Синтез логических систем управления

Жгурова И. А.

При путевой системе управления механизмами и приводами машины–автомата последовательность действия каждого механизма, определяемая тактограммой, обеспечивается логическими устройствами (элементами), которые автоматически дают сигналы перехода от одного такта к другому. Эти элементы называются логическими потому, что их действие может быть описано логическими высказываниями.

Логический элемент имеет два устойчивых состояния и может быть построен на базе механических, пневматических или электрических устройств. В машинах–автоматах логические элементы служат для выполнения логических операций повторения, отрицания, умножения, сложения.

Каждый логический элемент имеет один или несколько входов (аргументы) и один выход (функция) и воспроизводит некоторую двоичную или логическую функцию (функцию Буля). Функции Буля, описывающие логические системы управления, преобразуются на основе законов алгебры логики: переместительного, сочетательного, распределительного, повторения и др.

Преобразования дают возможность заменять одну логическую функцию другой и соответственно получать различные варианты логических систем управления, из которых затем можно выбрать наиболее удобные.

Двоичные функции можно задавать в алгебраической форме или в виде таблиц, которые при логическом синтезе систем управления называются таблицами состояний.

Для каждой логической функции существует рабочий набор значений переменных, а также запрещённые и условные наборы значений переменных. В логических системах управления рабочий набор значений двоичных переменных (рабочее состояние) представляет собой ту комбинацию сигналов на входах логических устройств, при которой должен появиться сигнал на данном выходе. Сигнал на данном выходе может отрицать наличие сигналов на одних выходах (запрещённые) и допускать сигналы или отсутствие их на других выходах (условные).

Наборы значений независимых переменных (входных сигналов), вызывающих сигналы на запрещённых выходах, называются запрещёнными. Другие возможные наборы переменных, кроме рабочего и запрещённых, называются условными.

Рассмотрение рабочих, запрещённых и условных наборов, независимых переменных для данной логической функции позволяет провести её упрощение, ведущее к упрощению системы управления.

Выходные звенья механизмов машины–автомата перемещаются в определённой последовательности, предписанной тактограммой. В каждом такте обычно имеет место одностороннее перемещение ведомого звена только одного механизма. Ведомые звенья других механизмов остаются при этом неподвижными.

Крайние положения ведомых звеньев механизма фиксируются путевыми выключателями, сигналы от которых являются входными для системы управления. В начале каждого такта имеется свой набор входных сигналов. По этим наборам входных сигналов система управления даёт команды на пуск или остановку соответствующих механизмов.

При некоторых тактограммах наборы входных сигналов в различных тактах могут совпадать, хотя движения механизмов должны быть разными. Для реализации таких тактограмм вводятся дополнительные логические элементы, называемые элементами памяти или элементами обратной связи. Число элементов памяти и такты для их включения и выключения выбираются такими, чтобы наборы сигналов от путевых выключателей и элементов памяти во всех тактах были различными.

Системы управления делятся на однотактные и многотактные. В однотактных системах элементы памяти не используются, а в многотактных системах необходимо применение элементов памяти.

После установления элементов памяти составляется таблица включений, по которой можно видеть последовательность включений логических элементов и устройств, приводящих в движение выходные звенья механизмов. По таблице включений составляются логические функции включения и выключения элементов памяти, а также логические функции устройств, обеспечивающих требуемые движения механизмов. После упрощения указанных функций проводится построение структурной схемы системы управления и осуществляется её реализация на механических, пневматических или электрических элементах.

Источник:

УДК 621.01

И. А. Жгурова. Теория механизмов и машин: Учебное пособие. – 3-е издание, перераб. и доп. – Тюмень, ТИУ, 2017. - 165 с.

Пособие представляет собой краткий курс лекций по теории механизмов и машин и содержит разделы: «Структурный анализ и классификация механизмов», «Кинематический анализ механизмов», «Динамический анализ механизмов», «Общие методы синтеза механизмов», «Основы теории машин». Теоретические основы курса сопровождаются практическими заданиями.

Третье издание (1-е издание 2004 г.) переработано и дополнено новыми материалами в соответствии с действующими стандартами. Приведён краткий обзор основных понятий по перечисленным темам и терминология дисциплины. Дана Рабочая программа дисциплины и основные требования к знаниям и умениям учащихся. Предназначено для обучающихся СПО по специальности среднего профессионального образования базовой подготовки 15. 02. 08 Технология машиностроения

Пособие может быть полезным для преподавателей СПО, изучающих теорию механизмов и машин, а так же для студентов высших учебных заведений в качестве практических упражнений.

3