Устройство для имитации технической системы конвейерного типа Советский патент 1992 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к вычислительной технике и управления и может быть использовано для выработки оптимального управления конвейерной технической системой путем имитации ее работы.

Известно устройство для моделирования технических систем, содержащее генератор случайных напряжений, генератор тактовых импульсов, коммутатор, блок имитаторов отказов, блок цифроаналоговых преобразователей, модель технической системы, блок фиксации отказов.

Недостатком данного устройства является узость его функциональных возможностей. Устройство позволяет исследовать надежность технических систем с учетом процессов старения, износа и разрегулирования, но не дает возможности проводить полную имитацию работы технической системы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для имитации технической системы конвейерного типа, содержащее блок управления процессом имитации, с первого по m-й блоки имитации технологических операций, с первого по т- й регистры состояния технических систем, с первой по (т-1)-ю группы элементов И, по п-1 элементу И в каждой группе, с первого по (т-1)-й регистры хранения режимов работы, с первой по (т-1)-ю схемы сравнения. Информационные входы блока управления процессом имитации и всех блоков имитации технологических операций подключены к одноименным входам устройства. Адресные входы всех блоков имитации технологических операций подключены к входам задания номеров работ устройства, входы ввода координат блока управления процессом имитации подключены к одноименным входам устройства. Вход разрешения

-N

о

ю

грузки блока управления подключен к входу разрешения загрузки устройства. Вход задания режима каждого из блоков имитации технологических операций подключен к одноименному входу устройства. Входы начальной установки блока управления процессом имитации, всех блоков имитации технологических операций, всех регистров состояния технических систем и всех регистров хранения режимов работы подключены к входу начальной установки устройства. С первого по пл-й выходы разрешения записи блока управления процессом имитации соединены с входами записи соответственно с первого по m-й блоков имитации техно- логических операций Тактовый выход блока управления процессом имитации соединен с входом синхронизации всех блоков имитации технологических операций. Выход каждого блока имитации технологической операции связан с сходом занесения соответствующего с первого по m-й регистра состояния технических систем, информационный вход каждого из которых является входов устройства для подачи сигнала логической единицы Первые выходы первых пл-1 регистров состояния технических систем соединены с первыми информационными входами первых т-1 регистров хранения режимов работы и с первыми входами первых групп входом первых т-1 схем сравнения

Входы с второго по n-й первых групп входов первых т-1 схем сравнения и информационные входы с второго по n-й регистров хранения режимов работы с первого по (т-1)-й связаны с выходами элементов И соответствующей с первой по (т-1)-ю группы так, что выход первого элемента И группы соединен с вторым информационным входом регистра хранения режимов работы и вторым входом первой группы входов схемы сравнения, выход второго элемента И группы подключен к третьему информационному входу регистра хранения режимов работы и третьему входу первой группы входов схемы сравнениявыход последнего

(п-1)-го элемента И группы соединен с п-ым информационным входом регистра хранения режимов работы и n-ым входом первой группы входов схемы сравнения Выходы с второго по n-й всех регистров состояния технических систем связаны с входами элементов И соответствующей группы элементов И так, что К-й выход регистра состояния технических систем соединен с первым входом (К-1)-го элемент а И группы, Вторые входы всех элементов И групп подключены к соответствующим выходам регистров состояния технических систем так, что вторые

входы элементов И К-й группы соединены с соответствующими выходами (К+1)-го регистра состояния технических систем Выходы каждого регистра хранения режимов работы связаны с второй группой входов соответствующей схемы сравнения, выходы схем сравнения подкпючены к входам занесения соответствующих регистров хранения режимов работы и к управляющим

0 входам блоков имитации технологических операций так, что выход К-й схемы сравнения соединен с входом занесения К-ro регистра хранения режимов работы и с управляющим входом (К+1)-го блока имита5 ции технологических операций Последний л-й выход m-ro регистра состояния технических систем соединен с входом сброса блока управления процессом имитации, информационные выходы которого являют0 ся выходами устройства для выдачи информации о времени работы устройства Выходы всех регистров состояния технических систем служат выходами данных о состоянии системы, входы для подачи сигнала

5 логического О всех блоков имитации технологических операций кроме первого, являются соответствующими входами устройства.

Недостатком данного устройства явля0 ется узость его функциональных возможностей Устройство позволяет производить оценки общего времени выполнения совокупности работ технической системой и времени выполнения системной группы

5 операций г руппы работ, определить состояние системы (по выполнению ей работ) в любой наперед заданный момент времени. но не дает возможности выявить узкие места - определить простои оборудования

0 (устройств системы) при функционировании системы

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем введения средств, позволяющих улучшить управ те5 ние конвейерной технической системой за счет имитации работы конвейерных систем с возможностью определения временных простоев оборудования (устройств системы) при ее функционировании.

0Поставленная цель достигается тем, что

в устройство для имитации технической системы конвейерного типа, содержащее блок управления процессом имитации, m блоков имитации технопогических операций, m pe5 гистров состояния технических систем, т-1 групп по п-1 элементов И, т-1 регистров хранения режимов работы, m 1 схем сравнения, причем информационные входы блока управления процессом имитации и информационные входы всех блоков имитации технологических операций подключены к информационным входам устройства, входы задания номеров работ всех блоков имитации технологических операций соединены с соответствующими входами устройства, входы ввода координат устройства, вход разрешения загрузки блока управления процессом имитации подключен к входу разрешения загрузки устройства, вход задания режима каждого из блоков имитации технологических операций подключен к входу задания режима устройства, входы начальной установки блока управления процессом имитации, всех блоков имитации технологических операций, регистров состояния технических систем и регистров хранения режимов работы подсоединены к входу начальной установки устройства, с первого по m-й выходы разрешения записи блока управления процессом имитации соединены соответственно с входами разрешения записи с первого по m-й блоков имитации технологических операций, тактовый выход блока управления процессом имитации соединен с входами синхронизации всех m блоков имитации технологических операций, выход каждого блока имитации технологических операций связан с входом занесения соответствующего с первого по m-й регистров состояния технических систем, информационный вход каждого из которых является входом устройства для подачи сигнала логической единицы, первые выходы первых т-1 регистров состояния технических систем соединены с первыми информационными входами первых т-1 регистров хранения режимов работы и с первыми входами первых групп входов первых т-1 схем сравнения, входы с второго по n-й первых групп входов которых и информационные входы с второго по п-й регистров хранения режимов работы с первого по (т-1)-й связаны с выходами элементов И соответствующей с первой по (т-1)-ю группы так, что выход 1-го (I 1, 2,, ,,п-1) элемента И группы соединен с (1+1)-м информационным входом регистра хранения режимов работы и с (1+1)-м входом первой группы входов схемы сравнения, выходы с второго по n-й регистров состояния технических систем связаны со входами элементов И соответствующей группы элементов И так, что К-й выход регистра состояния технических систем соединен с первым входом (К-1)-го элемента И группы, вторые входы всех элементов И групп подключены к соответствующим выходам регистров состояния технических систем так, что вторые входы элементов И К-й группы соединены с соответствующими выходами (К+1)-го регистра

состояния технических систем, выходы каждого регистра хранения режимов работы связаны с второй группой входов соответствующей схемы сравнения, выходы схем 5 сравнения подключены к входам занесения соответствующих регистров хранения режимов работы и к управляющим входам блоков имитации технологических операций так, что выход К-й схемы сравнения соеди0 нен с входом занесения К-го регистра хранения режимов работы и с управляющим входом (КН)-го блока имитации технологических операций, n-й выход m-ro регистра состояния технических систем соединен с

5 входом сброса блока управления процессом имитации, информационные выходы которого являются выходами устройства для выдачи информации о времени работы устройства, выходы всех регистров состоя0 ния технических систем служат выходами данных о состоянии системы, входы для подачи сигнала логического О всех блоков имитации технологических операций, кроме первого, являются соответствующими вхо5 дами устройства, введены m счетчиков полного времени работы систем и т-1 счетчиков времени простоя систем, причем входы начальной установки и входы синхронизации всех счетчиков полного времени

0 работы систем и всех счетчиков времени простоя систем подключены соответственно ко входу начальной установки устройства и тактовому выходу блока управления процессом имитации, n-й выход первого регист5 ра состояния технических систем соединен с входом разрешения счета первого счетчика полного времени работы систем, n-е выходы с второго по m-й регистров состояния технических систем связаны с первыми вхо0 дами разрешения счета с второго по m-й счетчиков полного времени работы систем и с первыми входами разрешения счета всех счетчиков времени простоя систем так, что n-й выход К-го регистра состояния техниче5 ских систем соединен со входами К-го счетчика полного времени работы систем и (К-1)-го счетчика времени простоя систем, первые выходы с первого по (т-1)-й регистров состояния технических систем связаны

0 со вторыми входами разрешения счета с второго по m-й счетчиков полного времени работы систем и со вторыми входами разрешения счета всех счетчиков времени простоя систем так, что первый выход К-го

5 регистра состояния технических систем соединен со входами (К+1)-го счетчика полного времени работы систем и К-го счетчика времени простоя систем, выходы блокировки счета с второго по m-й блоков имитации технологических операций связаны с третьими входами разрешения счета с первого по (т-1)-й счетчиков времени простоя систем так, что выход К-го блока имитации технологических операций связан с входом {К-1)-го счетчика времени простоя систем, выходы всех счетчиков полного времени работы систем являются выходами устройства для выдачи информации о полном времени работы систем, выходы всех счетчиков времени простоя систем служат выходами устройства для выдачи данных о времени простоя устройств системы.

Блок управления процессом имитации содержит дешифратор, элемент задержки, грнсрлор импульсов, счетчик, регистр и cvoi-п ласлгк ,я, выход которой соединен со входом остановки генератора импульсов, вход сброса которого является иходом сброса блока, а вход запуска связан с выходом олемета задержки, вход которого и вход сброса счетчика подключены к входу начальной установки блока, выход генератора импульсов соединен с тактовым выходом tviOKa и со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с информационными ьыхолами блока и с первыми входами схемы давления, вторые входы которой связаны с выводами регистра, информационные входи которого подключены к информационным входам блока, а вход занесения - к ьыходу первого разряда дешифратора, выходы остальных оазрлдов которого соединены с первого по in-u выходами разрешения .1си блока, информационные и управлявший ь оды дешифратора связаны с входами ввода координат и разрешения загрузки блока.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство дает возможность улучшить управление конвейерной технической системой посредством имитации ее работы с возможностью определения временных простоев оборудования (устройств системы) при ее функционировании. Известное же устройство такой возможности не предусматривает.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 - схема первого блока имитации; на фиг.З - схема второго блока имитации; на фиг.4 - схема блока управления процессом имитации.

Устройство для имитации технической системы конвейерного типа содержит информационные 1 входы, входы 2 ввода координат, вход 3 разрешения загрузки, входы 4 задания номеров работ, вход 5 задания режима, вход 6 начальной установки, блок 7 управления процессом имитации, первый

8.1, второй 8,2rn-й 8.т блоки имитации

технологических операций, первый 9.1, второй 9.2т-й 9.т регистры состояния технических систем, первый 10.1, второй

10.2т-й 10.т счетчики полного времени

работы систем, первый 11.1, второй

11.2,...,(т-1)-й 11,т-1 счетчики времени простоя систем, первую 12.1, вторую 12.2(т1)-ю 12,т-1 группы элементов И по п-1 элементов И в каждой группе, первый 13.1, второй 13.2,...,(т-1)-й 13.т-1 регистры хранения режимов работы, первую 4.1, вторую 14.2,.,,,(т-1)-ю Н.т-1 схемы сравнения, выходы 15 для выдачи информации о времени работы устройства и 16 данных о состоянии системы, выходы 17 для выдачи информацми о полном времени работы систем и выходы 18 для выдачи данных о времени простоя устройств системы,

Первый блок имитации технологических операций содержит информационные

19 входы, входы 20 задания номеров работ, входы задания режима 21, разрешения записи 22, синхронизации 23 и начальной установки 24, коммутатор 25, первый элемент задержки 26, счетчик адреса 27, второй элемент И 8, узел 29 оперативной памяти, первый элемент I/I 30, счетчик длительности операции 31, одно- вибратор 32, второй элемент задержки 33, выход 34 блока.

Второй (третий, четвертыйm-й) блок

имитации технологических операций содержит информационные 35 входы, входы 36 задания номеров работ, входы задания режима 37, разрешения записи 38, управляющий вход 39, входы начальной установки 40 и синхронизации 41,коммутатор 42,первый элемент И 43, счетчик адреса 44, элемент 45 задержки, узел 46 оперативной памяти, второй элемент И 47, счетчик длительности операции 48, триггер 49, одновибратор 50, выход 51 индикации конца операции и выход 52 блокировки счета.

Блок управления процессом имитации содержит информационные входы 53,

ввода координат 54, входы разрешения загрузки 55, начальной установки 56 и сброса 57, дешифратор 58, элемент задержки 59, генератор импульсов 60, счетчик 61, регистр 62, схему давления 63, информационные выходы 64, тактовый выход 65, выходы разрешения записи 66.

Первый блок имитации технологических операций содержит следующие связи. Ин- формационные входы узла оперативной памяти подключены к информационным входам блока, первая группа информационных входов и управляющий вход коммутатора соединены соответственно с входами задания номеров работ и входом задания

режима блока, вход управления узла оперативной памяти подключен к входу разреше- ния записи блока, входы начальной установки счетчика адреса и одновибрато- ра, вход первого элемента задержки и первый вход первого элемента И соединены с входом начальной установки блока, счетный вход счетчика длительности операции подключен ко входу синхронизации блока, выход первого элемента задержки соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом занесения счетчика длительности операции, а второй вход через второй элемент задержки соединен с выходом одновибратора, который соединен с вторым входом первого элемента И и со счетным входом счетчика адреса, выходы счетчика адреса подключены к второй группе информационных входов коммутатора, выходы которого соединены с адресными входами узла оперативной памяти, выходы которого связаны с установочными входами счетчика длительности операции, вход управления которого соединен с выходом первого элемента И, выход счетчика длительности операции соединен с входом запуска одновибратора, выход которого подключен к выходу блока.

Второй (третий, четвертыйm-й) блок

имитации технологических операций содержит следующие связи. Информационные входы узла оперативной памяти подключены к информационным входам блока, первая группа информационных входов и управляющий вход коммутатора подключены соответственно к входам задания номеров работ и входу задания режима блока, вход управления узла оперативной памяти подключен к входу разрешения записи блока, входы начальной установки счетчика адреса, одновибратора, нулевой вход триггера и первый вход первого элемента И подключены к входу начальной установки блока, первый вход второго элемента И подключен к входу синхронизации блока, вход элемента задержки и вход установки в единицу триггера подключены к управляющему входу блока, выход первого элемента И соединен с управляющим входом счетчика длительности операции, входы начальной установки, вход занесения и счетный вход которого соединены соответственно с выходами узла оперативной памяти, элемента задержки и второго элемента И, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом триггера, информационный вход которого является входом блока для подачи сигнала логического нуля, а вход занесения соединен с выходом сигнала о нулевом состоянии счетчика длительности операции,

выход сигнала о нулевом состоянии счетчика длительности операции соединен со входом запуска одновибратора, адресные входы узла оперативной памяти соедине5 ны с выходами коммутатора, вторая группа информационных входов которого связана с выходами счетчика адреса, счетный вход которого и второй вход первого элемента И соединены с выходом одно0 вибратора и подключены к выходу индикации конца операции блока, прямой выход триггера подключен к выходу блокировки счета блока.

5 Под конвейерной технической системой понимается любая совокупность устройств, выполняющих все поступающие в систему работы в одном и том же порядке (всякая работа состоит из последовательности опе0 раций, каждая из которых выполняется соответствующим устройством). Будем считать, что конвейерная техническая система состоит из m устройств и выполняет п работ. Каждая работа выполняется последовательно на

5 устройствах 1, 2го, реализующих соответственно первую, вторуюm-ю операции

этой работы. На любом устройстве i выпол- нение очередной работы начинается сразу после ее выполнения устройством 1-1, непос0 редственно предшествующим устройству I (если устройство I свободно) или после освобождения i от предыдущей работы (если устройство i занято). Время выполнения любой операции каждой работы соответствующим

5 этой операции устройством считается известным. Если к моменту освобождения устройства I от выполнения работы j устройство И еще закончило выполнение работы j+1, то устройство i вынужденно простаивает до мо0 мента освобождения устройства 1-1 (при этом22 l m).

Устройство работает следующим образом.

Из внешнего источника (например, опе5 ративной памяти ЭВМ) в устройство заносится информация, соответствующая времени, затрачиваемому устройствами технической системы на выполнение каждой операции каждой из работ. Эта информация

0 записывается в узлы оперативной памяти входящие в состав блоков имитации технологических операций. В зависимости от уровня сигнала на входе .управления узла оперативной памяти работает следующим

5 образом, Если на этом входе присутствует сигнал единичного уровня, то на выходах узла оперативной памяти присутствует информация, считанная из ячейки, адрес которой представлен на входах задания

номеров работ блока. Это режим чтения информации. Если на входе управления имеет место импульс отрицательной полярности, то в ячейку, адрес которой представлен на входах задания номеров работ, записывается информиация, представленная на ипформа- ционных входах. Это режим записи информации. Для осуществления записи информации в узлы оперативной памяти на вход 3 разрешения загрузки устройства подается сигнал единичного уровня, а на вход 5 задания режима устройства подается сигнал нулевого уровня, переводящий коммутаторы 25 (первый 8.1 блок операции) и 42 (второй 8.2, третий 8.3,..,,гп-й 8,гп блоки операции) в состояние, при котором на их выходы проходит информация, представленная на входах первой группы. Затем нэ входы ввода координат устройства 2 подается код. определяющий блок имитаций технологических операций (т.е. узел оперативной памяти), в который будет осуществлена запись информации. Этот код поступает на информационные входы дешифратора 58 блока управления процессом имитации 7. После этого на входы задания номеров работ 4 и информационные 1 входы устройства подаются соответ- оенно адрес ячейки узла оперативной памяти и информация для записи. Подаваемый затем на вход 3 разрешения загрузки устройства импульс отрицательной полярности проходит на одноименный вход Ьлока управления 7 и сгробирует дешиф- рат ор 58. На одно i из выходов дешифратора (а именно, на выходе, соответствующем коду на входе 2 ввода координат устройства) имеет место импульс отрицательной по- лярности (на остальных выходах дешифратора присутствуют сигналы логической единицы). Этот импульс осуществляет запись информации в узел оперативной памяти. После этого на входы 4 и 1 ycipon- ства подаются очередные адрес (номер работы) и информация для записи и осуществляется запись в очередную ячейку узла оперативной памяти и т.д. После завершения записи в очередной блок оперативной памяти на входы ввода координат 2 устройства подается код, определяющий следующий блок имитации технологических операций (следующий узел оперативной памяти) и т.д. После того, как закончена запись информации во все блоки оперативной памяти, на вход 5 задания режима устройства подается сигнал единичного уровня, переводящий коммутаторы 25 и 42 в состояние, при котором на их выходы проходит информация, представленная на входах второй группы.

В блоке 8.1 хранится информация, соответствующая времени выполнения первой операции каждой из работ, в блоке 8.2 - информация соответствующая времени выполпения второй операции каждой из работ,.,,, в блоке 8.гл - информация, соснвегствующая времени выполнения гл-й операции каждой из работ, При этой по(И)-м (1 i т) адресам узла 29 и узла 46 операгивной памяти записана информация о времени выполнения каждой операции 1-й работы (пересчет адресов узлов оперативной памяти начинается с нуля): по (И)-у адресу узла 29 - первый операции 1-й

работы, по (-1)-м адресам узлов 46 - второй операции работы (блок 8.2), третьей операции i-й работы (блок 8.3) ...,-й операции m-й работы.

По информационным входам 1 устройства из внешнего источника в регистр 62 блока 7 управления процессом имитации заносится информация, сооизетствующая контрольному времени. Для осуществления

записи информации на входы 2 ввода координат устройства подается код, соответсту- ющий регистру 62 (общее количество координатных входов устройства должно быть, таким образом, не менее (Iog2m +1).

После этого на информационные входы 1 устройства подается информация для записи в регистр. Подаваемый затем на вход 3 разрешения загрузки устройства импульс стрицательноп полярности вызывает срабагыьачие дешифратора 58. Импульс отрицательной полярности с выхода дешифратора Б8 проходит на вход занесения регистра 62 и своим фронтом О - /1 осуществляет запись информации, представленной на информационных входах регистра 62 (на информационных входах 1 устройства).

Для приведения устройства в исходное состояние на его вход 6 подается импульс начальной установки отрицательной попярности, которым все блоки операции переводятся в исходное состояние, есе регистры состояния технических систем и хранения режима работы, а также счетчик 64 блока 7 управления процессом имитации переводятся в нулевое состояние и по задержанному элементом 59 фронту которого енератор 60 блока 7 управления начинает оырабатывспь тактовые импульсы. Поскольку сигналом начальной установки регистры

9.1,.,.,9.т и 13.1,. .,13.т-1 переведены в нулевое состояние, на первой и второй группах входов схем 14.114.т-1 сравнения

присутствуют одинаковые комбинации сигналов, и схемы сравнения вырабатывают

сигналы единимого уровня. В исходном состоянии блоки 8.18.т операции настроены на первую работу.

Именно, блок 8.1 настроен на первую операцию первой работы, блок 8.2 - на вто- рую операцию первой работы, ..., блок 8.т - на т-ю операцию первой работы. На выходах этих блоков присутствуют сигналы единичного уровня. С задержкой (элемент 59 блока 7} после окончания действия импульса начальной установки блока 8.1 операции, синхронизируемый тактовыми сигналами, поступающими на его вход 23 с выхода генератора 60 (т.е. с тактирующего выхода 65 блока 7 управления процессом имитации) начинает отсчет времени выполнения первой операции первой работы. Блоки 8.28.т продолжают оставаться в исходном состоянии. В таком состоянии устройство находится до тех пор пока в блок 8.1 не поступит очередной тактовый сигнал, под управлением которого закончится отсчет времени выполнения первой операции первой работы (порядковый номер этого тактового сигнала равен количеству единиц времени, затрачиваемому первым устройством технической системы на выполнение первой операции первой работы). Сразу же после этого, т.е. до прихода следующего тактового сигнала, блок 8.1 настраивается на первую операцию второй работы, а на его выходе появляется короткий отрицательный импульс, длительность которого меньше длительности паузы между тактовыми сигналами. Блок 8.1 продолжает работать ана- логично, отсчитывая теперь время выполнения первой операции второй работы, а в работе устройства происходят следующие .изменения.

Задним фронтом сигнала с вы- хода блока 8.1 в первый разряд первого 9.1 регистра состояния технических систем записывается 1. По переднему фронту 0 1 сигнала с выхода блока 8.1 1 появляется на первом выходе регистра 9.1 (на выходе первого разряда регистра). Единичный сиг- нал с выхода регистра 9.1 поступает на первый вход первой группы схемы 14.1 сравнения, Вследствие несовпадения комбинаций на первой и второй группах входов схемы 14.1 сравнения на ее выходе появляется сигнал нулевого уровня. Выход схемы 14.1 соединен с входом занесения регистра 13.1 хранения режима работы, записывающего информацию по заднему фронту сигнала на входе занесения. Таким образом, изменение уровня сигнала с 1 в О на выходе схемы сравнения 14.1 ведет к записи информации в регистр 13.1. В результате комбинации сигналов на первой и второй группах входов схемы 14.1 совпадают, и она вырабатывает сигнал единичного уровня. Таким образом, на выходе схемы 14,1 сравнения имел место импульс отрицательной полярности. Этот импульс поступает на управляющий вход блока 8.2 и разрешает отсчет времени для второй операции первой работы. Если пооводить аналогию с функционированием конвейерной технической системы, то к этому времени первое устройство системы закончило выполнение первой операции первой работы и начало выполнение первой операции второй работы, а второе устройство приступило к выполнению второй операции первой работы.

Появление второго отрицательного импульса на выходе блока 8.1 свидетельствует об окончании выполнения первой операции второй работы. На выходе второго разряда регистра 9.1 состояния технических систем появляется 1.

Появление первого отрицательного импульса на выходе блока 8.2 свидетельствует об окончании выполнения второй операции первой работы. На выходе первого разряда регистра 9.2 появляется 1, что вызывает появление отрицательного импульса на выходе схемы 14.2 сравнения, и в работу включается блок 8.3, отсчитывающий время выполнения третьей операции первой работы.

Предположим, что появление второго (третьего,...) отрицательного импульса на выходе блока 8.1 предшествует по времени появлению первого отрицательного импульса на выходе блока 8.2. Блок 8.1 начинает отсчитывать время первой операции третьей (четвертой,...) работы, а блок 8.2 продолжает отсчитывать время выполнения второй операции первой работы. В этой ситуации вторая операция второй (третьей,..,) работы ожидает окончания выполнения второй операции предыдущей работы. Как только это произойдет, на выходе блока 8.2 появится отрицательный импульс, записывающий 1 в первый разряд регистра 9.2 состояния технических систем. На выходе первого элемента 1/1 группы 12.1 появятся 1 (т.е. имеет место переход ). в результате чего на выходе схемы 14.1 появится отрицательный импульс, разрешающий отсчет времени для второй операции второй работы (блок 8.2).

Предположим теперь, что появление первого отрицательного импульса на выходе блока 8,2 предшествует по времени появлению второго отрицательного импульса на выходе блока 8.1. Это означает, что выполнение второй операции первой работы завершено, но выполнившее ее второе устройство технической системы ожидает окончания обработки первым устройством первой операции второй работы. Появление второго отрицательного импульса на выходе блока 8.1 вызывает появление отрицательного импульса на выходе схемы 14.1 сравнения, разрешающего отсчет времени для второй операции второй работы.

Далее устройство функционирует аналогично.

Появление 1 на выходе n-го разряда регистра 9.т состояния технических систем свидетельствует о том, что закончено выполнение m-й операции n-й работы, т.е. все работы технической системой выполнены. Этот сигнал единичного уровня проходит на сбросовый вход генератора 60 блока управления процессом имитации 7 и вызывает останов генератора. На выходах 15 устройства, соединенных с выходами счетчика 61 (т.е. выходах 64 блока 7), представлена информация о времени работы устройства (технической системы).

Блок управления процессом имитации 7 позволяет анализировать всевозможные ситуации, возникающие в процессе функционирования устройства, т.е. анализировать состояние устройства в любой наперед заданный момент времени. Так, если интересует состояние устройства в момент времени t (контрольное время), то при загрузке регистра 62 блока 7 в нею записывают информацию, соответствующую времени t. Когда счетчик 61 блока 7 досчитывает до этого момента (на счетный вход счетчика 61 поступают тактовые сигналы с выхода гене- 60), схема 63 давления (выполненная :ак схема сравнения) блока 7 вырабатывает сигнал положительной полярности, проходящий на вход остановки генератора 60 и останавливающий его (при несовпадении комбинаций на первой и второй группах входов схемы 63 давления на ее выходе имеет место сигнал нулевого уровня). На выходах 16 устройства представлена информация о его состоянии.

Если интересует общее время функционирования технической системы при выполнении всех работ, то при загрузке регистра 62 в него записывается информация, соответствующая времени, заведомо превышающему время выполнения системой всех работ. Информация о времени работы поступает на выходы 15 устройства.

Регистры 9.19.т состояния технических систем - n-разрядные двухтактные регистры с записью информации в первую ступень по заднему фронту сигнала

на входе занесения и с переписью информации во вторую ступень по переднему фронту сигнала на входе занесения. Вход первого разряда каждого из регистров подключен к логической единице, Входы каждого из последующих разрядов подключены к выходу предыдущего. Наличие 1 на выходе i-ro разряда j-ro регистра означает, что к данному моменту времени j-я операция 1-й работы выполнена (1 i n, 1 j m).

Рассмотрим работу блоков 8.18т

имитации технологических операций.

По сигналу начальной установки, (импульс отрицательной полярности), поступающему на вход 24 блока 8.1 и на входы 40

блоков 8.28.т, счетчики адреса 27 (блок

8.1) и 44 (блоки 8.2,...,8.гл) переводятся в нулевое состояние, на выходах одновибрато- ров 32 (блок 8.1) и 50 (блоки 8.2 ...,8.т) появляются (гарантированно) сигналы единичного уровня, на выходе счетчика 31 (блок 8.1) и сигнала о ненулевом состоянии каждого из счетчиков 48 (блоки 8.28.т) появляются сигналы нулевого уровня. Так как все счетчики 27 и 44 адреса обнулены, а

коммутаторы 25 и 42 пропускают на свои выходы сигналы с входов второй группы, то на выходах узлов оперативной памяти присутствует информация о первой работе. Далее рассмотрим работу блоков 8.1 и

8.28,гп отдельно.

Блок 8.1. Нулевой уровень сигнала начальной установки блокирует работу элемента И 30, на его выходе имеет место сигнал нулевого уровня, под воздействием которого

счетчик 31 и переводится в состояние, при котором на его выходе имеет место сигнал нулевого уровня. После окончания действия отрицательного импульса начальной установки на первом входе элемента И 30 постоянно присутствует сигнал единичного уровня, разрешающий прохождение сигнала с выхода одновибратора 32 на вход управления счетчика 31.

Под воздействием отрицательного импульса начальной установки на выходе одновибратора 32 появляется сигнал единичного уровня. Задержанный элементом 33 этот сигнал поступает на второй вход элемента И 28. Параметры элемента 26 задержи таковы, что формируемая им задержка по длительности превосходит задержку, формируемую элементом 33. Таким образом, к тому моменту, когда на выходе элемента 26 появится задержанный фронт

17 174110218

(перепад ) отрицательного импульсаПредположим, что число, записанное в

начальной установки, на выходе элементасчетчик 31, не равно нулю. Поступающие на

33единичный уровень уже присутствует.вход 23 блока тактовые сигналы проходят на

Таким образом, изменение уровня сигна-вход синхронизации счетчика 31 и декре- ла на первом входе элемента И 285 ментирует его. Очередной тактовый сигнал вызывает такое же изменение сигнала на егообнуляет счетчик 31, и на его выходе имеет выходе. Фронтом сигнала начальнойместо переход . Далее блок 8.1 про- установки задержанным, элементом 26,вдолжает функционировать аналогично, счетчик 31 длительности записывается ин-Параметры одновибратора 32 и элемен- формация о первой операции первой работы.10 та задержки 33 таковы, что интервал време- В дальнейшем на первом входе элемента Ини от заднего фронта импульса () с 28 постоянно присутствует сигнал единично-выхода одновибратора до переднего фронта го уровня, разрешающий прохождение сигна-импульса () на выходе элемента залов, вырабатываемых одновибратором 32 идержки меньше длительности паузы между задерживаемых элементом 33, на выход эле-15 двумя соседними тактовыми сигналами. Это мента (фронтами этихсигналовосуще-обеспечивает устойчивую работу блока 8.1, ствляется занесение информации в счетчикБлагодаря внесению задержки, форми- 31 во время работы устройства).руемой элементом 33, отрицательный имСобственно работа блока 8.1 (и всегопульс на входе управления счетчика 31 устройства) начинается после окончания20 предшествует по времени изменению уров- действия отрицательного импульса началь-ня сигнала 0--У1 на входе занесения счетной установки. С задержкой, формируемойчика 31, т.е. операции управления и записи элементом 59, после прихода фронта 1 разнесены по времени. Формируемая эле- сигнала начальной установки блок 7 управ-ментом 33 задержка обеспечивает срабаты- ления начинает вырабатывать тактовые сиг-25 ванию счетчика 27 адреса и узла 29 налы. Параметры элемента 59 таковы, чтооперативной памяти (режим чтение) до длительность формируемой им задержкиприхода фронта сигнала на вход превосходит длительность задержки, фор-занесения счетчика 31, т.е. обеспечивает за- мируемой элементом 26 (это обеспечиваетпись в счетчик 31 корректной информации (о устойчивую работу блока 8.1 при начале от-30 времени очередной операции), счета времени выполнения первой опера-Рассмотрим работу блока 8,2 (блоки ции первой работы). 8.38.гл работают аналогично).

Если записанное в счетчик 31 число неНулевой уровень сигнала начальной ус- равно нулю, то на его выходе остается О, втановки блокирует работу элемента И 43, и противном случае на выходе происходит из-35 на его выходе имеет место сигнал нулевого менение сигнала 1. Одновибратор 32уровня, под воздействием которого счетчик запускается фронтом сигнала () на48 и переводится в состояние, при котором входе запуска, поэтому изменение сигна-на его выходе сигнала о нулевом состоянии ла на выходе счетчика 31 приводитимеет место сигнал нулевого уровня, а на к запуску одновибратора 32, на выходе кото-40 выходе сигнала о ненулевом состоянии - рого появляется короткий отрицательный им-сигнал единичного уровня. После окончания пульс, который инкрементирует счетчик 27действия импульса начальной установки на адреса и который через элемент 30 И посту-первом входе элемента И 43 постоянно при- пает на управляющий вход счетчика 31. Всутствует сигнал единичного уровня, разре- результате на выходах узла 29 оперативной45 шающий прохождение сигнала с выхода памяти появляется информация о времениодновибратора 50 на управляющий вход выполнения первой операции следующей ра-счетчика 48,

боты, а на выходе счетчика 31 появляетсяИмпульс начальной установки поступанулевой уровень. С выхода одновибратора 32ет на нулевой вход триггера 49 и переводит

отрицательный импульс поступает на выход50 его в нулевое состояние. Сигнал нулевого

34блока. Кроме того, этот импульс, задер-уровня с выхода триггера 49 поступает на жанный элементом 33, через элемент И 28вход элемента 47 И и блокирует прохожде- поступает на вход занесения счетчика 31 иние тактовых сигналов со входа 41 блока на своим фронтом заносит в счетчиксчетный вход счетчика 48. Отрицательный информацию с выходов узла 29 оперативной55 импульс на входе 39 блока 8.2 устанавливает памяти. Если в счетчик было записано числотриггер 49 в единицу, тем самым разрешая нуль, то блок 8.1 продолжает функциони-прохождение тактовых сигналов на счетный ровать аналогично: на выходе счетчика 3-1вход счетчика 48. Задержанный элементом будет иметь место переход и т.д.45 фронт импульса с входа 39 поступает на

вход занесения счетчика 48, и в счетчик записывается информация с выходов узла 46 оперативной памяти. Если в счетчик 48 записан нуль, то на выходе сигнала о нулевом состоянии счетчика происходит переход 1Л #0, Это изменение сигнала на выходе счетчика 48 влечет за собой занесение нуля в триггер 49, в результате чего блокируется прохождение тактовых сигналов на счетный вход счетчика 48. Изменение сигнала 0 41 на выходе сигнала о нулевом состоянии счетчика 48 запускает одновибратор 50, отрицательный импульс с выхода которого поступает на выход 51 блока И, кроме того, инкрементирует счетчик 44 адреса и через элемент 43 И поступает на управляющий вход счетчика 48 На выходе сигнала о нулевом состоянии счетчика появляется нулевой уровень.

Если в счетчик 48 записывается число, не равное нулю, то тактовые сигналы со входа 41 через элемент 47 И поступают на счетный вход счетчика и декременгируют его Очередной тактовый сигнал обнуляет счетчик 48, и на выходе сигнала о нулевом сосго : ии счетчика наблюдается переход 1, Далее блок 8 2 функционирует аналогично

Элемент 45 задержки необходим для временного со ласования работы блока 8.2 и устройства, так как интервал времени между импульсами на выходе 51 блока и на его входе 39 может быть весьма нсзначитель ным

Рассмофим работу устройства для имитации технической системы конвейерною типа по определению полного времени работы и времени простоя K-i о устройства системы. Полное время работы К-roустройства системы есть интервал времени (количество тактовых импульсов) между поступлением первой работы на К-е устройство системы (блок имитации технологических операций 8.К начинает отсчет времени для К-й операции первой работы) и окончанием выполне- ния последней n-й работы на К-ом устройстве системы (блок имитации технологических операций 8.К закончил отсчет времени для К-й операции последней работы). Время постоя К-ro устройства системы определяется как сумма интервалов времени, в течение которых К-е устройство, выполнив К-ю операцию очередной работы i (1 i n-1), не приступает к выполнению К-й операции следующей работы i+1. Простой может быть вызван тем, что к моменту окончания выполнения К-й операции работы i еще не закончено выполнение (К-1)-й операции работы 1+1 (т.е. блок имитации технологических операций 8.К завершил отсчет времени для К-й операции i-й работы, а блок 8.К-1 еще не завершил отсчет времени для (К-1)-й операции (М)-й работы). Простои возможны на всех устройствах системы, кроме первого.

Накопление информации о полном времени работы К-го устройства системы осуществляется соответствующим счетчиком 10.К полного времени работы систем, о времени простоя -соответствующим счетчиком 11.К-1 времени простоя систем Отсчет времени всеми счетчиками осуществляется под

воздействием тактовых импульсов, вырабатываемых блоком 7 управления процессом имитации. При инициализации устройства под воздействием импульса начальной установки все счетчики переводятся в исходное

нулевое состояние, и на выходах 17 информации о полном времени и 18 данных о времени простоя (устройств системы) систем для имитации присутствуют сигналы нулевого уровня.

Для реализации функции счета полного времени работы К-го устройства системы работа соответствуюа его счетчика 10.К блокируется до момента начала пересчета времени для К-й операции первой работы

(за исключением счетчика 10.1, который начинает вести счет сразу же по окончании деистзия импульса начальной установки) Этот момент времени совпадает с моментом появления сигнала единичного уровня на

выходе первого разряда регистра 9.К-1 Появление сигнала единичного уровня на выходе п-го разряда регистра 9. К свидетельствует об окончании времени выполнения К-й операции n-й работы (Ьлок имитации технологических операций 8.К закончил пересчет времени для всех работ) и блокирует работу счетчика 10.К. Таким образом, работа счетчика 10.1 блокируется сигналом единичного уровня на его входе (прямом) разрешения

счета, поступающим с выхода n-го разряда регистра 9.1, а работа счетчика 10.К (2 К т) блокируется сигналами единичного уровня на первом входе разрешения счета (прямом), поступающим с выхода п-го

разряда регистра 9.К, и нулевого уровня на втором входе разрешения счета (инверсном), поступающим с выхода первого разряда регистра 9.К-1.

Блокировка по первому и второму входам разрешения счета счетчиков

11,111.ГП-1 осуществляется аналогично

блокировке счетчиков 10.210.т. Для

предотвращения срабатывания счетчика 11 К в то время, когда соответствующий

блок 8.К+1 ведет отсчет времени для К-й операции некоторой работы, осуществляется блокировка счета; на третий вход разрешения счета (прямой) счетчика 11.Кс выхода 52 блока 8.К-1 подается запрещающий сиг- нал единичного уровня. В соответствии с логикой работы блока 8.К-1 триггер 49 устанавливается в единичное состояние только на время, в течение которого ведется пересчет для выполняемых блоком операций. Во всех остальных случаях, т.е до момента начала работы блока (до момента поступления на К-е устройство системы первой работы) и во время простоев блока, триггер 49 находится в нулевом состоянии, и сигнал с его выхода не блокирует работу счетчика 11. К.

В таблице приведены режимы работы счетчиков 10,1, 10.К (2 К т), 11,К ( т-1).

В процессе функционирования устрой- ства на выходах 17 и 18 присутствуют информация о полном времени и данные о времени простоев устройств системы. Информация и данные имеют смысл в любой момент времени работы устройства как на- копленные за соответствующее время имитации, представленное на выходах 15.

Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от аналога позволяет улучшить управление конвейерной технической сие- темой за счет имитации ее работы с возможностью определения временных простоев оборудования (устройств системы) при ее функционировании.

Наиболее целесообразно использова- ние предлагаемого устройства в целях имитации работы технических систем, критериями оценки качества функционирования которых являются суммарное время выполнения совокупности работ, коэффици- ент загрузки оборудования, максимальная длительность простоев оборудования и др. Устройство позволяет производить оценки общего времени выполнения совокупности работ технической системой и времени вы- полнения системой группы операций группы работ, позволяет определить состояние системы (по выполнению ей работ) в любой наперед заданный момент времени. Устройство позволяет также выявлять узкие мес- та, т.е. определять простои оборудования {устройства системы) при функционировании системы. С помощью предлагаемого устройства могут решаться задачи оптимального упорядочения работ, выполняв- мых системой.

Для оценки преимуществ устройства сравним его с базовым обьектом, в качестве которого рассмотрим алгоритм исследования конвейерной технической системы. Устройство имитирует процесс функционирования исследуемой системы физическим процессом, происходящим обычно в другом масштабе времени, но с сохранением однозначного соответствия между параметрами модели и оригинала. При этом в отличие от моделирования на ЭВМ (с помощью упомянутого алгоритма) в предложенном устройстве используется не математическая модель, а физический аналог исследуемой системы (электрическая цепь). Использование предлагаемого устройства при исследовании конвейерной технической системы позволяет существенно сократить сроки исследования и затраты машинного времени (времени ЭВМ), необходимого для моделирования (исследования) системы,

Формула изобретения 1. Устройство для имитации технической системы конвейерного типа, содержащее блок управления процессом имитации, m блоков имитации технологических операций, m регистров состояния технических систем, т-1 групп по п-1 элементов И, т-1 регистров хранения режимов работы, т-1 схем сравнения, информационные входы блока управления процессом имитации и информационные входы всех m блоков имитации технологических операций подключены к информационным входам устройства, входы задания номеров работ всех m блоков имитации технологических операций соединены с соответствующими входами устройства, входы ввода координат блока управления процессом имитации связаны с входами ввода координат устройства, вход разрешения загрузки блока управления процессом имитации подключен к входу разрешения загрузки устройства, вход задания режима каждого из блоков имитации технологических операций подключен к входу задания режима устройства, входы начальной установки блока управления процессом имитации, всех m блоков имитации технологических операций, регистров состояния технических систем и регистров хранения режимов работы подсоединены к входу начальной установки устройства, с первого по т-й выходы разрешения записи блока управления процессом имитации соединены соответственно с входами разрешения записи с первого по m-й блоков имитации технологических операций, тактовый выход блока управления процессом - имитации соединен с входами синхронизации всех блоков имитации технологических операций, выход каждого блока имитации

технологических операций связан с входом занесения соответствующего с первого по т-и регистров состояния технических систем, информационный вход каждого из которых является входом устройства для подачи сигнала логической единицы, первые выходы первых т-1 регистров состояния технических систем соединены с первыми информационными входами первых т-1 регистров хранения режимов работы и с первыми входами первых групп входов первых т-1 схем сравнения, входы с второго по n-й первых групп входов которых и информационные входы с второго по п-й регистров хранения режимов работы с первого по (т-1)-й связаны с выходами элементов И соответствующей с первой по (т-1)-ю группы так, что выход i-ro (I 1, 2,...,п-1) элемента И группы соединен с (1+1 )-м информационным входом регистра хранения режимов раОогы и с (И1)-м входом первой группы входов схемы сравнения, выходы с второго по n-й ршистров состояния технических систем связаны с входами элементов И соответствующей группы элементов И гак, что К-и выход регистра состояния технических систем соединен с первым входом (К-1)-го элемента И группы, вторые входы всех элементов И групп подключены к соответствующим выходами регистров состояния технических систем так, что вторые входы элементов И К-й группы соединены с соответствующими выходами (К+1)-го реги- ст ра состояния технических систем, выходы каждого регистра хранения режимов работы связаны с второй группой входов соответствующей схемы сравнения, выходы схем сравнения подключены к входам занесения соответствующих регистров хранения режимов работы и к управляющим входам блоков имитации технологических операций так, что выход К-й схемы сравнения соединен с входом занесения К-го регистра хранения режимов работы и с управляющим входом (К+1)-го блока имитации технологических операций, n-й выход т- го регистра состояния технических систем соединен с входом сброса блока управления процессом имитации, информационные выходы которого являются выходами устройства для выдачи информации о времени работ ы устройства, выходы всех регистров состояния технических систем служат выходами данных о состоянии системы, входы для подачи сигнала логического нуля всех блоков имитации технологических операций, кроме первого, являются соответствующими входами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства путем введения средств, позволяющих улучшить управление конвейерной технической системой за счет имитации работы конвейерных систем с возможностью определения временных простоев оборудования при ее функционировании, в устройство введены m счетчиков полного времени работы систем и т-1 счетчиков времени простоя систем, входы начальной установки и входы синхронизации всех счетчиков полного времени работы систем и всех счетчиков времени простоя систем подключены соответственно к входу начальной установки устройства и к тактовому выходу

блока управления процессом имитации, п-й выход первого регистра состояния технических систем соединен с входом разрешения счета первого счетчика полного времени работы систем, л-е выходы с второго по гл-й

регистров состояния технических систем связаны с первыми входами разрешения счета с второго по m-й счетчиков полного времени работы систем и с первыми входами разрешения счета всех счетчиков времени простоя систем так, что n-й выход К-го регистра состояния технических систем соединен с входами К-го счетчика полного времени работы систем и (K-l)-ro счетчика времени простоя систем, первые выходы с

первого по (т-1)-й регистров состояния технических систем связаны с вторыми входами разрешения счета с второго по гл-й счетчиков полного времени работы систем и с вторыми входами разрешения счета всех

счетчикоо времени простоя систем так, что первый выход К-го регистра состояния технических систем соединен с входами (К+1)- го счетчика полного времени работы систем и К-го счетчика времени простоя систем, выходы блокировки счета с второго по m-й блоков имитации технологических операций связаны с третьими входами разрешения счета с первого по (т-1)-й счетчиков времени простоя систем так, что выход К-го блока

имитации технологических операций связан с входом (К-1)-го счетчика времени простоя систем, выходы всех счетчиков полного времени работы систем являются выходами устройства для выдачи информации о полном

времени работы систем, выходы всех счетчиков времени простоя систем служат выходами устройства для выдачи данных о времени простоя устройств системы.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок управления, процессом имитации содержит дешифратор, элемент задержки, генератор импульсов, счетчик, регистр и схему сравнения, выход которой соединен со входом остановки генератора

импульсов, вход сброса которого является входом сброса блока, а вход запуска связан с выходом элемента задержки, вход которого и вход сброса счетчика подключены к входу начальной установки блока, выход генератора .импульсов соединен с тактовым выходом блока и со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с информационными выходами блока и с первыми входами схемы сравнения, вто0

рые входы которой связаны с выходами регистра, информационные входы которого подключены к информационным входам блока, а вход занесения - к выходу первого разряда дешифратора, выходы остальных разрядов которого соединены с первого по m-й выходами разрешения записи блока, информационные и управляющий входы дешифратора связаны с входами ввода координат и разрешения загрузки блока.

Изобретение относится к вычислительной технике, техническим средствам управления и моделирования. Устройство содержит блок управления процессом имитации, группы блоков имитации технологических операций, регистров состояния технических систем, регистров хранения режимов работы схем, сравнения, счетчиков полного времени работы систем и времени простоя систем, ряд групп элементов И, что обеспечивает расширение области применения устройства путем введения средств, позволяющих улучшить управление конвейерной технической системой за счет определения временных простоев оборудования при ее функционировании. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Примечание. Х-уровемь сигнала не имеет значения

л /

/v /V

&.«-

/V

/

j

Ш-Г

л

LJM1

Csj

I

L

Ж

1

4 Кп

И

/N /N

3LJ

iЈ

Л /т

/ л Л

LSJ

/

t

TO

±3L

7V Ж

/ч.

ч s §

J

f)

I

п

11

FO

L-«sL J

/wv

cpus fy