Современная электроника №6/2022

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2022 Опыт применения трёхзначной логики в управлении технической системой В статье рассмотрена адаптация трёхзначной логики Брусенцова в управлении некомпьютерной техникой, произведена оригинальная попытка структурировать логику работы устройств на примере разработки распределительно-дозировочного автомата, а также сочетать базовый анализ ситуации с управлением на полевом уровне. Григорий Беднов (РТУ МИРЭА) Введение В процессе цифровизации техно- сферы одним из важнейших видов данных является логический. Это подтверждается, например, языка- ми программирования МЭК 61131-3 (LD, FBD, …), применяемыми в про- граммируемых логических контрол- лерах (ПЛК) [1]. Однако какая логика лежит в осно- вании данного типа данных – вопрос, решаемый по-разному. Рассматривая лишь дискретные конечнозначные логики, стоит обратить особое вни- мание на двухзначную и трёхзначную логики. «Противоборство» двух этих систем – давнее [2], но особой вехой стало построение троичных компьютеров «Сетунь», которые в первый и на дан- ный момент единственный раз про- изведены серийно; увы, их новая, зна- чительно переработанная, версия «Сетунь-70» не успела попасть в серий- ное производство. Группа под руководством Нико- лая Петровича Брусенцова (главный конструктор «Сетуней») после запре- та на разработку новых компьюте- ров работникам вузов занялась в том числе подробным теоретическим ана- лизом накопленного опыта, согласо- ванием с классической двухзначной булевой алгеброй и отображением логики естественного языка [2, 3]. Основная часть Целью работы является разработка конечного распределительно-дози- ровочного автомата для управления транспортно-технической системой с тремя резервуарами с жидкостью и шестью бункерами (включая сливной) с использованием трёхзначной логи- ки Брусенцова. Объектом управления является типичная простая транспортно-тех- ническая система: на конвейерной линии установлен контейнер на пово- ротнике, ограниченном в движении лишь углами верхней полуокружности (от 0° до 180°). Имеются три поворот- ных датчика (нормальное положение 90° и два крайних (0° и 180°)). Над кон- вейерной линией расположены резер- вуары (подача жидкости), с краёв уста- новлены бункеры (приём жидкости). В местах, где они расположены, уста- новлены датчики положения. Также на краях конвейерной линии установле- ны аварийные «сторожевые» датчики положения. Разрабатываемый управляющий автомат должен быть: 1)безопасным и надежным, для чего: a) исправно работать, если все необхо- димые для этого устройства работа- ют исправно; b)предупреждать оператора о полом- ках, несовместимых с продолжени- ем циклической работы; 2) универсальным и расширяемым, для чего: a) согласовываться с однородными ему автоматами, в идеале – перепрограм- мироваться; b)начинать свою циклическую рабо- ту в любой изначально заданной конфигурации (возможно, остав- шейся после аварийного отклю- чения); c) схема управляющего автомата (ал- горитм его действий) должна быть спроектирована прежде всего «сверху вниз» с использованием по- нятных человеку высокоуровневых и абстрагированных от оборудова- ния процедур; d)легко расширяться дополнительны- ми анализирующими модулями, ко- торые позволят автомату встроить- ся в сложные управляющие системы более высокого уровня (например, MES); 3) эффективным – автомат не должен совершать лишних действий, не от- носящихся к реализации п. 1, 2. Для начала работы контейнер K дол- жен быть опустошённым и находиться в нормальном положении под резер- вуаром, с которого начнётся програм- ма 1. Программа 1 должна быть нача- та, когда контейнер K находится в нормальном положении под резер- вуаром R3 – это необходимое усло- вие. Необходимо налить жидкость из резервуара R3, смешать с жидко- стью из резервуара R1, вылить всё в бункер B5. По окончании програм- мы должны быть созданы условия для программы 2 и т.д. Окажется, что даже в таком нехи- тром наборе действий нештатных ситуаций много: может быть сломан любой из задействованных датчиков и исполнительных механизмов. При этом для определённости будем счи- тать, что, поскольку датчики положе- ний являются нормально разомкнуты- ми контактами, они могут сломаться, только давая ложноотрицательный сигнал (будем считать, что вероят- ность ложноположительного сиг- нала несоизмеримо меньше). Также будем считать, что датчики достаточ- но надёжны, чтобы не ломаться одно- временно. Однако как же мы, даже при таких допущениях, можем упорядочить управление и анализ происходящего? На помощь приходит теория трёхзнач- ной логики. Введём особую функцию, открытую Н.П. Брусенцовым, которая является обобщением дизъюнкции на множе- ство – трёхзначная дизъюнкция по мно- жеству, «логический интеграл» ниже: . Данный подход подобен тому, как мы, доставая из сумки разные вещи, пытаемся найти нужную, и только найдя нужную либо перебрав их все (или вовсе обнаружив незнакомые ..