Терехов В.М., Осипов О.И. - Система управления электроприводов (1057409), страница 10
Текст из файла (страница 10)
В данных циклах задача управления неизменна. Примером могут служить технологические линии массового изготовления одних и тех же деталей или сборки одних и тех же изделий. Однако в гибких производствах мелкосерийной продукции технологические циклы могут изменяться, следовательно, должны изменяться алгоритмы управления движением рабочих органов производственной установки. Для этого требуется частичная замена аппаратуры и ее электрических соединений. Более эффективным средством в данном случае является программный способ выполнения алгоритма управления на базе универсального управляющего устройства. В программном способе логические функции, составляющие алгоритм управления, формируются последовательным применением операций И, ИЛИ, НЕ.
В принципе для этого требуется всего один логический элемент (ЛЭ) И с двумя входами, олин ЛЭ ИЛИ с двумя входами, два ЛЭ НЕ, а также некоторые дополнительные элементы, обеспечивающие процесс последовательного формирования логических функций. Меньшее число ЛЭ, что имеет место при сложных алгоритмах управления, и возможность изменять алгоритм управления — достоинства программного способа по сравнению с аппаратным. Из-за последовательного принципа формирования алгоритма программный способ уступает по быстродействию аппаратному, использующему параллельный принцип. Однако развитие современной элементной базы, выполняющей последовательныс операции, ведет к резкому повышению быстродействия.
Выполним синтез простого программируемого логического контроллера (ПЛК) на основе рассмотренного в подразд. 3.! метода типовых узлов. Имеется в виду выполнение структурного синтеза, когда алгоритм управления в виде структурных формул предварительно получен на основе абстрактного синтеза конечного автомата. Исходными данными для построения ПЛК являются: число входных переменных х, — т; число переменных состояния д, — 1; число выходных переменных у, — г; язык алгоритмов управления — структурные формулы алгебры логики. Значения параметров т, 1, г определяются алгоритмами управления, которые предполагается реализовать на ПЛК.
Чем сложнее алгоритм, чем больше для него требуется входных сигналов от датчиков и выходных управляющих сигналов, тем больше значения т, 1, г. В составе ПЛК можно выделить следующие блоки (рис. 3.25): устройства ввода (УВ1) и вывода (УВ2) соответственно для входных и выходных логических переменных; логическое устройство (ЛУ), выполняющее операции И, ИЛИ, ПОВТОР; запоминающее устройство (ЗУ) для запоминания промежуточных переменных т, в процессе формирования выходных функций; устройство задержки времени — таймер (Т) для создания пауз в циклах; программное запоминающее устройство (ПЗУ) для хранения команд, формирующих алгоритм управления; управляющее устройство (УУ), осуществляюгдее согласованную последовательность работы всех составных частей ПЛК.
В свою очередь, каждое выделенное устройство ПЛК можно рассматривать как укрупненный функциональный узел одного или нескольких более простых типовых узлов. Задача синтеза ПЛМ— на основании операций, выполняемых частями ПЛМ, определить и выбрать типовые узлы — известные микросхемы и составить Табл и на 3.3 Операции ПЛК и узлы, их выполняющие Узел Операция 1. Выбор одной переменной х; из т входных 2. Выбор одной переменной Р из четырех — х, х, 4, д 3. Выбор лля переменной 1) одной из трех операций — ПОВТОР, И, ИЛИ 4. Выполнение логической опера- ции и сохранение результата А до последующей операции 5.
Выбор для А одного из трех устройств — ЗУ, УВ2, Т 6. Вывод А а одно из трех уст- ройств — ЗУ, УВ2, Т 7. Хранение программы выполне- ния операций в форме команд 8. Поочередное выполнение ко- манд, хранящихся в ПЗУ Узел ввода (УВ1) — мультиплек- сор (М5) (т х 1) Псрскпючатсль переменных (ПП) — М5 (4 х1) Переключатель операций (ПО)— дсмультиплексор (0М5) (1х3) Логический оператор (ЛО) — эле- менты ПОВТОР, И, ИЛИ, 0-триг- гер Переключатель вывода (ПВ)— ЮМ5(1х3) Узлы ЗУ, УВ2, Т вЂ” 11МХ+ Яб ч -; М5, ЮМЮ ч Я6, Т Узел ПЗУ вЂ” программируемое постоянное запоминающее уст- ройство а. регистр памяти (АОМя- + Яб) Узел управления (УУ) Рис. 3.25.
Блочная схема ПЛК схему их соединений. В табл. 3.3 представлены операции, возлагаемые на ПЛМ, и соответствующие им узлы. Для всех узлов, кроме таймера и узла управления, указаны типы микросхем, на которых они могут быть выполнены. Рассмотрим взаимодействие узлов ПЛК, осуществляемое с помощью узла управления. В ПЗУ в форме команд записаны операции, которые должны выполняться соответствующими узлами для формирования алгоритма управления. В трех логических операциях (ПОВТОР, И, ИЛИ) может участвовать любая переменная из четырех — х, х, д, д (операции 2 и 3 в табл. 3.3).
Следовательно, потребуется 3 х 4 = 12 команд. Чтобы направить результат операций на один из трех узлов — УВ2, ЗУ, Т (операции 5 и 6 в табл. 3.3), необходимы три команды, Для завершения цикла последовательного формирования выходных переменных ПЛК потребуется еше одна команда. Таким образом, синтезируемый ПЛК должен иметь 12+ 3 +! = = 16 команд операций (КО). Команды поступают на адресные 59 с, С2 Сз хз х2 хз Х4 Уз У2 Уз У4 входы: а„аз узла ПП, а„а4 узла ПО, а„ао узла ПВ. Следовательно, одна команда операций займет шесть разрядов: КО; = (а11 аь а„а41 азз ао,). Команды операций охватывают внутренние узлы ПП, ПО, ЛО, ПВ, входящие в состав логического устройства (ЛУ) (см.
рис. 3.25). На остающиеся узлы — УВ! с и входными переменными Х„УВ2 с г выходными переменными у„ЗУ с ! запоминаемыми переменными 211 — должны подаваться команды адресов (КА), определяющие переменные х„у„д,. Для определения данных адресов потребуется и+ г+ ! команд. Примем для простоты, что и = г = 1= 4. Тогда потребуется всего 12 команд. Данные команды поступают на входы: а„аз узла УВ1, ао, а1о Узла УВ2, а1о ап Узла ЗУ. Следовательно, одна команда адреса займет шесть разрядов: КА1 = (азз аз аоз 41кя ап; а121) Таким образом, для результирующей команды контроллера КК, ПЛК потребуется 12 разрядов: Рис.
3.26. Функциональная схема ПЛК КК1= (КО1КА1) = (а11аз .. ап,), Для выполнения каждой команды, находящейся в ПЗУ, узел управления должен осуществить три разделенных по времени действия: определить в ПЗУ очередную команду по сигналу С,; вывести команду из ПЗУ и подать на соответствующий узел по сигналу С„' выполнить команду по сигналу С,. Для осуществления данных действий в составе УУ должны быть генератор синхронизируюших сигналов с„с„с, (ГСС) и счетчик команд (СК), определяющий номер очередной команды в ПЗУ. Выделенные в составе ПЛК все узлы электрически соединяются между собой информационными входами и выхолами соответствующих микросхем.
По этим связям проходят сигналы от входа до выхода, формируя выходные переменные у, — управляющие сигналы ПЛК. На основании составленной табл. 3.3 и с учетом приведенных пояснений по функциональному назначению и действию узлов ПЗУ и УУ можно детализировать исходную блочную схему ПЛК, изобразив все ее составляющие узлы и их соединения (рис. 3.26). Электронные ключи К1, К2, КЗ выполняют функции: обнуления СК в конце каждого программного цикла (К1); прерывания работы СК на время паузы в технологическом цикле (К2); блокирования элемента ИЛИ в узле ЛО при выполнении операций ПОВТОР, И (КЗ).
60 Выходная переменная узла ПП определяется по структурной формуле мультиплексора (МЮ); Р = ЦВ2Х + 421Г22Х + В1422Ч + 4214229 ° Выходные переменные узлов ПО и ПВ определяются по формулам демультиплексора (РМ5): ~1 = азаоР; ~2 =азП4Р; ~з = аза4Р; ~4 =аза4Р; 11 = оззбзоСз, 14 = 421126Сз', 22 = 422424Сз,' ~о — — взозоСз На вход узла ПВ подается не информационный сигнал А, а синхронизируюший сигнал С„который появляется на одном из выходов ПВ и вводит значение А в один из узлов ЗУ, УВ2, Т. Такая схема позволяет сохранить помещенное значение А в указанных узлах в течение интервала времени до нового обращения к выбранному узлу.
В качестве типовых узлов в составе ПЛК используются отдельные микросхемы или их объединения. Схема узла ЛО в составе ЛУ содержит элементы И, ИЛИ и Р-триггер (рис. 3,27). Для узла ПЗУ может быть использовано перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (РВОМ), которое состоит из микросхемы, объединяющей дешифратор (РС) с перепрограммируемой триодной матрицей, и выходного регистра (рис.
3.28). Набор значений и входных переменных РС активизирует одну из 2"' горизонтальных шин ПЗУ. На выходных вертикальных шинах ПЗУ выделяются нули на тех разрядах, которые электрически соединены с активизированной горизонтальной шиной. На выходе 61 Таблица 3.4 Набор переменных команды операций Код команды операций Логическая операция Сигналы аз 524 Комментарий аб аг аг а, аз й5 х-4А О О О ко, 85 =Х Рис. 3.27. Схема узла ЛО Функция ПОВТОР (А= 85) х-+А бг =х О О О К02 1 О О 1 О О О 1 О Коз 25 =4 85 =9 57-+А хА-4А КО4 КО О дг=х хА -+А хг=х О 1 О К 06 Функция И (А = 82А) 57А -з А дА -+А 1 ! О 1 1 О Кот О 72 = 57 хг = 57 ко, х+ А-+А О О 1 КО О 42 =Х Функция ИЛИ (Аь ез+А) х+ А-+А хз =х О О 1 ко„ а+ А-+А 47+А-4А А-+ЗУ 1 О 1 1 О 1 КОп 83 = 57 22 = Ч =1 ко, А-+УВ2 87=1 КО 54 Загрузка А вЗУ,УВ2, Т РКОМ А-+Т 88 = ! КО 55 ь, Ьг Ьг СКо О К056 уг'1и'1= С,А+ С узап — и, аг йг йз й6 527 йггйы Рис.
3.28. Схема узла ПЗУ 62 63 регистра выделяется команда ККе Все команды операций и адресов представлены в виде двух таблиц (табл. 3.4 и 3.5). Символом к в них отмечены значения (могут быть О или 1), которые не влияют на данные команды. Наборы переменных В; на входе ПЗУ, определяющие очередной номер команды, поступают от счетчика команд, входящего в состав узла управления (УУ) (рис. 3.29, и). Генератор синхронизируюших сигналов (ГСС) в УУ можно составить из двух микросхем — генератора тактовых импульсов (ГТИ) и кольцевого счетчика (КС). Циклограмма работы ГСС показана на рис. 3.29, б. Узлы входа и выхода УВ1, УВ2 выполнены на типовых микросхемах (рис. 3.30).
Для УВ! (мультиплексор МЯ 4к1) выходная переменная хг определяется по формуле: Х = П7П8Х5 + П7П8Х2 4 П7П8Хз .5 П7П8Х4. Коды и комапды логических операций Для УВ2 (РМ5 1к4, Вб) выходные переменные бг РМ5 определяются по формулам: 48 = поагоА его = аоп2оА! 422 = Воа,оА; б52 = аоа,оА, а выходные переменные у, Яб — по формуле где 2=1, ...,4. Узел ЗУ (РМЯ + Вб + М5) отличается от УВ только добавлением мультиплексора для выходной переменной д. Устройство задержи времени — таймер (Т) в зависимости от требуемой временнбй паузы в технологическом цикле может быть выполнен на различной элементной базе. Но при любом исполнении Т принцип его взаимодействия с ПЛК олин и тот же: при Табл и па 3.5 х, Хз хз Х4 аз У1 Уз Уз У4 Коды н команды адресных операций А Набор переменных команды адресов Код команды адресов Адресная операция Коммепгоряй ао а|о а, а~о ап ам КА, Р -+ х, с Выбор переменной х, из УВ1 Р -+ Х2 Р-+ хз КА2 Р-9 х4 О О А -р у, 1 О О 1 А 9 уз А о уз Загрузка А в УВ2 А -+ У4 А 9 д, КА29 А-+ 92 А-+ Чз Загрузка А вЗУ КА„ А -+ 94 ', Уу с, Сз Сз бо Ь1 Фр с Сз Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
