зуются уже больше ста лет и до сих пор остаются незаменимыми в пульсаторах доильных аппаратов.
С 1970-х годов подобные логические элементы (повторитель П-1195 и инвертор П-1196) выпускались заводом «Тизприбор» и использовались в системах ЦИКЛ. Реализация элементарных логических операций с использованием этих элементов представлена на рисунке 9.10.
ВАКУУМНАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА
P1 P1 P1
P1
P=P1P2 P=P1+ P2
P=P1
P2 P2 P=P1
Конъюнкция Дизъюнкция
Отрицание Повторение
P1 P1 P1 P1
P1+P2
P1P2
P2
P2 P=P1P2 P=P1+P2
Штрих Шеффера Стрелка Пирса
P1
P1 P2
Pt1
P2 P1
P=P1+P2
Pt2
P=P1P2 Триггер P=Pt1vPt2
Запрет Импликация
с раздельными входами
Рисунок 9.10 – Реализация элементарных логических операций на вакууме
Как видно из рисунка, эта система элементов позволяет реализовать на вакууме все основные операции алгебры логики, что позволяет синтезировать в машинном доении коров логические устройства любой сложности, включая манипуляторы и роботы [11].
9.5 Синтез сложных вакуумных управляющих устройств автоматизации доения на пневматических элементах
Локальные системы автоматизированного управления процессами на доильной установке могут быть дискретные, аналоговые и непрерывнодискретные.
В дискретных системах информация X, Y, Z кодируется дискретными двухуровневыми сигналами 0 и 1. В аналоговых системах сигналы, соответствующие воздействиям X , Y и Z, могут непрерывно изменяться и прини-
мать любые значения в заданном диапазоне давлений, принятом в вакуумных доильных системах (от 0 до 50 кПа).
Законы управления в аналоговых системах записываются в виде дифференциальных уравнений, и управляющие устройства являются устройствами непрерывного действия, например, регуляторы, одним из которых является исследованный выше вакуумно-весовой пневмопреобразователь.
Аналогово-дискретные комбинированные системы характеризуются реализацией дискретного и непрерывного законов управления.
Для машинного доения коров наибольший научный и практический интерес представляет синтез дискретных (циклических) и аналоговых систем управления и регулирования. Методы синтеза аналоговых регулирующих и управляющих устройств разработаны и изложены в теории систем автоматического регулирования.
Применение для синтеза дискретных систем управления классических методов связано с чрезвычайно трудоемкой процедурой описания условий работы дискретных устройств и поэтому менее желательно. В связи с тем, что вакуумные типовые узлы уже разработаны (см. рисунок 9.10), используем более простой метод стандартной организации циклических управляющих устройств. Вопросами теории синтеза пневматических систем промышленной пневмоавтоматики занимались Т.К. Берендс, А.А. Тагаевская, А.А.Таль, Т.К. Ефремова и С.А. Юдицкий и др. [109].
В качестве примера рассмотрим синтез вакуумной пневматической системы управления выпуском и впуском коров с преддоильной площадки в станки доильной установки.
Этот метод включает микропрограммную, позиционную и потенциально-импульсную структурные организации. Для решения этой задачи принимаем позиционную стандартную структурную организацию, как наиболее рациональную для данного случая.
Методика синтеза включает следующие основные этапы:
-
составление словесного описания технологического процесса с уче-
-
том пускового и циклического рабочего режимов;
– составление формализованного описания условий работы УУ на языке циклических процессов (ЯЦП) или с помощью ориентированного графа;
-
составление уравнений, описывающих блоки организационной струк-
-
туры;
-
составление схемы блоков управляющего устройства по полученным
-
уравнениям;
– составление элементной схемы УУ.
Объект автоматизации представлен на рисунке 9.11.
Он включает доильный станок 1 с выходной дверью 2, снабженной гофровым пневмоприводом Ц1 , входной дверью 3, выполненной в виде дуги с гофровым подъемником , и входную двухстворчатую дверь 4 автобусного типа с пневмокамерами К для впуска коров по одной с преддоильной площадки. Двери снабжены конечными выключателями ВК, подающими кратковременные сигналы x1, x2, x3 при прохождении животного. В системе
предусматриваются пневмокнопки Кн2, Кн3, Кн4, Кн5 (β1, β2, β3, β4,) для ручного впуска и выпуска коров с преддоильной площадки и из станка.
Перед началом цикла двери 2 и 4 закрыты, дуга опущена, при этом уровни сигналов будут следующие:z 1=0;z 2 =0;z 3=0;z 4=1;x 1=0;x 2=0;x 3=0;x 4=0; β 1 =0; β 2 =0; β 3 =0; β 4 =0; β 5=0.
Оператор поднимает дугу и, как на неавтоматизированных установках типа УДС-3, механически цепью фиксирует ее в верхнем положении, нажимает пневмокнопку Кн4 ( β 4 = 1). По этому сигналу ( z3 = 1; z4 = 0) пневмокамеры К1 и К2 приоткрывают входную дверь. Входит первая корова и при этом туловищем раздвигает створки полуоткрытой двери, которая нажимает на конечный выключатель ВК3 ( х3 = 1). Под действием этого сигнала ( z 3 = 0; z4 = 1) дверь закрывается ( х3 = 0). Корова переходит в доильный станок к кормушке 5. Оператор опускает входную дугу, фиксирует корову сзади и приступает к подготовке ее к доению. После подготовки коровы к доению оператор включает вакуум – нажимает кнопку Кн1 ( х4 = 0) м, надевает доильные стаканы на соски вымени коровы – подключает доильный аппаратманипулятор (на рисунке 9.11 не показан). C этого момента начинается автоматический цикл работы системы.
Открытие выходной двери ( z 1 = 1) осуществляется по сигналу управляющего устройства доильного аппарата-манипулятора ( x 4 = 1), который подается после выдаивания коровы одновременно на отключение доильных стаканов и выпуск коровы из станка. Дверь 2 приводом Ц приоткрывается вовнутрь, закрывая кормушку 5. Корова выходит из станка 1, нажимая туловищем на полуоткрытые створки двери 2. Конечный выключатель ВК1 сраба-
