Методы алгоритмизации ч

Рис. 5.19. Программа управления системой водоснабжения (вариант 1, начало)

71

Рис. 5.20. Программа управления системой водоснабжения (вариант 1, окончание)

Примененный подход позволяет также использовать приведенную программу как основу для составления программ в соответствии с описаниями вариантов 2, 3 и 4.

Процедура сравнения минимального уровня воды в емкости и текущего его значения осуществляется цепочкой Network 5. При полном сливе индикатор наполнения гаснет, устанавливается бит M0.0 и система переходит в состояние ST1 «Ожидание».

Вариант 2

При реализации варианта 2 необходимо производить отсечку наполнения цистерны по уровню 4, а при отказе датчика B4 – по уровню B5 с индикацией отказа миганием лампы H4.

Граф переходов для варианта 2 остается прежним, исключая переход TR2 между состояниями

ST2 и ST3:

TR2 = ST2 · (B4 +B5).

Для реализации режима мигания лампы H4 можно применить код, уже использовавшийся при решении задания «Пешеходный переход со светофорным регулированием» (маска M21, см. раздел 5.3), введя его в программу как дополнительную цепочку (рис. 5.21).

72

Рис. 5.21. Программа управления миганием лампы H4 (вариант 2)

Вариант 3

Реализация возможности выбора нужного уровня наполнения согласно описанию варианта 3 приводит к усложнению графа переходов. С этой целью потребуется ввести более существенные изменения в программу, прежед всего в логику управления индикаторными лампами.

На рис. 5.22 показан граф переходов системы управления для варианта 3. В приведенном графе оставлены состояния и переходы, которые необходимы для реализации нового алгоритма, все остальные изъяты. При этом возможность остановки насоса M1 предусматривается только для режимов наполнения цистерны; управление наполнением цистерны нажатием кнопки S5 не предусматривается. Слив воды из цистерны реализуется аналогично варианту 1.

(B2 + B3 + B4 + B5)

(B4 + B5)

TR21

Рис. 5.22. Граф переходов системы водоснабжения (вариант 3)

73

В граф переходов введены состояния ST7, ST8, ST9 и ST10, которые соответствуют наполнению цистерны до уровней 4, 3, 2 и 1 и инициализируются кнопками S4, S3, S2 и S1. Выход из этих состояний осуществляется при срабатывании датчиков соответствующих уровней.

Система логических уравнений для связанных переходов принимает следующий вид: TR3 = ST3 · S0;

TR4 = ST4 · B1;

TR5 = ST5 · B5;

TR8 = ST4 · S11;

TR10 = ST4 · B5 ;

TR11 = ST1 · S0;

TR12 = ST6 · Cmp;

TR13 = ST1 · S11 · S4;

TR14 = ST1 · S11 · S3;

TR15 = ST1 · S11 · S2;

TR16 = ST1 · S11 · S1;

TR17 = ST7 · S11;

TR18 = ST8 · S11;

TR19 = ST9 · S11;

TR20 = ST10 · S11; TR21 = ST7 · (B4 + B5);

TR22 = ST8 · (B3 + B4 + B5); TR23 = ST9 · (B2 + B3 + B4 + B5);

TR24 = ST10 · (B1 + B2 + B3 + B4 + B5).

Для состояний рассматриваемого графа получим следующую систему логических уравнений: ST1 = (ST1 + TR4 + TR12 + TR17 + TR18 + TR19 + TR20) · TR11 · TR13 · TR14 · TR15 · TR16 + FS;

ST3 = (ST3 + TR10 + TR21 + TR22 + TR23 + TR24) · TR3 ;

ST4 = (ST4 + TR3) · TR4 · TR10 ;

ST6 = (ST6 + TR11) · TR12 ;

ST7 = (ST7 + TR13) · TR17 · TR21 ;

ST8 = (ST8 + TR14) · TR18 · TR22 ;

ST9 = (ST9 + TR15) · TR19 · TR23 ;

ST10 = (ST10 + TR16) · TR20 · TR24 .

Система логических уравнений для исполнительных механизмов имеет следующий вид: M1 = ST4 + ST7 + ST8 + ST9 + ST10;

Y1 = ST4 + ST6.

Для решения задачи управления индикаторными лампами необходимо определить режимы включения каждой из них и соответствующие условия реализации этих режимов. Последующая запись определенных условий в виде логических уравнений даст возможность написать составить управления соответствующей лампой.

Например, пусть требуется определить функцию управления лампой H4. Для этой лампы можно выделить следующие режимы работы:

1.Непрерывное включение лампы при нажатии кнопки S4 (выбор уровня наполнения 4) – состояние ST7.

2.Непрерывное включение лампы при наполнении цистерны до уровня 4 – состояние ST3.

3.Мигание лампы, если при выборе наполнения цистерны до уровня 4 сигнализатор этого уровня (B4) неисправен и подача воды прекращена по сигналу датчика B5 – состояние ST3.

4.Непрерывное включение лампы, если выбран один из уровней наполнения ниже уровня 4, но вследствие неисправности соответствующего сигнализатора уровня вода в цистерне достигла уровня 4 – состояние ST3.

74

Для обеспечения мигания лампы в режиме 3 можно применить код, использованный в программе для варианта 2, запуская его на исполнение в состоянии ST3.

Как следует из описания приведенных режимов, алгоритм включения индикаторной лампы зависит от выбора того или иного уровня с помощью кнопок S1 – S4. Состояния этих кнопок не фиксируются и, следовательно, не могут быть напрямую использованы для управления режимами работы ламп. Поэтому в программе необходимо задействовать биты памяти M для запоминания событий, связанных с нажатием кнопок S1 – S4:

S1 → M5.0, S2 → M5.1, S3 → M5.2, S4 → M5.3.

Каждый из этих битов устанавливается нажатием соответствующей кнопки S1 – S4 в состоянии ST1 и сбрасывается при нажатии кнопки S0 в состоянии ST3. Условия реализации режимов включения лампы H4 и соответствующие логические функции можно определить следующим образом.

Режим 1

Если включен режим наполнения цистерны до уровня 4 (состояние ST7), то лампа H4 горит непрерывно:

H4 = ST7.

Режим 2

Если сработал датчик B4 при наполнении цистерны до уровня 4 и насос M1 остановлен (состояние ST3), то лампа H4 горит непрерывно:

H4 = ST3 · B4 · M5.3.

Режим 3

Если при наполнении цистерны до уровня 4 датчик B4 не сработал и насос M1 остановлен по достижении следующего уровня, датчик которого исправен (состояние ST3), то лампа H4 мигает:

H4 = ST3 · B4 · T40 · T41 · M5.3.

Режим 4 Если при наполнении цистерны до уровня 1, или уровня 2, или уровня 3 соответствующий дат-

чик уровня не сработал и насос M1 остановлен по достижении уровня 4 (состояние ST3), то лампа H4 горит непрерывно:

H4 = ST3 · B4 · (M5.2 · B3 + M5.2 · B2 + M5.1 · B1).

Программа управления индикаторной лампой H4 приведена на рис. 5.23.

Рис. 5.23. Программа управления лампой H4 (вариант 3)

Аналогичным образом можно синтезировать управляющую логику и для остальных индикаторных ламп. Полностью управляющая программа для варианта 3 приведена на компакт-диске.

75

Вариант 4

Вариант 4 предусматривает наполнение цистерны до одного из заранее установленных уровней, выбираемых с помощью кнопок S1 – S4. При последующем открывании сливного клапана Y1 контроллер поддерживает заданный уровень воды в цистерне путем изменения производительности насоса M1. То есть ПЛК выполняет роль регулятора в системе автоматического регулирова-

ния (рис. 5.24).

Основой системы регулирования уровня является логический автомат, обеспечивающий наполнение цистерны до определенного уровня и слив воды. На рис. 5.25 представлен граф переходов логического автомата.

Рис. 5.25. Граф переходов логического автомата

76

На графе переходов логического автомата бит M5.0 соответствует условию полного слива воды из цистерны, а биты M5.1 – M5.4 – условиям наполнения цистерны до уровня, определяемого с помощью кнопок S1 – S4.

Система логических уравнений для связанных переходов имеет следующий вид: TR1 = ST1 · S0;

TR2 = ST2 · M5.0; TR3 = ST1 · S11 · S1;

TR4 = ST3 · S11;

TR5 = ST1 · S11 · S2;

TR6 = ST4 · S11;

TR7 = ST1 · S11 · S3;

TR8 = ST5 · S11;

TR9 = ST1 · S11 · S4;

TR10 = ST6 · S11;

TR11 = ST3 · M5.1;

TR12 = ST4 · M5.2;

TR13 = ST5 · M5.3;

TR14 = ST6 · M5.4;

TR15 = ST7 · S0.

Соответствующая система логических уравнений для переходов графа выглядит следующим образом:

ST1 = (ST1 + TR2 + TR4 + TR6 + TR8 + TR10) · TR1 · TR3 · TR5 · TR7 · TR9 ;

ST2 = (ST2 + TR1 + TR15) · TR2 ;

ST3 = (ST3 + TR3) · TR4 · TR11 ;

ST4 = (ST4 + TR5) · TR6 · TR12 ;

ST5 = (ST5 + TR7) · TR8 · TR13 ;

ST6 = (ST6 + TR9) · TR10 · TR14 ;

ST7 = (ST7 + TR11 + TR12 + TR13 + TR14) · TR15 .

Система уравнений для исполнительных механизмов имеет следующий вид:

M1 = ST3 + ST4 + ST5 + ST6 + ST7; Y1 = ST2 + ST7.

Режим регулирования уровня включается в состоянии ST7. Его алгоритм прост: из значения уставки вычитается текущее значение уровня наполнения, которое представлено напряжением постоянного тока, поступающим с выхода U1out имитатора ASIMA на аналоговый вход контроллера. Полученная разность умножается на постоянный коэффициент и подается на аналоговый выход контроллера, а оттуда – на вход U1in имитатора. То есть реализуется алгоритм пропорционального регулирования.

На рис. 5.26 приведена программа регулирования уровня воды в цистерне системы водоснабжения.

Уровни регулирования задаются в программе инструкциями MOV_W для состояний ST3 – ST6. Для этих же состояний определена производительность насоса (примерно 30%). Ее числовое значение передается на аналоговый выход контроллера и в виде напряжения постоянного тока поступает на вход U1in имитатора. Значения регулируемых уровней и производительности насоса можно изменять.

Цепь регулирования уровня включается в состоянии ST7 (бит M10.7). Значение коэффициента пропорционального регулирования выбрано равным 10. При его увеличении точность регулирования уровня повышается. Полностью программа регулирования уровня воды в цистерне приведена на компакт-диске.

77

Рис. 5.26. Программа регулирования уровня воды в цистерне

78

5.5. Грузовой лифт (маска М42)

Контроллер подключают в соответствии с рис. 5.27.

В качестве контактов путевых и конечных выключателей B6 – B11 выбраны размыкающие контакты, т. к. при их срабатывании лифт должен останавливаться.

Вариант 1

Шаг 1. Определение режимов работы грузового лифта и назначение им соответствующих последовательных состояний системы.

Можно выделить следующие режимы работы лифта:

1.Ожидание (привод выключен, индикаторные лампы не горят, платформа лифта находится в крайнем нижнем положении) – состояние ST1.

2.Движение платформы лифта вверх, к 4-ой станции (включен привод «вверх», непрерывно горит лампа H1) – состояние ST2.

3.Движение платформы лифта вверх, к 3-ей станции (включен привод «вверх», непрерывно горит лампа H2) – состояние ST3.

4.Движение платформы лифта вверх, ко 2-ой станции (включен привод «вверх», непрерывно горит лампа H3) – состояние ST4.

5.Движение платформы лифта вверх, к 1-ой станции (включен привод «вверх», непрерывно горит лампа H4) – состояние ST5.

6.Останов (платформа лифта остановлена на станции вызова, лампа которой продолжает гореть) – состояние ST6.

7.Движение платформы лифта вниз (включен привод «вниз», все лампы погашены) – состояние ST7.

79

Шаг 2. Определение входных и выходных переменных.

Входные переменные:

Кнопка вызова 1-ой станции – S4 (= 1 при нажатии);

Кнопка вызова 2-ой станции – S3 (= 1 при нажатии);

Кнопка вызова 3-ей станции – S2 (= 1 при нажатии);

Кнопка вызова 4-ой станции – S1 (= 1 при нажатии);

Кнопка аварийного останова – S0 (= 0 при нажатии); Кнопка опускания платформы лифта – S5 (= 1 при нажатии); Путевой выключатель 1-ой станции – B6 (= 1 при нажатии); Путевой выключатель 2-ой станции – B7 (= 1 при нажатии); Путевой выключатель 3-ей станции – B8 (= 1 при нажатии); Путевой выключатель 4-ой станции – B9 (= 1 при нажатии);

Конечный выключатель крайней точки подъема – B11 (= 1 при нажатии);

Конечный выключатель крайней точки опускания – B10 (= 1 при нажатии).

Выходные переменные:

Лампа вызова 1-ой станции – H4;

Лампа вызова 2-ой станции – H3;

Лампа вызова 3-ей станции – H2;

Лампа вызова 4-ой станции – H1; Включение привода «вверх» – Привод ; Включение привода «вниз» – Привод.

Шаг 3. Построение графа переходов.

Вида графа переходов грузового лифта показан на рис. 5.28.

Здесь FS означает бит первого скана (SM0.1), а PO – бит перехода в режим RUN после подачи питания на контроллер (SM0.3). Символами TRi обозначены переходы между состояниями.

80