данном числе переменных конечно и может быть определено как количество возможных функций, число переменных. Легко убедиться в том, что каждую из четырех функций можно выразить, используя символическую запись для двух функций. Остальные две функции могут быть записаны так. Минимальное число функций, с помощью которых южно выразить все остальные функции данного числа переменных, называется достаточным и необходимым функциональным набором.

Константа нуль и инверсия образуют такой набор для функций одной переменной. Кроме того, функции yz и у13 также не являются оригинальными, так как отличаются от функции соответственно только порядком расположения переменных. функции можно выразить через функции инверсию Дополняя оставшиеся четыре самостоятельные функции функциями, находим достаточный функциональный набор для функций двух переменных.

При проектировании ДСУ исходят из условий ее работы, под которыми понимаются: требуемая последовательность технологических операций и работы исполнительных устройств данной машины или установки; необходимые режимы управления - автоматический, полуавтоматический,

Наладочный; особенности технологических операций и связанная с ними необходимость применять определенный способ контроля выполнения команд, тип контролирующих и исполнительных устройств; ориентация на определенный вид аппаратуры управления, связанная 6 условиями эксплуатации, наличием аппаратуры, возможностью ее приобретения или изготовления, ее надежностью, стоимостью; требования по охране труда.

Технике безопасности и предупреждению брака - потребность в аппаратуре контроля и защиты, в дополнительных блокировках, предотвращающих аварийные ситуации, и т. п. требования по удобству и расположению органов управления, по конструктивному и эстетическому оформлению устройств, узлов и машины или установки в целом. На первом этапе структурного синтеза - составлении уравнений выходных сигналов - принимают во внимание, а также выбирают тип главных распределителей, так как от этого зависит выбор метода структурного синтеза.

Способы контроля выполнения команд, типы устройств контроля и средства реализации логических функции не конкретизируются. По полученным уравнениям строят структурную схему ДСУ, на которой символически представляют исполнительные устройства, главные распределители, устройства контроля в виде конечных выключателей и логические операторы.

Второй этап структурного синтеза - элементная реализация логических функций и построение принципиальной схемы ДСУ. При этом выбирают аппаратуру управления, устанавливают способы контроля выполнения команд и типы контролирующих устройств, при необходимости в схему вводят переключатель режимов работы, устройства для управления в наладочном режиме, дополнительные блокировки, средства защиты, а также задатчики закона движения исполнительных органов - дроссели, стабилизаторы скорости, тормозные устройства.

Однако он не является необходимым. Таким образом, для выражения всех функций двух переменных достаточно только трех функций И, ИЛИ, НЕ, образующих полный функциональный набор. С его помощью можно выразить также функции любого числа переменных, чем и пользуются на практике. При структурном синтезе ДСУ входные сигналы, поступающие в логическое устройство, рассматривают как логические переменные, а выходные сигналы-как логические функции.

Логические зависимости между входными и выходными сигналами определяют в виде уравнений, для записи которых используют обычно функциональный набор И, ИЛИ, НЕ. В этом случае логические уравнения отличаются по форме записи от обычных алгебраических только использованием знаков инверсии. Действия над уравнениями, их преобразования выполняют по законам, также весьма близким к законам обычной алгебры.

Удобство применения функционального набора И, ИЛИ, НЕ состоит в том, что входящие в него функции реализуются в дискретной технике с помощью достаточно простых, на базе которых строятся логические цепи любой сложности. При этом нет затруднений при переходе от логических уравнений к их элементной реализации. Следует отметить, что функциональный набор И, ИЛИ, НЕ избыточен и может быть сокращен до двух функций: ИЛИ, НЕ или И, НЕ. Тождественность замен проверяют, подставляя значения переменных.

Однако такие сокращения функционального набора практически невыгодны, так как усложняют логические цепи при элементной реализации. Например" сократив набор до двух функций НЕ и ИЛИ, операцию логического умножения двух переменных можно реализовать о помощью трех логических элементов НЕ и одного ИЛИ. При элементной реализации это требует установки нескольких логических элементов вместо одного. Кроме И, ИЛИ, НЕ существуют и другие полные функциональные наборы. Примерами могут служить функции "импликация", "стрелка Пирса" каждая из которых позволяет выразить все остальные функции.

Этим пользуются, в частности, в струйной пневмоавтоматике . Например, струйный элемент СТ-41 системы ВОЛГА , реализующий функцию "стрелка Пирса", позволяет строить любые логические схемы. Но, как и для функциональных наборов ИЛИ, НЕ и И, НЕ, на практике оказалось удобнее пользоваться избыточным набором, т. е. элемент СТ-41 дополнить элементами, что позволяет существенно уменьшить число логических элементов в тех же схемах.

Уравнения выходных сигналов, по которым строят структурную и принципиальную схемы проектируемой ДСУ, должны быть приведены к минимальному и наиболее соответствующему функциональным возможностям логических элементов виду. Использование функциональных возможностей аппаратуры позволяет уменьшить количество элементов принципиальной схемы по сравнению со структурной.


Спонсор публикации: