книги из ГПНТБ / Добролюбов, А. И. Автоматизация проектирования систем управления технологическими машинами

том типа ИТЕКАН п о заданной булевой функции. Время

вать значительную часть времени. Поэтому параллельно с разработкой программ синтеза должна осуществляться разработка методов и средств, позволяющих автомати­ зировать и заключительный этап проектирования схеМЫ ее вычерчивание.

Как следует из гл. 2, схемы управления, синтезиро­ ванные описанным инженерным методом, состоят из ряда схем параллельно-последовательного типа (класса П). В процессе стыковки этих частей получается единая схе­ ма класса Н, которая в целом уже не может быть описа­ на булевыми выражениями. В соответствии с этим при вычерчивании таких схем по программе, описанной в предыдущем параграфе, выполняется последовательная обработка булевых выражений, описывающих отдельные части схемы. Рассмотрим более подробно процесс сты­ ковки частей схемы.

В аналитическом представлении СУ в виде булевых выражений адреса связей отдельных частей схемы зада­ ются с помощью вспомогательных переменных. В графи­ ческом представлении СУ в виде совокупности парал­ лельно-последовательных схем взаимосвязь отдельных схем указывается с помощью номеров связей (проводов). При получении принципиальной электросхемы по соот-

160

ветствующим булевым выражениям вспомогательные пе­ ременные должны быть заменены номерами связей, свя­ зывающих отдельные части схемы. Замена вспомогатель­ ных переменных соответствующими номерами узлов осу­ ществляется программным путем в процессе объединения составляющих таблиц в общую информационную таб­ лицу.

Рассмотрим этот процесс на конкретном примере. На рис. 38 дана схема \ состоящая из двух частей: комбина­ ционной вместе с объединяющей (КЧ—0 4) и многотакт­ ной (МЧ). Эта схема описывается двумя следующими выражениями:

Ркч-оч = \ку /\{па /\{Ьку Д 1я Д (52208 V 51209) V

V \n\J~na Д 52209) V па Д рнд Д (52401 V 51401));

Дмч = (51209 V 1 п /\ р п с Д 1 рп V 51401 Д р а ц /\ 1 рп Д

Д 2рп) Д 2КД (МД V М Р )\/ (52208 V (52209 V 52401) Д

Д рпс) Д МТ V 2п Д МБ.

Связь между этими выражениями указывается с по­ мощью вспомогательных переменных, обозначенных пя­ тизначными числами.

В результате расстановки узлов программой, опи­ санной в предыдущем параграфе, получим две таблицы узлов для заданных булевых выражений (табл. 35). Для

1 С х е м а я в л я ет ся ч а ст ь ю сх ем ы у п р а в л ен и я т о к а р н о г о а в то м а т а

(ри с. 4 2 — 4 4 ) .

Таблица 35

стыковки частей КЧ—0 4 требуется переработать полу­ ченные таблицы, исключая из них вспомогательные пере­ менные и корректируя связующие узлы.

Эти таблицы перерабатываются стыкующей програм­ мой по следующему алгоритму.

1. В графе КЧ—0 4 таблицы поочередно выбираем вспомогательные переменные, закодированные пятизнач­ ными числами, и отыскиваем каждую из них в МЧ.

(табл. 35), имеющая в КЧ узлы 5—0, в МЧ имеет узлы

162

узлом Ш мч . Например, пара узлов 27—37 ВП 52209 в МЧ (табл. 35) повторяется (для ВП 52401), поэтому вна­ чале заменяем в МЧ все узлы 27 узлом 7, после чего ВП 52401 отыскиваем в КЧ и все узлы под номером 9 заме­ няем узлом 7. В результате этого переменная рнд в КЧ— ОЧ (табл. 36) имеет пару узлов 8—7.

3. Узлы, соответствующие начальному МЧ (27), за­ меняем начальным узлом КЧ—ОЧ (1). Например, пере­ менная 2п в МЧ имеет пару узлов 1—38, вместо пары 27—38 в табл. 35. ВП вместе с их узлами вычеркиваются.

Таблицы узлов, приведенные в табл. 35, после реали­

Схема управления, вычерченная по полученной объ­ единенной табл. 36, приведена на рис. 39. Для облегче­ ния прослеживания связей цепей КЧ—ОЧ и МЧ стыкую­ щиеся узлы отмечены стрелками.

В схемах, спроектированных на ЭВМ, используются буквенно-цифровые позиционные обозначения аппаратов управления. Эти обозначения составляют массив K0D3. Булевые выражения, описывающие схему и являющиеся исходной информацией на ее вычерчивание, поступают после автоматического синтеза в программы вычерчива-

Рис. 39. Состыкованная схема, состоящая щ двух частей

ния в закодированном числовыми кодами виде. Код пе­ ременной булева выражения является пятиразрядным числом и образуется из номера группы (табл. 21), номе­ ра аппарата в группе и логического признака аппарата. Например, код катушки электромагнита 2Э будет 32302, где 3 — признак катушки, 23—.номер группы электромаг­ нитов, 02—порядковый номер аппарата. Замыкающий контакт реле ЗРП имеет код 13003 и т. д. Эти числовые коды специальной программой преобразуются в буквен­ но-цифровые позиционные обозначения, составляющие

KOD3.

Позиционные обозначения аппарата состоят из двух букв, характеризующих данный аппарат, за которыми следуют две цифры — номер аппарата управления. Бук­ венная часть обозначения однозначно определяется 2 и 3-м разрядами цифрового кода аппарата (номер груп­ пы). Соответствие номеров групп и буквенных обозначе­ ний дано в табл. 37. Таким образом, по номеру . группы аппарата и номеру аппарата определяется буквенно-циф­ ровое обозначение этого аппарата на чертеже схемы. Например, буквенно-цифровое позиционное обозначение аппарата, имеющего числовой код 32201, будет ПМ.01.

164

Такие позиционные обозначения применяются в схемах, спроектированных на ЭВМ (см. приложение). При изло­ жении материала на конкретных примерах сохранены обозначения, использованные разработчиками схем.

Для выбора подпрограммы, формирующей то или иное графическое обозначение, используется KOD2. По­ этому при вычерчивании схем, закодированных числовы­ ми кодами, требуется задать однозначное соответствие между числовыми кодами исходного булева выражения и массивом KOD2. Массив KOD2 однозначно определяет­ ся первыми тремя разрядами числового кода, т. е. приз­ наком переменной и номером группы.

В некоторых случаях требуется небольшая доработка принципиальной схемы конструктором, которая может заключаться в нанесении поясняющих надписей, диаг­ рамм работы переключателей, схем расположения аппа­ ратов управления и т. д.

Пример принципиальной схемы, синтезированной и вычерченной автоматически, дан в приложении, (рис. 47),

Гл а в а 4

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ С ПОМОЩЬЮ ЭВМ

СИСТЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ

УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ МАШИНАМИ

1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ «ЭЛЕКТРИК»

Методы автоматического анализа, синтеза и вычерчи­ вания схем управления, изложенные в предыдущих гла­ вах, явились основой для автоматизированной системы проектирования электрических систем управления (сис­ тема «Электрик»), разработанной под руководством ав­ торов.

Система «Электрик» состоит из ряда функциональных подсистем, ориентированных на решение определенного этапа проектирования системы управления.

1.Подсистемы «Расчет» для выполнения инженерных расчетов силовых цепей системы управления, аппарату­ ры защиты и источников питания;

2.Подсистемы «Синтез» для логического синтеза сис­

темы управления;

3.Подсистемы «Анализ» для логического анализа системы управления;

4.Подсистемы «Чертеж» для графического представ­ ления системы управления;

5.Подсистемы «Монтаж» для технического проекти­ рования системы управления (размещение аппаратуры на панелях, составления таблиц соединений и специфи­ каций) .

Сформулируем основные позиции в разработке систе­ мы «Электрик», определившие методологические и тех­ нические аспекты как системы в целом, так и всех ее сос­ тавных частей (подсистем).

1Система должна решать практические задачи про­ ектирования систем управления технологическими маши­ нами.

2.В системе предусмотрена возможность стыковки с автоматизированными системами управления производ-

166

етвом, с процессами изготовления автоматизированных технологических машин и с их эксплуатацией.

3. Система разрабатывается по типу человеко-машин­ ных систем ввиду невозможности полной автоматизации процесса проектирования па данном этапе развития средств вычислительной техники и средств математиче­ ского обеспечения.

4.. Каждая из функциональных подсистем должна быть ориентирована как на системное, так и на автоном­ ное использование.

Решающим фактором при создании автоматизирован­ ных систем проектирования, предназначенных для ре­ шения практических задач, является выбор технических средств и языка программирования алгоритмов. История развития работ по машинизации проектирования релей­ ных устройств показывает, что в качестве технических средств реализации алгоритмов синтеза могут использо­ ваться специализированные машины и универсальные цифровые вычислительные машины.

Нецелесообразность использования специализирован­ ных машин при создании автоматизированных систем проектирования в настоящее время очевидна.

Ориентация системы «Электрик» на широкий круг проектировщиков (только в этом случае ее разработка является экономически оправданной) привела к необхо­ димости использования универсальных ЭВМ. Примене­ ние универсальных ЭВМ с практической точки зрения обусловлено их широким распространением и наличием мощного комплекса внешних устройств ввода-вывода ин­ формации, необходимых для получения конструкторской документации и организации связей между оператором и ЭВМ в системах проектирования человеко-машинного ха­ рактера.

Выбор языка программирования для системы «Элект­ рик» осуществлялся с учетом ряда факторов:

1.Распространенности и практической апробированности языка при решении широкого круга задач.

2.Трудовых затрат по программированию и наличия средств автоматического программирования.

3.Близости к обычному инженерно-техническому язы­ ку и возможности корректировки и развития систем про­ ектирования.

167

4. Приспособленности языка к характеру перераба­ тываемой информации и к процессу переработки (специализированности языка).

5.Объема памяти, необходимой для рабочих про­ грамм и перерабатываемых массивов информации, и ма­ шинного времени работы ЭВМ.

6.Возможности решения задач различного характера (логических, расчетных, задач упаковки, хранения и по­

иска информации, задач составления документации и

т. д.).

При разработке системы «Электрик» выбран универ­ сальный язык АЛГОЛ-60, который удовлетворяет пп. 1,

3,6.

Решающим обстоятельством при выборе языка АЛГОЛ-60 явилось наличие эффективных трансляторов на ЭВМ «Минск-22», на базе которой разрабатывалась система.

Разработка системы автоматизированного проектиро­ вания, как показал отечественный и зарубежный опыт, характеризуется чрезвычайной трудоемкостью (десятки человеко-лет). Вследствие этого разработка системы и ввод ее в эксплуатацию должны осуществляться поэтап­ но.

Первым этапом в разработке системы «Электрик» были подсистемы «Синтез», «Анализ», «Чертеж», образу­ ющие объединенную подсистему логического проектиро­ вания.

В настоящей главе описывается система «Электрик»

.только в составе подсистем «Синтез», «Анализ» и «Чер­ теж».

Система «Электрик» объединяет на данном этапе под­ системы «Синтез», «Анализ» и «Чертеж» и предназначе­ на для проектирования принципиальных электрических схем. Опишем основные характеристики системы «Элек­ трик».

Назначение системы. Система «Электрик» представля­ ет собой систему взаимосвязанных программ, предназна­ ченных для автоматизации с помощью ЭВМ следующих этапов проектирования принципиальных электрических схем:

ввода и контроля исходных данных (условий работы проектируемой системы управления);

определения необходимого числа промежуточных ре­ ле и размещения их состояний;

168

получения и объединения структурных формул аппа­ ратов управления;

стыковки комбинационной и многотактной частей схемы;

привязки структуры схемы к заданному набору аппа­ ратов управления;

анализа правильности функционирования синтезиро­ ванной схемы во всех заданных режимах;

составления функциональных описаний для всех ре­ жимов и компонентов;

анализа поведения схемы в различных непредвиден­ ных и аварийных ситуациях;

преобразования схемы в графическую форму пред­ ставления;

формирования таблицы характеристик . элементов схемы.

Класс систем управления, на которые ориентирована система «Электрик», можно охарактеризовать следую­ щим образом.

Проектируемая система управления представляет со­ бой единую логическую структуру, построенную не по блочному принципу, т. е. без использования унифициро­ ванных блоков. Реализация системы управления осуще­ ствляется на двухпозиционных релейно-контактных ап­ паратах с одним реагирующим органом (электромагнит­ ный релейный аппарат с одной обмоткой). Управляемая технологическая машина имеет достаточно высокий уро­ вень автоматизации и развитую систему управления с числом аппаратов управления в пределах от 10 до 100. Последовательность выполнения технологических опера­ ций является детерминированной. Изменение режимов работы машины выполняется с помощью органов управ­ ления, входящих в состав проектируемой электрической системы управления.

Задание условий работы проектируемого управляю­ щего устройства. Условия работы системы управления задаются в виде совокупности описаний условий работы системы в различных предусмотренных режимах работы. Для каждой компоненты режима задаются логические условия, необходимые для ее реализации, и таблицы ус­ тойчивых состояний, описывающие последовательности соответствий состояний входных и выходных аппаратов. Волее подробно вопрос описания условий работы рас-

169