4 Синтез дискретної схеми вузла керування

Моделюється дискретна логічна система керування (ДЛСК), вона має дискретну елементну базу, тобто може виконуватися на контактній і безконтактної апаратурі з використанням реле, логічних елементів, цифрових вузлів, програмованих логічних контролерів. ДЛСК здійснює автоматизацію руху робочих органів установки в технологічних режимах. Це означає, що ДЛСК виробляє і подає команди на виконання в певній послідовності операцій: вибору напрямку і швидкості руху, пуску, гальмування, створення паузи, відновлення руху, а також захисного вимикання електроприводу і зупинки робочих органів в аварійних режимах.

Вихідним даними для синтезу ДЛСК є заданий технологічний цикл руху робочого агрегату, за яким складається послідовність всіх операцій, необхідних для виконання циклу. До таких операцій відносяться завантаження, пуск двигуна для руху в потрібному напрямку з необхідною швидкістю, гальмування та зупинка двигуна, створення паузи для розвантаження. Кожної окремої операції відповідає певна частина ДЛСК - вузол ДЛСК. Такими вузлами можна скористатися як «цеглинками» для побудови всієї системи управління. Виконуваний на основі вузлів синтез носить назву синтез методом типових вузлів.

Ідея даного синтезу укладена у виконанні двох процедур:

- декомпозиції - виділення у складі створюваної ДЛСК функціональних вузлів , відповідних необхідним технологічним операціями;

- композиції - возз'єднання вузлів до єдиної системи управління.

Дані процедури виконуються поетапно:

- етап 1 - виділення окремих операцій для ДЛСК і складання послідовності їх виконання;

- етап 2 - вибір та складання вузлів ДЛСК для виділених операцій;

- етап 3 - виконання електричних з'єднань вузлів і складання принципової схеми ДЛСК;

- етап 4 - перевірка складеної схеми ДЛСК детальним аналізом її роботи.

Особливості синтезу ДЛСК методом циклограм наступні. Метод циклограм являє собою певну формалізацію процедури синтезу методом типових вузлів. Таблиця переходів і виходів, граф, циклограмма - це форми математичного опису, форми подання кінцевого автомата. Завдання першої частини синтезу - перетворити технологічне завдання на роботу електроприводу в одну з даних форм алгоритму, за якою складається завершений аналітичний алгоритм у вигляді структурних формул . Завдання другої частини синтезу - перейти до практичної реалізації отриманого алгоритму, взявши ту чи іншу елементну базу.

У розглянутому методі синтезу інструментом формування алгоритму ДЛСК обрана циклограмма, оскільки вирішується задача автоматизації руху робочих органів електроприводів в технологічному циклі їх роботи, що найбільш просто і наявно описується циклограми. Практично виявляється досить використовувати метод циклограм для побудови не всієї ДЛСК, а лише її окремих найбільш складних у функціональному відношенні вузлів.

У процедурі даного синтезу виділяються дві частини:

- абстрактний синтез - процес перетворення початкового технологічного завдання на роботу електроприводу в завершений алгоритм кінцевого автомата у вигляді структурних формул алгебри логіки;

- структурний синтез - процес перетворення алгоритму в ДЛСК на обраній елементній базі.

Оскільки результатом абстрактного синтезу є структурні формули, а засобом їх отримання слугує циклограмма, то необхідно встановити взаємозв'язок циклограм зі структурними формулами. Для найпростішої циклограми з однією вихідною змінною і одним періодом вмикання виділимо дві узагальнені вхідні змінні: функцію вмикання S' і функцію вимикання S" (рисунок 4.1 а).

Функція S' набуває на такті одиничне значення (логічна 1) і зберігає його на всьому вмикальному інтервалі. Функція S" має також одиничне значення для усього розглядуваного інтервалу, але обнуляється на відключенні такті. Функція S' здійснює включає вплив на вихідну змінну у, переводячи її з нульового стану до одиничного. Функція S" здійснює вимикального впливу на змінну у, переводячи її з одиничного стану до нульового.

Рисунок 4.1 - Функції вимикання, вимикання, часові такти та періоди (а), вхідні та вихідні змінні (б) циклограми.

Функція S' набуває на такті одиничне значення (логічна 1) і зберігає його на всьому вмикальному інтервалі. Функція S" має також одиничне значення для усього розглядуваного інтервалу, але обнуляється на відключенні такті. Функція S' здійснює включає вплив на вихідну змінну у, переводячи її з нульового стану до одиничного. Функція S" здійснює вимикального впливу на змінну у, переводячи її з одиничного стану до нульового.

Штрихові лінії на рисунок 4.1 а означають, що функції вмикання і вимикання можуть мати на зазначених інтервалах як поодинокі, так і нульові значення. Функціями S' і S " можуть бути як окремі змінні, так і об'єднання змінних в діз'юнктівной або кон'юнктівной формах.

Виділимо етапи синтезу методом циклограм у складі його двох частин.

- складання вихідної циклограми з технологічного завданням на рух електроприводу.

- перетворення вихідної циклограми до реалізованої циклограми.

- складання структурних формул за реалізованою циклограмою.

- вибір елементної бази для ДЛСК.

- складання принципової схеми ДЛСК при апаратному способі управління або програми роботи універсального керуючого пристрою (програмованого контролера) при програмному способі управління.

- перевірка правильності роботи побудованої ДЛСК .

Перші три етапи складають абстрактний синтез , наступні етапи - структурний синтез.