Входные сигналы от датчиков контроля и управления обрабатываются в соответствии с указанным алгоритмом. На основе этой обработки формируется выходной сигнал, воздействующий на объект управления, в качестве которых могут быть стрелки и сигналы. Обычно входные и выходные сигналы имеют двоичный характер, т. е. могут принимать два возможных значения. Так, например, контакт реле, подающий питание на лампу зеленого огня светофора, замкнут или разомкнут, стрелка находится в положении « + » или «-». Устройства, преобразовывающие двоичные сигналы на входе в двоичные сигналы на выходе, называют цифровыми автоматами (ЦА). Для построения ЦА используют простейшие автоматы, называемые двоичными логическими элементами (ЛЭ), которые могут находиться в двух состояниях, одно из которых условно принимают

Таблица 13 за 1, другое за 0. К ЛЭ относится реле, у которого контакты замкнуты или разомкнуты, триггер, имеющий два устойчивых состояния, и т. д. Математический аппарат, позволяющий решать задачи проектирования ЦА, называют алгеброй логики, или булевой алгеброй. В соответствии с булевой алгеброй работа ЛЭ и ЦА описывается переключательной функцией. Рассмотрим пример задания ЦА при помощи переключательной функции.

Техническое устройство имеет три агрегата А*, Х2, Х3 и лампочку сигнализации У о нарушении технологического режима. О работе каждого агрегата можно получить сигнал. Согласно принятой технологии не разрешается, чтобы одновременно работало более одного агрегата, также не разрешается простой всех трех агрегатов. При нарушении технологического режима должна загораться сигнальная лампочка.

Обозначим включенное состояние Х\, Х2, Хз и У через 1, а выключенное- через 0. Тогда строки табл. 1.3, называемой таблицей истинности, отражают все возможные состояния агрегатов и соответствующие им состояния лампочки. Состояние лампочки определяется комбинацией состояний агрегатов, т. е. состояние лампочки является функцией трех двоичных аргументов, например, для третьего набора аргументов лампочка горит (единица), если агрегат Х\ выключен (нуль), а агрегаты Х2 и Х3 включены (единица). Таким образом, для табличного задания переключательной функции необходимо перечислить все возможные комбинации двоичных аргументов (наборы аргументов) и каждой комбинации на основе описания ЦА поставить в соответствие значение функции. В данном примере три аргумента и восемь наборов (от 0 до 7). В общем случае, если функция зависит от п двоичных аргументов, то число наборов аргументов 2" и таблица истинности содержит 2" строк.

В табл. 1.4 приведены таблицы истинности основных переключательных функций двух аргументов, названия логических элементов, выполняющих указанные переключательные функции, их условные обозначения, а также их реализация на контактах реле. Как следует из нее, для операции инверсии характерным является тот факт, что значение функции противоположно значению аргумента; функция ИЛИ равна 1 при условии, если хотя бы один из аргументов равен 1; И равна 1, если оба аргумента равны 1. Значения функций ИЛИ - НЕ И - НЕ противоположны соответственно значениям функций ИЛИ и И на одинаковых наборах аргументов. При реализации указанных функций в релейно-контактном исполнении необходимо иметь в виду, что каждое реле имеет два состояния: включено 1 и выключено 0. Примем, что наличие напряжения Е на выходе А соответствует значению функции 1, а отсутствие его - значению функции 0.

Логические функции выполняются не только на контактах реле, но и на полупроводниковых, магнитных, пневматических, оптических и других дискретных элементах, а также в интегральном исполнении. При рассмотрении работы ЛЭ использована следующая кодировка входных и выходных переменных: 1 - высокий, а 0 - низкий потенциалы. Потенциал 1 появляется на выходе (т. А) (рис. 1.23, а), если хотя бы на одном из входов Х[, х2, ..., хп имеется потенциал 1, и на выходе будет потенциал 0, если на всех вводах потенциал 0. Таким образом данная схема реализует функцию ИЛИ у = Х\ \/х2\/... \/хп.

Потенциал 1 на Выходе (т. А) (рис. 1 23, б) появляется при условии закрытия всех диодов Ди Д2, Дз, ..., Дп, т. е. если на всех входах х\, х2, ¦ ., хп имеется положительный потенциал 1; при наличии же на входе хотя бы одного диода низкого потенциала потенциал на выходе будет также низкий Таким образом схема реализует функцию И у=Х\- х2- ...• хп. Операция НЕ реализуется ключевым элементом (рис. 1.23, в). Если на входе потенциал 0, то транзистор закрыт и на выходе (т. Л) потенциал 1. При высоком уровне вход-

Таблица 14

Рис 123 Логические элементы, реализующие операции ИЛИ (а), И (б), НЕ (в)

ного сигнала транзистор насыщен и на выходе потенциал I). Рассмотренные выше ЛЭ не обладают способностью хранения двоичных переменных. В каждый момент времени значение двоичного сигнала на выходе ЛЭ определяется комбинацией двоичных сигналов на его входе в тот же момент времени. Такие ЛЭ и схемы, построенные на их основе, называются комбинационными.

Системы автоматики, телемеханики и связи, помимо комбинационных АЭ, содержат элементарные цифровые автоматы с памятью - триггеры, т. е. схемы с двумя устойчивыми состояниями. Имеются два основных класса триггеров - асинхронные и синхронные. Асинхронные триггеры переходят в новое состояние при воздействии той или иной комбинации сигналов, подаваемых на информационные входы. Синхронные триггеры, кроме информационных, имеют дополнительный вход синхронизации С. Такой триггер может перейти в новое состояние только при условии, что вместе с определенной комбинацией сигналов на информационных входах на вход синхронизации С поступает синхронизирующий сигнал. В зависимости от назначения наибольшее распространение нашли /?5; /К; Т и О - триггеры, реализуемые в интегральном исполнении.

Триггер типа /?5 (рис. 1.24, а) имеет два информационных входа 5 и /? и два выхода: прямой С} и инверсный <3. При 5= 1 триггер устанавливается в единичное состояние С?== ^; ф= 0. При /?= 1 триггер переходит в нулевое состояние (3=0; (3= 1. Если /?=5=0, то он не меняет своего состояния. Комбинация /?= 5= 1 является запрещенной. В случае подачи этой комбинации состояние триггера является неопределенным.

Триггер типа ]К (рис. 1.24, б) действует аналогично /^-триггеру, имея в виду, что вход ] аналогичен входу 5, а вход К - входу /?. Отличие заключается в том, что комбинация /= К= Г является разрешенной и при ее поступлении триггер меняет свое состояние на противоположное.

Триггер типа Т (рис. 1.24, в) имеет один информационный вход Т, каждый единичный сигнал на котором меняет состояние триггера на противоположное.

Триггер типа О (рис. 1.24, г) обеспечивает задержку входного сигнала на один рабочий такт. Сигнал на его выходе (1 или 0) повторяет сигнал на его входе в предыдущем рабочем такте.

Указанные типы триггеров могут иметь асинхронные входы, например, синхронный /^-триггер с асинхронными входами /? и 5 (рис. 1.24, 6). Единичный сигнал, поступающий на вход 5 триггера, в любой момент времени устанавливает его в единичное состояние, а на вход /? -- в нулевое состояние.

Электрические реле и трансмиттеры | Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте | Цифровые устройства

Рекомендуемый контент: