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

лиц включений. Необходимость разработки специализи­ рованного языка объясняется тем, что названные выше языки часто не позволяют учитывать существенные осо­ бенности систем управления машинами, на которые уже неоднократно обращалось внимание.

Возможность использования языка таблиц включений в качестве базового при разработке языка ТУС объясня­ ется рядом обстоятельств:

1.Системы управления технологическими машинами имеют, как правило, «жесткий» цикл работы, последова­ тельность поступлений входных воздействий при кото­ ром обычно детерминирована. Число различных входных последовательностей в пределах одного режима невелико (чаще всего одна), причем появление более одной после­ довательности определяется переналадкой машины или возможными нарушениями в работе.

2.Технологические машины являются, как правило, «медленными»: переход их из одного состояния в другое значительно превышает время, необходимое для перехо­ да в новое состояние СУ. Поэтому не появляется особых требований к быстродействию используемой релейной

аппаратуры, а в процессе синтеза СУ переходные перио­ ды можно несколько увеличить, заставив аппараты уп­ равления срабатывать последовательно. Так как опас­ ность появления критических состояний в этом случае исчезает, то можно ограничиться рассмотрением лишь устойчивых состояний аппаратов управления.

3.Таблица включений является наиболее полно раз­ работанным языком и, что особенно важно, находит практическое применение при проектировании систем уп­ равления в конструкторских бюро.

4.Синтез по таблицам включений составляет значи­ тельный этап развития отечественной теории релейных устройств. Эффективное применение его к определенно­ му классу релейных устройств (системам управления технологическими машинами) и получение практических результатов с использованием современной вычислитель­ ной техники является, на взгляд авторов, весьма жела­ тельным.

Характерные особенности языка ТУС таковы:

1. Каждая строка ТУС описывает одно устойчиво состояние, в которое приходит система управления после срабатывания всех аппаратов управления при подаче входного воздействия.

8?

2.Последовательность входных воздействий (после­ довательность расположения строк) соответствует пос­ ледовательности их действительного появления при ра­ боте машины.

3.Одновременно может измениться значение одной или нескольких входных переменных. В последнем слу­ чае используется понятие объединенного входа, выпол­ няющего функции И или ИЛИ от одновременно изменя­ ющихся входных переменных.

4.Не рассматриваются неустойчивые состояния аппа­ ратов управления, т. е. понятие однотактного эквивален­ та многотактной системы в процессе синтеза не исполь­ зуются.

ТУС представляет собой таблицу, содержащую число строк, равное числу устойчивых состояний системы уп­ равления, и число столбцов, равное числу входов и выхо­ дов. После определения числа промежуточных реле в ТУС добавляется соответствующее число столбцов для размещения их состояний. Включенное (вынужденное) состояние аппаратов управления обозначается 1, вы­ ключенное (свободное) 0. В качестве примера в табл. 20

дана ТУС для компонента 206 («Рабочий ход») наладоч­ ного режима (см. табл. 23). Кроме конструкторских обоз­ начений аппаратов управления даны их коды (см. табл.

83

21). Например, путевой выключатель 5ПВ имеет

1705*.

Смысловое содержание записанной в ТУС (табл. 20) информации следующее: при выключении путевых вык­ лючателей 5ПВ и 6ПВ (строка 2) должен включиться электромапнит 7Э, после чего (строка 3) включается ре­ ле давления 1РД, которое должно вызвать включение электромагнитов 9Э и 11Э. Выключение реле 1РД (стро­ ка 4) не должно вызывать срабатывания выходов. Вклю­ чение путевого выключателя ЗПВ (строка 5) должно привести к выключению 11Э, а включение 4ПВ (строка 7)—к отключению 2Э, 7Э, 9Э. Этой информацией должен располагать конструктор при подготовке технического задания на синтез системы управления.

В табл. 20 указаны конструкторские обозначения ап­ паратов управления и их коды. Код каждого аппарата состоит из номера группы, к которой отнесен аппарат, и порядкового номера аппарата в этой группе. В табл. 20 коды неупорядочены, так как входы и выходы данной ТУС представляют собой некоторое подмножество уни­ версального множества аппаратов управления горизон­ тально-протяжного станка. Номера групп аппаратов, ис­ пользуемых в системах управления технологическими ма­ шинами, приведены в табл. 21.

Форма технического задания имеет большое значение, так как должна определять полноту и однозначность ис­ ходной информации и позволять конструктору использо­ вать привычные понятия и обозначения. Характер умст­ венной деятельности проектировщика системы управле­ ния при использовании излагаемого инженерного метода значительно меняется, особенно на этапе составления технического задания на проектирование. Дело не только в том, что условия работы будущей системы необходимо выразить полно, однозначно и безошибочно, а скорее в том, что всю необходимую информацию нужно выдать сразу, в то время, как при обычном проектировании ин­ формация используется постепенно, по мере проектиро­ вания.

Условия работы проектируемой системы в инженер-1

1 В четырехзначном коде аппарата две первые цифры означают код группы аппарата в соответствии с табл. 21, последние две циф­ ры — номер аппарата в группе. Например, 1706— это путевой вы­ ключатель 5ПВ.

84

ной практике обычно поясняются схемой взаимодействия аппаратов управления с рабочими органами, на которой указаны наименования рабочих органов, направления пе­ ремещений, упоры, воздействующие на аппараты путево­ го контроля, входные и выходные аппараты. Кроме это­ го дается циклограмма работы, указывающая последо­ вательность выполняемых операций и работы входных и выходных аппаратов для одного из сложных режимов. Схема взаимодействия аппаратов управления с рабочи­ ми органами и циклограмма работы горизонтально-про­ тяжного станка приведены на рис. 19 и 20 соответст­ венно.

В табл. 22—24 представлено техническое задание на логический синтез системы управления.

Система управления разделяется согласно рис. 16 на

в табл. 23.

Комбинационная часть системы управления, состоя­ щая из контактных структур, реализующих дополнитель­ ные условия (дополнительные функции), описывается в техническом задании на языке формальной логики. Суть описания станет ясной из примера.

85

Пусть требуется составить формулу для частных до­ полнительных условий компоненты 207 «Обратный ход»

(см. табл .22).

Рис. 19. Схема взаимодействия рабочих органов с аппаратами управления

Рис. 20. Циклограмма работы горизонтально-протяжного станка

Словесная формулировка дополнительных условий выражается следующим образом: обратный ход про­ изойдет, если включена кнопка 9КУ, нажаты (включены) путевые выключатели 5ПВ и 6ПВ (убраны фиксаторы)

86

.

и отпущен (выключен) путевой выключатель 14ПВ (нет детали). Заменяя союз «И» знаком Д (конъюнкция) по­ лучим

9ку/\эпв/\6пв/\14пв.

Если указано, что аппарат должен быть выключен, то над его обозначением ставится черта (знак инверсии). Для упрощения записи дополнительные условия разде­ ляются на общие (ОДУ), режимные (РДУ), частные (ЧДУ), индивидуальные (ИДУ), пусковые (ПДУ).

Иногда основные функции удобнее рассматривать, как дополнительные. Например, в табл. 22 для компонент наладочного режима толчковые кнопки перенесены в до­ полнительные условия. В результате этого ТУС 202, 204, 501, 502 и 503, в которых описаны основные функции, оказались не заполненными, так как все выходные аппа­ раты этих ТУС срабатывают от дополнительных условий. Перечисленные ТУС в табл. 23 не указаны.

В многотактной части реализуются последовательно­ сти входных и выходных воздействий в процессе отработ­ ки режима или отдельной компоненты. Формируются по­ следовательности входных и выходных сигналов на язы­ ке ТУС, в которых может быть описана работа машины или рабочего органа с «жестким» циклом работы. При этом для каждого режима или компонента составляется отдельная ТУС. «Жестким» будем называть такой цикл работы машины, при котором имеется только одна стро­ го определенная последовательность работы исполни­ тельных органов машины. Очевидно, что в этом случае последовательность входных воздействий на СУ также будет строго определенной (детерминированной).

Однако в технологических машинах могут иметь ме­ сто и нежесткие циклы работы, при которых последова­ тельность поступления входных воздействий не всегда остается неизменной. Например, при наличии нескольких параллельных движений рабочих органов из-за ряда причин (переналадка одного из органов, нестабильность скорости перемещения и т. д.) порядок поступления ко­ манд от аппаратов контроля может изменяться. В опи­ сываемом методе синтеза это обстоятельство учитывает­ ся путем разбиения ТУС на подтаблицы.

Для учета в процессе синтеза некоторых инженерных требований и особых случаев функционирования проекти-

90

руемой СУ, кроме основной исходной информации, мо­ жет потребоваться дополнительная информация. Особые случаи возникают, когда

1. Имеются выходные аппараты, которые должны срабатывать лишь при поступлении в СУ сразу несколь­ ких входных воздействий. При этом могут быть два слу­ чая. В первом случае выходные аппараты должны реаги­ ровать только на входной набор в целом (объединенный вход группы А) и не реагировать на отдельные входные воздействия. Во втором случае выходные аппараты дол­ жны реагировать не только на входной набор в целом, по и на некоторые отдельные входные воздействия (объ­ единенный вход группы Б).

2.Требуется обеспечить отключение рабочего органа при выполнении машиной того или иного режима.

3.В СУ есть аппараты, подключенные к разным ис­ точникам питания.

4.В некоторых ТУС описаны незаконченные циклы работы органов машины.

5.Для отработки компонента требуется постоянное управляющее воздействие, названное разрешающей командой.

Соответствующая дополнительная информация для горизонтально-протяжного станка приведена в табл. 24. Записи в 1-й строке означают, что в ТУС 301 имеется объединенный вход 1801 группы Б, включающий в себя составляющие входы 1602 и 1603, причем выход 2303 сра­ батывает от действия объединенного входа 1801, а выход 2305 срабатывает от составляющего входа 1602.

В 4-й строке перечислены объединенные входы, сос­ тавляющие которых не оказывают индивидуального дей­ ствия на выходы (входы группы А). Таких входов, сог­ ласно табл. 24 пять: 1601, 1602, 1603, 1604, 1605. Они включают в себя соответственно входы (1407, 1708), (1705, 1706) и т. д.

Исходная информация, представленная в техническом задании (табл. 22, 23, 24), вводится в ЭВМ. При форми­ ровании, кодировании и вводе исходной информации воз­ можно появление ошибок, которые могут привести к не­ возможности реализации алгоритма синтеза (введены противоречивые условия), либо к получению неправиль­ ной структуры системы управления. Поэтому возникает необходимость автоматического контроля исходной ин-

91