Построение релейных схем управления -В.Н.Рогинский Москва 1964 стр.422
В. книге рассматриваются методы синтеза и анализа структур (схем) устройств релейного действия — дискретных автоматов, построенных на контактных и бесконтактных реле, полупроводниковых, магнитных и т. п. приборах. Излагаются основы теории устройств релейного действия (теории релейных схем) — одной из областей технической кибернетики и методы получения структур с минимальным числом элементов.
Книга предназначена для инженеров и техников, работающих по проектированию релейных устройств управления, автоматики и телемеханики в различных отраслях народного хозяйства, а также для студентов электротехнических вузов, специализирующихся по электросвязи, автоматике и телемеханике.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Устройства релейного действия — дискретные автоматы нашли широкое применение во всех отраслях техники. На тепловозах и в космических кораблях, на электростанциях и на станках с программным управлением, в системах связи и телемеханики, в электронных вычислительных машинах и во многих других устройствах работают миллионы реле и различных бесконтактных элементов релейного действия (электронно-вакуумных, ионных, полупроводниковых, магнитных и т. п.).
Создание схем таких устройств, решающих поставленные задачи и удовлетворяющих требованиям по экономичности, надежности, габаритам и некоторым другим параметрам, является сложной технической проблемой. Одной из особенностей устройств релейного действия является то, что одним и тем же условиям может удовлетворять большое число различных схем, отличающихся используемыми элементами, режимами работы, числом и способом соединения деталей, электрическими характеристиками и т. п. К этому надо добавить, что условия работы устройства не всегда задаются однозначно.
При решении задачи оптимального построения устройств на помощь инженеру пришла математика. Теория релейно-контактных схем, перерастающая постепенно в теорию устройств релейного (дискретного) действия, является одной из молодых теорий, и как всякая новая, передовая теория, она прокладывала себе путь в борьбе со старыми, как их более полувека назад назвал П. С. Эренфест {Л. 1], «просто рутинными» способами «пробования на графике». Примерно за 20— 25 последних ^ лет теория из робких математических предположений выросла в мощное орудие инженеров и техников; однако теоретические методы еще и поныне
В гл. 11 приведены методы структурного анализа устройств релейного действия, а в гл. 12 дано несколько /примеров 'построения структур устройств.
Список литературы содержит работы, использованные при написании данной книги или расширяющие изложенный в книге материал.
Автор надеется, что данная работа поможет инженерам в их деятельности и будет способствовать дальнейшему внедрению в практику теоретических методов синтеза и анализа устройств релейного действия.
Автор выражает благодарность канд. техн. наук Л. Т. Мавренкову и инженеру А. А. Архангельской за просмотр рукописи и ряд ценных замечаний, а также доктору техн. наук М. А. Гаврилову, доктору физ.-мат. наук С. А. Яновской, канд. техн. наук О. Н. Ивановой, канд. техн. наук В. Г. Лазареву, канд. философ, наук Т. Л. Майстровой, канд. техн. наук П. П. Пархоменко и канд. техн. наук Ю. Л. Сагаловичу за советы и помощь в разработке отдельных вопросв.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие......................... 3
Введение.......................... И
Глава первая. Устройства и элементы релейного действия.................• • •...... ^
1-1. Основные понятия.................. 18
1-2. Краткие сведения о сигналах и кодах........ 20
1-3. Элементы устройств релейного действия....... 26
1-4. Позиции и переходы ЭРД.............. 28
1-5. Состояния устройства релейного действия...... 37
1-6. Нумерация сигналов, позиций и состояний...... 43
Глава вторая. Функциональные свойства элементов и
устройств релейного действия............ 45
2-1. Состояния выходов устройств релейного действия . . 45
2-2. Функции перехода многотактного устройства..... 53
2-3. Взаимодействие элементов и устройств релейного действия........................ 58
2-4. Эквивалентность устройств релейного действия .... 62
Глава третья. Структура и условия работы устройств релейного действия'................ 63
3-1. Структура УРД и ее запись............. 63
3-2. Запись условий работы УРД............. 71
3-3. Запись условий для однотактных УРД........ 72
3-4. Запись условий для двузначных сигналов....... 76
3-5. Запись неоднозначных условий............ 80
3-6. Запись условий для многотактных УРД........ 84
3-7. Переход к таблицам включений............ 87
3-8. Условия реализуемости таблиц включений...... 88
3-9. Введение промежуточных элементов......". . . 91
Глава четвертая. Алгебра контактных схем..... 97
4-1. Основной математический аппарат.......... 97
4-2. Основные законы и равносильности алгебры контактных схем...................... 102
4-3. Понятие о конституентах.............. 108
4-4. Понятие включения и его схемная интерпретация . . 110
4-5. Нахождение частных решений............ 113
4-6. Равнозначности и их преобразования......... 115
4-7. Упрощение записи общего решения......... 118
4-8. Упрощение выражений с помощью таблиц соседних
конституентов ................... 121
4-9. ИнЁерсирование .... ...... . . . ...... 128
4-10. Решение -уравнений в алгебре контактных схе.м . . . 130
Глава пятая. ПострЪение и преобразование контакт-
ных схем ........................ 1 33
5-1. Постансвка задачи .................. 133
5-2. Пр есбразсвание контактных схем для уменьшения
числа контактов ............. ...... 136
5-3. Упрощения, определяемые порядком действия реле . . 139
5-4. Построение контактных (1,А;}-полюсников ....... 141
5-5. Применение вентилей в контактных схемах ...... 146
5-6. Построение схем при неоднозначных условиях .... 148
5-7. Упорядоченные контактные схемы ....... ... 151
Глава шестая. Графический метод построения кон-
тактных схем ........... . . ..... . . . 159
6-1. Основные определения ......... ...... 159
6-2. Графический метод построения контактных (l,fe)-no-
люсников ............ ......... 166
6-3. Использование прямых выводов > .......... 169
6-4. Выбор варианта прямого вывода . « ...... . . 173
6-5. Общий метод построения схем с прямыми выводами . 176
6-6. Устранение ложных цепей .......... ... 182
6-7. Применение вентилей при построении контактных
схем . . . ..................... 184
6-8. Построение контактного (р, ?)-полюсника ...... 186
6-9. Изменение порядка построения схемы. .' ..... 190
6-10. Двустороннее построение контактных схем ..... 195
6-11. Построение контактных схем с многопозиционными
переключателями .......... . ....... 197
Глава седьмая. Построение релейных многотактных :
устройств . ......... '..... ...... . . 199;,
7-1. Порядок построения релейных многотактных устройств 199-7-2. Построение эскизной схемы и выбор приемных элемен-
тов ....... . ................. 200
7-3. Составление таблицы воздействий ...... .... 205
7-4. Определение числа промежуточных реле ....... 207:
7-5. Выбор последовательности работы промежуточных эле- ;'
ментов ................... . . . . 21Q
7-6. Составление таблиц включений ............ 214
7-7. Получение формул работы для выходов и промежуточ- • |
ных реле ................ . ..... 2201
7-8. Упрощенные методы нахождения цепей по таблицам
включений ..... ..................
Глава восьмая. Преобразование релейных схем . . . . 234;
8-1. Эквивалентные преобразования релейных цепей . . . 234;
8-2. Объединение релейных цепей ......... ... -242j
8-3. Вентильные сетки в релейных схемах ....... 24Щ
8-4. Релейные схемы с параметрическими зависимостями . 2523
8-5. Релейные схемы с параметрическими взаимодействи- -;|
ями между реле .................. 259J
8-6 Применение реле с внутренними взаимодействиями
между обмотками^. ............. ... ЛА
8-7 Совмещение релейных цепей........... /WJ
8 8 Устройства с реле с самоудержанием . ...... 271
8-9 Действие релейных устройств в переходные периоды. 273
8-10 Релейные схемы с импульсными воздействиями . . 281
Глава девятая. Построение однотактных устройств
на бесконтактных элементах............. 286
9-1. Оссбенности построения структуры однотактных
устройств на бесконтактных элементах .... 285 9-2 Функциональные блоки с одним входом и их соедине-
' ния.......... ........ 288
9-3. Элементарные функциональные блоки с несколькими
входами...................• . "92
9-4 Операторные методы построения схем однотактных
' УРД....................... 296
9-5 Построение функциональных схем на блоках И, ИЛИ
и НЕ......................... 299
9-6. Однотактные УРД на транзисторах......... 303
9-7. Построение схем на электронных лампах...... 309
9-8, Графический метод построения функциональных схем 313
9-9. Построение схем на ферритах с ППГ ........ 317
9-10. Построение двухтактных ферротранзисторных схем . . 321
9-И. Блоки на ферритах с компенсацией......... 324
9-12. Построение вероятностных однотактных УРД .... 325
Глава десятая. МнОготактные устройства релейного
действия на бесконтактных элементах........ 328
10-1. Особенности построения многотактных УРД на бесконтактных элементах................ 328
10-2. Многотактные и запоминающие блоки и элементы . . 331
10-3. Задерживающие и вероятностные блоки....... 334
10-4. Дифференцирующий блок, создание и преобразование
импульсных сигналов ................ 336
1U-5. Создание импульсных сигналов в однотактных блоках 342 10-6. Особенности построения таблиц воздействий при импульсных сигналах................. 343
10-7. Построение схем УРД со статическими сигналами и
элементами' со статическими входами и выходами . . 345 10-8. УРД со статическими сигналами и элементами с импульсными входами................. 347
10-9. Устройства с запоминающими элементами, реагирующими на переход.................. 350
Глава одиннадцатая Структурный анализ устройств
релейного действия ............. ..... 354
11-1. Задачи анализа .................. 354
11-2. Нахождение структурной проводимости и путей тока
в контактной схеме ......... ....... 357
11-3. Анализ мостиковых контактных схем........ 359
П-4. Структурные матрицы и анализ схем........- 361
11-5. Анализ многотактных релейных устройств..... 368
9
11-6. Нахождение формул воздействия .......... 369
11-7. Элемент с несколькими реагирующими органами . . 373
11-8. Определение последовательности работы реле . . . 375
11-9. Метод анализа схемы „в целой* . . . "....... 381
11-10. Анализ работы релейных схем в переходные периоды.................ч ..."..'. 385
11-11. Анализ работы устройств с бесконтактными элементами ......................'. 389
Глава двенадцатая. Примеры построения устройств
релейного действия .................. 392
12-1. Релейные счетчики и распределители . s, . . . . . 392
12-2. Счетные цепочки.................. 394
12-3. Счетные кольца.................. 397
12-4. Реверсивные счетчики............... 399
12-5. Многоразрядный регистр.............. 402
12-6. Гаситель серии импульсов............. 403
12-7. Схема создания самокорректирующегося кода .... 407
12-8. Схема электрического замка............ 409
Приложения........................ 411
Литература......................... 413
Предметный указатель.................... 422
ВВЕДЕНИЕ
Среди ряда замечательных изобретений XIX в. скромное место занимал небольшой электромеханический прибор, названный реле. Вначале реле использовалось лишь для приема слабых телеграфных сигналов, приходящих с линии, и замыкания цепи электромагнита телеграфного аппарата, т. е. выполняло роль усилителя сигналов, передаваемых постоянным током, но постепенно область применения реле расширилась, и оно стало основой для многих дискретных систем связи, автоматики и телемеханики. Наряду с электрическими реле появились механические, пневматические, гидравлические и другие. Развитие радиоэлектроники привело к созданию сначала электронных и ионных ламп, а затем полупроводниковых, магнитных и других приборов, обладающих действием, аналогичным действию реле, но не имеющих механического контакта и получивших общее название бесконтактных приборов (элементов) релейного действия. Таких приборов, использующих самые разнообразные физические явления, становится все больше и больше. Процесс создания устройства релейного действия (дискретного автомата) состоит из следующих Основных этапов:
1. Структурный синтез, заключающийся в том, что на основании задаваемых условий работы устройства (выполняемых им функций) и подбора элементов составляется структурная схема — принципиальная схема без указания параметров входящих в нее элементов.
2. Расчет параметров входящих в схему элементов с последующим составлением монтажной или принципиальной схемы. '
3. Монтаж узлов и всего устройства в целом. Наименее разработанным этапом этого процесса
является этап структурного синтеза, который в общем . виде сводится к следующему:
II