Централизованные синхронно-следящие сортирующие системы

Централизованные сортирующие системы производят сорти­ровку лесоматериалов по любым признакам. Принцип работы этих систем основан на масштабном слежении за движущимся сортиментом. Это слежение может производиться самыми раз­личными способами, например при помощи механической следя­щей системы, счета количества импульсов, различных цифровых сравнивающих устройств и преобразователей. Поэтому эти ус­тройства представляют собой физическую модель сортировоч­ного транспортера и размещенного на нем сортимента. Роль транспортера выполняют различные подвижные конструкции, например лентопротяжный механизм или различные регистры сдвига, производящие слежение «шагами».

Блок-схема ССС показана на рис. 15.6, а. Оператор на пульте управления ПУ задает адрес места сброски сортимента. При своем движении сортимент воздействует на сигнальный флажок Ф, при этом в блоке памяти синхронно-следящей си­стемы ССС производится запись информации. Эта информация начинает копировать движение сортимента в масштабе. В мо­мент подхода сортимента к месту сброски на выходе ССС по­является сигнал на сброску, в результате чего срабатывает сбрасыватель Сб_i. Синхронная связь между скоростью движе­ния сортимента и информацией в ССС производится через син­хронизирующую систему СС. Основным элементом данной си­стемы является ССС и СС.

Синхронно-следящие системы различают по виду носителя информации. Основными записями информации являются: за­пись на бумажной, магнитной и киноленте, запись информации на базе средств вычислительной техники (различные регистры сдига и счетчика числа импульсов).

В качестве средств носителя информации сортируемых объ­ектов применяют перфорацию, магнитную и электромеханиче­скую запись и другие способы.

Следящие системы с записью на бумажную ленту. Принци­пиальная конструкция синхронно-следящей системы представ­ляет собой лентопротяжное устройство, которое является мо­делью сортировочного лесотранспортера. Масштаб копирования составляет 300... 400. Это означает, что путь, проходимый бу-

Рис. 15.6. Синхронно-следящая система на бумажной ленте

мажной лентой, l в 300 или 400 раз меньше, чем путь, прохо­димый за то же время сортировочным транспортером, т. е.

l = L /400,

L — расстояние до штабеля.

Запись информации на бумажной ленте производится путем пробивания в ней отверстий (рис. 15.6, б, в, г, д) специальным устройством перфоратором, сигнал на срабатывание которому подается в момент прохождения сортимента у сигнального

флажка. Отверстия, перемещаясь с лентой, подходят к считы­вающим щеткам СЭ, которые установлены на различном рас­стоянии от перфоратора, что соответствует расстоянию штабе­лей от точки начала отсчета Ф.

Главным вопросом такой следящей системы является выбор системы кодирования, так как это оказывает большое влияние на структуру всей ССС.

Для записи и считывания команд в ССЗУ могут быть ис­пользованы как системы параллельных кодов, так и системы последовательных кодов. При этом под параллельными кодами будем подразумевать такую систему записи и считывания, при которой к считывающим элементам во всех каналах подходят одновременно. Соответственно под последовательными кодами будем подразумевать такую систему записи и считывания, при которой записанные сигналы подходят к считывающим эле­ментам последовательно.

Помимо этих двух принципиально различных методов ко­дирования команд, возможны и комбинированные способы, на­пример при применении так называемого двоичного временного кода и других, в которых коды адресов отличаются друг от друга не только наличием или отсутствием тех или иных меток, но и последовательностью их расположения в направлении дви­жения носителя информации.

Если воспользоваться в качестве примеров записей команды различными кодами системы ССЗУ с бумажной лентой, то, изо­бражая круглыми метками запись информации, а квадратами считывающие элементы, параллельный способ записи команд получим в виде, представленном на рис. 15.6, б, последователь­ный— на рис. 15.6, в и последовательно-параллельный — на рис. 15.6, г.

Рассмотрим методы записи команд параллельным кодом. Простейшим методом будет использование одного канала (раз­ряда) для записи команд на сброс сортимента в данном адресе. В этом случае количество каналов (разрядов) будет равно количеству адресов места сброски, т. е.

n = N.

Для считывания команды в каждом канале в этом случае потребуется по одному считывающему элементу, т. е.

k = N.

где k — количество считывающих элементов.

Такое простейшее кодирование было применено, в частности, в шариковых барабанах заказа, где число дисков соответство­вало количеству мест сброски сортиментов с транспортера.

При двухканальной записи каждая команда записывается двумя метками, по одной в разных каналах. В этом случае

количество команд N и число каналов η связаны между собой соотношением

где С_п² — число сочетаний из n элементов по 2.

Так как для считывания каждой команды потребуется по два считывающих элемента, то

k =2N.

При трехканальной записи команд соответственно

и

k = 3N.

При записи команд двоичным кодом, т. е. если каждую команду (адрес) записывать некоторым двоичным числом (ис­ключая 0), то

N = 2ⁿ — 1

или

n≥ log₂ (N + 1),

где n — целое число.

Количество считывающих элементов, необходимых для рас­шифровки команд, зависит от соответствия последовательности кодов и адресов. Наименьшее число считывающих элементов потребуется, если последовательность двоичных чисел кодов будет обратной последовательности адресов, т. е. когда 1-му адресу соответствует наибольшее двоичное число, а последнему, N- му, адресу— 1.

Рассмотрим теперь вопросы оптимального кодирования ко­манд при последовательных кодах. Как показано на рис. 15.6, в при последовательном коде необходим один канал. Однако при непрерывном движении носителя информации из-за невозмож­ности фиксировать моменты времени, когда к элементу подхо­дят разряды, в которых записаны 0 (отсутствие меток), необхо­димо иметь маркерные метки, записанные во всех последова­тельных разрядах, плюс одну метку, по которой с дешифратора выдается считанная команда. Таким образом, независимо от числа адресов при последовательном коде записи команд потре­буется всего два канала, т. е.

n = 2.

Число маркерных меток

т = п _п + 1,

где п _п— число последовательных разрядов, определяемых при двоичном (наиболее рациональном) коде из соотношения п≥ ≥log₂(N +l). Количество считывающих элементов соответст­венно будет k = 2N.

Рассмотрим теперь систему последовательно-параллельного метода кодирования команд. Идея этого метода заключается в том, что отдельные команды различаются не только наличием или отсутствием меток в том или ином разряде, но и последо­вательностью их расположения. В соответствии с этим дешиф­рирующие устройства должны различать команды, отличаю­щиеся друг от друга только последовательностью подхода ме­ток к считывающим элементам. При этом так же, как и при параллельном коде, возможны двухканально-временной, трех-канально-временной или двоично-временной коды.

При двухканально-временном коде количество записываемых команд связано с числом каналов соотношением

где С_п² — число сочетаний из n элементов по 2; Р ₂ — число пе­рестановок из двух элементов. Соответственно

k = 2N.

При трехканально-временном коде

и

k = 3N и т. д.

Если применить двоично-временной код, в котором считы­вающим блоком различаются как последовательность поступ­ления меток, так и их наличие во всех n разрядах, то количе­ство команд, которое может быть записано при n -разрядном (n -канальном) двоично-временном коде, определится из выра­жения

Число считывающих элементов аналогично числу элементов при двоичном кодировании, т. е. определяется из выражения k =1·2⁰ + 2·2¹ + 3·2² +... + n 2^n-1. Одним из методов кодирова­ния команд в ССС непрерывного действия является способ, изо­браженный на рис. 15.6, д. Идея этого способа заключается в том, что каждая команда записывается двумя метками на одном и том же канале, но расстояние между двумя метками λ₃ для каждого адреса различно. Считывание команд произво-

дится двумя элементами, расположенными друг от друга на расстоянии λ_c. Команда на сброс сортимента с транспортера происходит тогда, когда сработают оба считывающих эле­мента, т. е. при условии λ_з = λ_c.

При этой системе кодирования число каналов n при любом N равно единице, и для считывания каждого адреса необхо­димо по два считывающих элемента, т. е.

n =l; k = 2 N.

Однако, как это видно из рис. 15.6, д, при этой системе зна­чительно уменьшается плотность записи информации. Действи­тельно, во избежание ложных считываний расстояние между

двумя записанными кодами l должно быть больше λ_{з. max} или

λ_{с. max} на величину Δ', определяемую разрешающей способностью считывающих элементов. При N адресах

λ_{з. max} — λ_{с. max} — Δ N

и соответственно

l≥ Δ Ν + Δ = Δ (Ν + 1 )

общая длина участка носителя информации L ₃, занимаемая одним адресом и слагаемая из расстояния между кодами ко­манд и l протяженностью, занимаемой самим кодом λ_{з. max}, будет

L₃ = l+ λ_{з. max} = Δ ( 2 N + 1 ).

Кроме основной инфромации, которая требуется для сорти­ровки бревен, на ленте может быть записана также информа­ция об объеме сортимента, о породе и т. д. В дальнейшем эту ленту можно использовать как документ о проделанном объеме работ. Запись и хранение информации о движении сортимента можно производить и на киноленте. Конструкция командоаппа-ратов в этом случае аналогична вышеописанной. В качестве счи­тывающих элементов в некоторых случаях применяются фото­электрические датчики. Недостатком таких ССС является не­возможность повторного использования бумажной ленты и ки­ноленты. Этот недостаток можно устранить, применяя запись информации на магнитных лентах и барабанах. Известно, что магнитную запись можно стирать, вследствие чего ленту можно неоднократно использовать. Однако применение этой системы требует более сложной установки.

Импульсные синхронно-следящие системы. Принцип дейст­вия этих систем основан на применении счетных схем, считы­вающих число импульсов, которое соответствует пути перемеще­ния сортимента. Поэтому эти системы представляют собой ма­тематическую модель сортировочного транспортера. На рис. 15.7

приведена блок-схема такой системы. Работа этого сортиро­вочного устройства происходит следующим образом: оператор нажатием кнопки пульта управления ПУ производит предвари­тельный заказ сбрасывания сортимента в определенный шта­бель. Сортимент, двигаясь, включает флажок Φ (начало от­счета) и в счетную схему ИСС от генератора импульсов ГИ начинают поступать импульсы. Счетная система представляет собой обычный регистр сигнала, в котором информация о пе­ремещающемся сортименте хранится в виде перемещающейся 1 в ячейках блока память. Количество ячеек памяти в одной

Рис. 15.7. Блок-схема импульсной сортировочной системы

Рис. 15.8. Счетная кольцевая схема

дорожке определяется шагом слежения, под которым подразу­мевается длина пути перемещения сортимента, приходящаяся на один импульс. Обычно шаг слежения составляет 2... 5 см. Оче­видно, что чем меньше шаг слежения, тем точнее работа си­стемы, а количество ячеек памяти будет большим. Действи­тельно, при шаге слежения 2 см и длине фронта сортировки 240 м их количество составит (24 000:2=12 000).

Это количество ячеек только для одного, последнего шта­беля (каждая дорожка из ячеек памяти соответствует одному

штабелю). Для других штабелей количество ячеек будет мень­шим, но в общей сумме это число будет очень внушительным. Для устранения этого применяют специальные кольцевые схемы (рис. 15.8).

Принцип работы кольцевых счетных схем основан на сле­дующем. Пусть мы имеем два регистра сдвига, первый из ко­торых содержит n ₁, а второй n ₂ элементов. Соединим выход каждого регистра сдвига с его входом. Тогда, если на вход первого регистра сдвига подать сигнал, то через n ₁ тактовых импульсов он будет вновь с выхода регистра сдвига подан на его вход. Соответственно на выходе второго регистра сдвига сигнал на его вход будет подан через n ₂ тактовых импульса.

Если выходы первого и второго регистров сдвигов подать на вход схемы совпадения И, то, очевидно, элемент И срабо­тает только тогда, когда будет сигнал на выходе первого и второго регистров сдвига. Прекращение циркуляции импульсов в кольцевой схеме произойдет тогда, когда после выхода сиг­нала на сброску поступит сигнал в схему «запрета». Если взять числа элементов n ₁ и n ₂ первого и второго регистров сдвига, не имеющих общего делителя, то совпадение сигналов на их выходе произойдет только после числа импульсов Ν, равного

N = п ₁ п ₂.

Соответственно при i регистрах сдвига N = п ₁ п ₂ ... n_i.

Так как число элементов в кольцевых счетных схемах опре­деляется суммой элементов всех регистров, т. е. k = Σn_i, мини­мальное значение k будет получено при условии п ₁ ≈п ₂ ≈п ₃...

Предположим, что нам надо сосчитать 100 импульсов. Тогда при однорядовом регистре сдвига потребуется 100 счетных ячеек памяти, а для двухкольцевой схемы будем иметь √N=√100 = 10.

Принимаем n ₁ = 10 и n ₂=11 тогда количество считываемых импульсов составит

N = п ₁ п ₂= 10∙11 = 110,

а количество ячеек будет

k =10+11=21.

Таким образом, вместо 100 счетных ячеек памяти в двух­кольцевой схеме потребуется только 21 ячейка.

Еще большего сокращения счетных элементов можно достиг­нуть при применении дополнительных датчиков, установленных у мест сброски. В этом случае команда на сброску подается датчиком. В этом случае шаг слежения составит

Δ≤ l _min + Δ l,

где l _min — минимальная длина сортируемых бревен; Δ l — мини­мальный межторцовой разрыв между бревнами.

Счетные схемы обычно собирают на базе типовых ячеек типа И-114, который представляет собой простой четырехраз­рядный суммирующий счетчик с параллельным переносом.

Возможно и другое решение вопроса по автоматизации сор­тировки, например, при помощи электронно-вычислительных ма­шин (ЭВМ). В счетно-управляющем устройстве ЭВМ записы­ваются закодированные двоичные числа, которые изображают расстояние до соответствующих мест сброски сортиментов, т. е.

Рис. 15.9. Блок-схема работы ЭВМ на сортировке

транспортер представляет собой цифровую ось. При поступле­нии сигнала на начало слежения от флажка Φ (см. рис. 15.7) в счетно-управляющее устройство ЭВМ начинают поступать импульсы слежения за сортиментом. Эти импульсы производят вычитание из закодированного двоичного числа определенной величины другого двоичного числа, которое является шагом слежения. Происходит цифровое слежение за сортиментом. Когда записанное закодированное двоичное число станет рав­ным нулю, выдается команда на сбрасывание сортимента.

Рассмотрим блок-схему работы ЭВМ (рис. 15.9). Автомати­ческое определение места сброски сортимента производится в блоке определения АМС (адреса места сброски). По посту­пающим в АМС кодам из блока приема породы и качества, блока измерения диаметров и блока измерения длины на вы­ходе блока АМС вырабатывается закодированный адрес места сброски. Эта закодированная информация поступает в блок им­пульсного следящего устройства, после чего совместно с кодом расстояние слежения записывается в оперативное запоминаю-

щее устройство (ОЗУ). Блок импульсного следящего устрой­ства по каждому импульсу перемещения сортимента на транс­портере считывает на ОЗУ информацию о каждом сортименте, при этом изменяется закодированная информация о пути дви­жения и он снова записывается в ОЗУ. Одновременно в этом блоке производится сравнение числа адреса места сброски сор­тимента с числом пройденного расстояния. Как только закоди­рованное число, изображающее расстояние до места сброски, станет равным нулю, блок импульсного следящего устройства

Рис. 15.10. Блок-схема сортировочного устройства ЛВ-187

выдает сигнал на сброс сортимента в блок формирования уп­равляющих сигналов на сброс, с выхода которого он посту­пает на исполнительные механизмы.

Аналогичный принцип работы слежения за сортиментом ис­пользован в сортировочной системе управления ЛВ-187. Устрой­ство состоит из фотоствора 1 (рис. 15.10), магнитной головки записи 2, магнитных головок считывания 3, силового шкафа 4, пульта управления 5, головки размагничивания 6 и симистор-ных выключателей 7.

Фотоствор предназначен для определения положения сортиментов относительно тягового органа лесотранспортера. Он состоит из корпуса и элементов фотоавтоматики. Фотоствор располагается на эстакаде лесотранспортера таким образом, чтобы оператор имел возможность осмотреть передние и зад­ние торцы проходящих сортиментов до их входа в створ эле­ментов фотоавтоматики.

Головка записи предназначена для нанесения магнит­ной метки на тяговый орган лесотранспортера и состоит из магнитопровода и обмоток. Головки считывания пред­назначены для считывания этой магнитной метки с тягового органа лесотранспортера и состоят из магнитопровода и за­крепленной на нем платы с герконом. Силовой шкаф пред­назначен для установки элементов коммутации силового обору­дования. Пульт управления содержит органы управления устройством и технологическим оборудованием. Головка размагничивания предназначена для размагничивания тягового органа лесотранспортера. Симисторные выклю­чатели предназначены для включения электромагнитов ис­полнительных механизмов (сбрасывателей) и устанавливаются у мест сброски.

Принцип работы устройства ЛВ-187 состоит в запоминании команд оператора, который адресует поступающие на лесо-транспортер сортименты в соответствии с их сортообразующими признаками. Адрес, задаваемый оператором кнопками с пульта, представляет собой пятиразрядный двоичный код, который изо­бражает номер лесонакопителя. При проходе через фотоствор заднего торца сортимента на тяговом органе лесотранспортера при помощи головки записи наносится магнитная метка, кото­рая при перемещении взаимодействует с магнитными головками считывания, установленными у каждого лесонакопителя. По сигналам, поступающим с этих головок в адресном регистре логической части устройства происходит продвижение инфор­мации о записанном операторе адреса для данного сортимента. При этом происходит сравнение кода адреса сортимента и но­мера места сброски (лесонакопителя). В случае совпадения адреса с номером лесонакопителя, где проходит сортимент, устройство вырабатывает управляющий сигнал для включения электромагнитов соответствующего сбрасывателя через сими-сторный выключатель.

Дата добавления: 2015-08-27