Опубликовано: Март 31, 2012
Сложное регулирование и счетно-решающие устройстваПри автоматизации некоторых производственных процессов приходится одновременно регулировать несколько параметров объекта в зависимости от значений одного или нескольких других независимых параметров. Например, изменение температуры и влажности воздуха в сушильной камере при сушке древесины зависит от длительности сушки и влажности древесины. Автоматическое регулирование, при котором несколько параметров регулируется в зависимости от значений одного или нескольких независимых параметров процесса, называется сложным. Обычно одновременное регулирование нескольких параметров осуществляется с помощью нескольких отдельных регуляторов. В простейшем случае регуляторы между собой не связаны и каждый из них работает независимо. Такое регулирование нескольких параметров называется несвязанным. Когда оно не обеспечивает нужного качества регулирования, применяют более сложную систему из нескольких связанных между собой регуляторов. Такое регулирование нескольких параметров называется связанным.
Виды счетно-решающих устройств. Для определения величин, зависящих от нескольких независимых переменных, приходится выполнять сложные и длительные вычисления с решением дифференциальных уравнений. Когда процессы совершаются быстро, решение подобных задач под силу только электрическим устройствам, автоматически выполняющим необходимые математические вычисления или логические действия. На выходе таких устройств образуется электрическая величина (сигнал или отклонение указателя), являющаяся решением поставленной задачи. Электрические устройства, предназначенные для автоматического выполнения математических вычислений и логических действий, называются счетно-решающими.
Ho целевому назначению счетиорешающие устройства делятся на три оснозные группы:
суммирующие и множительные - для выполнения алгебраических операций, часто называемые универсальными счетными машинами дискретного действия; функциональные преобразователи - для определения сложных непрерывных функциональных зависимостей;
дифференцирующие и интегрирующие. В настоящее время для автоматизации производственных процессов применяются электронные быстродействующие вычислительные машины дискретного действия, выполняющие до нескольких тысяч вычислений в секунду. Решение различных математических и логических задач на быстродействующих вычислительных машинах сводится к выполнению четырех арифметических действий по двоичной системе. Принцип действия вычислительных машин. Вычислительная машина состоит из трех основных устройств: арифметического- для выполнения операций над числами; запоминающего - для приема, хранения и выдачи чисел, участвующих в вычислении; управляющего - для автоматического управления работой машины. В арифметическом устройстве применяются особые логические элементы, способные реализовывать необходимые арифметические действия над числами. Согласно теоретической логике, любые высказывания, как бы сложны они ни были, могут быть получены из простых высказываний при помощи трех основных логических связей: отрицания «не», умножения «и», сложения «или». В счетных машинах каждое высказывание рассматривается только с точки зрения его истинности или ложности. При этом «значение истинности» принимается равным единице, а «значение ложности» - равным нулю. Если обозначить высказывания буквами А, В, С, Д..., основные логические связи сведутся к следующим. 1) Логическое отрицание «не». Отрицание высказывания А (обозначается А и читается «не А») обозначает высказывание, которое истинно, когда А ложно и ложно, когда А истинно:
2) Логическое умножение «и». Знаком этого действия принимается символ - Высказывание (читается А и В) истинно, если А и В истинны, и ложно во всех остальных случаях:
3) Логическое сложение «или». Знаком этого действия служит символ \/. Высказывание A V-S (читается А или В) ложно, если А и В ложны, и истинно во всех остальных случаях:
Решение любых математических задач и логических действий сводится в конечном счете к поразрядному выполнению приведенных логических операций. Для реализации этих операций в вычислительных машинах применяются электронные приборы. Простейшие электронные схемы логических элементов вычислительных машин приведены на рис. 14.  Схема 1 инвертора реализует логическую операцию отрицания «не» (рис. 14,а). Сигнал на выходе P инвертора возникает, если на входе С положительный сигнал отсутствует. В этом случае на сетке триода будет отрицательное напряжение, запирающее триод. Тогда потенциал выходного сигнала будет равен потенциалу . При подаче на вход С положительного сигнала триод отпирается, и благодаря падению напряжения на сопротивлении Ril сигнал на выходе P исчезает. На рис. 14,а приведено условное обозначение инвертора (позиция 2). Схемы совпадения реализуют логическую операцию «и» (рис. 14,6). Они представляют собой многополюсники с несколькими вхо п ям и мплним иыходом и выражают логическое произведение , т. е. в них сигнал на выходе возникает только при сигналах на всех входах. Схему совпадения для двух входов называют клапаном или вентилем. На рис. 14,6 показана схема 1 вентиля на диодах. Сигнал на выходе P появится лишь в том случае, если на катоды обоих диодов, т. е. на входы А и В будет одновременно подано положительное напряжение. При аналогичной схеме 2 вентиля на пентоде напряжение входа подается на обе управляющие сетки. При схеме 3 на полупроводниковых выпрямителях для четырех входов A, JВ, С, D сигнал на выходе P может быть только в случае положительных сигналов на всех входах. Если хотя бы на одном из них не будет подано положительного сигнала, падение напряжения на сопротивлении R вызовет падение потенциала точки Р. На позиции 4 рис. 14,6 приведено условное обозначение схемы операции «и».
Собирательные схемы реализуют логическую операцию «или» (рис. 14,в). Сигнал на выходе P появляется в том случае, если имеется положительный сигнал хотя бы на одном входе. Таким образом осуществляется логическое сложение:
Собирательная схема 1 на диодах обеспечивает положительный сигнал P на выходе при положительном сигнале на любом из входов А или В. Логические элементы по собирательной схеме 2 работают на триодах, а по схеме 3- на полупроводниковых выпрямителях. Операция «или» условно обозначена на рис. 12,в позицией 4. Двоичная система счисления. Решение различных задач на быстродействующих вычислительных машинах обычно выполняется по двоичной системе. Двоичной называют систему счислений, оперирующую только двумя индексами: 0 и I. С помощью этих знаков можно изобразить любое число в виде суммы чисел, каждое из которых является степенью двойки. Например, число 79= 1 • 26 + 0 • 25 + 0 • 24 + 1 • 23+ 1 • 22+ 1 • 21 + 1 • 2°, т. е. в двоичной системе оно будет иметь не два разряда (как в десятичной), а семь и будет записано следующим образом: 
т. е. двоичным числом 1001111 (единица, два нуля, четыре единицы) . Начертание первых восемнадцати чисел десятичной системы в двоичной приведено в табл. 1: 
Числу 1 десятичной системы соответствует число 1 двоичной. Следующему десятичному числу 2 двоичной системы соответствует двухзначное число, у которого в первом разряде стоит меньший из двоичных знаков (0), а во втором - больший (1), т. е. двоичное число 10. Следующее десятичное число 3 получается из предыдущего двоичного заменой меньшего знака (0) в первом разряде на больший (1), что дает 11. Для получения числа 4 двух разрядов в двоичном числе недостаточно, так как в каждом из них стоит больший из возможных знаков. Поэтому необходим переход к трехразрядному числу 100 и т. д. Переводить любое десятичное число в двоичное можно путем последовательного деления его на 2 с учетом остатков при каждом делении. Такое деление удобно выполнить и в табл. 2. 
Вверху справа пишут десятичное число, например, 293. Делят его на 2, результат (146) записывают в следующей графе слева, а остаток (1) внизу под этим числом - в графе I разряда цифр двоичного числа. Полученный результат делят снова на 2, новое частное (73) записывают в следующей графе и под ним остаток (0) и т. д. В конце деления получается единица, результатом ее деления на 2 является 0, а остатком I (IX разряд). Знаки, полученные в нижней строке, и составляют двоичное число. В данном случае десятичному числу 293 соответствует двоичное число 100100101. Для перевода двоичного числа в десятичное его представляют в виде многочлена, учитывая, что в двоичной системе единица, стоящая в разряде п, обозначает число, равное 2я 4 Например, единица, стоящая во втором разряде (10), обозначает число 22_І, т. е. 21 или 2; единица, стоящая в четвертом разряде (1000), - число 24*1, т. е. 23 или 8 и т. д. Первым членом многочлена является число, соответствующее высшему разряду двоичного числа, т. е. левому знаку. В данном случае высший разряд - девятый. Следовательно, первым членом многочлена будет число 1 * 29-1 = 1 * 28. Аналогично находят остальные члены многочлена:
Для различных вычислений и логических преобразований в вычислительных машинах применяют разнообразные электронные логические схемы, скомбинированные из рассмотренных ранее трех элементарных схем. За последнее время эти схемы находят применение также в системах управления станками, так как они отличаются компактностью и надежностью действия.
B настоящее время электронные быстродействующие машины начинают применяться для сложного (экстремального) регулирования производственных процессов и для программного управления станками [38]. Такие машины называются управляющими, они получают данные (информацию) о ходе процесса через блок, связанный с чувствительными элементами регуляторов. Эти данные обрабатываются в машине в соответствии с заранее заданными программами, устанавливающими функциональные связи между значениями отдельных параметров процесса. Результаты подсчетов подаются в качестве входных воздействий на автоматические регуляторы процесса по наиболее экономическому режиму, осуществляющие экстремальное регулирование. Машины для экстремального регулирования сейчас применяются главным образом в производствах с непрерывным процессом: на нефтеперерабатывающих заводах, в доменном производстве, на химических заводах, на электрических станциях и т. п. Применение электронных счетных машин для экстремального регулирования параметров процессов возможно лишь в том случае, если закономерность изменения этих параметров может быть выражена соответствующими математическими зависимостями. Такие зависимости должны определять порядок (программу) работы машины при любых значениях регулируемых параметров. Следовательно, возможность экстремального регулирования должна быть обеспечена соответствующей программой работы счетной машины, вводимой в программное устройство. В производствах с прерывистым процессом управляющие машины применяются при использовании станков с программным управлением. Программное управление работой станков. Использование станков с программным управлением в металлообрабатывающем производстве наиболее целесообразно для индивидуальных и мелкосерийных производств, где требуется сравнительно частая переналадка оборудования. В этих случаях применение обычных автоматических станков, которые работают под воздействием кулачков, командоаппаратов, копиров, упоров, путевых переключателей и других устройств, требующих трудоемкой переналадки, не эффективно. Станком с программным управлением называется универсальный станок, работающий по автоматическому (или полуавтоматическому) циклу с помощью особого быстронастраиваемого программного устройства. Рабочие органы таких станков могут выполнять сложный комплекс движений, причем длительного времени на их переналадку не требуется. Последняя сводится в большинстве случаев к смене режущего инструмента и программы работы станка, которая «запоминается» на бумажных, целлюлоидных, магнитных лентах, барабанах или картах. Перемещения рабочих органов и режим работы станка при обработке каждой конкретной детали заранее планируют и наносят на программной ленте, барабане или карте. Система программного управления станками обычно состоит из записывающего, считывающего и воспроизводящего устройств. При обработке деталей несложной формы программа составляется непосредственно на станке, без использования вычислительных машин. Такая программа обычно записывается на магнитной ленте. При копировании сложных и громоздких профилей программа работы станка записывается на магнитной или перфорированной ленте с помощью счетно-решающих устройств. Счетно-решающее устройство с электронной счетной машиной может быть непосредственно при станке или вне предприятия, в вычислительных центрах. В первом случае дорогостоящее устройство используется недостаточно эффективно. Существует несколько систем записи программ: импульсная, кодовая, цифровая и др. Во всех случаях запись определяет последовательность перемещений рабочих органов, величину этих перемещений и режим работы станка [37, 73]. С внедрением систем программного управления станками и следящих систем произойдет качественное совершенствование автоматизации процессов деревообработки. отрывки из книги Автоматизация технологических процессов в деревообработке, Н. В. МАКОВСКИЙ (внимание! возможны ошибки распознавания)
От: LidiaZaiceva,
Скрыть комментарии (отзывы) (0)
Похожие темы:
« Вернуться
|
