Структурный синтез однотактных ДСУ
Структурный синтез однотактных ДСУ: В однотактных ДСУ выходные сигналы логического устройства однозначно определяются комбинацией входных сигналов и не зависят от предшествующих состояний входов и выходов. По этой причине однотактные системы называют "автоматами без памяти" или избирательными системами с произвольным следованием тактов.

Примерами однотактных ДСУ могут служить системы контрольно-сортировочных автоматов, распределительных конвейеров, адресных устройств. Логическую часть однотактной ДСУ можно представить в виде логического многополюсника, на входы которого подаются сигналы, а на выходах образуются сигналы. Задача структурного синтеза - определить логические связи между входными и выходными сигналами и реализовать их имеющимися техническими средствами. Естественно, задачу нужно решить так, чтобы требуемые условия работы ДСУ обеспечивались минимумом аппаратуры.

Условия работы однотактной ДСУ обычно задают в виде таблицы состояний, где записывают значения каждого выходного сигнала при всех возможных комбинациях входных. При этом как входные, так и выходные сигналы могут иметь одно из двух значений - 1 или 0. Состояние входов, при котором данный выходной сигнал действителен (т. е. равен единице), называется обязательным для данного выхода. Состояние входов, при котором выходной сигнал ложен (т. е. равен нулю), называется запрещенным. Состояние входов, при котором значение данного выхода не играет роли и может быть любым из двух возможных, называется условным.

Условные состояния отмечают в таблице прочерками. К ним относятся неиспользуемые, безразличные и излишние обязательные состояния. Неиспользуемыми называются такие состояния входных сигналов, которые в данных условиях работы ДСУ не имеют места. К безразличным относятся состояния входов, для которых любое значение данного выходного сигнала не нарушит условий работы системы. Излишними обязательными называют состояния, в которых дублируются заведомо действительные выходные сигналы.

Далее будет показано, что условные состояния позволяют минимизировать уравнения выходных сигналов, упростить структуру ДСУ и количество логических элементов в схеме. Поэтому выявление их при анализе условий работы системы - один из важных этапов структурного синтеза. Используя таблицу состояний, для каждого выходного сигнала можно составить уравнение, устанавливающее его зависимость от входных сигналов.

СДНФ представляет собой логическую сумму (дизъюнкцию) всех конституент единицы для данного выходного сигнала. Конституента единицы - логическое произведение всех входных сигналов для состояния, при котором данный выходной сигнал принимает действительное значение. Произведение должно быть равным единице при подстановке значений входных сигналов, соответствующих этому состоянию, и принимать нулевое значение для любых других вариантов.

Конституенты единицы, записанные для этих двух вариантов значений входных сигналов, имеют вид. Конституента нуля представляет собой логическую сумму всех входных сигналов состояния, для которого выходной сигнал имеет нулевое значение, причем при подстановке значений выходных сигналов этого состояния сумма дает нуль, а для всех других вариантов значений - единицу. Уравнения выходных сигналов в совершенной дизъюнктивной или конъюнктивной нормальной форме обычно избыточны и требуют минимизации.

В простых случаях минимизации достигают, преобразуя СДНФ или СКНФ с использованием законов и соотношений двузначной алгебры логики. Более удобна в последующих преобразованиях СДНФ, однако, если для данного выходного сигнала число запрещенных состояний значительно меньше числа обязательных, то может оказаться, что использование СКНФ предпочтительнее. Минимизация уравнений путем преобразований возможна только в самых простых случаях. Обычно же для этого используют другие методы минимизации, два из которых рассмотрены ниже.

При построении принципиальных схем следует учитывать активность и пассивность логических элементов. Элемент считается активным, если уровень сигнала на его выходе не зависит от уровня входных сигналов. Логические операции ИЛИ. Поэтому в длинных логических цепях приходится чередовать пассивные элементы с активными иногда в ущерб простоте схемы. Одна из разновидностей логических функций, используемая в многотактных ДСУ,- функция "память", которая реализуется с помощью триггеров. Применяют триггеры двух типов - с раздельными входами и со счетным входом. Простейший триггер с раздельными входами - распределитель с двусторонним управлением.

На его входы с выходов логического устройства поочередно подаются включающий и выключающий сигналы. На выходах триггера образуются инверсные относительно друг друга сигналы. Запоминание сигналов - механическое, т. е. переключенный распределительный элемент сохраняет свое положение за счет действия сил трения независимо от того, поддерживается вызвавший переключение сигнал или нет. Триггер с раздельными входами и одним выходом построен на трех клапанах.

Табличный метод минимизации. Сущность его состоит в том, что путем анализа в таблице состояний выявляют условные состояния, соседние по отношению к членам СДНФ. Состояния считаются соседними, если они отличаются значением только одной переменной.

Например, состояния соседние, так как отличаются только значением переменной. Соседние состояния склеивают на основании соответствующего закона алгебры логики. Таким образом, чтобы минимизировать уравнения для данного выхода, к членам его СДНФ дописывают дополнительные слагаемые - конституенты единицы пригодных для склеивания условных состояний. Члены СДНФ проверяют также на склеивание между собой.

Задача Требуется рассортировать детали типа цилиндрических роликов, которые контролируются по диаметру и длине двумя измерителями-датчиками с сигналами. Необходимо отделить годные детали, а также рассортировать брак (брак по первому размеру, по второму размеру и по обоим размерам). Пусть из пункта контроля деталь скатывается по наклонной плоскости, в которой имеются приемные люки. Каждый люк открывается своим приводом, например пневмоцилиндром с распределителем с односторонним пневмоуправлением.

В первый люк должны попадать по диаметру, в третий - бракованные по длине, в четвертый - бракованные по длине и диаметру. Если при контроле детали открывается соответствующий ее годности люк, то все другие люки, расположенные до него, должны быть закрыты, а расположенные после него могут быть открыты или закрыты. Эти условия работы представлены таблицей состояний выходные сигналы управления приводами, открывающими приемные люки. Нули в строках для выходных сигналов соответствуют запрещенным состояниям, когда выходные сигналы не появляются, а соответствующие люки закрыты.

Единицы обозначают обязательные состояния, при которых подаются соответствующие выходные сигналы, чтобы открыть тот или другой приемный люк. Прочерками обозначены условные состояния. Например, при состоянии входов (деталь годная) выходной сигнал должен быть подан, а первый люк - открыт. Значения при этом безразличны, т. е. эти выходные сигналы могут быть действительными или ложными, а соответствующие люки - открыты или закрыты. В любом случае контролируемая деталь попадет только в первый люк.

Составим уравнения выходных сигналов в виде СДНФ: По уравнениям можно строить структурную схему, в которой будет два оператора и четыре оператора И. Попытаемся минимизировать найденные уравнения. Первое из них упростить невозможно, так как для выхода ух нет условных состояний, а его уравнение содержит только один член, который не с чем склеивать. Для выходного сигнала имеются два условных состояния, но первое из них не является соседним с обязательным и не может быть использовано для минимизации.

Второе условное состояние можно использовать для склеивания. В строке для выходного сигнала содержатся только обязательное и условные состояния. Заменяя прочерки единицами, видим, что сигнал у4 не зависит от состояний входных сигналов и всегда равен единице. Следовательно, последний люк может быть постоянно открыт и для его открывания не нужен отдельный привод. Из условия задачи вытекает, что пресс должен иметь три рукоятки управления, воздействуя на которые, оператор подает входные сигналы из одной рабочей позиции из другой.

Условия работы системы управления отражает таблица состояний. Выходной сигнал у управления распределителем гидроцилиндра пресса имеет два обязательных, четыре запрещенных и два условных состояния при всех возможных комбинациях входных сигналов. Первое условное состояние является неиспользуемым, а второе - излишним обязательным и неиспользуемым. Анализируя таблицу состояний, видим, что первое условное состояние не является соседним ни для одного из обязательных и, следовательно, не может быть использовано для склеивания.


Спонсор публикации: