Výskuaná správa a etapě

VtaOMft tftStAV M U R l f l E Í Pobočka Prah»

Výakuaný aáaars 240

Výskuaná správa a etapě 8. 05 12 02 09 Nasev etapy I "Návrh automatiky vybraného technologického celku elektrárny typu WBB" Začátek prací» duben 1972 Datum oponentury: 28.3.1973 Etapa je ěáatí dílčího likolut Syatéay regulace a automatizace jaderných elektráren Síslo úkolu va státním planut Odpovědný pracovník Bt

F-O9~125~O06/2 Zng. M. Boraky

Spolupracovnícis

Zng» J. Kůrka

aWt£

Zng» U. Pechač Ing. B. Kuklík Zprávu sestavili

Ing. P. Ochotný Zng. M. Boraky

Vedoucí oddělaníf Vedoucí odboruf fieditel poboSkys

Ing. M. Pachaě Ing. P. St irský, CSc SÍMAI Zng. V. Vítek, CSc ЛДДО^р Ing. M. Matoušek

Zpráva ná 74 strany &ala výtlaku»

Mt regret that lone of the pages in the microfiche copy of chi» report nay not be up to the proper legibility standard*, even though the best possible copy was used for preparing the naster fiche.

AHOTACB Р-09-125-008/2 Ing. Milan Borský odbor 240 05 12 02 09 Návrh automatiky vybraného technologického celku elektrárny typu W E R M Ve zprávě jsou shrnuty úvahy obecného charakteru o automa­ t i z a c i jaderných elektráren a demonstrována aplikace souboru programů pro strojovou syntézu automatů, a to na přiklade návr­ hu automatu pro ovládáni funkčního celku vývěv. Rovněž jsou popsány dva nové programy zařazené do souboru, a to program pro minimalizaci logických výrazu MTVO a program pro dekompo­ zici logické funíce. Samostatnou kapitolou je úvodní studie к metodice vyšetřováni spolehlivosti funkce automatik. SUMMARY.

^4)9-125-008/2 Ing. Milan Borský depfcv 240 05 12 02 09 Design of automat o£ the chosen technological unit of type W E R nuclear power plant In the report some general ideas concerning automation of nuclear power plants are suiamarized and the application of a set of programs performing automatized synthesis of sequential machines is illustrated by a design of the airpump circuitry automat. Two new programs recently involved in the set are described. The first one MTVO is program to perform the minimization of logical expressions and the second one is to perform the decomposition of logical function. The first study of the reliability calculation of automat forms the particular part of the report. •ДНН0ТА1ЩЯ ^-09-125-008/2 Инж. Милан Борскы отдел 240 05 12 02 09 Разработка автоматики избранного технологического узла электростанции типа ВБЭР В отчете резюмируются соображения общего характера об автоматизации ядерннх электростанций. На примере разработки автомата для управления узла вакуумного насоса демонстрируется применение.системы программ созданных для синтеза автоматов при помощи ЦВМ. Описаны две новые программы включенные в систему программ а именно программа минималиаации логических выражений MTV0 и программа для декомпозиции логической функции. Самостоятея! ной главой отчета являются вводные соображения по методике проверки надежности автоматов.

- 11. Obsah 2. Tfvod 3. Rosbor elektrárny typu W E R s hlediska automati­ zace 3.1 Metodika roz&cleni elektrárny na funkční skupiny 3.2 Koncepce automatizace elektrárny W E R 3t3 Návrh autoaatu a zvýšeni jejich spolehli­ vosti

3 5 5 8 9

4. Návrh automatu ovládáni funkčního celku (IV. úroveň)- vyvěvy 4.1 Funkce, činnost a požadavky na automatizaci 4.2 Algoritmus činnosti funkčního celku - Vyvěvy 4.3 Vlastni návrh automatu 4.3*1 První varianta řešeni automatu 4.3.2 Druhá varianta řešeni automatu 4.4 Zhodnoceni variant řešeni automatu - vyvěvy 4.5 Návrh algoritmu ovládáni funkční skupiny kondenzace ( I H . úroveň) 4.6 Dodatek

12

5. Programy

35

12 14 14 15 22 23 28 32

5.1 Program pro minimalizaci logických výrazů s využitím neurčených mist - NIVO

55

5И.1 Algoritmus 5.1.2 Zadáváni úlohy a výstup výsledku 5*1*3 Možnosti a omezeni programu

35 40 41

5*2 Program pro dekompozici logické funkce s ohledem na jej i realizovatelnost pomoci prvku pro součet, součin a negaci s omeze* ným.počtem vstupu - NAND 5*2.1 Popis programu 5*2.2 Omezeni programu 5.2.3 Popis činnosti programu

41 42 45 45

05 12 02 - 2 -

6. Spolelalivost automatik 6.1 Spolehlivostni výpočet objektu 6*2 Zvyšováni spolehlivosti 6.2.1 Systém dva se t ř i 6.2.2 Systém t ř i te čtyř 6.2.3 Systém dva se dvou

46 47 51 57 61 65

6.3 Stručné oceněni jednotlivých způsobů záloLováni

67

7. Závěr

72

8. Seznam literatury

75

•

05 12 02 09

-3-

Výsledky obsažené v této zprávě savá suji na předchozí etapy úkolu, ve kterých jsme se zabývali zpracováním systematických metod syntézy automatů do prakticky použitelné formy. Snažili jsme se na základě těchto metod vytvořit pokud možno ucelený soubor pro­ gramů pro číslicový počítač, který by umožnil ziskat logicky rov­ nice pro jednotlivé vnitřni proměnné a výstupy automatu na základě výrojové tabulky tolsoto automatu. V předcházející zprávě byly popsány programy umožňující kóao/ání vnitřních stavů automatu a to jak pomoci tzv." sousedních kódu, tak pomoci přímých přechodů mezi stavy. Dále byly popsány programy pro minimalizaci logických funkcí a to metodou konsensus a ustodou Quine-McCluskey. Byl rovněž vypracován program pro rsdukci počtu stavu ve vývojové tabulce. Dosavadní zpsúeob návrhu automatů pro elektrárny, včetně jader­ ných, spočívá převážně na lafcuioi projektanta, který automat . projektuje • Systematické metody syntézy automatů, které jsou poměrně pracné, našly zejména uplatnění při návrhu některých obvodů samočinných počítačů (synchronní.automaty), ale pro průmyslové automaty se dosud málo využívají. Vzhledem к narůstající složi­ tosti průmyslových automatů a ke zvýšeným nárokům na bezpečnost jejich funkce v jaderných elektrárnách, je však použití těchto in.jood žádoucí. Haše jaderná energetika se v.současné době zaměřila na elektřár ny s lehkovodním reaktorem voroněžského typu. Provedli jsme tedy na základě dostupných materiálů rozbor tohoto typu elektrárny a první návrh rozděleni zařízení elektrárny podle úrovní automatizace. Musíme bohužel konstatovat, že materiály, které jsme měli к dispo­ zici jsou velmi stručné a neúplné a tak mohl být proveden pouze první hrubý návrh, který bude postupně upřesňován. Vybrali jsme jeden objekt, který byl zařazen z hlediska automatizace do . IV. úrovně, a jehož technologické zadání bylo dosti úplné skupinu vývšv kondenzátoru turbiny a navrhli-jsme pro její ovlá­ dání automat. Při návrhu automatu jsme využili programy vypraco­ vané v předcházejícinh etapách.

05 12 02 09 -

A -

Soubor programu jsme doplnili o program pro zjednodušováni logických funkci, který využivá i těch-kombinaci proměnných, pro které neni funkce definována,a o program, který převádí soubor pxiiďárnioh implikantů funkce, ziskanýaBi n i m l i s a c i , do tvaru rcalizovatelnélio pomoci prvků pro logický součin, součet а negaei. Tento program provádi vytýkáni společných částí, výrasu před sávorky, přičemž se respelriuje omezený počet vstupů, jednotli­ vých prvku. U automatu pro jaderné elektrárny jsou kladeny zvýšené nároky na bezpečnost a spolehlivost jejich funkce• Proto jen» se začali zabývat.otázkou zvýšeni spolehlivosti pomoci redundantních zapojeni. Výsledky našich, prmich úvah, které zatím vůbec neuvažovaly opravy během provozu jsou uvedeny v ác*té kapitole zprávy»

05 12 02 09 • 5 3. Rozbor elektrárny t7pu Т У Ю s hlediska automat! sace

Řešeni automat!sace elektrárenského bloku představuje vyrašeni celé řady otázek. Jedná se především o následující: a) Dokladná znalost vlastnic procesu a s nim souvisejíc! с led jednotlivých operaci při provozních, ale i neprovo žních stavech b) Znalost technologie jednotlivých z&řizeni c) znalost vzájesane součinnosti jednotlivých technolo- gických zařízeni v různých režimech. Dále jsou to otázky výběru automatizačniho systému, požadovaný stupen automatizace • . . . atd. Abychom mohli s úspěchem přistoupit к řešeni automatizace dsnéjo ot jektu, je třeba provést jeho důkladnou analýzu, rozbor jeho činnosti. Při rozboru činnosti jaderné elektrárny se ukazuje, že je .o vhodné rozdělit celý proces v řadu uzavřených dilčich podprooesů. Tyto pak představuji soubor navzájem funkčně propojených techno» logických zařízeni. Aby bylo možno toto provést, je třeba najit vhodná kritéria, jak zisbat co nejlepší rozčlenění daného procesu na Uzavřené dílčí technologické podprocesy. Jako určující kritérium jsme pro naše další úvahy zvolili kritérium výměny informaci. 3.1 Metodika rozdělení elektrárny na funkční skupiny Jaderná elektrármpředst&vuje určitý reálný systém, předsta­ vený souborem podsystému, mezi nimiž existuji přesně definované vzájemné vztahy. Tento systém je dále ovlivňován svým okolím nebo ne. Podle toho rozeznáváme následující "typy systémů. a) Systém absolutně uzavřený, u něhož se působnost okolí na systém ne uvažuje | b) Systém relativně uzavřený u něhož jsou vstupy a výstupy, kterými působ! na okolí a naopak okoli na systém přesně defino­ vány» c) Systém otevřený, u něhož uvažujeme všechny možné vli­ vy okolí na systém a naopak. 7 dalších úvahách vycházíme z předpokladu, že Utóes» elektrárnu uvažovat jako systém relativně uzavřený, u něhož vstupy a výstu­ py jsou známy.

05 12 02 09 6 U každého systému je déle nutno rozeznávat chováni systÉm, definované jako závislost mezi podněty (vstupy) a odezvami (výstupy), a také strukturu systému, definovanou spůcobem uspořádáni vzájemných vazeb aesL prvky systému a chovánim těchto prvku. Důležitým pojmem při rozděleni e l , bloku na funkční sku­ piny je rozlišovací úroveň, která nám určuje stupen rozlišeni daného ďcouEiariého systém'podle funkční z á v i s l o s t i ; První stupen rozlišeni jo např. e l . blok jako celek, touhy stupen rozlišení budou představovat např. turbosoustzo j i , parogenerátorý rsak^or . . . , nebo-li, každý další stupen rozlišeni systému,, představuje stále jeaaiějši rozlišeni chovaní a struktury daaébo systému. Z toho plyne, že prvky systéoo, na určité úrovni se při zvýšeni rozlišovací úrovně o jednotku, stávají samy zkousaný­ mi systésy. Každý systém S se tedy skládá z jednotlivých podsystému. Každý podsystém uvažujeme jako. relativně uzavřený systém n i ž š í lio řádu к uvažovanému systému Š. К pojmu prvek systému docházíme na rozlišovací úrovni systému S, když j i ž nechceme nebo nemůžeme jeho strukturu a chováni r o z l i š i t . Pokládáme proto za účelné, stanovit nejprve systémy, které jsou charakterizovány autonomností svého chodu - tzv. funkční skupiny. Jako určující hledisko budeme uvažovat minimum vnějších informačních vazeb.' ifa obr. 1 je naznačeno rozděleni "technologického zařizani e l . WEE do jednotlivých úrovni, a to poditc podřízenosti nebo nadřazenosti jednotlivých funkčních ákupin. Def.; Jřunkcní skupina je tvořena technologickými zařizeníiai, které z funkčního hlediska bezprostředně к sobě náležejí. Tato funkční skupina představuje uvnitř celého procesu jeden uzavřený dílčí proces. Rozdílení bloku (elektrárny) na funkční skupiny podle úrovně automatizace, je prvním, aJe důležitým krokem pro úspěšné zvládnuti' problematiky automatického řízeni operací spouštění, odstavování, normálního provozu a havarijních stavu. Rozděleni bloku WKR jsme provedli z dostupných informací o řidicicm systému e l . WER, které jsme v puběhu prací na tomto úkolu získali od pracovníku SGP. Tyto metriály neumožňují provést hlubší analýzu toboto objektu. Z toho plynou následující závěry. Tak jak bude

05 12 02 09 - 7 flroven t.

ÍI;

Ш,

IV»

Chemická regulace reaktoru . Systém kompenzace objemu

Reshtor + primární Systém huvsoljnl okruh ochrany reaktoru

čerpadla přívodu bóru Hospodářství bér Dávkovači čerpadla Doplňovací čerpadla el. ehřiváky sprchový systém havarijní doplňovací čerpadla

Šidíc! tyče hasicí zařízeni diesel agregáty havarijal čerpadla - bor Systém doohlazováni Redukční stanice technolog* kondenzátor dochlasovaci čerpadla Zahlcováni arnatudr Sekčnl araatm. у Ovládáni armatur - blokády Hlavni cirkulační Zahlcováni ucpávek čerpadlo olejové bospodárstvi vodní hospodářství systém chlazeni pomocné cirkul. čerpadlo Systém čištěni Chladiči systera filtrační systém vody

M o

Ifi Parogenerátcr s

ti

lurbosoustrojl

Napájeni odvzdusněhi odvodněni Turbogenerátor

Kondenzace

Hlavni napáječi čergadla havarijní napájecí čerpadla systém odvzdushěni systém odvodnění vodíkové a olejové hospodářství příslušenství TG buzeni TG 220 МГ a 6MW vodní hospodářství №EBg, VTBS Vývěvy kondenzátní čerpadla kondenzace komínkové páry Kapajecí nádrž, ЯТ0 Podávači čerpadla

Regenerace

Obr. 1

05 12 02 09

- 8 -

docházet к postupnému upřesňování a vyjasxbváni.řiáiciho systému e l , WER, bude také nutně docházet к postupnému upřesňování vzájemných vazeb mezi jednotlivými úrovněmi; a z toho "plynoucím změnám ve struktuře-. 3.2 Koncepce automatizace elektrá. у VYBR •

Naše úvahy o .koncepci automatického ovládání el. W E R vychá­ zejí ze umíněného rozdělení elektrárny na jednotlivé systémové úrovně, přičemž našim cileo bude vyšší stupen automatizace, než tomu bylo u jaderné elektrárny A 1, kde jsou převážně automaty páté a čtvrté ůr«vnš s ručním místním a dálkovým ovládáním soustředěným na místní štít a do BB, Jim jsou nadřazeny pouze některé automaty, které zajiš-6ují přechod na náhradní režim v důsledku nějaké havárie, ne£o v přechodových stavech. Zkvalitnění automatického ovládání el. W E R představuje přechod na vyšší úroveň řízení automatu, doprovázený zvýSenou spolehlivostí činnosti těchto zařízení. Zde se nám naskýtají tři způsoby, jak toto řešit, a) Navrhnout pevnou logiku sestavenou z určitého logického systému pro všechny úrovně. b) Provést všechny funkce automatu na žídicí počítač. c) Kombinovat pevnou logiku s řídicím počítačem (zde vyvstává problém do jaké úrovně počítač a kde pevná logika). V každém případě však přechod na vyšší úrovně vyžaduje důkladné posouzení jednotlivých objektů elektrárny, vysledování funkčních celků, .jejich vzájemných návazností a jejich podmíněné činnosti. Že je to záležitost velmi důležitá, vyplývá i ze zahraničních zkušeností. Např. tae^ kde volili úrovňovou pevnou logiku, dospěli po určité době к závěru, že funkční sÉupiny, navržené v projektu, neodpovídaly skutečnému chování a skutečným návaznostem v činnosti září z oni a musely být proto sestaveny nové funkční skupiny. To pochopitelně mělo za následek změnu počtu logických prvků a změ­ ny kabeláže. Obdobné závěry byly učiněny i v případě txelých řetězců sestavených.z funkčních skupin, což melo opět svůj dopad ve změnách kabeláže. V situaci, kdy во přaéhází na voroněžský typ elektrárny by bylo proto nejvýhodnější, aby skupina několika pracovníků pověřených vypracováním takovéhoto rozboru měla možnost se podrobně seznámit s provozem elektrárny, nejlépe formou stáže. Rozbory,

- 9 -

0$ 12 02 09

které dosud vznikly a jež vycházely pouze z projektové dokumentace (často neúplné a velmi stručné), nemohou byt zcela vyčerpávající a po jejich realizaci bychom se mohli setkat s výše popsanými potížemi» Z hledisla kompleimi automatizace bloku s použitím řídicího počítače (jak je předpokládáno u tohoto typu jaderné elektrárny) je výhodná varianta c), která předpokládá důsledné řízení automa­ tu III.nebo IV. úrovně řídicím počítačem. Zatím však nedovedeme posoudit, zda tato varianta bude nejvýhodnější, nebol s vjTižitzLm řídicího počítače pro .tyto úkoly a s použitím na.jaderné elektrár­ ně vůbec, nemáme dosud vlastních praktických zkušenosti. Připravuje se sice jeho pokusné narazeni na el. A. 1, avšak uskutečnění tohoto záměru je ještě vzdálená. Počítá se rovněž s využitím tohoto počítao* ve funkci někteiých vybraných automatik. Teprve výsledky nám ukáží naše další možnosti v této oblasti. ]

3.3 Hávrhrautomatu a zvýšeni jejich spolehlivosti i

l ]

Východiskem pro řešení automatik bude požadovaný stupen automatizace bloku. Řízení rozsáhlých a komplikovaných procesů bývá organizováno v několika úrovních řízení, řazených vzájemně hierarchickým způsobem. Sekvenční automaty vyšších úrovní přitom sleduji a řídí hlavní operace technologického procesu, které mohou samy v sobě zahrnovat celou řadu dílčích operací, řízených automaty nižší úrovně, Cím nižší úroveň, tím více se přechází od rozhod­ nutí a řídicích" povelu sdruženého významu na rozhodnutí detail­ ní, vztahující se na menši funkční části řízeného objektu. Příkladem je moderní koncepce automatizace velkých energetic­ kých bloků, kde se rozlišuje pět úrovní automatickélio řízení, z čehož asi tři úrovně mohou být prováděny systémy sekvenčních automatů а к nim příslušejících zařízení. Nejvyšší úrovně řízeni jsou zajištěny řídicím počítačem. Budování hierarchických systémů řízení je podmíněno uspořádáním, které dovoluje vzájemné vazby mezi sekvenčními auto­ maty na různých úrovních řízení (nebo i na stejné úrovni řízeni), ; Kaší snahou bude dosáhnout co nejvyšší spolehlivosti a bezpečnosti ; v činnosti automatů. Prvým krokem к tomu je přesná ъ, vyčerpávající , znalost funkce technologického zařízeni (tzv, funkční technologický i

05 12 02 09 - 10 rozbor odpovid&jici dané úrovni automatu)* Dalším ^tůležitým činitelem je volba logického systému г něhož se budou automaty r e a l i z o v a t . Tento systém by měl být pokud možno jeden a měl by t být velen s ohledem na návaznost na ř i d i č i počítač, přičemž by mel plně vyhovovat podmínkám provozu v elektrárně , J s o u - l i známy t y t o dvé složky l z e přistoupit к vlastnimu návrhu automatu, Haskýtá se nyni otázka, kdo bude návrh provádět a jak se bude provádět. Naše dosavadní práce, uplatněná na e l , A 1 byla taková, že гсЪnický projekt prakticky všech automatu seprovádél v jednom ^entru (mimo tento rámec fcyl vyčleněn snad pouze automat ovládáni turbokompresorů), Vzhledem к s i t u a c i v době vzniku projektu, kdy se poprvé'přecházelo na t z v , skupinové ovládáni а к výjimečnosti projektu to b y l o nutné, S odstupem doby byly odhaleny některé nedostatky tohoto způsobu organizace (napž, d o š l o - l i ke změně funkce technologického z a ř í z e n i ) . Domníváme s e proto, Se nyni kdy chceme p ř e j i t na v y š š í úroveň automatů by s t á l o za úvahu r o z d ě l i t organizaci alespoň na dvá stupně, a t o tak, že např. v prvé skupině by byly zařaze­ ny automaty páté a scad i čtvrté úrovně, ve d ruhé pak automaty vyšších úrovní - t o t o rozdělení netřeba chápat jako jedině možné. Automaty prvé skupiny by byly z á l e ž i t o s t i výrobce t e c h n o l o ­ gického zařízeni (bylý by tedy zahrnuty do dodávky z a ř í z e n i ) , automaty druhé skupiny by vznikly v dosavadním centru (za úzké spolupráce s výrobcem logického systému)• Přitom by centru při» padal rovněž úkol z a j i s t i t informovanost o přijatém logickém systému a vypracovat požadavky да automaty pryé skupiny. Pokud jde o v l a s t n i syntézu automatů, mělo by s e v mnohem v ě t š i míře využívat systematických metod. Na глава pracovišti jsme některé z nich p o u ž i l i při praktickém ř e š e n i automatů a zpracovali jsme algoritmy některých etap syntézy pro samočinný p o č i t a č , Tim s e do značné míry zmechanizoval postup návrhu automatu ovládáni daného technologického celku, К syntéze automata přistupujeme, známe-li vstupní signály a v i m e - l i , jaké mají být výstupní signá­ l y . Cílem syntézy j e navrhnout bezhazardni systém, který bude splňovat požadavky kladené na činnost eubomatu. Vstupní signály l z e ' v podstatě r o z d ě l i t na: a) signály od ovladačích prvků ( ř i d í t k a , t l a č í t k a , v o l i č e , • . ) b) signály od č i d e l ( č i d l a tlaku, průtoku, zrnina stavu • , • a t d . ) c) od jiných automatu (informace obdobného typu jako změna s t a v u ) .

05 12 02 09 - 11 Spolehlivost činnosti automatu je z .velké části závislá na spolahlivosti a správnosti výskytu těchto signálu. U skupiny b) a c) jde pouze o závislost na spolehlivosti určitých prvku a zaHzeni - její zvýšeni lze řešit zvyšováním kvality těchto* zařízeni redundantním rssaaim - jejich zapojeni a periodickou. kontrolou za provozu. U skupiny a) je situace ovlivněna faktorem lidského činitele* čili jinými slovy je zde možnost výskytu chybných zásahu obsluhy* К chybným zásahům obsluhy muže dojit в těchto důvodů: - nedostatečná znalost obsluhovaného zařízeni (nedostatečná zajištěni proti manipulaci nepovolanou osobou) - výskytem situace,, na kterou neni obsluha připravena a dopustí se omylu - záměrná chybná manipulace

Fi-i návrhu je třeba mocnost chybných manipulaci omezit na minimum. Obvykle lze tobo dosáhnout za cenu zkomplikováni struktury vlastního automatu, takže j e na miste předem zvážit o jaký automat jde, jaké bude mít jeho případná nesprávná činnost důsledky na provoz objektu, bloku č i celé elektrárny. Prostředky, kterými lze s n í ž i t r i z i k o vlivu chybné manipulace, jsou v zásadě asi tytoi - v o l i t pokud mošno nejjednodušší o p a d á n í - provést syntézu automatu tak, aby v případě výskytu nesprávného vstupního signálu, automat reagoval ve smyslu zachováni bezpečného a správného chodu zařízeni, popř, aby nereagoval vůbec - z a j i s t i t ovládači prvky p r o t i manipulaci nepovolanou osobou - provést ve zdůvodněných případech podmíněné ovládání - provést úpravu ovládání na základe výsledků analýzy automatu. Důležitou kontrolou eyntézy automatu a současně ověřením správné, požadované činnosti (správný výskyt výstupních signálů) je jeho analýza. Výsledky analýzy nám umožňuji opravit chyby, kterých jsme se d o p u s t i l i p ř i syntéze a různá ' s l a b á místa návrhu. & tomuto ůčclu b£Uů nás sestaven partfp^roJttpxQloupxb simulaci a analýzu činnosti bezkontaktních systémů.

Q5 12 02 09 - 12 4. Návrh automatu ovládáni funkčního celku (ГУ» úroveň) - vývěvy Funkční eslek- vývěvy je části funkční skupiny (III. úroveň) - kondenzace, která zajišťuje najeti, provoz a ocTscaveni násle^ dujících automatů. IV» úrovně.

1 . Vývěvy 2 . Kondenzátní čerpadla 3 . Kondenzace kolínkové páry Jedná se o značně autonomní funkční celky, spouštěné na začátku najíždění bloku. $yto funkční celky jsou zpravidla jiště­ ny sáskokovým zařízením, tj. jsou řešeny íak, aby v případě poruchy neslušelo docházet к odstavení funkčního celku a z toho plynoucímu odstaveni i velebo bloku. Nyní provedeme návrh sekvenčního automatu ovládání funkčního celku - vývěvy. 4.1 Funkce| . činnost a požadavky na automatizaci Jedná se o vodoproudé vývěvy s použitím cirkulující vody z chladícího okruhu kondenzátoru turbiny. Jejirh úkolem je udržovat dostatečné vakUBm * kondenzátoru turbiny za provozu, a to na požadované hodnotě p., odsáváním nekondenzovat elných plynu. Technologické uspořádání celku je na obr. 2. Instalovány jsou dvě stejné vývěvy, z nichž každá je schopná odsát maxi­ mální předpokládané množství těchto plynů. Za provozu soustrojí je vždy jedna vývěva pracovní a druhá záložní. Jak je vidět z obrázku, okruh vývěv je rozdělen na dva samostatné okruhy. Každý tento okruh odsávání tvoří jedno čerpadlo s vývěvou, vzájemně pro­ pojené potrubím bez uzavíracích amatur'; Čerpadla startují do otevřeného výtlaku. Požadavky:

i . Automatické n a j e t i libovolného čerpadla 2 . Při poruše, automatický záskok druhého čerpadla 2 . Při zvý.ení t l a k u v kondenzátoru za provozu, s t a r t druhého čerpadla s okruhem odsáváni 4. Možnost ovládáni ručně nebo automaticky. 5. Volba provozního čerpadla.

tfbff* 2

'A*

. v-

0ЪОР+: Л

.

-

>

-s

•ЬГр 5 4 « " H '

05 12 02 09 - 14 4.2 Algoritmus člnaestl funkčního celku - vývěvy Po příchodu signálu "SfCABP VfvSVI™ z nadřazeného automatu, nebo ruonílio signálu, spouěti se automaticky jedno z obou čerpa­ del, a to libovolné, poule toho, které bylo předem předvoleno jako pracovní. Čerpadlo se začne rozbíhat a začne se odsávat vzduch z kondenzátoru turbíny. Jestliže za dobu T od spuštěni čaxpadla nebylo dosaže­ no předepsaného vakua p^. v kondenzátoru turbiny, automaticky startuje druhé čerpadlo s okruhem odsáváni. Toto čerpadlo pra­ cuje tak dlouho, dokud nebyl dosažen tlak Pj. Dojde-li za provozu ! к poruše na čerpadle, tj. atratí-li se vakuum, automaticky nabíhá druhé čerpadlo jako rezervní. Vypínání se provádí zrušením starto- \ vacího signálu a to z nadřazeného automatu nebo ručně. 4.3 Vlastní návrh automatu Stavy automatu: Ha základě shora uvedeného popisu činnosti, provozních i neprovožních režimu, byly stanoveny následující stavy automatut 1. 2. 3« 4. 5. 6.

Klidový stav Provoz čerpadla číslo Provoz čerpadla číslo Provoz obou čerpadel Provoz čerpadla Číslo Provoz čerpadla Číslo

jedna dvě jedna, jako rezervní dvě, jako rezervní.

Vstupní proměnné auto-aatu tvoři) Л následující veličiny: 1. Volba provozního čerpadla V 2. Vakuum kondenzátoru turbiny Pj, 3. 4. 5* 6.

Běh motoru čerpadla jedna Běh motoru čerpadla dvě čajové zpoždění signálu S Startovací signál autoraatu

M 1 И 2 T S

Každá z těchto vstupních proměnných může nabývat hodnot log 1 nebo log 0 . Proto pokládáme za účelné objasnit, kdy která'.vstupní proměnná nabývá hodnoty "log l",aebo "log 0*'# Vstupní proměnná V nabývá hodnoty "log i", je-li předvoleno čerpadlo číslo jedna, je~li předvoleno čerpadlo čislo dvě, nabývá hodnoty logO •

J I

05 12 02 09 - 15 Vstupni proměnná Pj. nabývá bódnoty l o s 1 » jfr-li t l a k v kondenzátoru turbiny v ě t š i , než j e požadovaný t l a k (VJLIUU:;I); j e - l i t l a k v kondenzátoru turbiny a e n š í nebo roven požadované­ mu t l a k u , nabývá v s t u p » ! proměnná hodnoty log O • Vstupni proměnné lil, 142 nabývají hodnoty l o s 1 i b ě i í i - l i č e r ­ padla a hodnotu log 0 j e s t l i ž e n e b ě ž í . Vstupni proměnná T nabývá hodnoty log 1 příchodem s i g n á l u z časové o clenu, v opačném případě má hodnotu l o g 0 • Vstupni proměnná S ( S t a r t ) nabývá hodnoty log 1 j e - l i žádán provoz vývěv t j . po příchodu s i g n á l u z nadřazeného automatu, log 0 nabývá, ž á d á - l i з е odstaveni automatu. V l a s t n i ř e š e n i automatu ovládáni vývěv jsme p r o v e d l i v několika v a r i a n t á c h . Každá v a r i a n t a vycházela z původní fázové tabulky automatu obr. 3 f navržené podle požadované č i n n o s t i * V t é t o správě uvádíme dvě c h a r a k t e r i s t i c k é v a r i a n t y ř e š e n i . 4 . 3 . 1 F f n i v a r i a n t a ^ ř e š e n i automatu Automat navržen jako Itoorúv automat o b r . 3* Přechody mezi stavy automatu jsme zakódovali pomoci sousednich kódových kombi­ n a c í a z logických rovnic pro j e d n o t l i v é v n i t ř n í proměnné jsme s e s t r o j i l i v l a s t n i logickou s i í . P ř i zpracováni t é t o v a r i a n t y v% vycházíme z obr. 3 a grafů přechodů o b r . 4 . Podrcbíme-li t e n t o graf přechodů kódováni sousedních stavů soused­ ními kódovými kombinacemi dospějeme к následujícímu závěru. Zakódováním původního grafu pomocí programu pro kódování soused­ ních stavů sousedními kódovými kombinacemi dostaneme nový graf přechodů o b r . 5» k t e r ý místo š e s t i s t a v u obsahuje dvanáct stavu, a t o z důvodu zachováni s o u c e d n o s t i . Bylo t ř e b a p ř i d a t pomocné sta-* mezi přechody 2„ 6, 3 - 4, 2 -. 4 , 2 - 5i 3 - 5 a 4 .. 6 . К zakódování bylo t ř e b a p ě t v n i t ř n í c h proměnných. Máme-li zakódován automat, j e nutno původní fázovou t a b u l ­ ku r o z š í ř i t o s t a v y , k t e r é p ř i b y l y p ř i kódování. Viz obr, 6 . Nyní použijeme programu minimalizace fbez v y u ž i t í volných nezaplnéných m í s t ) . Získáme t a k seznam p r o s t ý c h implikantů pro j e d n o t l i v é v n i t ř n í proměnné, obr. 7* Seznam prostých implikantů pro danou v n i t ř n í proměnnou p ř e d s t a v u j e normální d i s j u n k t n í f o r ­ mu, p o p i s u j í c í chování autonatu. S e s t a v í m e - l i l o g i c k é rovnice pro j e d n o t l i v é v n i t ř n í proměnné X1, X2, X3, X4, X5, l z e z t ě c h t o

05 12 02 09

- 16 KÓDOVACÍ TABULKA AV

PŘIRAZENY KOD

1 2 Э 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0 0 0 0 9 10 0 0 3 0 10 0 9 0 0 10 0 9 0 0 10 0 0 0 0 1 10 10 0 0 1 1 0 0 10 0 19 0 1 0 1 0 10 0 0 1 0 0 10 1

.

sovfSBI№

ST

3 4 5 1 7 9 11 1 8 10 1 7 8 12 1 9 10 1 11 12 2 4 3 4 2 5 3 5 2 6 4 6

obr. 5a

SEZNAM PROSTÝCH MPLIKANTU

PROMĚNNA X

1 2 3 4 5

V P M2 Ml T S X5 X4 ХЗ Х2 X I 1 9 1 0 1 'I 0 0 - 1 0 1 1 0 1 0 1 I 0 0 1 0 -1 1 - 1 - 1 0 1 1I 0 9 9 9 1 1 - 1 0 0 1 1I - 1 0 0 9 1 1 - 1 0 С 1 11 1 9 9 0 - 1

PROMĚNNA X

1 2 3 4 5

1

0 9

2

0 0 0 - 1 0 - 1 0 - 1

0 1 0 1 0 -1 0 1 0 0

1 1 1 1 1

'I - 1 0 ' 1 0 11 1 9 9 1 1 0 -1 1 0 1

obr, 7a

0 1 9 -1 0 1 9 1 9 -1

9 0 Э 0 0

Q5 12 02 09 -

PROMENNA X

17-

3

0 1 -1 е -1 1 ч 0 0 1 1 -1 0 1 1 0 1 1 0 -1 0 1 1 0 1 0 1 -1 1 1 -1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 -1 -1 1 1

1

г У 4 5 б 7 8 9 10 11

ШГЧМНк

X

А

5

PRCKNNA X

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 3 0 0 0 0 0

0 1 0 0 1 -1 0 -1 1 0 -1 0 0 1 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 - 1 1 0 0

0 0

a 0

e

0 0 1 1 0

1 1 1 1 1

«?

-11 0 0 1 1 1 0 -1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 -1 0 0 0 1 -1 0 -1 -1

1 2 1 4 5 6

obr. 7b ЕЕШБ1Ш V 0 1

с

«

0 0 1 -1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 -1 0 0 0 0 -1 - 1 0 -1

1 2 ?

0

0 1 0 1 3 1 1 -1 0 1 1 -1 0 1 0 1 0 1 0 -1 0 1

0 0 0

X 1

P М2Щ T S XI 1 11 1 1 - 1 - 1 - 1 1 - obr. 14

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

SLL.

Ml.

яг

мл !

ш < i<

дар ft.] :;:t- 'Pi' í" Ш«rá&1 B"|~"f!: • i - t—

i 7""

i

J_i—LJ

-r- '• :

I,, i i i , i .

;

W i

ť ! —i

'

: i „ I „ l. I

ti

i \

'• i \

• i

i

Г !

i I í

m í [ У .i iřSP1 , i.j :

2»

l i l i

Í_J_

I

i í. ВД7 7—Г

• I

№ j< «iJft

í t

: I

. : : ,..: i I I

í

••

; i 1! i i i ш л

Obr. 3

Ш

i -U-uw

TTSÍ « !

:i: 1 ffi*-' íLLLLLt'

-4-

' J Spek

* «I

..!.

s>

4fl

Ф

к

p55f I

!

"Г" Г " V

I

i ii! ti

4 V

-H' I

i

t i i

I

WW i

;ti OJ.

-L.

Obr. €

fff^-^mtfHf^^^A^f^tfff^ 06r *g

л > ' i * l i L i i t f - r '-'-'-' ' !*T

717

:Г;сГГкГ«Т i ftžt-T i€Í«i ! и ч « . i s i ť , Í«Í ^2^1• '

ШЕ

Oér П

Of НОЛЮ J So

too

tso

, 200

tST

!»

«m

*Ю

500

S50

*!«

—

05 12 02 09 - 19 rovnic poiaodL členu součet, součin, negace sestavit přimo l o g i c ­ kou siť automap obr. 8.) Logické rovnice pro jednotlivé vnitrní proměnné: X1 = VTS Ш XS f t ( & ( & X1 • Й2(Х1+ХЗ» + "E13(I1+X5)J

X2 = vis В f3 Я Р5 И(1*+Х2)+Г5(Х2 ХЭ + 5mx5 • Pmx2)J хз * TSS2XT|X5 X* ХЗ Ь^Х+Ш)+уТшЩ1вх^ХзаС5+Их5)+ХЗ 33 ** (H2 »Ы*2Х4ЛЖ)+ Ií2Z5(inX? X3+VHt4X>l'v1?fX4)J X4 = TST1 X? X5pe 2 ? (SÍ1X3 +X4 13 +ШХ4)+ИТ (Я? I + X4)J X5 = S X2 XT 1*05 13 (VX5 • VW Я • Ш Ф X5 P)+ + V ! ř l T P (ШХЗ + K2X5 + X5I3)J Výstupni xun&ce automatu: Výstupní funíce autoaatu je definována jednotlivými vnitřními stavy automatu, nebol; se ječná o liooruv automat, nebo-li kombi­ naci vnitrních pxomiápých. 1 • • • klidový stav - vypnuti čerpadla jedna i dvě 2. • . zapnuti čerpadla jedna, vypnuti čerpadla dvě 3 . • • napnuti čerpadla dvě, vypnuti čerpadla jedna 4. . . sapnuti obou čerpadel 5.. . sapnuti čerpadla jedna jako reservy, vypnuti čerpadla dvě 6» . • zapnuti cirpdla dvě jako reservy, vypnuti čerpadla jedna Všechny t7to výstupy je možno vést i na signalizaci. Logické výrazy pro jednotlivé výstupy: Y1 s XT X2 T$ Ш X5 12 s XT X2 П *4" X5 13 = *T X2 X3 Í4 15 14 a XT t2 X3 X* X5 15 - XT X2 X5 X? X5 Y6 s ti X2 X3 X* 15 Takto navržený automat je možno odzkoušet pomoci programu MDDYJS na samočinném počítači ODRA. 1204» Časový diagram vstupních signálu je na obr, 9. časový diagram.činnosti namodelovaného automatu pomoci programu Ж0ХЕ je na obr, 10. Z časového diagramu je vidět, že navržený obvod pracuje správně a plni požadované funkce.

MotXL ногояи MI. nz

ÉGU

SI^LiCf ЛЛЛЛА

íl

-.

лллл

I«

Л*Нк

7KL 2HL ZHk

It

ЛИЛ

*yn

ПйА к

V*

• u

řt №1 1 1 1 1 1 1 1

2NL

WL »L M. /*L Z»L ?4 Zl*L №1 2H fll M /ML ЗД

ftftft ftfW)

t

я

A

•

řft и м v » -.»

Qft

I<1

л

"• *!' VP.IT

1 1 1 1 1 1 1

*

7Ж Ti*."? ?«L ??5,?f

л

i *

A v

A

A

A

A

A

A

A

i

1 1

*v

A A

A

я

A

1

A

A

1

1 1

1

A

1

A

1 1 1

1

1 1

1 5 1 г i : A

л

A

V

V

1

»

я

?

1

Я

А

1

*

A

я

1

? '1 Í : 1 1 1 1 i1 1'' 1

->ЯА АЛ

A w It V

i

1 1

1

ir.n

it»,?.': I*".*! 4 4e.2í iřVC 17Г.ТТ if Г . Г *•".?*

wi w i

A

1 5 1 • 1 1 1 •

AftA

ЫЬ

*
* * 1 f

* »- "»>*

ZHL

VW¥Y ' « W í * » HPWW

WBHAT8 (V В Ш * Г

1 1 1 1

• 1 5 1

1

1 1 1

я

1 1 1 1

1 Л v

1

1

A

A

1

m

A

Л

A v A

1 1 1 1

1 A

A

m, я*?.?»

h

ZBL ?7!\Г5

тж. г^.гг ifs* A A i

IJ

< «>f

.»... ЛИ 7Д. e i * ял ZUL .ЧГ.Т P l JT5.58 Zni

ai

™.#l'*'

Í 1 1

1' 1 1 A

1

1 1 1 1 1

A .

A

1;

1 1

A Я

•

»лл * * .

*-#*:« M •t» i * » <WI ^ l> .»»»** 7Ж t t n AA ZHL 2И1 Wíi.!» tf!í,55 ZHL ZWL 4«5,*Г Ш.

Ví 515Л

1 1

1

s

1 1

Г Í-

Л

П

1

1

1 1 1 1

«•

A

V

W

A ч A

A v A

A v A v A v A v

A

A

1 1

Obr. 1 0

г i

Я К'

A A w A

05 12 02 09 - 22 -

4,j>,2 Druhá varianta řešeni automatu Automat ovládání vývěv byl navršen jako Sfealyho automat. Při vlastním návrhu automatu jame vycházeli z tabulky obr. 3 & jednotlivým stavům automatu byly přidány pdpovidající výstupy, . . - . , ' л . Dříve než j m e přistoupili ke kódováni stavů automatu, snažili jsme se automat co пз jvíce zjedno­ dušit, tj. zredukovat počet řádek vývojové tabulky automatu, К tomuto účelu byl u nás vypracován program pro redukci vývojo—. vých tabulek, pomocí kterého jsme vývojovou tabulku zredukovali. Jak se ukázalo (obr, 12), původní vývojovou tabulku, ktsrá měla šesl řádek, je možno zredukovat na tabulku o dvou řádcích. Tuto tabulku je snadné zakódovat, nebo£ к jejímu zakódování vystačíme pouze s jednou vnitrné proměnnou. Tabulka výstupu je na obr, 13. U této varianty jsme s úspěchem použili programu pro minimalizaci log, výrazu s využitím volných* (nezaplnaných)míst-v tabulce. Po mini­ malizaci jsme získali pro vnitřní proměnnou seznam implikantů obr. 14, popisujících chování automatu. Logická rovnice automatu: X1 = P3X1 +PTŽÍ27 + PTM1V Nyní je třeba vyřešit logické rovnice popisující jednotlivé výstupní funisce automatu. Výstupy automatu byly definovány následo\Tiě,

Výstup: Y1 . . » zapnutí motoru čerpadla jedna Y2 . . . zapnud. _ „. _ _ d ve Y3 . . . zapnutí motoru čerpxíla jedna i dvě Y4 • • « zapnutí motoru čerpadla jedna, vypnutí motoru dvě 15 • • • zapnuti motor»! čerpadla dvě, vypnuti motrr. jedna Y6 . • • vypnutí motoru jedna i dvě Y7 . • • porucha (signalizace) Y8 . . . signalizace provozu rezervy Proctyto výstupní funkce byly spočteny následující logické rovnice: Y1 = VS Ш JE I ГГ Y2 s VS ЯТ Я2 T ГГ Y3 = FK3X1 {ЖЖУ * Ml Я2 V) Y4 = TSXT (7 m Ш + VP ШМ2) Y5 - TSXT (TŤ Ш М2 + V Щ H2)

05 12 02 09 - 25 хб е 3(211 + иг) X? * P 5T ЯБ T S X1 У8 = 3? S XT (V ЯТ H2. + 7 Ml Я5) Logické schema; s e s t a v e n é z prvku součet, součin, negace, podle logických rovnic automatu, je naoobr. 1 5 . Pro odsfcouženi jámo p o u ž i l i opět simulačního programu MODYS a , automat jeme simulovali p r o různé s t a v y . Sasový diagram č i n n o s t i auboraatu je па оЪт. 16 # Z něho j e p a t m o j že pracuje podle zadáni. 4,4 Zhodnoceni variant řešeni automatu -» _výv
' 5>#

í

Obr. 15

SÍWLACF *UT0"»4Tti vvv / S

("«-Í4í

T *>

PIL •^ Л А П *

*П. ffll ZHL 1*L »l Ж 741 ЯП.

ж м м

«Л

Г »

ЛПА

1 1

M

AAA Art*

/щ, ^Л

, АЛЛ

1 1 1

7А

AAA

*

1

» «*

1 1

Z*L ZUL ZUL M ZHL ZHL ZHL

Qfb П А П

1 1

1 1

1 1

1 1

1

1

1

"

1

1

S

VL PL z;i

1Т.ГГ

•M»«l Aft |,.Л,~.

115.ГГ -ft*

АЛ

I* •' »- -

1Г.Г

Z*L

137.""

ZHL ZKL ZHL

m

"

1

Г

А

1 А

4

А

4 А

< П

( Г

7 К

*

*

А

А

А

А

^

А

А

А

А

А

А

Й

^

М

А

А

М

А

Л

А

*

"

A

A

?

А

Л л

"

f

A

А ж

? A

А Л

А

, ft

Я Л

Л

А

Л л

A

л

í Л <Ф

А

А

Л Л

А

и

?*. '"1

А

А

*

л

Л

А

П.

Я

Л

"

" A

1 4

<

О* лет

1

ZHL

flAft"*tAA*

1

?

-м-» ••»* С 4 AAA

А

M

1 1

1

4

ZRL M

А

*

А

' 1 1

я

zrn.

1

П

i i i i 1 1 i i

71.Г2" TS.fíí

ZHi

V Г * О"'

•- *

^5

O

Г

•JA #*Art

ZHL ZHL

y,-

?1

•«BYs:

1W.ÍÍ! 1*7.5" 1Я5.Г 1**.CT 1 17,!T

ZfL ZHL * ^ Л ЛА B»L i?ilr »l 1ftn *Л »L p . «• »* Wt 1Ч Л .?Г ^L «5*'iř ZKL W.

1

• i i i 1 1 1 1 1 1

-

4

А

•( 1 1

г 1 г 1 л

1 1 1 1

i 1 i i i Г г " 1 1 1

1

1

1

1

Т

л

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

-

1

'

1 1 1

1 1 1 1 1 1

я

1

п

1

"

1

"

1

1 1

.1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1

*

1 1 1 1

} 1

7

Obr. 16 а

С

1 1 л л

1

л

1 1

1 1 1

л

л

iOÚ

ж т.

rs.r те?.-

WL Z*L ?И1 WL ??*,??

т. ZTIL ОН

т. WL ZUL »L ZHL i*. »L Z*L WL ZW. ZHL ZUL ZHt Z*L ZHL ZUL Z*L Z«L Zit ZNL VI

a*

Z»»L ZHL ZHL 7KL M ZUL ZUL ZUL ZHL Z!!L H.

at

гг.** t

- , . .

« л nn

?51.?

n

?5*.ГГ Л7."?

1 1 1 * 1 Í 1 я

1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

•f

Л

А

"

• 1

1 1 1 1

А

Л

*

1

л

1

ч

Л

А

-1

А

А

4

*

1 1

1

1

1

ЯЧ.Г" ?p?.r

1

•-

•>

пця АЛ

291.Í*" Я?. 1 "* п

« ъ л n>#»

1

«i.Síi m

ПА

371.Г Т?*.л'>

т."? jn.vt

зг.ял 131."С •Mtf*

ЛЛ

" " 1 " 1

151.ГГ 3ír.f!S J?i.r* 175.Г 3?*.*" *Г.Лл

ss.r

«".-Г »1J5 Ж».!» *!?.?£ *15,í£ 411/S ь4л "Г *K.s? **1.f? 45г,ГГ И!Г.Г

ZHL ZftL ZHL TTtL M ZSL 17* лл ZHL МП <М ZHl «•5.PÍ

»

1 1 1 1 1

i

Г 1

4

*

Я Я

л

?, " J г с г !• 1 i 1 1

1 * 1 1 1 1 1 1 " " 1 1

Л

А

*

Obr. 16 b

л

я

т

я

я

я

я

я

я

rt ft rt

4

Я

Я

"

1

1

1

?-7«В=*» (—т.»

Т

SOU

2*1L PIL Г<1 3»L ř'L z»i Z*t EU. ZHl Z**L

Ш ZHl •5U. »L Ш ЛН. JT^

^%nA HPR.r: S^,f« SÍ1/? .И"/? 511/? 515/л 5И.ГТ 517t5J 5*??? 55?.Г 5^i.?r S7r ?? 5«í?."S ffí?.,T ř?1..T (ли П»

№1 и " ™ ři v?/: M к?-:.??

А

А

А

А

А

U

v

*

»

A

A

A

A

А

А

Л

*

А

Л

V

••

Щ

A

*

-á

#t

A

» .

*

*

V

A

4

A

ft

А

А

*

A

A

A

»

A

* *

A i.-

i

Г"

A

П

л

А

Л

*

->

A

^

А

А

Л

A

i

А

Я

4

? А

тттьу ш ?

А А

.

i n i ? 1 i 1 i

4

А

? • П

А

? Г 1 " " А

Л

А

А

А

и

Obr. 16 с

А

А

А

А

Л

05 12 02 09 - 28 -

V případe v a r i a n t y jedna j e t ř e b a ř í c i , že pracuje vždy beshazardue, neboť к r e a l i g a c i logické s i t e byl p o u ž i t úplný ^sznsei ргоз^ус'л implikan tu, ktorý zaručuje, ze jsou pokryty všscimy pi-echody u v n i t ř automatu. II v a r i a n t y dvě b y l pro mini­ m a l i z a c i p o u l i t program ilIVO. T fcomto případě j e t ř e b a vždy kontrolovat, ?..'í.ri nemůže p.ii nějakém přechodu d o j i t к chybné Činnosti, nebe—li zda jsou pokryty všechny přechody u v n i t ř automatu. Kontrola se provádi podle úplného seznamu prostých impli'cantu. U v a r i a n t y dvě t a t o k o n t r o l a byla provedena a bylo z j i š t ě n o , že к hazardům d o j i t nemůže. Odzkoušeni jednotlivých v a r i a n t návrhu automatu a simulováni č i n n o s t i jsiae prováděli pomoci programu Ш1Л8 vypra­ covaného pre p o č i t a č ODRA. 1204, k t e r ý máme к d i s p o z i c i . Pro simulaci automatu jsme nemohli použit našeho programu SIPItúLO. Tento program j e t o t i ž sestaven pro p o č i t a č IBM 560 a na t e n t o rok se nám nepodařilo z a j i s t i t na něm s t r o j o v ý č a s , 4 , 5 Sfávrh a l g o r t i t m u ovládáni funkční skupiny - kondenzace ( I I I , úroveň) P ř i návrhu algoritmu v y š š í úrovně, j e t ř e b a vycházet z č i n n o s t i jednotlivých c e l k ů na úrovni o jednotku n i ž š í . V našem připadě s e jedná • návrh algoritmu ovládáni funkčni skupiny ( I I I , úroveň) - kondenzace. Návrh předpokládá dokonalou z n a l o s t technologické funkce jednotlivých funkčních celků ( I V , úroveň), ITa tomto algoritmu chceme ukázat jeden z možných způsobů zápisu algoritmu nadsazeného automatu a způsob jeho odzkoušení. Popis algoritmu-j P ř i sestavování algoriteiu bylo použito n á s l e d u j í c í symboliky:

© ~)

• , . časový č l e n

. . . rozhodovací č l e n

05 12 02 09 - 2 9 -

1 I

•-»

J

i

.

.

.

.

. . . . přikaa • • • informace

• ^

Тш

• • • paměťový č l e n . . . spojky . . . povely ( p ř í k a z y ) z nadřazené automatiky

Po příchodu s i g n á l u s t a r t z nadřazeného automatu, něho l u č ­ ního, pro n a j e t í funkční skupiny, začne automat vydávat povely tehdy j s o u - l i splněny(poČátečni)'podiaíriky pro n a j e t í . J e s t l i ž e jsou i # t o podmínky splněny, auJomat vydá s i g n á l pro n a j e t í jednotlivých funkčních celku (podautomatu), a t o v přesně stanoveném pořadí, daném algoritmem. Počátečními podmínkami se rozumí t y podmínky, jež podmiňuji s t a r t automatu. Jedná se n a p ř . o kontrolu všech akčních členů a pomocných z a ř í z e n i daného funkčního celtou J e s t l i ž e počáteční podmínky nejsou splněny, nelze s p u s t i t . J s o u - l i počáteční podmínky splněny, a t r v á s r l i s i g n á l PBonajetí automatu, začnou n a j í ž d ě t . p o d l e předem stanoveného programu j e d n o t l i v é podautomaty, t j . automaty n i ž š í úrovně. V našem případě "by se jednalo o automat ovládání vývev, a u t o ­ mat ovláďání kondenaátnich čerpadel a automat ovládání kondenzá­ t o r u komínkové p á r y . Po určitém časovém kroku ( k r i t é r i u m je čas) nebo podle jiného k r i t é r i a se kontroluje zda došlo к n a j e t í t ě c h t o podau­ tomatu. Nenajetí některého z n i c h je signalizovaly). Správná č i n n o s t všech složek podminuje vydání s i g n á l u provoz daného automatu, t j , s i g n á l u o n a j e t í c e l é funkční skupiny. Jelikož mane zpracován pouze automat ovládáni vývěv, n a v r h l i jsme algoritmus ovládáni funkční skupiny - kondenzace, j e n pro č á s t , t ý k a j í c í s e vývev. Blolcové schema algoritmu j e na obr, 17»

STAOTTHUC. ^

Poonmtcr i*wr*

у

STOP

—

ft I 4+ éc Кштт* ř » Л

С

ЦЧ1 , < w y y » i i i » w w

•* ( 4 * 4 ) С

. I

iiii i

»

i li»."i

. ,.j

.ni

__5jL_cr

(

r>«* ftfUfwtrti

JtJtotaAM

* w * vncwy

. JB.

УТЖГТ

^~3L

,'?

LCJSREZlJ

HE

14««1 ^

( Коытош/Зш* g t m w » / rfviv. ^4S)

VAKUA

v#&ť ú*ovc*

f»f*H VY3S*

С

Pomucm

«6

>WW !>

UAOVC*

с

C

PROVOZ

D i;n—

КОЛ/ОСА/:?4Cg

—

г г™

} **OD+f/A/K7

t *« ť"

obsms/cAjť

AU7X>Ht*TV

Obr.

• «ГОР/А/У

H KOÁ/QCAJZAC€

I

•4C

Л/Л J W t

Aurou Ani mro

f*

.

ЯП

o сj •

- S »-» a * • *

•

J

t i w ;» - » - * $ » « • • * * *

•.» ? * ^я s •: > v » ' 3 i s * * « * < * • •

. # » « ť » » t » < » t * «a « > г *

> -> > чЛ ' Я »•» IN» Г » " s i r «J л • » • « • • • • » * « * *

r

»

_ * с » •:> еэ t » < » e » t » -.» - 4 -•> ; » ^» ' »

• í -J : 9 ' 5 • • • • * • э >

»

*•

> •?

» • » : » > » • » » •»ř»

»'»

I

'»

•i

:

í

*

.i

i

' * -» * •c

t> Л O

: l l > l> ( » ! | t i

') o

> ; > f ) ; i ! i ( i ' . > » ( ) 0

-»«»'»

í>

I» O

>')

:»c>

r) a a : ) t i a

: ; n : ) a u

u

u

.1

!9 (I

(I < I O

: i c > c > i x i : ]

-i

a

^

4

'> I H >

'i

' i ' I ^1 ( )

1 1 1 1 ^ ) 1 1 ! ) ^ )

; > ( ) ' )

» t » o

Í> o

.)

:) o

o

<) ; )

t)

I II

: » ^ > - » t » t * < » « » o

:s

.»

- * -»

:>•'»••><»

•< a

fi

л

r» -» J * - * o

.» _» •л ; » - »

ti

•» o

•»

u

a

a

.» , * • s

> • » » • > . ' »

'.» t >

;» . | < |

,'i ( i

"41 5» —< t/»

. » • » « » . » c » " » s » " » * »

j . - » ; » _ » a - * _ k ^ . » > í » ' »

>»-»•*••»<-»

)

:»

:>

>.»

*J» Г— С» -«

«e

»•:»<»'»«»"»:>

»» - « o *

• в о н и

»"&'»-»€»

ж

Ж

*' f

—*

:•-

»

Ц

в

«

и

»

N

Н

И

5

О

Я

О

!t

N

rv»

;>

-* ' » : j

~t

«.» - ь

- * - * э

- . * • » * > * э • з> : э : >

з

» ~*

i

: » ^ » - » - * г > ' * - » - » < » ; » - » - » - э г » - » _ » _ » ^ - > г » : » : > < l ' i i > t > ' . > ; > ' i < > i l ' > , ' > : > » > > » - > > < > < > 4 ' l

J

' I

» <» г> ' 3

> Д 1 ) : > г > ! | : > ; > ( ) . |

> : > ! ! : >

: ) < > o

>

>

Э

s

»

>

: i ( l < i >

) ! )

)

i

з

»

: | < | ••! ч ) > < J

; » . » • > » >

з

>

i

)

•*

3

I

»•»<•. > : » . » < > »'.»'. a

i

i)

> »»

» : э !S • »

' H I

•> '» : l •>

'3

> » ' » ( » : »

j . - > c » > ^ > >

з

»

э -л

» • » • » . • > • »

>

•»

»

> •»

o

i

j

»

•>

i

- >

i

.»

-л >

i

n

л

<

»

» »

»

»

*

*

» ' >

>

»

>

>

»

l í t o

» : > < » . »

s

*

•

!

-

i

»

»

'

»

'

»

'

•

»

-

»

-^ _!..*'»

J »

»

• » : » : >

; . • » ' • ; » *

' » • » ' »

» > - J C > t » ' i

— ' >_»._».•> >

-

.я - * .-*

» - » - * . » ' » ' > : > » » « »

j

!_'..-.•»._»••> >

» -л

» . » ; . > • » • » >

-л

i

з

-J- ' » »'>

-»

» ' »

:

>

» % > 'i *

» •»

«! « тч

•» • « ri-> -»r

:;> • -

n

о

1г» г*

- 32 -

05 12 02 09

Tento algoritmus spolu s automatem ovládání vývěv jsme namodelovali pomocí programu MODYS. Výsledek simulace j e na o b r . 1 8 . 4.6 Dodatek V odstavci 4.3 jsou uvedeny dvě varianty řešení automatu ovládání vývěv. V tomto dodatku předkládáme ještě jednu vcxiantu řešení a to variantu, při které byl použit pro zakódování stavu automatu (obr. 3) prof-тат kódování pomocí přÍEýčii přechodu (Tracey). Tato varianta je zajímavá tím, že jsme dospěli к podobným výsledkům jako u dříve popsané varianty dvě. Program zakódoval automat pomocí dvou vnitřních proměnných, jak áe Vidět a ob»»D3i:>Z raaboru kódování pro jednotlivé stavy automatu je vidět, že tento případ vede na určitou minimalizaci počtu řádku, neb oč stavy dva, tři, pět a šest lze spojit (mají stejný vnitřní kód),*Stav jedna lze přiřadit Ьий ke stavům 29 3» 5 f 6 a nebo ke stavu čtyři, volbou vnitřní proměnné, která zůstala po zakódo­ vání $ako volitelná. Tabulku z obr. 3 by bylo možno převést na tabulku mající dva řádky. Dále se ukazuje, že tyto dva řádky je možno zakódovat pomocí jedné vnitřní proměnné (druhá proměn­ ná má trvale hodnotu nula). Tato tabulka by byla shodná s ta­ bulkou na obr. 12. Redukci řádků (stavů) tabulky jsme neprovedli, ale zpracovali jsme tabulku z obr. 3 při zakódování vnitřních stavů automatu podle obr. D1. Minim<J.Í£aci jsme řešili pro kód stavu 1 (0 0) a pro kód stavu 1 (0 1 ) , a to pomocí obou programů mimimálizace. Výsledky jsou na obr. D2, D3 a na obr, D4, D5. К výsledkům na obr, D4, D3 jsrae dospěli pomocí programu M V O . К rozlišení stavů bylo nutno provést definování výstupní funkce pro daný vnitřní stav v závislosti na vstupních proměn­ ných a vnitřních proměnných automatu, Výsledky, dosažené minima­ lizací j30u složitější než u varianty dvě, neboť jsme uvažovali při minimalizaci úplnou tabulku z obr. 3, kdežto u var# dvě byla provedena redukce na dva řádky.

- 33 -

05 12 02 09

KÓDOVACÍ,TABULKA ~ KÓDOV/Bf TRACEY

4 o

5

6

O

O

1 1 1 0 SPOSÍÉEBOVANÍ ČAS O

1 O

1

1

2

3

O

O

o

27

obr, D1

KÓDOVANÍ TRACE! - VtVĚn

MINIMALIZACE MINI

SEZNAM .PHOSuTfCH 1MPLIKAKTU Pro k6d stanru jedna (6 O) Proměnná X 1 1 2

3 4

5 6

7 8

9 10 11

V 0

P -1

M2 -1

0 1 1 0 -1 1 1 -1 -1 -1

0 -1 0 -1 0 -1 0 У1 -1 0

-1 0 0 0 1 -1 1 0 0 -1

Ml 0

0 -1 -1 -1 1 0 -1 0 0 -1

T

S

0 -1 0 -1 1 1 1 1 0 -1

1 1 1 1I 1I 1I 1I 1I 1I

1

-lI

obr. D2

1

X2

0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

X1 1

1 1 1 1 -1 1 -1 -1 1 1

с; г-

I

I

Ь\

О

I

о о о о о о о о о о о о о о о о

I I

О О г- т- т- <г чт

О О г- чг О г- т-

О О *- t- т- т-

О О О О О О 5Т

I

I

I

I I

т тт

I

а

I

т°т

'и T-OOr't-T-Otrt-OOOtrv-O'T'

тт

а

г

М

g

Ž

i

^

- Т Т Л

•• i i

i(

I

°ТТТ Т £ О

r r O O r O r O r r r r r r r - O

I

»

г- <- П

I О

о

О г О О г Г Г О с г О г О О г .

В

I

I

i

»"»

г г О О

СО

° т т тт

I I

II

4

г

t>

I

О

кг

О

7 Т° ° 7

g? Т°ТТ i 8Г

ттт°г

05 12 02 09 •

- 35 -

5. Programy 5.1 Program pro minimalizaci loj^ckých vftragu s využitím neurčených míst - "ШУО" Programy i>ro minimalizaci logických výrazu, které jsme dosud používali, zpracovávají logické funkce bud* plně definova­ né, nabo nahrazuji volitelná místa v Kaunaughove mapě nulami. V dtiol3dku toho dostáváme v některých piípaddch výsledné výrazy zbyté П Ф sloiiíó. Byl pro -o vypracován program, který umožňuje miiiiiiializovat logické funkce s v užitím volitelných, stavu.* Dále popíšeme siručne algoritmus a omezení programu. 5.1.1 Algori^iois Algoritmus vychází z postupu používaného při ruční minima­ lizaci tabulky. Zpracovávané tabulka je vždy doplněna na Si hodnot, kde n je celkový počet proměnných n = к + v

к . . . délka kódu v . . . počet vstup­ ních proměnaýeb

Výchozí tabulka je zadána ve tvaru fázové tabulky automatu, tzn. že jednotlivé řádky odpovídají vnitrním stavům automatu, sloupce odpovídají kombinacím vstupních proměnných. Zpracovávaná tabul­ ka může obsahovat nakolik různých stabilních stavů v jednom řád­ ku. Minimalizace se provádí postupně pro jednotlivé vnitřní pro­ měnné. Zadaná tabulka je tedy rozepsuua do к tabulek obsahujících pouze nuly, jedníčky a neurčené stavy. Pro rychlejší zpracovaní jsou kombinace px4>jaěnných seřa­ zeny vzestupně podle svých desítkových ekvivalentů. Zprvu jsou všechna pole tabulky zaplněna volitelnými stavy. Na odpovída­ jící místa tabulky jaou pak zapsány.nuly a jedničky.. Tím získá­ me vlétne Veitchovu mapu vyset.-.ováné funkce. V tabulce vyhledáme první jedničku. Kódy jejich sousedních poli vytváříme postupnou komplemeataei jednotlivých hodnot promíín-iýoh, Je-li hodnota funkce v sousedním poli nulová, přecházíme na další sousední pole. Je-li hodnota nenulová (obsahuje jed­ ničku nebo volitelný stav - f) označíme toto pole; jeho kód

Q5 12 02 09 - 36 je zapamatován v t a b . R. Kód dvojice utvořené spojením původ­ n í jedničky 3 nenulovým sousedním póloa j e zapaiaatován v t a b Б. J s o u - l i Vícerpána vceohna sousední pole původní jedničky, přechá­ zíme na vvhlu dáváni sousedu a dvojic ke kódovým kombinacím ulomeným v tabulce R. V tomto případě však už nevyhledáváme sousední kódové kombinace podle t ě c h . o proměnných, pro k t e r é měly sousední kombinace к původní jeoničce hodnotu n u l a . Tyto dvojice bj tíúejně nabylo možné zahrnout do výs Is слепо' výrazu. řTajdeae-li dousední nenulové pole, í:jiš"uujeiíie zda j i ž není огшсепе v případě, že poličko j i ž j e označené, není jeho kód znovu zapaiaatován v R. Je vjvtořen kód dvojice a v p ř í p a ­ dě, že ue QOiiud nevyskytuje v t a b u l c e В je tam uložen» Tento postup se.opakuje až do vyčerpání všech kódu ulomených v tabulce R. Tímto jsme v y h l e d a l i všechny dvojice, k t e r é mohou být • dále sdružovány t a k , aby v y t v o ř i l y v t a b u l c e maximální konturu zaiirnující p r v o t n í jedničku. Přistoupíme tedy ke sdružování dvojic do č t v e ř i c . Postup jp obdobný jako p ř i vyhledávání sousedních p o l í v předchozím 1-го ku. Po vyhledání všech č t v e ř i c zjišťujeme zda p r v o t n í j e d ­ nička j e v t ě c h t o výrazech zařirnuta. J e s t l i ž e ano pokračujeme ч redukci výrazu vytvářením osmic. Tento proces se opakuje až do v y t v o ř e n í maidLiaální kontury a tedy vyloučení maximální­ ho počtu pramenných. V případe, že bylo nalezeno n ě k o l i k výrazu se stejným počtem vyloučených proměnných, vybere se p r o d a l š í zpraco­ vání t e n , k t e r ý pokrývá maximální počet jedniček. Jedničky, které jsou tímto výrazem pokryty, jsou označeny. Vyhledáme d a l š í nepokrytou jedničku a c e l ý proces se opakuje. Takto polcračujeroe t a k dlouho, až pokryjeme všechny jedničky v t a ­ bulce. Potom přejdeme na d a l š í v n i t ř n í proměnnou a proces se opakuje až do v y t v o ř e n í redukovaných výrazu pro všechny v n i t ř n í proměnné. Činnost.programu j e nejlépe p a t r n á z blokového schématu na obr. č. 1 9 .

- 57 -

Q5 12 02 09

|'nulování papštll

э-

Inadpis • datum á c*as|

V

Jt

ano

i ne Й i ě n í У[5Ж| 2Т

jvfpia spotřebo váného"]

I 1ШМЗ»5Ш11 LES j m a - < K 5 ^ 21 >

ft ne

{•znamení men: chyby) HOAKUSS Ш

£

Stení Eoďn a "JeJifcK uložení do prvního sloupce tabulfcy A ( А(ЛГ7))

«prg

vytvoření tab. P obsahující mocniny dvojky • ( P

o-

I

aoB
fgenerace záhlaví ffifl tahulky Aj

i

tafeullou

fzaplneni tah. H volitelnými stavy 1 2 ) \ jgajplněni obsazených míst nulami\

[ generovaní tabnllcy Z \ {uloženy tapoi'ek к a A na hubeny

ё

Obr. 19 a

i

íc^ění vstupních vélrtorui

05 12 02 09

- 38 -

s>

zapsání jedniček na pTFiilúšná ? místa, tab..H^ (pro p o z i c i 76^ ) <£. BUTTON 2 0 ~ > g ^ :; "lne i vypxs t a b . 41

ШЗЗе&ПШ. ne <Jjě v "tab. 4 nepokrytá "jednička ? > i označení t é t o } Ijeďnižky. {HU5±\

ano (2) me přepis tab. A a H z bubnu

muiovana^ tab.~K Í (vytvořeny kódu sousedai

7

{uloženi kódu dvojice do,A(A)3 (uloženi čTsIa souseda "do S(SV) k Z /0\ lulo%e.ni pozipe tfo ,М(Ь) \

1 A=A+1 i z á p i s kódu jedničky | <5o A(A) 1

) p ř e p i s t a b . S do t a b . Rj

^3

fvytvoreni souseda |k prvku t a b . R(I)

označení t é t o jedničky H(Ibl3

i—QxQdn9ta,^oja^eu3č.o> __

lan

ne

t 11c

--^Todaota oanaggm 3>

("výpis kódu jedničky]

ne

[šlo souseda i zapsat do S(S)i

< 8 >! TO > ^ ne

ano < kód dvolice .ie v tab. A ?>^jne. . ,„.; fkoá dvojice uložit ďo A(A)\

16 znamení přei e Č eni tabulky S

Гйе ^У?Т0Я 21> ano У1A V i výpis 5(1) na гюпГГбги) ..

. '." .•_..'•_".'

Obr. 19 b

05 12 ОЙ 09

- 39 -

*x


ano __ _Ij25 _ [vynulování tabulky ТП j . > - - • • - * • Дин

- • • 1 ^

«vytvoTehT iiásírv~Tj

1

ívvtvoření souseda V danému prvku A I /

~ —

•—

л

•

...

'

r^-^C.hledaný Vod existuje v tab. A ? ^>

j i

.' lano , Jvyivoření Vodu r*>duk. výrasul ano < je t e n t o кос» v t a b . В ? \ _ jjney jziapis kódu do tab.~Č |

1

\posunutí "masky vTevo'j <^уу^ёг^1п^се1^"коУ'?*]>~ Taňo >^ууУёгр~апа celá. ťabulEa А У^-Bít

-Bíl2—

_i

/ j e povodní jedničkaX ^obsažena v redukovaných/ \ výrazech ? /

ne

|nulováni Й a S}

l ano

"zjištění počtu li pokrytých jednot-| liyými výrazy j

{vynulováni A a přepis i tab. В do tab. A

ne

jvýhledani výrazu i }s maximem jedničekj

~

t

ZIT"

vypiš výrazu s » imaxiraeni jedniček!

J označení jedniček™ {pokrytých výsledným i výrazem ' — . • — . •

И » - . — « Ц и н и ч е н

!—«••«

J l l

'tKB « F8+1J

í* Ф

Obr. 19 с

i

. H — , * *

E

<Ш> ano

05 12 02 09 - 40 -

5»1»2 Zadáváni úlohy a výstup výsledltu V ;tupni data pro pro^raa se zadávají v tomto p o ř a d í : 1. 2. 3. 4. 5. 5.

Počet řádků fázové tabulky Pouei; sloupců fázové tabulky Délka kódu (pro zakódováni vnitřních stavů) Počet vr;tupu automatu Kódy jecnotlivých vnitřních stavu (ve správném pořadí) V případě, že s ^ 2

V

kde s . . . počet sloupců fázové ta\»ulky a v • • • počet vstupních proměnných je nutno zadat kódové IcoKbiuace odpovídající -jednotlivým sloupem! tabulky, V případě, že s = / je záhlavs tabulky generováno programem (Grayuv kód). 7. Vlastní fázová tabulka Stabilní stavy jsou vyjádřeny kladným číslem stavu, nestabi stavy záporným číslem stavu a nedefinovaná pole nulou. Na jedné pásce dat múze být uvedeno několik variant, za poslední variantu je třeba v./derovat alespoň jednu nulu. Počítač zpracovává postupně všechny varianty, při přečtení nuly vypíše čas spotřebovaný při výpočtu všech variant a výpočiet se ukonči. Výstupy dostáváme na ryc-ilotislcárně, kde po nadpisu PROHEKHX Xi* následuje pod sebou výpie primárních implikantů tak, že při výskytu proměnné je na příslušném místě jednička, při výskytu negované proměnné nula, je-li pro­ měnná vyloučena je na příslušném aístě pomlčka. Proměnné jsou seřazeny v tomto pořadí: 1 • Vstupní proměnné ( v pořadí podle' váhy - nejvyšší váb*, prvn 2. Vnitřní kód V případě, že při redukci byly nalezeny dva nebo více rovnocer^iých výrazů, jsou vypsány všechny (do jedné řádky), pro další řešeni je však použit pouze první z nich.

05120209 - 4i P ř i suáčknutém t l a č í t k u č. '19 na p u l t u počítcče jsou výsledky soucarine děrovány* do pásky pro d a l š í zpracováni рхо^гшаев НАШ) • 5 - 1 . 3 Možnosti a ojMMénl programu Prograa biuže r r a c o v á v a t úlohy u nichž celkový počet proměn­ ných ( d é l k a kódu + počet vstupních proatianých) j e menší než 11» Toto ouiezení j e dáno délkou slova počítače (23 h i t u + znaménko). Ha každou proměnnou potřebujeme t o t i ž 2 h i t y , ábychoni mohli v y j á d ř i ' zda j e pro&Snná přítomna v přímém nebo negovaném t v a r u , č i zda. j e vyloučena (celkem 3 hodnoty). Počet vytvářených redukovaných výrazů ( d v o j i c , č t v e ř i c , a t d . ) j e omezen na 2280. l o t o omezení j e dáno kapacitou operační pamě­ t i p o č í t a č e . V p ř í p a d ě , že počet redukovaných výrazu přesáhne t o t o č í s l o , jsou dal:;í výrazy pominuty, je sir-nalisováno p ř e k r o ­ č e n i kapacity a p r o d a l š í zpracování se uvažuje pouzyprvních 2280 výrazů. Broyram i v tomto případě zaručuje vyhledáni soubo­ r u primárních implikantu, k t e r é plně pokrývají původní funkci, ř e š e n i vsak není minimální. 5.2 Proferam pro dekompozici l o g i c k é funkce s ohledem na j e j í r e a l i z o v a t e l n o s t pomoci prvku pro součet, součin a negaci s omezeným počtem vstupu - KAKD Program zpracovává zjednodušenou metodu dekompozice, k t e r á s i c e nezaručuje optimální ř e š e n í , a l e vede v e l i c e r y c h l e к c í l i . Metoda vychází z a l g o r i t a u uváděného I n g . li. Servi tem, ale obsahuje n ě k t e r á zjednodušeni. P ř i úpravách ШШ (minimáln í normální d i s j u n k t n í formy) postupujeme t a k t o : 1 . Do množiny A zahrneme všechny p r o s t é implikanty, z nichž se skládá МШР. 2 . Z j i s t í š » č e t n o s t výskytu přímých a negovaných t v a r ů j e d n o t l i ­ vých proměnných v množině A . Vyberere maximálně 12 n e j č a s t o j i se v y s k y t u j í c í c h t v a r ů proměnných a vytvoříme všechny j e j i c h koabinace t ř í d y N (N j e počet vstupů prvků r e a l i z u j í ­ cích l o g . součin, r e s p . s o u č e t ) .

05 12 02 09 - 42 Vytýkáním t a k t o vytvořených kombinaci se.3tavime možné úpravy nnoiiny A a vybereme <лх$ k t e r á má nwjvyišši skóre* Pod pojmem skóre zde rozumíme fiodnotu S = b(w - 1) + у kde:

b je poet prvku konjunkce vytknuté před závovku w je počet disjunkci, ze kterých bylo vytknuto Y je počet konjunkci, které raají po vytknuti pouze jeden prvek (j.:dno písmeno)

3. Konjunkce, které se zúčastnily úpravy vyskrtnem z množiny A. Konjunkce obsažené v závorce vy tvoři novou mno&iau A*. 4. Druhý a tře ti krok opakujeme, dokud lze nalézt úpravy disjunkce prvků, množiny A. Tim získáme postupně množiny AA, A» • . • atd. л

л

5 . S ranožinaiai A j , kX . . . a t d , zacházíme podle kroků 2 , 3 a * 2 A5, 2 A?2 • • atd.. stejně jako s xmoainou A. Získáme t a k znožiny Ajj, J e j i c h postupným zpracováním ziskáí» množiny As, Ao • • až množ i -

ny Ц-, Ag 6 . ik komposice je ukončena, j . s t l i š e ^ x i s t u j í d a l š í úpcavy výrazu tvořeiiýcbi d i s j u n k c í prvku jednotlivých množin A?, A? . . . , k t e r é mají kladné s k ó r e . 5»2.1 P Q P Í S programu Počet vstupu součtových a součinových prvku j e v o l i t e l n ý . P ř i stisknutém t l a č í t k u č . 0 se volba provádí z monitoru, n e n í - l i t l a č í t k o s t i s k n u t o , j e počet vstupu roven 4 . Vstupní d a t a jsou uspořádána v očíslovaných rádcích.» Každý řádek představuje jeden primární implikant výrazu. Sloupce odpovídají jednotlivým proměnným» Vy&kytuje~li s e proměnná »e výrazu v přímém t v a r u , j e v příslušném sloupci 1, vyskytuj e - l i se v negovaném t / a r u , je v příslušném sloupci nula, a jeáttiže se proměnná ve výrazu nevysky^- г х t u j e , j e v příslušném sloupci - I »

-43 -

05 12 02 09

2a posledním impliksntem výrazu.je t ř e l » vyděrovat 5« а znak nového řááku. Páska vstupních dat ErčSe obsahovat nolcolk za£ání po sobě; je ukončena dvěma dvojtečkami a snakem novélio řádku. 5.2.2 ftaeseni programu MasijgáJjii počet proměnných v jednom iraplik&atu je 12, '.jaximálnl počet řádek není určen, překročení kapacity programu je signalizován o na monitoru počítače signálem SR H • Vytýkáním a3smí týt vytvořeno více než 9 paralelních větví, 5.2.3 ťopia čjnnos či programu Prograa nejprve přečte vsbupní data a zkontroluje jejich for&álzi správnost. Zjisti počet proměnných, ve výrazech a počet implikantů, Z počtu proměnných а г počtu vstupů použitých prvku určí aayjmálni délku vytýkaných výrazů. Zjistí četnost výskytu 0 a 1 ve sloupcích a seřadí je podle velikosti. Tím je vyrvořená základna pro vytváření koabinaci vytýkaných, s výrazu, I^yní vytvoří vytýkané slov, zjistí skóre a uloží do pracovního pole. Tento cyklus se opakuje, dokud nejsou vytvo­ řeny všechny uvažované kombinace, nebo dokud čas nepřekročí 5 minut. Z pracovního pole programu vybere slovo s největsia skóre, provede vytknuti a uschová zbytek po vytknutí jako pokračování vstupních dat, zredukuje původní tabulku, vytknutému slovu přiřadí desítkovou hodnotu, Hení~li výchozí tabulka celá pokry­ ta, zjistí četnosti výskytu 0 a 1 ve zbytku a opakuje popsaný cyklus • V opačném případě z jistí, zda existuje pokračování tabulky, V případe, že ano, přesune toto pokračování do výchozí polohy (do ijísta, kde byla uložena dříve zpracovávaná tabulka), ujistí nový počet řádek a opakuje popsaný cyklus, V případě, že pokračo­ vaní tabulky neexistuje, vypíše celý výraz podle přidělených desítkových hodnot a přejde na č-ení nových vstupních ú*dajů. Výstup programu obsahuje: Název programu ( 1 Ш Ф ) , datum a čas započetí výpočtu, přetištěná vstupní data ve tvaru Booleova výrazu (každý implikant na nové řádce» negované proměnné se znamén­ kem minus). Každá proměnná je označena písmenem X s příslušným

05 12 02 09 - 44 sloupcovýirt-ineexsia. Výsleoný výraz де vypsán po znaménku = s příslušnými závorkami• Jako poelsdni j e vypsán čas potřebný pro zpracováni úlohy. Blokové noheaa programu jo uvedeno na o*br. č . 20.

- 45 -

05 12 02 09

ano ne lpo?ět vstupuj Čti počet vstupilt z conitoru 1 i roven 4 1 f — * 1: .

i

iaaa -<5ufT0N i>5^f • \лихш< x ^ —, gg ^aoxTdalM d a t a ~ ? > ^ - * ( 7 V - < 3 ^ r a ^í d a t a ?> ^ano ftho j č t i data z prog - . l á t i data z prog.l 1 MIVC i MINI

uíoz data 3~'~ tabulky X| -i

|zji§tění počtu sloupců Í2{ }žjiSt§ní počtu fádeFTI] )ur8eni maximální možnosti vytknutí| zjištění četnosti výskytu nul a jedniček ve sloupcích a aeřazení podle velikosti do tab. C

^ -4

—

{vytvořeni slova a masky 1 zjistční skcjre a uložení slova a masky a skoře do tabulek X,Y,Z

XI ^

sou všechny kombinace ?4 e čas v§t§í než 5 min ?/ Siho skoře!

provedeni vytknutí uschování zbytku po vytknutí jako pokračování tabulky A redukce původní tabulky A přidělení desítkové hodnoty

1

<je tabulka A prázdna Ý > ne jB,nď

^—t lano i Ivypiš celý výraz podíě] t desítkové hodnoty 1 přesun tabulky do počáteční polohy

Obr. 20

05 12 02 09 - 46 -

6. SPOLEHLIVOST AirfOKATIK

Popisovaná a dosud u nás v energetice používané auco— matiky, escávo.jící г jednotlivých čidel, logických obvodu, výkonných, prvku a propojovacích vedení, jsou zapojeny tak, že žádný i. okruhů neni zdvojen ani nějakýa jiným způsobem zálo­ hován. Výsledná pravděpodobnost poruchy takovéto automatiky bude tedy dána laickým, součtem pravděpodobností poruch je­ jích jednotlivých prvku. Označímc-li Q.(t) pravděpodobnost poruchy jednotlivých prvků, bude celková pravděpodobnost poruchy zařízení <±2(*0 dána vztahem

q z (*) = q^(t)v g.2(t)v o.3(t) . . . . vanpe1(t)v g ^ t )

(1)

přičemž pro logický součet dvou pravděpodobností poruchy platí vzorec cU,(t)Vg.2(t) = ^ ( t ) + q2(t) - q^t/.q^t)

(2)

Abychom s i u j a s n i l i problematiku naznačeného s p o l e h l i v o s t ního výpočtu, předpokládejme, že máme z a ř í z e n i s e s t á v a j í c í ze č t y ř bloku, z h l e d i s k a s p o l e h l i v o s t i sériově zapojených, a spočteme v ý l e d n o u pravděpodobnost poruchy 4 2 (*) tohoto z a ř í ­ z e n i , Použijerru vzorce (2) a pro jednoduchost nebudeme p s á t parametr t . Vs

K t a 1 +u 2 - ! l 1 c l2) +q 3~ q 3^ <1 1 +<1 2"" q 1 <1 2^* q 4~ <3 4l(b\+4-2-bfizJ+
Vidíme, že p ř i spolehlivostním výpočtu jednoduchého z a ř í z e n í s e s t á v a j í c í h o pouze ze Čtyř bloku ( r e s p . prvků) docházíme j i ž к poměrně s l o ž i t é a u výrazu» P ř i z j i š ť o v á n í /ýsledné pravděpodobnosti poruchy u r č i t é h o objektu, po s o o l e h l i v o s t n i s t r á n c e s e s t á v a j í c í h o ze sériově ř a z e ­ ných prvku, se pro p r v n í p ř i b x í ž e n í někdy uvažuje p r o s t ý součet pravděpodobností poruch jednodlivých prvků, t z n . že se zanedbává součinový č l e n u výrazu ( 2 ) . Ukážeme s i , že t e n t o způsob není zcela přesný a n i u jednoduchých z a ř í z e n í .

05 12 02 09

- V? -

Uvažuje* zařizeňi o dvou, třech a čtyřech prvcích a pro jedno­ duchost předpokládejme, že pravděpodobnost poruchy jednotlivých prvku bude stejná. Uvažujeme tři alternativy qJL = 0,01 q± = 0,1 Qi = 0,5 V následující tabulce 1 jsou pro jednotlivé varianty uvedeny hodnoty výsledné pravděpodobnosti poruchy zařízení získané jadnak shora citovaným přibližným odhadem (součet pravděpodobností poruch jednotlivých členů zařízení), jednak přesným vypočteni. Vidíme, že chyba je úměrná počtu prvků a. že je tis: větší, čím jsou větSi q, • Přibližný výpočet q pouhým součtem jednotlivých q. je tedy zatížen určitou chybou, zejména u zařízení jehož prvky nají poměrně vysoké qu# Je tečg zřejmé, s ohledem na přesnost výpočtu že při zjišťo­ vání výsledné pravděpodobnosti poruchy, bude v některých přípa-" dech třeba respektovat i záporné součinové členy (jak je znázor­ něno ve vztahu (3)). Bylo ukázáno, že už při čtyřech prvcích je výraz pro výpočet poměrně složitý a že tedy bude výhodné pro­ vádět spolehlivostní výpočty složitějších objektu pomoci počíta­ če, V následující kapitole ve stručnosti seznámíme s principem spolehlivostního výpočtu objektu poiaocí počítače, 6,1 Spolehlivostní výpočet objektu Schematické znázornění spolehlivostního modelu určitého objektu symbolikou matematické logiky bývá obvykle označováno jako strom poruch. Toto logické schema umožňuje přehledné zobrazení veškerých moiíných karabinací poruch jednotlivých členů objektu ve­ doucích к jeho výsledné nebezpečné poruše. Při dodrííeni pravidel respektu jí elito, přechod z logických operaci na operace pravděpodobnost, ní a zavedením vhodných algoritmu lze logické schema vyšetřovaného objektu použít i pro spolehlivostní výpočet tohoto objektu tzn, pro výpočet pravděpodobnosti výskytu zmíněné výsledné poruchy, Místo původních dvouhodnotových vstupů, vyjadřujících stav jedno­ tlivých prvků syetému (0 - prvek je v pořádku; 1-prvek má poruchu)

Hočbaota v ý s l e d n é pravděpodobnosti poruchy z a ř í z e n i r

- •

•

— •

—

z a ř í z e n i obsahuje 2 prvky q.^0,01 iq ± =0,1 odhadnutá hodnota

0,02

skutečná hodnota

0,0199 ! 0,19

chyba

0,0001 ; 0,01

iq.j=0,25

i 0,2

- " • •

•

•

•

•

•

•

«

—

-

'

—

•

—

—

-

z a ř í z e n í obsahuje 3 prvky qi=0,01 q^Oji

1^0,25

—

•

—

z a ř í z e n i obsahuje 4 prvky qi=0,01 0,04

Я ± =Р,1

.^=0,25

J 0,4

I

1,0

0,5

0,03

0,3

I

0,4^75

0,0297

0,271 I

0,562

0,03939; 0,3439!

0,625

|

0,0625

0,0003

0,029 J 0,138

0,000611 Q,056l!

0,375

1 0,75

i

Tabulka 1

i

j j

I

05 12 02 C° - 45 -

z: ve dera© pravděpodobnost i poručil prvků. q . ( t ) dar.i \3t.-"',en Ч

( * ) = -i - , - * *

w

kde X. je intenzita poruch příslušné'*) prvku t jo i oba, pr-> kterou pravděp oč. obnos t výskytu poruchy počítán*» Pro logický scučet pravděpodobností poruch q^(t) a qgCt) platí vztah (2),, logický součin těchto pravděpodobností je dán výrazem:
(5)

Algoritmus t a c h t o výpočtu je jed-noduchý a j e naznačen na o'-r. 21 ^ Lze 'konát-v.tovat, že s p o l e h l i v o s t n í výpočet objektu, j j - l i к ; á i p o l i c i jeho l o - i c k é schema, je jednoduchý. J e d n á - l i ze o s l o ž i t ě j š í z a ř í z e n í ja vhodné j e j provádět na číslicovém pooí-rt a č i . Programování základních logických operací n e č i n í p o t í ž e . Ha v;-Lupy jednotlivých elementu stromu poruch zadáváme p ř í ­ slušné ..odnoty i n t e n z i t y poruch \ spolu s výpočtovou dobou t а poriocí naznačených algoritmů l z e na p o č í t a č i bez o b t í ž í provádět i s p o l e h l i v o s t n í výpočty s l o ž i t ý c h z a ř í z e n í . Ve s t r u č n o s t i j e š t ě pouze připomeneme, že uvsdené p l ř i t í peuze za předpokladu, ze ve stromu poruch se n e v j e k / t u j í z á vi:-lé poruchy, přičemž máme na mysli z á v i s l o s t vyznačující se tím, že výskat u r č i t é ( z á í ř i s l é ) poruchy se p r o j e v í ve rpolchl!.voscnlm schématu současným působenía na nckolika vstupech. P ř i 3polehlivostníii výpočtu objektu u nihožae z á v i s l é poruchy vysky­ t u j í , je třena r o z l i š o v a t charalctnrr j e d n o t l i v ý c h vstupe.:'cSa poruch. Pro n e z á v i s l é poruchy dosazujeme p ř i výpočtu přímo j e j i c h r e á l n é hodnoty pravděpodobností výskytu (obdobně jako u systému bez závislých p o r u c h ) , Pro z á v i s l é poruchy j e nutno dosazovat obecné hpdnoty j e j i c h pravděpodobností výskytu, takže celkově j e t ř e b a s p o l e h l i v o s t n í výpočet provádět s a l g e b r a i c ­ ký.;;! výrazy. 1'ímto způsobem j e nutno postupovat až do t é úrovně logického ecLesactu, v n í ž se j e š t ě z á v i s l o s t i v y s k y t u j í . Potom j i ž za obecné hodnoty pravděpodobností poruch závislých v e l i č i n dosadíme j e j i c h r e á l n é hodnoty a s p o l e h l i v o s t n í výpočet přecliází na a l t e r n a t i v u bez výskytu závislých poruch, Program pro s p o l e h l i v o s t n í výpočet objektu se závislými poruchasai

LogioLjř eouCeti

t J

j —

1

1- e a

i,m *«)

T

V

t

logický součin:

2*«)

П

Obs- 21

A^gorltaue vypočtu logického aw#to

rJ

05 12 02 09 - 51 -

imici respektovat logické vztahy platné pro závislé poruchy Я± Л o^ = q^

4

V

4 -4

(6)

3yl vypracován v loňském roce v BGtf Praha. Snad je vhotíié ještě připomenout, že pro solidní kvantita­ tivní analýzu spolehlivosti je nutné mít к disposici hodnověrné ho-Anoty intenzit poruch К jednotlivých vstupních elementu stro/au poruch. Přestože hodnoty intenzit poruch, jež nohou být zjištěny jen dlouhodobou statistikou, nejsou vždy к dispozi­ ci, postačí v mnoha případečhjiro posouzení sledovaného objektu pouze kvalitativní analýza spolehlivosti, které absence ověře­ ných vstupních parametru \ není na překážku. 6.2 Zvyšováni spolehlivosti Zvýšení spolehlivosti daného objektu dosáhneme použitím rsdundantních systémů. Pro získání názoru na některé způsoby zálohování provedeme jejich kvalitativní porovnání. Omezíme se na porovnání systému dva ze dvou, dva ze tří a tři ze čtyř a budeme, prozatím zjišťovat pouze, jak se změní výsledná pravdě­ podobnost poruchy objektu, použijeme—li mikterý ze zmíněných způsobů zálohování. К rozhodnutí pro podrobnější sledování uvedených způsobů zálohování jsem dospěli po porovnání spolehlivosti objektu zná­ zorněných na obr.22. Na tomto obrázku je jednak nakresleno zařízení sestávající ae tri bloků, spolehlivoutně sériově zapojených (obr.22a). Dále je zde znázorněno zařízení skládající se ze tří stejných větví, přičemž každá vutev obsahuje opět stejné blohy jako v případě22a. Výstupy jednotlivých větví jseu napojeny na výběrový člen dva ze tří (obr.22b). Konečná je na Óbr.22c znázorněno zařízení tvořené v podstatě stejnými bloky jako předcházející objekty, avšak počet výběrových členu ze tří (členy D,, E,, P.,, G) je s ohledem na zvýšení spolehlivosti podstatně zvětšen. Porovnáním uvedených tří zapojeni jsme chtěli ukázat příznivý vliv výběrových členů na zvýšení spolehlivosti.

-

h

•

"l

Obr. 22 a

11 TI , °1

*1 *2

4

1

1 «5

Obr. 22 b

Obr. 22 с

,

u

s Fib 2

05 12 02 09

- 53 Pro názornost budeme označovat hočnoty pravděpodobnosti po» ruch jčtootlivých bloku a členů e. hodnoty t é t o veličiny v určitých uzlových idstčch objoktu stejný-Л. pí siřeny, použijeme však malé abecedy. Lo 0 ic':é schema záři .eni nakresleného na obr. 22a je jednoduché a je nakresltno- na obr. 23a a výsledná pravděpodobnost poruchy s je dáiia vztahem z = c 1 +(l-c 1 )(a 1 *b 1 -a 1 b 1 )

(7)

Lobácké schema zařízení z obr.22b je nakresleno na obr. 25b. Pravděpodobnost poruchy každé z větvi je dána vztahem X

i

=

°i+(1-ci)(ai+bi"aibi^

(8)

a výsledná pravděpodobnost poruchy .zařízení je určena vztahem z= [ ( l 1 l 2 + l 1 l r l 1 l 2 l 3 ) + l 2 l 3 - l 2 l 3 ( l 1 l 2 + l 1 l > l 1 l 2 l 3 ) 3 + g -g [ ( ^ l ^ ^ l ^ l ^ J + l ^ - l ^ C ^ l ^ l ^ l ^ ) J

(9)

Připomínáme, že při těchto výpočtech stále respektujeme logické vztahy platné pro závislé poruchy (viz vztah (6))« Úpravou vztahu (9) obdržíiie výraz ^S+(l-g)(l 1 l 2 +l 1 l 5 +i 2 l 3 -2l 1 l 2 l 3 )

(10)

Lo Деке schema zařízení z obr. 22c je nakresleno na obr. 24An^lOjicky jako v předcházejícím případě zjiššujesie postup­ ně hodnoty pravděpodobnosti poruchy v jednotlivých "uzlových bodech schaaatu (íL f V*, S*/ H*f T/), až dospějeme к výsledné hodnotě pravděpodobnosti poruchy zařízeni tee+O-eW*^**^ přičeaž

*i

=

s

= f

i

^V j(vi>

+

*2*3 " 2*1*2*3 w

i

v

s f

i =

2^ s i^ £ v

^ i)

(11)

lAgloké eebomft s a ř i r e n í s obr. 22 a

V Л °i Obr. 23 a

air.: 23 b

' -

; ' -f.

v*'"/* ;

A

bagtobé wšmm i t f í i n é s obr. 22 b

• VjjŘf 4 4 «•

«•jiijl 1 ^ и

* '

*S

ST

J"»

Д'% К *, At*j A

** ji/fe^i

•••%

тЩ|ЯР • "Л^Ш

'

4

05 12 02 09 -56 S ohledem па jednoduchost výpočtu jsae z v o l i l i hodnoty pravděpodobnosti poruch bloku JL^, B^ Gi a výběrových členů D^f BU, L a G takto; a

i e b i " c i = °» 1 d^ в е^ в f^ s g в 0,1s 0,01; 0,001

V následující tabulce jsou uvedeny hodnoty vypočtené výsledné pravděpodobnosti poruch pro zařízení nakreslená na obr. 22 pro rušné varianty pravděpodobnosti poruch výběrových členů.

Zařízení .

Výsledná pravděpodobnost poruchy [z] 0,271

....._.

samotná v ě t e v ( o b r . 2 2 a ) i

! t ř i samostatné větwe,

g s 0,1 s =0,01

| na konci výběrový č l e n [ dva ze t ř i (obr.22b)

0,262

0,188

g в 0,001 0,181

| zálohované z a ř í z e n í i

d l e obr.22c

0,268

f,=g=qoi 0,025

ř.=g=:000i j O7OO9* J

Tabulka 2 Pro zvolené hodnoty pravděpodobnosti poruch jednotlivých elementu sledovaných zařízeni docházíme к těmto závěrům* Zálohováni dle obr. 22b se pro zvyšováni spolehlivosti jeví jako málo efektivní i Výsledná pravděpodobnost poruchy zařízeni dle obr, 22c ve srovnání s. předešlými alternativami podstatně poklesla, ale jen pro případy, kdy spolehlivost výběrových členů byla řádo­ vě vyšší nes spolehlivost ostatních prvků. Spolehlivostní analýzou předcházejících tří zapojeni jsme chtěli ukázat příznivý vliv výběrového členu dva ze tří na zvýšení spolehlivosti zařízení. Analýza ukázala, že pro serió­ znější oceněni uvedeného způsobu zálohováni bude zapotřebí provést rozbor pro podstatně Širší rozsah hodnot pravděpodobnost poruch výběrových členů a prvků zálohovaných větví.

Q5 12 02 09

-57Rozhodli jsem se, Se kromé varianty zálohováni dva se tři prošetiiae podrobněji i varianty tři ze čtyř a dva ze dvou a jejich vzájetmým porovnáním zjistíme jejich použiti pro určité dané podmínky. Upozorňujeme znovu, že ae bude jednat o prvý názor . na danou problematiku, že bude vhodné problematiku sledovat dále» Zatím budeme pro určitá dané podmínky pouze zjišťovat sníženi výsledné pravděpodobnosti poruchy pro jednotlivé "varianty, aniž bychom OJ blíže zabývali otázi-ou obnovy jednotlivých prvků, systému popř. vhodnosti jednotlivých variant zálohováni pro rychlou infor­ maci obsluhy o stavu sledovaného zařízeni. Tato prvá krátká stu­ die má pouze za účel získat ucelenější prvý názor na zmíněné problé­ my. 6.2.1 Systém dva ze tři

líredpokláde jme, že určitý- prvek, zařízeni nebo systém mé v mistš R. pravděpodobnost poruchy r- (obr.23a). Budeme zjišťo­ vat к jakému sníženi pravděpodobnosti poruchy u touoto zařízeni dojde, použijeme-li zálohováni dle obr. 2>b. Výběrový člen dva ze t ř i - V (který má pravděpodobnost poruchy v) zajišťuje, že к poru­ še zařízeni dojde pouze p ř i současném výskytu poruchy ve.dvou ze třech větvi, nebo při v l a s t n i poruše výběrového členu. Logic­ ké schema zařízeni * obr.25b je nakresleno na obr.25 a. výsledná pravděpodobnost je dána vztahem: z= [ ( r ^ + r ^ - r . p ^ ) * r 2 r j - r 2 r 3 ( r 1 r 2 + r 1 r 3 - r < 1 r 2 r 5 ) J + v - vKr^+r^-r^rp+r^ -rgr^r^+r^-r^rp]

(12)

Výraz (12) lze upravit nas z=v+(l-v).(r1r2+r1r^+r2r3-2r1r2r3) (13) Předpokládáme, že т* = r 2 = r , = r , takže výsledná pravděpodobnost poruchy*^ daném případě určena vztahem : z = у+(1-лг)';'(За^ - 2Г 5 )

(14)

Výsledná pravděpodobnost poruchy byla spočtena pro široká rozmez! parametru r a v a byla zaznamenána v tabulce 3 ,

•

•гI

I*

U^J

-v

R,

1

Q№» 2$ 4

-!

L__l

I—1

\

i-— I I-

I"' I

ni

iI

Logtoké echcae a&řimaí t # , 25 b

ft %

% ч

^t*j Obr» 25 6

*j

а

з

i

VÝSLEDNÁ* ERAVDČPODOBHQST PORUCHY • • «•••

.^•^••IMI

•!•-•

i и ni ш r r t — m r — • — г

»••»•• i t i 4 »

• •

fel-

8Z8TĚU

»1^»»^ия1и%«*ч^х«чи

DVA ZE TŘÍ

•••——<^wn*4«*>^»w»p

U f . l t - g • • • • JJL;,:

l o ^ b i ^ T ^ H o ^ io" tí

io""v 10'=7" 10РГ ю"7

10" 6

ib^ 5 io"~*

2,10" 2.10

10" 10 d

10РГ 10'FT 10'РГ 1CH

5.10" 5.10" 1 5.10" 1

2,10 2.10" n

5*10"?т 5*10 r 1

10" 2

10r1

2 И О"1

5И0"1

10"^

ícP 1

2.10" 1

5^10^

2.10" 1

5-10^

10=F 10'rsr

10 10

10FT 10"rT

10 10=2Г

ю"* 10 ^

10 10Г+

10F310 *

1СГ*ЬиО" З ^ Ч Г ^ ^ К Г Ч Й О " " Ш 1 0 " * 1 0 " 5

10"*4

КГ5

е

пг

т

10"**'Ьщ кг ло У ю " i!V

а

J3«10^^tJifPl^lO^IO 8

10" 10"

ю"

f

6

10. 7

10"^ |5.10"<> ^ I Q ' ^ O l . l O ^ I l C f ^ H O ^ I , 3 » 1 ( Г * 1 , 0 5 . 1 0 ^ Ю" 3

?=2"

Ю ^ З И О ^ З И О " 4 ЗИО^ЗИО~%0йо" 4 Д1,'1О~ 4 4И0"41,5И0"^%03.1СГ2 10~ 1

S

2.10

10;РГ' 80,028 0,028 0,028 0,028 0,028

0,028

0,028

0,028

0,037

0,125 2,2.10" 1 5,14-1<Г 1

2.10ST |'0,104 0,104 0,104 0,104 0,104

0,104

0,104

0,104

0,113

0,193 0,283

0,552

0,5

0,5

0,5

0,505

0,55

0,75

•^1 Í5.10,

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Tabulka 3

0,6

Výsledná pravděpodobnost poruchy a M

M

_

J

J

— ^ ^ _

_ — _

(

— _ . , , . , _ ,

_„.

,,

•

-,,,-,

1M

iil---1

„i,

i

v závislosti na parametrech r a v

|

System <5va ze t ř í

Obr.

2'?

- 61 -

05 12 02 09

Na obr. 26 je pro systém dva se tři vynesena závislost výsledné pravděpodobnosti poruchy (z) na parametru r (pravdě­ podobnost poruchy samotného nezálohovaného objektu) a na pa­ rametru v (pravděpodobnost poruchy výběrového členu dva ze tři). Obrázek poskytuje možnost snadného posouzeni vhodnosti použitá, systému dva ze tři pro dané роб minky (t j. pro pravdě­ podobnost poruchy objektu [г], který ně. být zálohován systémem dva ze tři a pro pravděpodobnost poruchy vlastniho výběrového členu) • Přímka <>, udává jici pravděpodobnost poruchy samotnéhe nezálohovaného objektu, rozděluje obrázek na dvě poloviny. Systém dva ze tři má v oblasti nad • příakou £ větši a v oblasti pod přimkou £ menši.pravděpodobnost poruchy než povodni samotný nczálohovaný objekt. Efekt je, v kladném a záporném smyslu, tim výrazně jsi, čím vice jsme vzdáleni od přímky £• Z obrázku je dobře patrno, že systém dva ze tři má siaysl použit jen tehdy, když pravděpodobnost poruchy výběrového členu je menši než pravděpodobnost poruchy samotného nezálohovaného objektu (v
r—i

-I I

tI—1 I

I—1 I

R,

Obr. 27 a

h

— I f— —1 M

L. r1-— L •

" 1J 1--»

— T r—

L.

*2

i

*

1

_Г i

<

—*J

r-

l-J

—J I

H

—1

1--. 1

h *4

Obr. 27 b

Legleké eehema eařleení г obi*. 27 b

*ЛЛ

***

¥

Л, А|% Obr. 27 с

ft МЛ

I 05 12 02 09 -63-

+ r^W^S** С- • • • •íp w {• • • }

(15)

Předpokládá» opět, Se r^s r 2 s p, s p^ s r (16) Úpravou výrazu (15) s použitím vztahu (16) získáme výraz pro výslednou pravděpodobnost poruchy: z * v+ (l-vV.^iA-Jr4) (17) Výsledná pravděpodobnost poruchy byla opět spočtena pro široké roznesši parametrů r a v a byla zaznamenána v tabulce 4-. Ha obr • 26 je pro systém tři ze čtyř vynesena opět závislost výsledné pravděpodobnosti poruchy (z) na parametru r (pravděpodob­ nost poruchy samotného ne zálohovaného objektu) a na parametru v (pravděpodobnost poruchy výboroviho členu tři ze čtyř)* 3 obrázku zase můžeme dobře posoudit vhodnost použiti systému tri ze čtyř po dané podmínky (tj. hodnoty pravděpodobnosti poruch r a • ) . Závěry jsou obdobné jako při posuzováni systému dva se tři. Výhoda systému tři ze čtyř oproti systému dva ze tří spočívá v tom, že výsledná pravděpodobnost poruchy (z) je rovna pravděpo­ dobnosti poruchy výběrového členu (•) pro větši rozsah hodnot r. Je to způsobeno tím, že limitní případ závislosti zsf(r,v), tj. případ když v =0, se posunuje к vyšším hodnotám r. Při vyšších hodnotách r je pro dané £ a dané v výsledná pravděpodobnost poruchy ф) u 3ystému tči ze čtyř menši, než- u systému dva ze tři.

6.2.5 Systém dva ze dvou Opět budeš» zjišťovat jaké sníženi pravděpodobnosti poruchy nastane, když místo původního nezálohovanéiio objektu s.pravděpodob­ nosti poruchy r,.( obr ,29a) použijeme zálohování dle obr•29b. V tomto případě je výsledná pravděpodobnost poruchy dána logickým součin» pravděpodobností poruchy jednotlivých prvků (větví). Logické schema zařízení z obr.29b je nakresleno na obr. 29c a výsledná pravděpodobnost poruchy je dána vztahem: z s r

1#r2

(18)

Tffalcdná prewdSpodobQOBt poručily a v aávlaloptl na parametrech г c , t

Syartam tf i g» čtyř

1 I ц—«~ |—i J

гс

™1 Ь

I

„J

Obr. 29 а

- Т - * *

л Г*

i

м

•i

Ii Г„ .

1—1 .J I—

r -J

Obrr 29 b

г

1

**

л

4 : '" ^г gafžptaí Л obr. 29 b

1*. ,4Ьт# ЙЯ e '4,


Й

•

i*"

> * . * • ,

Hui "i I" >, í '

*--"

v

- -' Tří'"' •*aáMNMl|HÍjJMpM|n

VÝSLEDNÁ* PRAVDĚPODOBNOST PORUCHY [aj - SYSTÉM TRI ZE ČTYŘ

10F9~

РГ 10

10

и-

10',-b

10

10

10РГ

10яг РГ 10 РГ 10 10PS"

10"?

10

10FT

10Р Г

10FT

1СРГ

10"

10'Р?

10"

10

10FT

10"

10FT

10'=гг

10г?

10F7"

10"

10Р?

10

10"

10FS"

10F7"

10

10рт

10Р8"

10F7"

10"

10'FT 10F5T

10

w

•=S~

10r 9 4.10FZ7"

ю - 4 * 4ио"** 10FT *п-9 10F7 4.10г « 10 4И0~" ,а 10" 10" 10F* 4.10РТГ 10" 10 4.10РТГ 10"

1 0РГ

10'79 4.10»* 5 * Ю ^ 1,4.10PS"

10pr 10Р Г

юF5*

ю:

•

"».« '

' " ,

" " " n

••' •

',«

'ji

t,i

•••|>fiii

• Jíl

1,1 • •

^ mi •

"1

ii-

'a

' i i" • • i

ni

•• Щ i • m »

i

••

• i',

"»ч •

0,2

0,5

0,2

0,5

10 10Р2"

-т

10 п 10'РГ

0,2

0,5

0,2

0,5

10гТ 10РГ

0,2

0,5

10FT

10РГ 10=2"

0,2

0,5

10FT

10"

10"

0,2

0,5

10Р2"

ю

0,2

0,5

0,2

0,5

J

. " »

РГ

:=2" 10"*

^ i » —

щ

т.

10"'

i i u

—>»

и

1

n » - j p — — i — . M Í M — i

3,7.10"* 3,7.10" p 3,7.10"*3,7.10^3,7.10"- ? 3,71.10"^ З ^ . Ю " - 5 4,7.Ю" : 5 1,36.10Г е Ч,03И(Г 1 0,203 0,502 1

.

*«J | ^ Ч у —

•

l.t

i U J Í m II и щ

Щ

i Ц i • »»i ' ' i | | i

• • ii'l7. ii ' • » | ' i

••

1'IJI • "

•>, U P -

j 0,2 2,7*10"* 2,72.10""* 2,72.10*^2,72.10~ <а 25£.10"%2.1О"*г0.1О"*2,82.10 " * Ъ%1 ЛО t i " mi • • • i

0,5

10'Р Г

ю~ FT

10

0,2 Р2" 10

5

^Б 3,97-10"'* 3^.10"^3»9а10"^4,07.10~°4,97.10^

10"

По^

10FT 10г?

10FT

H

i.»

Я

4

'

Jf

J '• 'i J í l u

' • »

ш л и

•»

.. — -

i •

[ 0,5 VU10"" 1 3.12;10Г^ З И г и О - ^ И С ^ Л Г

m

1

J ' n

— » » «

• l i ni.

i

•

i

и i

i i

ni

i

л i •

Л&ХП i

ni

•

•

l i l

I l

0,22 i — » — — Mi

I — — —

0,51

I » I » I I ' I H

3,12.10^ З ^ И О - 1 3 , 1 M 0 ^ 3,2.1
1 m•

0,656 1

I Tabulka 4

05 12 02 09 - 67 -

Předpokládám opět, že r* s r 2 = r t takže z = r2 V tabulce 5 jo zaznamenána výsledná pravděpodobnost poruchy» spočtená pro široké rozmezí parametru r. VÍSIEDHA" PRAVDĚPODOBNOST PORUCHY [z] - SYSTÉM DVA ZB DVOU L 9 8 7 6 5 5 2 1 r O 10~ 10~ 10~ 10" 10~ 10~* 10~ 10*" 10~ 0,2 0,5 1 Jh ,Í 4Í B 6 !z О 10*"^ 10""^ 10 '10*"' 4o' 10"' 10" 10*"* ÍOT* 0,0* 0,25 í

Tabulka 3 Závislost výsledné pravděpodobnosti poruchy (z) na parametru г (pravděpooábnost poruchy samotného nezálohovaného objektu) je pro systéxa dva ze dvou vynesena na obr. 30. Vidíme, že zmenšeni pravděpodobnosti poruchy je tím výraznější čía nižší pravděpodobnost poruchy má samotný nezáiohovaný objekt. 6.3 Stručné ocenění jednotlivých způsobu zálohování Porovnáme-li z hledsika pravděpodobnosti výskytu poruchy uvedené tví uystémy (viz obr". 31), vidíme, že nejvýhodnější je systém tři ze čtyř, pootm díra ze dvou a posléze dva ze tří. Z hlediska identifikace poruchy je však systém dva ze dvou méně výhodný. U systému dva ze tří lze snadno zjistit, která z větví dává jiný signál než dávají dvě zbývající větve a obdobn je tomu 1 u systému tří ze čtyř. Tento fakt je velmi důležitý pro rychlost opravy a tím i ^ro spolehlivost zařízení. XJ systé­ mu dva ze dvou je možno sice poruchu pomocí porovnávadího členu rovněž okamžitě hlásit, ale není možno v Kterézvětví se porucha vyskytla. Porovnáme ještě výslednou spolehlivost zařízení znázor nených ha obr. 32a a 3 2b. Uvažujeme n prvku v jedné větvi, z hlediska spolehlivosti sériově zapojených, a použijeme zálohován systémem dva ze tři* Předpokládáme, že jednotlivé prvky mají stejnou pravděpodobnost poruchy (10 ) a že použijeme stejně kvalitiních výběrových členu (v s Ю " 8 ) , V následující tabulce б jsou uvedeny, pro obě alternativy i pro různý počet prvků ve větvi (g), hodnoty výsledné pravdě­ podobnosti poruchy (z).

Výsledná pravděpodobnost poruchy g v savlaloqtjl m parametru г

gyetem <Jv» тл dvou

Výsledná pravdepodůbaost poruchy

*;

v.

\ з а я : - Ь г у / nc!-flohcv^<X*

objekt

\

a y a t e c i dva З Р dvou

Obi-.

УУ

Alternative A

1СГ6

4

10~ 6

1С

IT

.-6 10

10 •w

lo^H^h-

- 1 0.-c

Obr. 32 a

Alternativa B

«P

И гагШа

«7;в

fo •«

i

«г «оre

£р4

•ť

*

Ofer. 32 b

-0

Í0<

05 12 02 09 71 -

řRlVDÉPODOBNOST VÝSLEDNÉ PORUCH! [sj l

Alternativa A n

IZ t.

2

4

8

16

Alternativa Б J2

64

2

4

8

16

32

64

ю - 8 io"aio"aiti:iJeiAtr%f5.icrei(rtor8ior8 ю"8 ю"8 ю"*8 Tabulka 6

Pozorovatelné zvýšeni výsledné pravděpodobnosti poruchy alternativy A ve srovnáni s alternativou В nastává tehdy, když vlivem vzrůstajícího počtu prvků dochází u alternativy A ke zvýšeni pravděpodobnosti poruchy na konci větve před výběrovým členem. V tomto případě již pracujeme v limitní oblasti, kdy hodnota z se pro dané r a dané v blíži hodnotě _z pro v = 0, a kdy se příznivý efekt systému dva ze tří snižuje. Mimo uvedenou limitní oble с t si jsou alternativy ia.B, в hlediska pravděpodobnosti výskytu poruchy, prakticky rovnocenné* Obecně lze říci, že při použití systému dva ze tři by se ve zmíněné limitní oblasti neušlo pracovat, protože zde platí z > v. Nevýhoda podstatně jednodušší alternativy A spočívá v méně přesné identifikaci místa poruchy. Závěrem znovu připomínáme, že tato úvodní studie mela pouze přiblížit problematiku redundantních systémů. Bude vhodné provést ještě spolehlivostní výpočet uvedených systémů s respektováním oprav a obnovy jeho jednotlivých elementů. К tomuto výpočtu bude možno použít stejné logické spolehlivostní schema (strom poruch) jako dosud, dojde pouze ke změně algoritmu výpočtu pravděpodobnosti poruch jednotlivých vstupních elementů. Kromě dřívějších vstupůAa t se budou muset zadávat i vstupy respektující dobu opravy a obnovy prvků. Tato analýza umožní detailnější pohled na možnost využiti popisovaných redundantních systémů. Bude vhodné zabývat se i způ­ soby zálohování e ohledem na možnost identifikace poruchy a jejího rychlého odstranění, což má rovněž výrazný vliv na spolehlivost zařízení. To vše jou důvody к dalšímu podrobnějšímu sledování uvedená problematiky.

05 12 02 09 - 72 7. Závěr

Ve zprávě je proveden prvni návrh rozděleni elektrárny typu W E R na jednotlivé funkčni skupiny podle úrovni automati­ zace. Toto rozděleni je provedeno na základě dostupných materiá­ lu, které jsme ziskali v průběhu řešeni úkolu. Jelikož tyto materiály jsou neúplné a velnu, obecné а му dosud nemáme žádné J vlastni zkušen03ti s elektrárnami tohoto typu, budou pravdě­ podobně závěry obsažené v této zprávě podléhat určitým změnám, tak jak budou postupné upřesňovány a doplňovány materiály o daném objektu. Z tohoto důvodu nebyl proveden detailní rozbor jednotlivých funkčnich skupin z hlediska automatizace. E této problematice se bude nutno vrátit v dalších etapách. Již dres je vsak laožno řici, že tento prvni návrh rozděleni elektrárny TVER na jednotlivé funkčni skupiny může sloužit jako podklad pro návrh, koncepce automatizace elektrárny a řešeni jednotlivých etap automatizace. Jako přiklad byl vpvacován automat ovládáni vývěv konden­ zátoru turbiny. Byl řešen v několika variantách, z nichž dvě jsou ve zprávě popsány. Dosažené výsledky ukazuji, že i když použiti samočinného počitače značně zmechánizuje některé fáze syntézy, je konečný výsledek závislý na způsobu zadáni a na správné volbě postupu řešeni. Poslední kapitola zprávy se zabývá otázkou spolehlivosti funJxe automatů a možnosti jejiho zvýšeni pomoci redundantních zapojeni. Uvedené výsledky jsou zatim pouze informativní, přesto však názorně ukazuji pro jaké.hodnoty parametru ^sou jednotlivá uvažovaná zapojeni vhodná^ Dalai práce v této oblasti bude třeba zaměřit na otázky identifikace poruch a možnost oprav. Výsledky uvedené v této zprávě budou sloužit jako podklad pro dalai práce v oblasti návrhu automatů pro elektrárny typu W E R . Budou rovněž využity při hlubši analýze jednotlivých funkčnich skupin a návrhu koncepce automatizace celé elektrárny.

Q5 12 02 09 - 73 -

С. Sesnasi l i t e r a t u r y

1 . Algoritmizace některých technologických zařízeni elektrárny typu WER Technická zpráva BGP č . 3771844-20-301, prosinec 1971 2 . Techniceskio projekt AES V-1 Bogunicc v S&3R část I I I a IV * 3 . Základní technologické údaje elektrárny typu WER Zpráva BGP č . Р-Ц-С-19-322-13 duben 1971 4 . Provozní r e š i i y , podmínky, měřeni a kontrola hlavních cirkulačních čerpadel na jaderných elektrárnách typu WER Správa EGP, prosinec 1972 5 . Hlavni cirkulační čerpadla pro tlakovodnl reaktory Soubor přednášek Vtf SIGMA pro odborný panel v Brně - prosinec 1972 6. Prošetřeni dynamiky a chováni vybraných zařízení jaderných elektráren s W E reaktory Zpráva EGŮ č, 07 39 01 01 - prosinec 1972 7. J. KLír, M. Valach? Kybernetické modelováni

SML 1965 8. M. Servíts Návrh mnohastupnových kombinačních logických obvodů z prvku NAND 8 omezeným'počtem vstupů ABtoratizace XV (1972) č. 5 s t r . 117 9 . D.L.Dietoeyer» J.H.Su j Logic Design Automation of Pan-In Limited КАШ) Networks IEEE Trans, on. Computers 0-18 č. Í 1969 10. Perrin, Denouette, Daclins Logické systésp 8WSL 1972

Q5 12 02 09 - 74 -

1 1 . Aplilace systeia&bických. metod návrhu sekvenčních systémů na některé automaty jaderných e l e k t r á r e n a metody simulace č i n n o s t i t ě c h t o systému pomoci číslicového p o č í t a č e Zpráva BGÚ č # 05 12 02 06 . - březen 1972 12. Aplikační výzkum analýzy s p o l e h l i v o s t i ř i d i č í c h systémů jadernách, e l e k t r á r e n Zpráva BGtJ č . 05 12 02 07 prosinec 1972 1 3 . I n g . Hlavička: Strukturní spolehlivost Eřeánáska na semináři Logické obvody

dne 9»ЗИ972.