В.Л. Конюх Современные технологии автоматизации

10

циональных блоков, задающие логические условия для включения исполнительного устройства.

На занятии предлагается преобразовать словесное описание алгоритма управления в релейно-контактную схему и лестничную диаграмму. При этом элементы лестничной диаграммы ограничиваются нормально открытыми и нормально закрытыми контактами, одним видом обмотки исполнительного устройства с его включением при подаче напряжения на обмотку. Каждому элементу присваивают пятизначный номер. Номера обмотки контактора и его блок-контактов одинаковы.

ПРИМЕР

На рис. 5 простая релейно-контактная схема представлена в виде лестничной диаграммы. Кнопкой S1 включают контактор K1. Его контактами включается контактор K3, который включает индикатор H1. При повторном нажатии кнопки S1 включается контактор K2. При этом контактор K3 и индикатор Н1 отключаются.

При переходе к лестничной диаграмме элементам релейно– контактной схемы присваивают номера согласно табл. 2. Первая цифра показывает номер блока. Цифра 003 означает номер субблока, две последние цифры – номер элемента в блоке.

Таблица 2 Соответствие элементов релейно-контактной схемы

и лестничной диаграммы на рис. 5

11

а)

Рис. 5. Пример описания релейно-контактной схемы на языке лестничных диаграмм (LD):

а - релейно-контактная схема; б - лестничная диаграмма

Задание 1. Алгоритм доминирующего отключения.

Контактор K1 включается кнопкой S1, если при этом не нажата кнопка S2. Он удерживается во включенном состоянии своими блокконтактами после отпускания кнопки S1. Контактор отключается кнопкой S2 с нормально закрытыми контактами.

Постройте электрическую схему и опишите ее на языке лестничных диаграмм.

12

Задание 2. Алгоритм доминирующего включения.

Контактор K2 включается кнопкой S1. Он удерживается во включенном состоянии своими блок-контактами после отпускания кнопки S1, если не нажата кнопка S2 с нормально закрытыми контактами. Контактор отключается кнопкой S2.

Постройте электрическую схему и опишите ее на языке лестничных диаграмм.

Задание 3. Алгоритм альтернативного включения.

Контактор K3 включается, если нажаты кнопки S1 и S2 или S3 и

S4.

Постройте электрическую схему и опишите ее на языке лестничных диаграмм.

Задание 4. Преобразование релейно – контактной схемы в лестничную диаграмму.

Дана электрическая схема управления двумя контакторами K1, K2 с двумя индикаторами H1, H2 (рис.6). При нажатии кнопки S2 включается контактор K1. После отпускания кнопки S2 он остается включенным через блок-контакты K1. Одновременно включается индикатор H1. При нажатии кнопки S3 контактор K1 отключается и включается контактор K2. После отпускания кнопки S3 он остается включенным через блок-контакты K2. Одновременно включается индикатор H2. При нажатии кнопки S1 отключаются любой из включенных контакторов и соответствующий индикатор.

13

L1

Рис. 6 .Электрическая схема управления двумя контакторами

1.Опишите эту схему на языке лестничных диаграмм. 2.Поставьте номера контакторов, их блок-контактов и кнопок, если

номер блока A, а номер субблока - B. 3.Ответьте на контрольные вопросы:

3.1.Почему в лестничной диаграмме отображают подключение индикаторов параллельно обмоткам соответствующих контакторов?

3.2.Почему нумерация контактора и его блок-контактов одинако-

ва?

3.3.Чем отличается нумерация блок-контактов, кнопок и индика-

торов?

ЛИТЕРАТУРА

1.Конюх В.Л. Компьютерная автоматизация производства: Учеб. пособие.- Кемерово: КузГТУ, 2002.- 218 с.

2. IEC 61131-3 Main Page. URL:www.janz.de /as/products/ iec1131/ iec1131-main.htm.

14

ЗАНЯТИЕ 5

ПРОГРАММИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НА ЯЗЫКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНО-БЛОЧНЫХ ДИАГРАММ (FBD)

Цель занятия – освоение языка функционально-блочных диаграмм (FBD) Международного стандарта IEC 61131-3 и его применение для формализации алгоритмов управления технологическими процессами.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Язык функционально-блочных диаграмм (FBD – Function Block Diagram) описывает алгоритм в виде набора функциональных блоков 4-х видов (рис.7):

элементарная функция, элементарный функциональный блок EFB и элементарный блок-функция DFB;

порядок исполнения; назначение; исполнение.

Язык FBD имеет 4 группы базовых функций:

логические функции («И», «ИЛИ», исключающее «ИЛИ» и детектор фронта импульса);

функции сравнения (меньше, меньше или равно, больше чем, больше или равно, равно, не равно);

арифметические функции (сложение, вычитание, умножение, деление, ограничение сигнала, присваивание);

функции управления программой и таймерами (переход к метке, выход из программы, пуск таймера, остановка таймера, выполнение программы, пуск и остановка программы).

15

Рис. 7. Функциональные блоки: а - элементарная функция; б - элементарный блок EFB; в - элементарный блок-функция DFB; г - порядок исполнения; д - назначение и исполнение

Элементарную логическую функцию обозначают прямоугольником, внутри которого записывают тип булевой функции (рис.8, 9). Инвертирование переменной показывают кружком в месте соединения линии с прямоугольником. После первой точки указывают номер секции, после второй – номер функции m.

Элементарный блок EFB имеет внутреннее состояние. Элементарный блок-функция DFB задается пользователем. Порядок исполнения, назначение и исполнение связывают физические входы и выходы. Про-

Рис. 10. Неправильное (а) и правильное (б) соединения блоков на языке FBD

Ошибка на рис.10,а заключается в том, что сравнение с С будет выполнено до сложения А и В, поскольку вход в этот блок нарисован выше, чем в предыдущий.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Платформа П подвешена на тросе, который пропущен через блок и соединен с мотором М (рис.11). Если мотор вращается по часовой стрелке, то платформа поднимается. Если мотор вращается против часовой стрелки, то платформа опускается. Верхнее положение платформы контролируется датчиком S4, а нижнее - датчиком S5. Нажав кнопку S2, оператор включает контактор К1 вращения мотора по часовой стрелке и подъема платформы. После отпускания S2 контактор К1 остается включенным своими блок - контактами до тех пор, пока не сработает датчик S4 верхнего положения платформы. Нажав кнопку S3, оператор включает контактор К2 вращения мотора против часовой стрелки и опускания платформы. После отпускания S3 контактор К2 остается включенным своими блок - контактами до тех пор, пока не сработает датчик S5 нижнего положения платформы.

При нажатой кнопке S3 контактор К1 не может быть включен и наоборот, при нажатой кнопке S2 не может быть включен контактор К2. Это предотвращает включение двух контакторов при одновременном нажатии кнопок S2 и S3. Для этого же введена взаимная блокировка контакторов: включение К1 приводит к размыканию его блок – контактами цепи включения К2, а включение К2 приводит к размыканию его блок – контактами цепи включения К1.

Оба контактора могут быть отключены кнопкой S1 с нормально закрытыми контактами. Питание мотора осуществляется отдельно от цепей управления, через реле тока F1. Срабатывание датчиков поло-

18

жения S4, S5 и реле тока F1 приводит к появлению логической единицы на их выходах.

ЗАДАНИЕ

1.По описанию технологического процесса постройте электрическую схему системы управления.

2.Опишите алгоритм управления на языке функционально – блочных диаграмм, используя элементарные логические функции «И», «ИЛИ».

3.Ответьте на контрольные вопросы:

3.1.Чем описание алгоритма на языке FBD отличается от описания алгоритма в виде соединения логических элементов?

3.2.В каком порядке выполняются действия, записанные на языке FBD?

3.3.Для чего в языке FBD применяют функции сравнения, арифметические функции , функции управления программой и таймерами?

3.4.Для чего введена взаимная блокировка кнопок включения мотора?

ЛИТЕРАТУРА

1.Конюх В.Л. Компьютерная автоматизация производства: Учеб. пособие.- Кемерово: КузГТУ, 2002.- 218 с.

2. IEC61131-3 Languages. URL: live. fastflexrtu. com/pages/ languages. htm.

19

ЗАНЯТИЕ 6

ПРОГРАММИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

НА ЯЗЫКЕ ДИАГРАММ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ (SFC)

Цель работы – освоение языка диаграмм последовательных функ-

ций (SFC – Sequential Function Chart) Международного стандарта IEC 61131-3 и его применение для формализации алгоритма управления технологическим процессом.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Язык связывает разработчика и пользователя контроллера. Он включает два аспекта работы контроллера:

последовательность исполнения (линейная, разветвленная, переход, петля);

выполняемые действия (не запирающее, запирающее, временная задержка, временное ограничение, пульсирующее).

Описание процесса на языке SFC строят из 5 элементов (рис.12).

Шаг – это устойчивое состояние процесса в виде прямоугольника с номером шага. Шаг является активным, если при этом нем выполняется некоторое действие, показанное справа в виде прямоугольника.