книги из ГПНТБ / Добролюбов, А. И. Автоматизация проектирования систем управления технологическими машинами
.pdfЭлемент схемы — это контакт, катушка, диод, резис тор и т. и. Нумерация узлов на схеме соответствует мар кировке проводов на станке. Элемент схемы всегда вклю чен между двумя разноименными узлами.
Сам элемент определяется двумя кодами1: DIF — ло гической характеристикой элемента и LA— наименова нием (номером) элемента в функциональной цикло
грамме.
В табл. 1 приведены принятые коды DIF для наиболее распространенных элементов схем управления станков.
Коды 0, 1,2, |
3, 4, 6 пояснений не требуют. |
|
||
|
|
Таблица I |
||
Наименование элемента схеме/ |
Графическое изображе |
Код |
||
ние на схеме |
|
ШГ |
||
Замыкающий |
контакт |
|
"° IN |
|
Размыкающий |
контакт |
— |
IN |
|
|
|
|
|
|
Диод |
|
I °- - N - |
|
|
Диод |
|
-К- |
IN |
|
Катушка реле, электромагни |
|
IN |
|
|
та, контактора |
|
|
||
Провод |
|
|
1N |
|
Резистор |
|
-CZ> |
-о IN |
|
Контакт многопозиционного |
|
IN |
23 |
|
переключателя |
|
|||
Код 5 для постоянного соединения (провода) |
позволя |
|||
ет при кодировании упрощать схему путем |
исключения |
|||
из анализа отдельных ее аппаратов или частей, которые не оказывают влияния на результат анализа. Присвоение кода DIF = 5 равносильно установке перемычки между узлами I и IN.
Код DIF для контакта многопозиционного аппарата должен содержать цифры, указывающие позиции аппа рата, в которых данный контакт обеспечивает проводи мость. Например, контакт пятипозиционного переключа
1 Буквенно-цифровые обозначения, применяемые в дальнейшем, взяты из соответствующих АЛГОЛ-программ.
20
теля, имеющий проводимость в позициях 2 и 3, должен иметь код DIF = 23. Контакт, имеющий проводимость в позициях I, 4, 7, должен иметь код DIF=44-7 и т. д.
Итак, для машинного анализа схемы о каждом ее элементе должна быть задана следующая информация: код (наименование) элемента LA; узлы I и IN, между которыми включен элемент, и код логического признака элемента, обозначенный DIF.
Кодирование электрической схемы заключается в на писании для каждого элемента KF его четырех кодов I, IN, LA, DIF. Порядок написания кодов отдельных эле ментов безразличен. Повторное (например, по ошибке) кодирование элементов не влияет на результат. Перемен ными IP и IM обозначены начальные узлы анализируе мой схемы, т. е. точки подачи напряжения. При посто янном напряжении IP обозначает номер плюсового узла, a IM — номер минусового.
Т а б л и ц а 2
А п п а р а т |
и |
П у с к |
Н а з а д |
1В К |
2В.К |
звк |
4B K |
LA |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
А п п а р а т |
5 В К |
1 Р П |
2 Р П |
З Р П |
4 Р П |
эв |
эн |
LA |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
Fla рис. 3 приведена электрическая схема головки глу бокого сверления с тремя отводами сверла. В табл. 2 дан перечень аппаратов управления, а в табл. 3 — список за кодированных элементов этой схемы. Заметим, что эле ментов схемы, как правило, больше чем аппаратов. Этот список в дальнейшем вводится в ЭВМ как исходная ин формация о схеме.
Кроме самой схемы должна быть закодирована и вве дена в память ЭВМ информация об исходном состоянии схемы, с которого начинается ее анализ, и входная после довательность. Исходное состояние схемы удобно зада вать указанием ненулевых состояний ее аппаратов, так Kaiy нулевых состояний в исходном состоянии любой схе
21
мы значительно больше. Исходное состояние схемы
(рис. 3) дано в табл. 4.
Из этой таблицы следует, что в исходном состоянии Схемы аппараты 4, 5 и 8 находятся в единичных (вклю ченных) состояниях, а остальные — в пулевых (выклю ченных) состояниях.
Рис. 3. Схема управления головкой глубокого сверления
Входная последовательность, действующая на схему, должна быть задана в виде последовательности наборов входных воздействий, соответствующих анализируемому режиму работы схемы либо анализируемой конкретной ситуации.
Задание входной последовательности для схем управ ления технологическими машинами, как уже отмечалось, довольно сложная задача анализа. Это объясняется тем, что подавляющее большинство входных воздействий схе мы являются обратными воздействиями рабочих органов на аппараты схемы — нажимы путевых выключателей, срабатывание реле давления, реле (времени и т. д. По-
22
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
3 |
|
K F |
I |
I N |
L A |
D I F |
K F |
I |
I N |
L A |
D I F |
|
1 |
1 |
3 |
9 |
4 |
14 |
9 |
10 |
5 |
0 |
|
2 |
3 |
4 |
2 |
0 |
15 |
10 |
11 |
10 |
0 |
|
3 |
4 |
5 |
3 |
1 |
16 |
9 |
11 |
11 |
0 |
|
4 |
5 |
2 |
8 |
0 |
17 |
11 |
4 |
11 |
4 |
|
5 |
■ 1 |
6 |
4 |
0 |
18 |
1 |
12 |
7 |
0 |
|
6 |
6 |
3 |
13 |
4 |
19 |
1 |
12 |
12 |
0 |
|
7 |
3 |
4 |
9 |
0 |
20 |
12 |
4 |
12 |
4 |
|
8 |
9 |
8 |
10 |
0 |
21 |
1 |
13 |
5 |
1 |
|
9 |
9 |
8 |
6 |
0 |
22 |
13 |
14 |
14 |
4 |
|
10 |
8 |
7 |
10 |
4 |
23 |
14 |
2 |
8 |
1 |
|
11 |
7 |
4 |
11 |
1 |
24 |
14 |
2 |
3 |
0 |
' |
12 |
1 |
9 |
7 |
1 |
25 |
14 |
2 |
10 |
0 |
|
13 |
1 |
9 |
12 |
0 |
|
|
|
|
|
|
следовательность входных воздействий является, таким образом, функцией конструктивных особенностей и раз меров рабочих органов, скоростей их движения, характе ра циклов этих органов. Каждое входное воздействие вы зывает переход схемы в но
вое устойчивое состояние. |
|
Т а б л и ц а 4 |
Входная последовательность |
|
|
для вышеприведенной схемы |
L I V |
V I V |
E F |
||
дана в табл. 5. |
|
|
Число строк табл. 5 рав |
|
4 |
|
|
но числу устойчивых состоя |
1 |
1 |
||
ний схемы |
(в приведенном |
2 |
5 |
1 |
3 |
8 |
1 |
||
примере 26). |
Информация о |
|
|
|
входах задается в виде трех
массивов LE, VE и НЕ Массив LE занимает два столб ца таблицы. В нем указываются входные аппараты, которые срабатывают (переключаются) при переходе к данному состоянию (к MF-й строке). Соответствующие значения массива VE указывают состояние этих входных аппаратов, а соответствующее значение массива Н1 ука зывает число входных аппаратов, сработавших в данной строке. Например, строка MF-7 табл. 5 указывает, что при переходе к состоянию 7 схемы имеют место два входных воздействия (Н1-2): аппараты 4 и 5 переходят в единичное (включенное) состояние,
23
Кроме информации, содержавшейся в табл. 3, 4, 5, для анализа схемы требуется еще некоторая дополни тельная информация.
Т а б л и ц а 5
|
|
L E |
|
V Е |
|
|
L E |
|
|
V Е |
|
M F |
|
|
H F |
|
Н 1 |
M F |
|
|
H F |
|
Н 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
2 |
1 |
2 |
|
|
1 |
2 |
1 |
2 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
14 |
6 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
15 |
4 |
5 |
1 |
1 |
2 |
3 |
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
16 |
4 |
5 |
0 |
0 |
2 |
4 |
4 |
5 |
0 |
0 |
2 |
17 |
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
18 |
6 |
0 |
0 |
0 |
1 |
6 |
6 |
0 |
0 |
0 |
1 |
19 |
7 |
0 |
1 |
0 |
1 |
7 |
4 |
5 |
1 |
1 |
2 |
20 |
7 |
0 |
0 |
0 |
1 |
8 |
4 |
5 |
0 |
0 |
2 |
21 |
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
9 |
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
22 |
6 |
0 |
0 |
0 |
1 |
10 |
6 |
0 |
0 |
0 |
1 |
23 |
8 |
0 |
0 |
0 |
1 |
11 |
7 |
0 |
1 |
0 |
1 |
24 |
8 |
0 |
1 |
0 |
1 |
12 |
7 |
0 |
0 |
0 |
1 |
25 |
4 |
5 |
1 |
1 |
2 |
13 |
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
26 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В полном объеме форма задания на анализ схемы приведена в табл. 6. Обозначения, использованные в таб лице, имеют следующий смысл:
к I |
I N |
L A D I F |
M |
S K S L E |
V E |
|||
i p |
|
|
|
|
H M A X |
|
|
|
I M |
|
|
|
|
K A |
|
|
|
|
|
|
|
|
N1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
N i l |
|
|
|
|
|
|
|
|
N O A |
|
|
|
|
|
|
|
|
N 2 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Т а б л и ц а 6
HI M F B L I V V I V N A A M F E
E l
10 11 12 13 14
К |
— число двухполюсников; |
|
IP и IM |
—-узлы, на которые |
подается на |
|
пряжение; |
двухполюс |
I — массив левых узлов |
||
|
ников; |
|
24
IN |
— массив правых узлов; |
|
|
LA |
— номер аппарата в циклограмме; |
||
DIF |
— логический признак элемента; |
|
|
М |
— число строк циклограммы (число |
||
|
строк входной |
последовательнос |
|
|
ти); |
|
|
НМАХ |
— максимальное число входов |
в |
|
КА |
одной строке; |
|
|
— число аппаратов, исключая много- |
|||
N1 |
позиционные переключатели; |
|
|
— число всех аппаратов; |
|
||
Nil = NOA»0,5N1 —вспомогательные переменные; |
ап |
||
N2 |
— номер первого |
реагирующего |
|
|
парата; |
срабатываний |
в |
SKS —среднее число |
|||
|
строке циклограммы, умноженное |
||
|
на 5 (задается приближенно); |
|
|
LE — массив номеров |
срабатывающих |
||
VE |
входных аппаратов; |
|
|
— массив состояний этих аппаратов; |
|||
Н1 |
— массив чисел входных срабатыва |
||
MFB |
ний в каждой строке; |
|
|
— номер первой строки циклограм |
|||
MFE |
мы; |
|
|
— номер последней строки; |
|
||
Е1 |
— число единичных состояний аппа |
||
|
ратов в исходном состоянии схе |
||
|
мы; |
|
|
LIV |
— массив номеров аппаратов, вклю |
||
VIV |
ченных в исходном состоянии; |
|
|
— массив состояний этих аппаратов; |
|||
NAA — наименование аппаратов. |
|
||
В основу программы моделирования положен метод «проникновения напряжения», который по существу яв ляется алгоритмизированным вариантом практически применяемых приемов анализа схем.
Кратко алгоритм может быть описан следующим об разом. В исходном состоянии схемы, которое печатается как нулевая строка функциональной циклограммы, по дается первый входной набор (это обычно питающее на пряжение, подаваемое на входной узел IP схемы). Далее находятся узлы схемы, которые также оказываются под напряжением, т. е. те узлы, куда проникает поданное на пряжение при данном исходном состоянии аппаратов
25
схемы. Напряжение проникает от данного узла I к егб соседнему узлу IN, если элемент, включенный между этими узлами, обеспечивает проводимость в рассматри ваемый момент времени. Наличие проводимости опреде ляется, очевидно, кодом DIF элемента (контакта) и сос тоянием аппарата управления в текущем состоянии схемы.
Если напряжение проникает к входным узлам реаги рующих частей аппаратов (катушек), то последние сра батывают (переходят во включенное состояние), и состо яние схемы изменяется. Изменение состояния схемы про исходит также при снятии напряжения с входных узлов
катушек — соответствующие аппараты |
отключаются. |
Входные воздействия, которые являются |
воздействиями |
первой очереди, вызывают срабатывания второй очереди. Далее к схеме прикладываются найденные срабатывания второй очереди и точно также находятся вызванные ими срабатывания третьей очереди и т. д. Когда очередных срабатываний в схеме нет, это означает, что схема приш ла в устойчивое состояние и дальнейшие срабатывания могут иметь место только вследствие приложения нового входного воздействия. Каждое устойчивое состояние схе мы сравнивается с предыдущим и, если они не совпада ют, печатается как очередная строка функциональной циклограммы.
Для получения информации о причинах и следствиях срабатываний аппаратов использован следующий прием. Срабатывания одной очередности, если их несколько, при кладываются к схеме не одновременно, а последователь но. Поэтому при появлении срабатываний следующей очередности причина их однозначна: это срабатывание аппарата предыдущей очереди. Последовательное прило жение входных воздействий может иногда привести к по явлению ложных срабатываний (псевдосрабатываний). В программе предусмотрена специальная процедура ис ключения псевдосрабатываний.
Логическая схема моделирующей программы дана на рис. 4.
Результаты анализа должны быть представлены в форме, удобной для использования. Это должен быть до кумент, дающий полную информацию о работе схемы в исследуемом режиме и имеющий в то же время макси мально простую и наглядную форму. Этот документ дол жен входить в дальнейшем в состав проектной, техноло
ге
гической и эксплуатационной документации, быть удоб ным для изучения работы схемы, ее анализа и контроля. Кроме того, этот документ должен использоваться как
t
Рис. 4. Логическая схема программы анализа правильной работы схемы
при обычном, так и при автоматизированном проектиро вании, служить для проверки правильности полученных результатов проектирования.
В качестве выходного документа анализа принята разработанная авторами функциональная циклограмма, применяющаяся на многих машиностроительных заводах для анализа сложных электро-, гидро- и пневмосхем уп равления станками и автоматическими линиями.
Функциональная циклограмма представляет с(^бой таблицу, в которой описывается работа схемы в задан ном режиме. Функциональная циклограмма электросхе
27
мы управления силовой головкой (рис. 3) представлена табл. 7. Строки функциональной циклограммы соответст вуют устойчивым состояниям схемы, столбцы соответст вуют устойчивым состояниям аппаратов схемы.
Под аппаратом управления схемы понимаются в дан ном случае физические приборы в целом, а не их элемен ты, как это имело место при кодировании схемы. Аппара тами схем управления машинами являются кнопки, пу тевые выключатели, реле, магнитные пускатели, электро магниты, пакетные переключатели, тумблеры и другая релейная аппаратура. При этом в циклограмме распола гаются вначале входные аппараты (кнопки, путевые вы ключатели, датчики) затем реагирующие аппараты (про межуточные реле, пускатели, электромагниты и т. п.) и далее коммутирующие аппараты ручного действия (тумб леры, многополюсные и многопозиционные пакетные пе реключатели и т. п.). Первым аппаратом циклограммы можно условно считать входное напряжение U и в ис ходной (нулевой) строке циклограммы описывать исход ное состояние схемы при отсутствии напряжения. В каж дой строке циклограммы дается информация о состояни ях аппаратов в данном устойчивом состоянии схемы и о срабатываниях аппаратов, вызвавших переход схемы к данному устойчивому состоянию. При этом применяются следующие условные обозначения:
О— свободное состояние аппарата (реле обесточено, путевой выключатель не нажат, электромагнит отключен и т. д.);
1— вынужденное |
состояние аппарата (реле возбуж |
дено, выключатель |
нажат, электромагнит включен и |
т. д.). |
|
Знак, заключенный в скобки, означает срабатывание (изменение состояния) аппарата в данной строке. Ниж ний индекс возле скобки означает очередность срабаты вания, верхний индекс указывает причину срабатывания, г. е. аппарат, вызвавший данное срабатывание. Верхние
индексы нужны только в случае разветвленных цепей сра батываний.
Например, строка 7 циклограммы (табл. 7) дает сле дующую информацию. Элемент цикла «быстрый подвод» начинается после нажима путевых выключателей 1ВК и 2ВК, которые вызывают срабатывание реле ЗРП, элект ромагнита ЭН (от выключателя 2ВК, так как верхний индекс равен 5) и электромагнита ЭВ (от выключателя
28
1ВК, так как верхний индекс равен 4; реле ЗРП вызыва ет отключение реле 2РП.
Цепь срабатываний, |
записанная в строке 7, может |
быть условно изображена в виде: |
|
.— 1 ( \ ВК) - ^ \ { ЭВ) |
|
1—1 |
(ЗР Я )—>0 (2РП) |
|
1—0 (ЭМ) |
Построение таких причинно-следственных цепей сра батываний по каждой строке циклограммы не вызывает трудностей.
Таким образом, функциональная циклограмма описы вает функционирование схемы как последовательность следующих друг за другом устойчивых состояний и ука зывает причинно-следственные связи срабатываний в каждой строке.
Функциональная циклограмма, как показал опыт ее использования, является удобным документом описания и анализа релейных схем технологических машин. Она позволяет быстро ознакомиться с функционированием схемы на стадиях ее конструирования, изготовления и эксплуатации и служит средством быстрого отыскания неисправностей и ошибок.
Программа предусматривает вывод на печать функ циональной циклограммы в двух видах: в форме табл. 7 и в форме перечня срабатываний каждой строки. Если таблица не помещается по ширине рулона бумаги алфа витно-цифрового печатающего устройства (АЦПУ-128), печать осуществляется по частям, после чего соответст вующие части циклограммы склеиваются.
Форма печати результатов анализа схемы (рис. 3) в виде списка срабатываний приведена в табл. 8. Вначале печатается исходное состояние схемы. В данном случае в исходном состоянии схемы три аппарата, а именно 4, 5 и 8-й, находятся в единичных состояних, а все осталь ные в нулевых.
Далее машиной печатается информация, представ ленная последовательностью наборов из четырех или пя ти чисел. Эти числа представляют собой полную инфор мацию о срабатываниях аппаратов схемы на протяжении всего цикла. Одна строка цифр дает информацию об од ном срабатывании. В ней первая цифра означает строку функциональной циклограммы, в которой имеет место данное срабатывание; вторая цифра указывает номер
29