Temir yo'l transportidagi telemexanik boshqaruv va nazorat tizimlari

Ma'ruza 3. Telemexanik kodli tizimlarning maqsadi, tasnifi va ishlash tamoyillari. Sanoq tizimlari

Ixtiyoriy telemexanika qurilmasining ishlashi quyidagi fikrda asoslanadi: “har qanday buyruq ma’lum qoidalarga binoan, son ko‘rinishda ifodalanishi mumkin”. Bu gapni telegrammani manzilga yetqizish misolida tushuntiramiz: Telegrammani adres qismida shahar yoki tuman nomidan so‘ng quyidagi sonlar: 12, 6, 18 keltirilgan. 12 soni bu eltuvchiga ma’lum bir kvartalga (12-kvartalga) borish haqida buyruq (komanda), 6 soni ma’lum bir uyga borish komandasi, 18 soni telegrammani aniq xonadon egasiga topshirish buyrug‘i.

Agar tumanda kvartallar soni ikki xonali sondan oshmasa, kvartaldagi uylar soni ham ikki xonali sondan ko‘p bo‘lmasa va har bir uydagi xonalar soni uch xonali sondan oshmasa, u holda uchta son 12, 6, 18 o‘rniga 1206018 sonlarini yozish mumkin. Shu usulda strelka va signallarni boshqarish uchun mo‘ljallangan komandalarni ham yozish mumkin. Shunday qilib, TO‘ ning birinchi vazifasi bu buyruqlarni son bilan ifodalash. Misol uchun 1216218 sonini ko‘rib chiqamiz. Bu sonning hamma raqamlari bir vaqtning o‘zida ko‘rish maydoningizda turibdi, ya’ni ko‘zingizga paralleldir. Unda, yozilgan son (qog‘ozda) parallel kodda ifodalangan. Sonni o‘qiganingizda bir million ikki yuz o’n olti ming ikki yuz o‘n sakkiz deysiz. Amalda siz bu sonning raqamlarini ketma-ket aytib o‘tasiz. Unda talaffuz etilgan sonni ketma-ket kodda ifodalangan deyishadi. Shunday qilib, TO‘ ning ikkinchi vazifasi – parallel kodni ketma-ket kodga o‘zgartirish. Aloqa liniyasida bu son taktlar deb ataluvchi ketma-ket uzatilayotgan impulslar ko‘rinshida bo‘ladi. Aloqa liniyasidagi har bir elektr toki impulsining sifati uzatilayotgan sonning raqamiga mos kelib, elementar impulsi deyiladi. Impulslarning ketma-ketligi ko‘p taktli signal deyiladi va undagi taktlar soni uzatilayotgan sonning raqamlar miqdoriga teng.
Agar biz aloqa liniyasidagi uzatilayotgan sonning raqamlariga har xil chastotali o‘zgaruvchan tok impulslarini biriktirib qo‘ysak, masalan “0” ga f₀ chastotali impulsni, “1” ga f₁ chastotali impulsni, “2” ga f₂ chastotali impulsni, ... ,“9” ga f₉ chastotali impulsni, unda 1216218 sonni 3.1-rasmda ko‘rsatilganidek ifodalash mumkin.

3.1-rasm. Ko‘p taktli signal

Bu yerda:
∆t – elementar signal (bitta impuls) ning davomiyligi;
∆t_s – ko‘p taktli signalning davomiyligi.
Shunday qilib parallel kodni ketma-ket kodga o‘zgartirish bilan birga, uzatilayotgan impulslarga elektr tokning ma’lum bir sifatlarini berish kerak va bu TO‘ning uchinchi funksiyasi bo‘ladi. Teskari o‘zgartirgich QO‘ (2.1g-rasm), TO‘ga nisbatdan teskari funksiyalarga ega bo‘lib, ularni teskari tartibda bajaradi.
Ko‘p taktli signal qabul qilish jarayonida, QO‘ sonning ketma-ket kelayotgan raqamlarini tanib olib (birinchi vazifasi), ularni maxsus xotira qurilmasida saqlaydi (ikkinchi vazifasi).
Bu jarayon ketma-ket kodni parallel kodga aylantirishga to‘g‘ri keladi. Nihoyat buyruqdan sonlarga o‘tish qoidasi asosida, QO‘ sonni buyruqqa o‘tkazib, uni ESning bajaruvchi qurilmalariga yuboradi.
Umuman TO‘va QO‘ning ish algoritmi quyidagicha:
1. Boshqaruv apparatida DNS harakatlarini qayd etish.
2. Buyruq haqida ma’lumotni ifodalaydigan sonni shakllantirish.
3. Sonning birinchi raqami uzatilishining boshlanishi.
4. Sonning birinchi raqamini qabul qilish va eslab qolish.
5. Sonning birinchi raqami qabulining tugashi.
So‘ngra algoritmning 3, 4 va 5 bandlari sonning qolgan raqamlari uchun ketma-ket qaytariladi va nihoyat n–1-bosqichda sonni buyruqqa o‘tkazish, n–bosqichda esa, buyruqlarni ES ga jo‘natish.
Keltirilgan algoritm ham boshqaruv (TU) ham nazorat (TS) buyruqlari uchun ishlatiladi. Undan tashqari, bu sxema kodli qurilmalarning umumiy ishlash prinsiplar asosini tushuntiradi va ularning prinsipial sxemalarini ishlab chiqishda yuzaga keladigan ayrim muhim xususiyatlarini e’tiborga olmaydi.
Masalan, dispetcherlik markazlash (DM) uchastkasida kodli qurilmalarning strukturasi 3.2-rasmda ko‘rsatilgan.

Bu-rasmdan ko‘rinib turibdiki, TU va TS kanallari guruhlashgan. Har qanday guruhli kanaldan bir vaqtning o‘zida faqat bitta sonni yuborish mumkin. Boshqarish, ular poyezdning harakatga kelishi natijasida ishlaydigan datchiklar nazorat komandalarining manbasidir. Lekin unda har bir liniyali stansiyada (LPDM1 – LPDM4) bu datchiklar bir vaqtning o‘zida ishlab ketishi ham mumkin. Bunday vaziyatda har xil stansiyalarda joylashgan A yarim komplektlarning ishlash navbati muammosini yechish kerak.

Yuqorida aytilganidek, telemexanik tizimlarda buyruqlar son bilan belgilanadi. Son tili o‘z alifbosiga ega. Amaliyotda deyarli butun dunyoda foydalaniladigan son tilida 0, 1, 2........9 simvollari ishlatiladi. Bu simvollar o‘nta bo‘lgani uchun sanoq tizimi o‘nlik, tizimdagi simvollar soni esa sanoq tizimlar negizi deb ataladi.
Oddiy o‘nlik sanoq tizimini olamiz. Undagi butun musbat son koeffitsiyentlari 0 dan 9 gacha bo‘lgan turli darajadagi 10 sonining yig‘indisi ko‘rinishida bo‘ladi.
Misol uchun 756 ko‘rinishdagi yozuv shuni bildiradiki, undagi son ettita yuzlik, beshta o‘nlik va oltita birlikdan iborat, ya’ni:


(1)

Odatda, hayotda sonlar biror miqdorni sanashda ishlatiladi (tokar tayyorlagan detallar soni, poyezd bosib o‘tgan kilometrlar soni va h.k.).

Umuman aytilganda miqdorni sanash uchun xohlagan negizli sanoq tizimidan foydalanish mumkin. Agar sanoq tizimi negizini “k” orqali belgilasak, unda (1) ni quyidagicha yozish mumkin:


(2)

Agar tenglikning chap va o‘ng tomondagi qismlari uchun bir xil sanoq tizimidan foydalanilsa va uning negizi ham ma’lum bo‘lsa, unda o‘ng va chap qismlardagi indekslarni yozish shart emas, ya’ni agar k=10 bo‘lsa, unda tenglik (2) qayta yoziladi va quyidagicha bo‘ladi:

(3)

Bu yerdagi tenglik (3) ning chap qismidagi yozuvni sonning qisqartirilgan shakli yozuvi deb ataymiz, o‘ng qismini esa algebraik shakli deymiz.

Sondagi belgilar miqdori sonning darajasi (uzunligi) deb ataladi. Unda har qanday sonning algebraik shakldagi yozuvi quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:


(4)

Bu yerda: a₀,a₁.....,a_n – koeffitsiyentlar;

k – sanoq tizimning negizi;
n – 1-sonning darajasi.
Qisqartirilgan shakldagi tenglik (4), ya’ni son quyidagicha yoziladi:

Sonning qisqartirilganidan va algebraik shakli yozuvidan tashqari, geometrik shakli ham mavjud. Bu shaklda son nuqta orqali ifodalanadi. Misol uchun 756 sonining A nuqta shaklida ko‘rinishi 5-rasmda ko‘rsatilgan.

Geometrik ko‘rinishda har bir koeffitsiyentnings qiymati koordinataning bir o‘qi doirasida joylashtiriladi, 4.1-rasmda a₀ qiymati x o‘qi bo‘yicha joylashtirilgan, a₁ qiymati u o‘qi bo‘yicha, a₂ esa – z o‘qi bo‘yicha. Agar A nuqta koordinatalarini zux tartibida yozsak, 756 soni kelib chiqadi. Bu son uch o‘lchamli fazoda tasvirlangan. Bundan ham uzun sonlar yozuvida ko‘p o‘lchamli fazodan foydalaniladi.
Yuqorida ta’kidlanganidek, har qanday sonni (miqdorni) yozishda sanoq tizimining xohlagan negizidan foydalanish mumkin.




4.1-rasm. Sonning geometrik ko‘rinishi

Sonni yozish uchun, eng kam bo‘lgan belgilar miqdori (sanoq tizimi negizi)-ikkidan foydalanish mumkin. Bu ikki belgilari “0” va “1” ko‘rinishida bo‘lishi mumkin va unda sanoq tizimi ikkilik deb ataladi. Bu tizim bizga uchragan eng qadimgi sanoq tizimlardan biri bo‘lib, biroz mukammal bo‘lmagan shaklida bo‘lsa ham, Avstraliya va Polineziya qabilalarida uchragan. Ikkilik sanoq tizimi keng ko‘lamda yoyilgan bo‘lib, telemexanik tizimlarda ham ishlatiladi va quyidagi afzalliklarga ega:

A. Juda sodda. Haqiqatan, bu tizimda faqat 2 ta raqam qatnashadi-“0” va “1”, 2 son esa keyingi razryad birligi sifatida namoyon bo‘ladi. Shunda sonlarni qo‘shish qoidasi quyidagi tenglikda beriladi:
.

Ko‘paytirish qoidasi esa quyidagicha:

B. Eng oddiy ikkilik elementlardan har xil avtomatika, telemexanika va hisoblash tizimlari quriladi. Masalan, neytral rele ikkita holatga ega bo‘lishi mumkin. Rele holatining yoqilmagan holatini “0” raqami orqali ifodalash mumkin va aksincha, relening yoqilgan holatini “1” raqami orqali ifodalash mumkin. Boshqa misolga diodni olish mumkin. Agar u ochiq bo‘lsa, unda anod va katod orasidagi qarsxilik juda kichik bo‘ladi, bu esa “0” holati deb qabul qilinishi mumkin. Agar diod yopiq bo‘lsa, unda anod va katod orasidagi qarsxilik juda katta bo‘ladi (10⁶ Om va undan ko‘p) bu esa “1” holat deb qabul qilinadi;

V. Aloqa kanali orqali uzatiladigan ikki xonali sonni elektr signal tizimiga aylantirish oson kechadi. Haqiqatan ham, ikkita raqamni aloqa kanali orqali uzatish uchun bor yo‘g‘i ikkita belgi bo‘lsa kifoya.
Ikkilik tizimning yuqorida sanab o‘tilgan afzalliklari bilan birga, kamcxiligi ham bor. Bu kamcxilik shundan iboratki, boshqa sanoq tizimda berilgan bitta miqdor (son) dagi yozuvni ko‘p belgilar orqali ifodalashga to‘g‘ri keladi. Masalan, quyidagi


,

tenglikdan ko‘rinib turibdiki, 756 sonini yozuvini o‘nlik sanoq tizimida 3 ta belgi orqali, xuddi shu sonni ikkilik sanoq tizimida ifodalash uchun 10 ta belgidan foydalanish kerak. Yuqoridagi tengliklarni haqiqiyligiga ishonish uchun, elementar matematika qoidalari orqali hisoblash mumkin:

Ikkilik tizimni kamchiligiga qaramay, uning afzalliklari ko‘proqdir, shuning uchun u nafaqat temir yo‘l transportida, deyarli hamma telemexanik tizimlarda qo‘llaniladi. Haqiqat uchun shuni aytish mumkinki, temir yo‘l transporti uchun, sanoq tizimining negizi uch bo‘lgan sxemali kod markazlashtirish qurilmalari ishlab chiqilgan, lekin o‘ta murakkabligi sababli undan voz kechishga majbur bo‘lindi.