Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Структурный синтез аппаратной реализации алгоритмов работы цикловых систем. Учебное пособие
.pdf
сигнал об окончании выдержки; соответственно, временная переменная
может играть роль выходной и входной переменной. Для простоты предполагается, что все таймеры работают со сбросом, т.е. при поступлении
повторного сигнала до окончания временного интервала старый отсчет
времени сбрасывается, и начинается отсчет от последнего запроса. Приня-
Z
ты следующие обозначения:
электромагнит, гидроцилиндр, пневмоцилиндр, гидромотор);
– исполнительное устройство (двигатель,
j
x
– i-я вход-
i
ная переменная (сигнал от распределителя, конечного переключателя, датчика положения, кнопки);
S
z и
j
R
z – соответственно включающий и от-
j
ключающий входы
мента памяти (триггера);
ющий входы
i-го элемента памяти; х
перед выполнением команды
условие исходного положения;
j-го исполнительного устройства; y
S
, R
– соответственно включающий и отключа-
i
i
– логическое условие, проверяемое
l
z; x
– пусковой сигнал; x0 – логическое
n
x
– логическое условие, проверяемое после
h
– выход i-го эле-
i
выполнения команд, т.е. входная переменная.
Выполнение команд
S
z и
j
R
z
характеризуется ситуацией, которая
j
определяется состоянием входных, промежуточных и выходных переменных. В общем случае каждой ситуации должно соответствовать состояние
ЭП, т.е. его состояние должно соответствовать вершине направленного
графа.
Пункты и ограничения. Описание пункта раздела 2 технического
задания может быть представлено в виде связного ориентированного
мультиграфа, вершины которого изображаются кружками и интерпретируются как ситуации, а дуги (ребра) – как переходы из одной ситуации
в другую. В пункте выделяется начальная ситуация. Направление перехода
на дуге указывается стрелкой. Условия перехода указываются рядом с дугами в
виде выражения, причем в качестве переменных могут использоваться переменные всех видов. Как обычно, переход происходит, если соответствующая функция равна 1. Временная переменная в функции переходов интерпретируется как вход устройства (выход от таймера). Выше
черты записываются условия перехода в заданные булевыми функциями
состояния, причем вне скобок записываются сигналы, вызывающие
и разрешающие данный переход (сигналы возбуждения), а в скобках –
сигналы, равные единице на данном переходе, но не оказывающие влияния. Ниже черты указываются сигналы включения или отключения ИУ.
Отсутствие сигнала означает, что состояние соответствующего ИУ не изменяется. Временная переменная в правой части интерпретируется как выход устройства – вход таймера.
Существенной
частью пункта радела 2 технического задания является описание ограничений на входы и выходы. Ограничения на входы могут
относиться к ситуации, пункту в целом (т.е. ко всем ситуациям данного
пункта, кроме начальной) и всем пунктам (эти ограничения включаются
61
в метаописание). Ограничения на выходы могут относиться к пункту в целом и всем пунктам.
При формализованном описании условий работы СУ первый и вто-
рой разделы выполняются в форме таблиц (табл. 6.1-6.8).
Метаописание. Метаописание содержит сведения о взаимодействии
между пунктами и общие сведения для СУ в целом. Метаописание состоит
из указания начальной ситуации в каждом из пунктов (начальной макроситуации); значений всех выходных и промежуточных переменных в начальный момент; ограничений на входные и выходные наборы для устройства
в целом; взаимодействия между пунктами,
задаваемого при помощи приоритетных формул. Приоритетную формулу можно исключить, внеся изменения в соответствующий пункт.
Очевидно, что схема СУ для автоматической или полуавтоматической работы с минимальным количеством элементов может быть получена
при использовании на каждом переходе только сигналов возбуждения. Но
это не всегда возможно из-за противоречий, возникающих между
этими
сигналами в различных переходах и вызывающих неправильное функционирование СУ. Устранение этих противоречий может быть произведено
с помощью сигналов, поступающих от вспомогательных ЭП, например,
RS-триггеров, введенных в схему СУ.
В общем случае каждой ситуации (вершине графа) может соответ-
ствовать сигнал от одного ЭП. С целью уменьшения количества ЭП вер
-
шины графа объединяются в макроситуации.
В одну макроситуацию могут входить последовательно расположенные вершины, не содержащие сигнала включения и отключения одного
и того же ИУ. Каждой макроситуации в СУ соответствует один ЭП. В процессе работы СУ включенное состояние
j-го ЭП означает отработку j-й
макроситуации. Теперь сигнал от одного ЭП может быть поставлен в соответствие одной макроситуации. Исключение составляет случай, когда в СУ
содержатся две макроситуации. Тогда целесообразно использовать один
ЭП с взаимно инверсными выходами.
Включение
j-го ЭП (соответствующего j-й макроситуации) может
быть произведено либо из предпускового состояния СУ при выполнении
условий пуска, либо при выполнении условий перехода из предшествующей макроситуации, связанной на графе дугой с данной макроситуацией,
а также при наличии сигнала от ЭП, соответствующего этой предшествующей макроситуации.
Методику перехода от словесного описания алгоритмов работы СУ
автоматизированных и автоматических устройств к описанию на языке
ЯРУС рассмотрим на примерах.
Пример 6.1.
Для исполнительного устройства – пневмоцилиндра Z привода
транспортного механизма (рис. 6.1
а), исходное и конечное положения вы-
62
ходного звена которого контролируются путевыми конечными выключа-
S
R
S
R
Х
телями
и Х2, требуется разработать схему системы управления, обеспе-
1
чивающей следующий алгоритм работы привода: при кратковременном
нажатии пусковой кнопки Х
двойных хода (рис. 6.1
б).
(х3 = 1) пневмоцилиндр должен сделать два
3
Рис. 6.1. Привод транспортного механизма:
а) схема пневмопривода; б) циклограмма работы привода
Раздел 1. Общий
X
– конечный выключатель втянутого положения штока пневмоци-
1
линдра;
моцилиндра;
Х
– конечный выключатель выдвинутого положения штока пнев-
2
Х
– кнопка пуска привода.
3
Таблица 6.1
Списки входов и выходов
Исполнительные устройства
(выходные сигналы)
Обозначения
Z
Пусковой сигнал – х3 .
Наименование
операции
Перемещение
детали
Автоматический режим Наладка
ИП КП
х1 х2
Входные сигналы
Промежуточное
положение
– – –
Вкл. Откл.
Раздел 2. Пункты и ограничения
Таблица 6.2
Пункт 1. Автоматический режим
№
ситуации
1
2
3
4
Единичные входные сигналы
Сигналы
возбуждения
х3 х
х2
х1
х2
Присутствующие
сигналы
1
–
–
–
Единичные
выходные
сигналы
z
z
z
z
№
следующей
Ограничения
ситуации
2 –
3 –
4 –
1 –
Пункт 2. Наладочный режим
Наладочный режим заданием не предусмотрен.
Раздел 3. Метаописание
С учетом заданного цикла работы, в соответствии со списком входов
и выходов, а также перечня ситуаций строим граф автоматического режима
63
работы системы (рис. 6.2). Каждую ситуацию превращаем в вершину ориен-
Z
тированного графа, с учетом заданного цикла, а над каждой дугой записываем условия перехода. Формально, переменные, стоящие в числителе, относятся к последующей вершине, а в знаменателе – к предшествующей.
Каждой вершине ставим в соответствие ЭП, которые обозначим
Y
с соответствующим номером, обозначенным римской цифрой. В данном
цикле невозможно сократить число ЭП, т.к. нельзя выделить макроситуации, потому что последовательно расположенные вершины графа содержат сигналы включения и отключения одного и того же ИУ. Следовательно, в данном графе все ситуации и будут макроситуациями (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Граф автоматического цикла
Пример 6.2.
Для двух исполнительных устройств – пневмоцилиндров Z1 и Z2 приводов механизма для прессования (рис. 6.3
а) требуется разработать схему
СУ, обеспечивающую следующий алгоритм работы привода: при кратковременном нажатии пусковой кнопки Х
полнить следующий цикл
Z1 – Z2 – 2
(х5 = 1) пневмоцилиндры должны вы-
5
– 1Z (рис. 6.3 б). Исходные и конеч-
ные положения выходных звеньев исполнительных устройств контролируются путевыми конечными выключателями Х
, Х2, Х3 и Х4.
1
Рис. 6.3. Привод механизма для прессования:
а) схема пневмоприводов; б) циклограмма работы пневмоприводов
64
Раздел 1. Общий
X
, X3 – конечные выключатели втянутого положения штоков пнев-
1
моцилиндров;
штоков пневмоцилиндров;
цикл.
Х
, X4 – конечные выключатели выдвинутого положения
2
Х
– кнопка пуска приводов в автоматический
5
Таблица 6.3
Списки входов и выходов
Исполнительные устройства
(выходные сигналы)
Обозначения
Наименование
операции
Автоматический режим Наладка
ИП КП
Входные сигналы
Промежуточное
положение
Вкл. Откл.
Z1 Зажим детали х1 х2 – – –
Z2 Прессование х3 х4 – – –
Пусковой сигнал – х5 .
Раздел 2. Пункты и ограничения
Таблица 6.4
Пункт 1. Автоматический режим
№
ситуации
1
2
3
4
Единичные входные сигналы
Сигналы
возбуждения
Присутствующие
сигналы
х5·х1 х3
х2 х3
х4 х2
х3 х2
Единичные
выходные
сигналы
S
z
1
S
z
2
R
z
2
R
z
1
№
следующей
Ограничения
ситуации
2 –
3 –
4 –
1 –
Пункт 2. Наладочный режим
Режим наладки для системы в техническом задании не задан.
Раздел 3. Метаописание
Описание пункта второго раздела представим в виде графа
(рис. 6.4). Каждой ситуации ставим в соответствие вершину графа, а над
дугами, показывающими направление перехода, записываем необходимые условия работы. Анализ графа показывает, что ситуации 2 и 3 можно объединить в макроситуацию, т.к. эти вершины не содержат сигналы
включения и отключения одного и
цию 4 нельзя, потому что при этом в макроситуации будут
того же ИУ. Добавить к ним ситуа-
S
Z
2
и
R
Z
2
, т.е.
явное противоречие. Аналогично объединим в макроситуации 1 и 4 вершины графа.
Полученные две макроситуации обозначим римскими цифрами
и построим новый граф – граф макроситуаций (рис. 6.5), на дугах которого сохраним логические условия, существующие в графе ситуаций
(рис. 6.4).
65
Z
Рис. 6.4. Граф автоматического цикла Рис. 6.5. Граф макроситуаций
Каждой вершине графа макроситуаций поставим в соответствие по
ЭП, т.е. в данном случае два ЭП. Однако, если граф макроситуации имеет
две вершины, то можно обойтись одним ЭП при условии, что ЭП имеет
два инверсных выхода. Можно также выход с ЭП раздвоить, а затем один
из двух сигналов инвертировать. В
качестве ЭП выберем RS-триггер (триг-
гер с раздельными входами).
Пример 6.3.
Спроектировать схему пневматической системы автоматического
управления тремя исполнительными устройствами – пневмоцилиндрами
приводов руки манипулятора для перегрузки деталей с одного транспортного конвейера на другой:
щения руки манипулятора;
ния руки манипулятора;
воды манипулятора после нажатия пусковой кнопки
дующему циклу:
Пневмоцилиндр
Z1 – Z2 – Z3 –
Z2 совершает второе перемещение руки вниз, толь-
ко при наличии дополнительного сигнала
Z1 – пневмоцилиндр горизонтального переме-
Z2 – пневмоцилиндр вертикального перемеще-
Z3 – пневмоцилиндр зажимного устройства. При-
X
работают по сле-
П
2 – Z1 – Z2 – Z3 – Z2.
х
о свободном месте на прием-
7
ной платформе. Автоматическое повторение цикла работы исполнительных устройств должно происходить, только при наличии дополнительного
х
сигнала
контролируется конечными выключателями
. Положение выходных элементов исполнительных устройств
8
Х
, Х2, Х3, Х4, Х5, Х6.
1
Раздел 1. Общий
X
, Х
, X
1
пневмоцилиндров;
жения штоков пневмоцилиндров;
ческий цикл;
ме;
Х
– датчик наличия детали на подающей платформе (дополнительные
8
условия – сигналы
– конечные выключатели втянутого положения штоков
2
3
Х
, X
, Х
4
X
– датчик наличия свободного места на приемной платфор-
7
х
, х8).
7
– конечные выключатели выдвинутого поло-
5
6
Х
– кнопка пуска приводов в автомати-
П
66
Таблица 6.5
Списки входов и выходов
Исполнительные устройства
(выходные сигналы)
Обозначения
Z1
Z2
Наименование
Горизонтальное
перемещение руки
Вертикальное
перемещение руки
операции
Автоматический режим Наладка
ИП КП
х1 х4 – – –
х2 х5 – – –
Входные сигналы
Промежуточное
положение
Вкл. Откл.
Z3 Зажим детали х3 х6 – – –
Пусковой сигнал – хП; дополнительные условия (сигналы): сигнал
наличия свободного места на приемной платформе –
х
детали на подающей платформе –
.
8
х
; сигнал наличия
7
Раздел 2. Пункты и ограничения
Таблица 6.6
Пункт 1. Автоматический режим
№
ситуации
Единичные входные сигналы
Сигналы
возбуждения
Присутствующие
сигналы
Единичные
выходные
сигналы
№
следующей
ситуации
Ограничения
1 2 3 4 5 6
1 хП х1 х2 х3
2 х4 х2 х3
3 х5 х3 х4
4 х6 х4 х5
5 х2 х5 х6
6 х1 х
х
7
2 х6
7 х5 х1 х6
8 х3 х1 х5
9 х2 х8 х1 х3
S
z
1
S
z
2
S
z
3
R
z
2
R
z
1
S
z
2
R
z
3
R
z
2
S
z
1
2 –
3 –
4 –
5 –
6 –
7 –
8 –
9 –
2 –
Раздел 3. Метаописание
Описание пункта 1 второго раздела представим в виде графа ситуаций (рис. 6.6). Каждой ситуации ставим в соответствие вершину графа,
а над дугами, показывающими направление перехода, записываем необходимые условия работы.
Проведем операцию стягивания (сжатия вершин) графа ситуаций путем объединения в макроситуации следующих друг за другом ситуаций,
которые не содержат сигналов включения
и отключения одного и того же
ИУ. С этой целью, начиная с первой вершины, проверяем выходные сиг-
67
налы, соответствующие вершинам графа. Вершину, которой соответствует
выходной сигнал, противоположный какому-либо из выходных сигналов
на предыдущих вершинах, отделяем.
Затем проверку выходных сигналов аналогичным образом продолжаем, начиная с отделенной вершины до тех пор, пока не будут просмотрены все вершины.
Рис. 6.6. Граф ситуаций системы управления
манипулятора-перегружателя деталей
Полученные таким образом подмножества вершин в данном примере
на рис. 6.6 обведены пунктирной линией. После удаления всех дуг между
вершинами одной макроситуации и объединения этих вершин в одну получили новый граф, вершины которого интерпретируются как макроситуации (рис. 6.7).
Рис. 6.7. Граф макроситуаций системы управления
манипулятора-перегружателя деталей
Условия перехода из предыдущей ситуации в последующую указаны
на дугах графа макроситуаций и заданы булевыми функциями. Значения
этих условий равны условиям перехода из последней ситуации (вершины)
предыдущей макроситуации в ближайшую ситуацию (вершину) следующей макроситуации.
68
Пример 6.4.
Спроектировать схему пневматической системы автоматического
управления тремя ИУ – пневмоцилиндрами приводов транспортно-загрузочного устройства для подачи деталей с транспортного конвейера на позицию обработки станка:
захватного устройства с возвратом поршня от пружины;
линдр вертикального перемещения;
Z1 – односторонний пневмоцилиндр пружинного
Z2 – пневмоци-
Z3 – пневмоцилиндр горизонтального
перемещения (рис. 6.8).
Рис. 6.8. Схема приводов транспортного устройства
Конечные положения ИУ контролируются конечными выключателями: Х
ющий команду
р(SZ
окончании операции зажима детали;
, Х2 – Z2; Х3, Х4 – Z3; Х5 – промежуточный переключатель, пода-
1
z
на начало обработки при ходе назад; Х6 – кнопка пуска;
В
) – реле контроля давления в рабочей камере Z1, подающее сигнал об
1
z
– команда, поступающая со станка
Ц
на автоматическое начало нового цикла загрузки.
Раздел 1. Общий
X
, X3 – конечные выключатели втянутого положения штоков пнев-
1
моцилиндров
Z2, Z3; Х
жения штоков пневмоцилиндров
тель, подающий команду
цилиндра
Z3; Х
– кнопка пуска; р(
6
камере пневмоцилиндра зажимного устройства
, Х
, – конечные выключатели выдвинутого поло-
2
4
Z2, Z3; Х
z
на начало обработки при ходе назад пневмо-
В
S
Z
) – реле контроля давления в рабочей
1
– промежуточный переключа-
5
Z1; X
, – датчик наличия
7
свободного места на позиции обработки, подающий команду на автомати-
Х
ческое начало нового цикла загрузки;
– датчик наличия заготовки на
8
подающей платформе.
69
Списки входов и выходов
Исполнительные устройства
(выходные сигналы)
Обозначения
Z1
Наименование
операции
Зажим детали,
разжим детали
Z2 Опускание, подъем х
Z3 Транспортирование х
ZВ
Промежуточная
команда
Автоматический режим Наладка
ИП КП
–
р(
Z
х2 – – –
1
х4 При ходе назад х5 – –
3
– – – – –
Входные сигналы
Промежуточное
положение
S
)
1
Пусковой сигнал –
х
; дополнительные условия (сигналы): сигнал
6
наличия свободного места на позиции обработки –
х
готовки на подающей платформе –
.
8
Раздел 2. Пункты и ограничения
Пункт 1. автоматический режим
№
Единичные входные сигналы
ситуации
Сигналы
Присутствующие
возбуждения
1 х6 х1 х3 х7 х
2 х2 х3 х7х
3
4 х1
5 х4
6 х
7
р(
Z
р (SZ
S
)
1
р(
р(
2
)
1
8 х1 х4
сигналы
8
х2 х3 х7 х8
S
Z
)х3 х7
1
S
Z
)х1 х7
1
х4 р(
S
Z
1
х2 х4
8
)
Единичные
выходные
сигналы
S
z
2
S
z
1
R
z
2
S
z
3
S
z
2
R
z
1
R
z
2
R
z
3
№ следу-
ющей
ситуации
Таблица 6.7
Вкл. Откл.
– – –
х
; сигнал наличия за-
7
Таблица 6.8
Огра-
ниче-
Примечание
ния
2
3
4
5 –
6
7
8
9 –
–
–
–
транспорти-
–
–
–
транспорти-
опускание
зажим
подъем
рование
опускание
разжим
подъем
рование
9 х5 х1
10 х3 zЦ х1 х7 х8
z
В
S
z
2
10 –
2
–
начало
обработки
опускание
Раздел 3. Метаописание
Описание пункта 1 второго раздела представим в виде графа ситуаций (рис. 6.9). Каждой ситуации ставим в соответствие вершину графа,
а над дугами, показывающими направление перехода, записываем необходимые условия работы.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]