Методы алгоритмизации ч.3

дополнительные меры блокировки. В частности, это необходимо делать для предтвращения реализации взаимно исключающих функций (вращение по часовой стрелке и против часовой стрелки, включение треугольником и включение звездой). Поэтому цепи подключения контакторов должны блокироваться не только программно, но и дополнительными контактами, обеспечивающими выполнение только одной из взаимно исключающих функций.

Следует напомнить, что в отличие от релейно-контактной схемы программируемый контроллер использует только один физический контакт каждой командной кнопки – тот, который выполняет основную функцию переключения. Все остальные контакты этих кнопок, используемые в релейноконтактной схеме, задаются программно в виде условий выполнения логических операций. Аналогично задаются и контакты блокировок исполнительных устройств.

Полученная схема внешних соединений ПЛК, отвечающая требованиям безопасности, показана на рис. 5.2. Здесь кнопки S1 и S2 выбраны как замыкающие контакты, т. к. они включают электродвигатель, а кнопки S0 и S5 – как размыкающие контакты, т. к. они выключают его.

+24 В

S5

ПЛК

0 В

Рис. 5.2. Схема включения контроллера для управления электродвигателем

Шаг 3. Составление логический уравнений.

При переходе от релейно-контактных схем управления к программируемым контроллерам для реализации управляющих функций следует использовать логические связи релейно-контактных схем.

Варианту 1 задания соответствует следующая система логических уравнений:

K1 = H1 = S0 · S5 · ( S2 · S1 + K1) · K2 ;

K2 = H2 = S0 · S5 · (S2 · S1 + K2) · K1;

K3 = S0 · S5 · (K1 + K2) ·K5 ·K4 ;

K4 = S0 · S5 · (K1 + K2) ·K5 ·K3 ;

K5 = S0 · S5 · (K1 + K2).

Шаг 4. Назначение адресов переменным.

S0 → I0.0, S1 → I0.1, S2 → I0.2, S5 → I0.5;

K1 = H1 → Q0.0, K2 = H2 → Q0.1, K3 → Q0.2, K4 → Q0.3; K5 → T37.

51

Шаг 5. Написание программы для контроллера.

На рис. 5.3 приведена программа управления пуском электродвигателя для варианта 1.

Рис. 5.3. Программа управления пуском электродвигателя (вариант 1)

Как следует из рис. 5.3, размыкающие контакты S0 и S5 представлены в программе замыкающими контактами, т. к. они формируют входные сигналы контроллера.

Вариант 2

Этот вариант отличается от предыдущего тем, что изменение направления вращения вала может производиться на ходу, без отключения электродвигателя.

Релейно-контактная схема управления электродвигателем для варианта 2 показана на рис. 5.4.

52

+24 В

0 В

Рис. 5.4. Принципиальная электрическая схема управления электродвигателем (вариант 2)

Схема внешних соединений ПЛК для варианта 2 не изменяется, но в управляющую программу необходимо внести изменения. С этой целью составляется новая система логических функций управления контакторами и лампами сигнализации:

K1 = H1 = S0 · S5 · (S1 + K1) · S2 ·K2 ;

K2 = H2 = S0 · S5 · (S2 + K2) · S1·K1;

K3 = S0 · S5 · (K1 + K2) · S1· S2 ·K5 ·K4 ;

K4 = S0 · S5 · (K1 + K2) · S1· S2 ·K5 ·K3 ;

K5 = S0 · S5 · (K1 + K2) · S1· S2 .

Измененная программа управления пуском электродвигателя приведена на рис. 5.5.

53

Рис. 5.5. Программа управления пуском электродвигателя (вариант 2)

Вариант 3

Вариант 3 предусматривает плавную регулировку задержки времени с помощью потенциометра, расположенного в поле управления на передней панели имитатора ASIMA. В остальном алгоритм работы системы управления соответствует алгоритму в варианте 2.

При вращении регулятора потенциометра меняется напряжение на выходе U1out имитатора. Это напряжение, изменяющееся в диапазоне 0…10 В, можно использовать для управления уставкой таймера T37, которая определяет задержку времени. Поскольку таймер реализован программно, электрическая схема управления электродвигателем не изменяется.

Инструкция таймера TON имеет в качестве параметра целочисленное значение из диапазона 0…32767. Для задания задержки времени от 2 до 10 с, параметр таймера T37 должен изменяться в пределах от 20 до 100. С другой стороны, аналоговому сигналу на входе контроллера в диапазоне 0…10 В соответствует цифровое значение 0…32000. Привести в соответствие диапазон изменения уставки и положение регулятора потенциометра можно с помощью простой формулы:

Уставка = (20 + AIW4/400), где

AIW4 – цифровой эквивалент сигнала на входе канала ввода аналогового модуля расширения. Отсюда следует, что при AIW4 = 0 уставка равна 20, а при AIW4 = 32000 уставка равна 100. Таким образом, для плавной регулировки времени задержки управляющая программа для ПЛК

должна содержать дополнительный вычислительный блок, реализующий вычисления по приведенной выше формуле.

Программа управления пуском электродвигателя с плавной регулировкой времени переключения со звезды на треугольник приведена на рис. 5.6.

Как следует из рис. 5.6, в программу введена дополнительная цепочка для вычисления значения параметра таймера T37, который сохраняется в памяти по адресу VW100. Вычислительная цепочка включает функциональные блоки (боксы) деления и сложения целочисленных операндов.

54

Рис. 5.6. Программа управления пуском электродвигателя (вариант 2)

5.2. Чеканочный пресс (маска М18)

Контроллер подключают в соответствии с рис. 5.7 и приступают к разработке программы. Задачу решают в следующем порядке.

Шаг 1. Определение входных и выходных переменных.

Входные переменные:

Кнопка «Off» – S0 (= 0 при нажатии); Кнопка «On» – S1 (= 1 при нажатии);

Кнопка «man./auto.» – S2 (= 1 при нажатии);

Кнопка «Start» – S3 (= 1 при нажатии); Кнопка «Stop» – S4 (= 0 при нажатии);

Кнопка «Single Step» – S5 (= 1 при нажатии);

Конечные выключатели B1 – B6 (= 1 при срабатывании).

Выходные переменные: Клапаны Y1 – Y4;

Лампы H1, H2 и H4.

55

Шаг 2. Построение шаговой диаграммы.

Для построения шаговой диаграммы необходимо определить операции рабочего цикла пресса и обозначить их как последовательные шаги.

Рабочий цикл пресса состоит из шести операций:

1.Подача и укладка заготовки в матрицу.

2.Штамповка монеты.

3.Отвод штампа.

4.Выталкивание монеты из матрицы.

5.Сдувание монеты сжатым воздухом в приемный бункер.

6.Отвод выталкивателя и прекращение подачи воздуха в сдуватель.

Вид шаговой диаграммы показан на рис. 5.8. Рабочий цикл начинается с нажатия кнопки «On» в автоматическом режиме или кнопки «Single Step» в ручном режиме. После этого открывается клапан Y1 и заготовка подается в матрицу пресса (на светодиодном индикаторе панели ASIMA загорается один сегмент). На втором шаге при срабатывании датчика B2 клапан Y1 закрывается и открывается клапан Y2. Пуансон опускается в матрицу. Во время этого процесса лампа H4 мигает с частотой 0,6 Гц. Третий шаг начинается со срабатывания датчика B3. После 3-секундной задержки клапан Y2 закрывается и пуансон поднимается вверх. На четвертом шаге после срабатывания датчика B4 открывается клапан Y3 и монета выталкивается из матрицы (светящийся светодиодный сегмент на индикаторе «перемещается вверх»). На пятом шаге при срабатывании датчика B6 открывается клапан Y4, подавая струю сжатого воздуха на монету. На шестом шаге, когда монета падает в контейнер и срабатывает датчик B5, клапаны Y3 и Y4 закрываются. Рабочий цикл завершен. В автоматическом режиме он возобновляется снова, в ручном режиме очередной цикл может быть начат нажатием кнопки «Single Step».

56

Шаг 3. Написание логических уравнений для каждого шага диаграммы.

Ниже приводится система логических уравнений, описывающих рабочий цикл пресса в соответствии с шаговой диаграммой. Поскольку при последовательном управлении в прикладной программе должны применяться инструкции выходов с памятью, логические уравнения должны представлять собой булевы функции установки и сброса.

Операция 1:

SY1 = («On» + Y1) · B1 · B4;

SH1 = («On» + Y1) · B1 · B4.

Здесь переменная Y1 введена в функцию установки с целью автоматического повторения рабочего цикла.

Операция 2: SY2 = B2 · B4; RY1 = B2 · B4.

Операция 3: Tаймер = B1 · B3; RY2 = Tаймер_Бит.

Здесь переменная Таймер_Бит представляет собой бит окончания счета таймера.

Операция 4: SY3 = B4.

Операция 5: SY4 = B6.

Операция 6: RY3 = B5, RY4 = B5.

Примечание

Для обеспечения режима мигания лампы H4 при выполнении операции 2 соответствующие уравнения управляющей логики должны быть дополнены условиями реализации режима мигания.

57

Шаг 4. Назначение адресов переменным.

При работе с имитатором ASIMA командным кнопкам S0 – S5 могут быть назначены произвольные адреса, а для клапанов Y1 – Y4 и ламп H1, H2, H4 адреса должны соответствовать маске M18:

S0 → I1.2, S1 → I0.1, S2 → I1.3, S3 → I1.1, S4 → I1.0, S5 → I1.4;

B1 → I0.2, B2 → I0.3, B3 → I0.4, B4 →I0.5, B5 → I0.6, B6 → I0.7; Y1 → Q0.0, Y2 → Q0.1, Y3 → Q0.2, Y4 → Q0.3;

H1 → Q0.4, H2 → Q0.5, H4 → Q1.0;

Таймер → T37.

Примечание

Кнопки «Off» (S0) и «Stop» (S4) на передней панели имитатора ASIMA должны быть сконфигурированы как размыкающие контакты.

Шаг 5. Написание программы реализации рабочего цикла.

Программа реализации рабочего цикла чеканочного пресса показана на рис. 5.9.

Программа содержит цепочку инициализации Network 1 и шесть логических блоков, начинающихся инструкцией SCR и заканчивающихся инструкцией SCRE. Каждый логический блок соответствует операции рабочего цикла и содержит условия включения или выключения исполнительных и сигнальных элементов. Эти условия определены логическими уравнениями на шаге 3.

Для реализации мигания лампы H4 при движении пресса вниз (операция 2) использовано готовое решение из задачи «Пешеходный переход со светофорным регулированием» (маска M21, см. раздел 5.3) на таймерах T40 и T41 (Network 6). Для подключения программы генератора импульсов используется бит M0.1, который устанавливается на шаге 2 и сбрасывается на шаге 3. Чтобы лампа мигала в течение всего времени опускания пресса, команда завершения логического блока выполняется только при срабатывании датчика B3 (адрес I0.4). Задержка времени на шаге 3 обеспечивается таймером T37, бит которого определяет завершение логического блока.

Полученная программа должна быть доработана для реализации режимов работы пресса, предусмотренных алгоритмом его работы. Для реализации автоматического и ручного режимов работы необходимо обеспечить их переключение с помощью одного переключателя S2. Соответствующий код должен быть вставлен в первый логический блок. На рис. 5.10 приведен фрагмент первого блока программы управления прессом.

Для разработки этого кода можно использовать модификацию метода графов, основанную на применении инструкций выходов с памятью (см. раздел 2.5). Переключение режимов работы пресса осуществляется кнопкой S2, соединенной с входом I1.3. В качестве бита M1 используется бит M1.3, а в качестве бита M2 – бит M1.0. Бит M1.0 является битом, управляемым кнопкой. Параллельно с ним работает релейный выход Q0.5, нагруженный лампой H2.

Для завершения работы пресса или обеспечения пошагового исполнения операций в ручном режиме в программу необходимо ввести сигналы соответствующих кнопок. Поскольку момент нажатия любой кнопки жестко не привязан к циклу (как это имеет место в отношении кнопки «On»), то исполняемый код должен быть введен в каждый из логических блоков программы. В приведенном на рис. 5.10 фрагменте видно, что он содержит контакты, связанные с состояниями кнопок S0, S3 и S4.

Необходимость многократного введения нерегулярных условий в прикладную программу является большим недостатком программ последовательного управления – они имеют очень большой объем. Для формализации процесса разработки такого кода можно применять табличный метод или потоковые блок-схемы.

Для повышения наглядности работы пресса в программу управления введены задержки длительностью 1 с на шагах 1 и 4.

58

Рис. 5.9. Программа реализации рабочего цикла чеканочного пресса

59

Рис. 5.10. Программа управляющей логики первого блока программы

Из рассмотренного примера следует, что программы последовательного управления целесообразно применять только для управления объектами, отличающихся регулярным характером происходящих в них событий.

60