Параллельные циклы, условные переходы, подпрограммы. Часть 3

Таким образом осуществляется возврат из подпрограмм (модули В1, В2, …, Вn) к основной программе (модуль А).

Схема связи триггеров управления и циклограмма их работы именно для такого случая были рассмотрены в предыдущем параграфе. Основной программой там служила подсистема ЗУ2, а подпрограммой – магазин инструментов  М.

Подпрограммы могут быть вложенными одна в другую любое количество раз (вложенные подпрограммы) (рис. 6.19).

Рис. 6.19. Схема вызова вложенных подпрограмм

Организация вызовов таких подпрограмм и возврат к прерванным (остановленным) программам понятны из рисунка.

Рассмотренная организация сложных циклов в дискретных системах управления похожа на программирование операций логических устройств с помощью языка последовательных функциональных схем (SFC) в среде ISaGRAF. Вместе с тем имеется ряд ограничений на применение системы ISaGRAF: высокая стоимость программного продукта, отсутствие в контроллере операционной системы OS – 9/9000, поддерживающей ISaGRAF и, наконец, недостаточная мощность контроллера. Например, существуют контроллеры, которые можно программировать только с помощью алгоритмического языка ASSEMBLER.

Параллельные циклы, условные переходы, подпрограммы. Часть 2

Если условие  РС0 = 1  выполнено, то по команде  РС = 1  запускается модуль  С1, в противном случае – модуль  С2.

Широко известный в программировании прием, когда основная программа обращается к ряду подпрограмм, можно реализовать в нашем случае с помощью схемы, показанной на рис. 6.18.

Модуль  А  периодически запускает модули  В1,
В2, …, Вn , в свою очередь, по цепям обратной связи вновь запускает модуль  А.

Рис. 6.18. Схема обращения к подпрограммам

Параллельные циклы, условные переходы, подпрограммы. Часть 1

Реальные объекты управления работают не только в автоматических режимах, но и в режимах ручного управления, а также в режимах наладки, диагностики, выхода из аварийных ситуаций и т. п. Для этого требуется вводить в систему управления дополнительные подсистемы, подпрограммы, функции и т. п., каждая из которых представляет собой программный модуль (далее просто модуль). Чтобы строить ветвящиеся алгоритмы, необходимы команды условной передачи управления.

На рис. 6.16 представлена схема управления параллельными циклами.

Рис. 6.16. Схема управления параллельными циклами

Сигнал «ПУСК»  РА  подается одновременно на  n  модулей 
А1, А2, …, Аn , которые включаются в работу. Каждый из этих модулей по окончании своего цикла формирует соответствующий сигнал  РВ1, РВ2, …, РВn  на запуск следующего модуля  В. Эти сигналы поступают на схему  И, с выхода которой поступит результирующий сигнал  РВ  на запуск модуля  В  только тогда, когда завершит свою работу последний из модулей  А1, А2, …, Аn.

Для простоты сигналы обратной связи с модуля  В  на модули

А1, А2, …, Аn  на рисунке не показаны.

Принцип формирования этих сигналов ясен из примера, рассмотренного в предыдущем параграфе. В  ПЛК  указанные связи и схема  И  реализуются программно.

Условная передача управления, как известно, состоит в том, что в алгоритм управления вводится элемент сравнения двух переменных (в нашем случае булевых переменных). В зависимости от состояния этих переменных продолжение алгоритма управления происходит по первой (ДА) или по второй (НЕТ) ветви.

На рис. 6.17 показана схема условной передачи управления, выполненная с помощью схем  И  и  НЕ-И (ясно, что в контроллере эти схемы реализованы программно).

Рис. 6.17. Схема условной передачи управления

Методика синтеза дискретных систем управления с последовательными циклами. Часть 10

Связанные между собой триггеры управления рассмотренных подсистем образуют своеобразный диспетчер, который передает в заданные моменты времени управление от одной подсистемы к другой. Из схемы видно, что после поступления команды «ПУСК» (Р1 = 1) включается в работу подсистема ЗУ1 и в состоянии  S = 29 включается триггер управления  Т1. В состоянии  S = 13  выходной сигнал с этого триггера формирует сигнал  Р21, который запускает в работу подсистему ЗУ2.

В состоянии  S = 25  второй подсистемы включается триггер управления  Т2 (выделенные вертикальные штрихи на схеме обозначают элементы  ИЛИ). Сигнал с его выхода сбрасывает триггер управления  Т1. В состоянии второй подсистемы  S = 89  триггер управления  Т2 формирует сигнал  Р3 = 1  на запуск 3-й подсистемы. Её триггер управления  Т3  сбрасывает триггер управления  Т2.

По окончании работы 3-й подсистемы формируется сигнал  Р22 = 1, который вновь запускает подсистему ЗУ2 и её триггер управления включается второй раз. Завершив работу, подсистема ЗУ2 приходит в состояние  S = 9  и триггер управления  Т2  по цепи обратной связи сбрасывает сам себя.

Таким образом, схема соединений триггеров управления носит регулярный характер и может быть легко расширена на любое количество подсистем.

На самом деле при управлении объектом с помощью ПЛК рассмотренная схема управления реализуется программно, т. е. в данном случае она имеет лишь иллюстративное назначение.

Методика синтеза дискретных систем управления с последовательными циклами. Часть 9

По окончании цикла работы 1-я подсистема приходит в начальное состояние (такт 1), а сумма весов входных переменных становится равной 13. К этому времени сигнал пуска  Р1 = 0 и автоматический цикл завершается. Поскольку триггер управления в это время все еще включен, то сигнал блокировки Т1 = 1 и в результате в такте  1  формируется сигнал  Р21 = 1, который предназначен для запуска 2-й подсистемы. Она запускается и триггер управления 2-й подсистемы включается. Сигнал обратной связи с выхода этого триггера устанавливается в единичное состояние (Т2 = 1) и тем самым разрешается сброс триггера управления в первой подсистеме. Формируется сигнал

, который и сбрасывает триггер управления Т1 в первой подсистеме. Это означает, что завершилась передача управления от первой подсистемы ко второй.

Рис. 6.15. Схема соединений триггеров управления

Методика синтеза дискретных систем управления с последовательными циклами. Часть 8

Эта циклограмма отличается от ранее рассматривавшихся следующими особенностями:

В нижней части циклограммы (под чертой) показаны состояния триггера управления  Т1, который управляет работой данной подсистемы и формирует сигнал  Р21  для запуска второй подсистемы.

Чтобы в момент включения питания произвести инициализацию выходных элементов (триггеров), состояния всех выходных переменных в 1-м такте приняты обязательными.

Рассмотрим реализуемую циклограмму подсистемы ЗУ1. В момент включения питания принудительно выключаются выходные элементы памяти  X, Y, Z, U. В результате электродвигатель поворота захватного устройства ЗУ1 оказывается выключенным, а штоки цилиндров Ц1 и Ц2 приходят в исходные положения (если они там не были).

При отсутствии сигнала на запуск первой подсистемы (

, 

) элемент памяти М1 выключен и сигнал  m1 = 0. Триггеры управления всех подсистем в момент инициализации также сбрасываются.

В момент подачи сигнала «ПУСК» (

, 

) формируется сигнал  Fm1 = 1  на включение внутреннего элемента памяти  М1. С его выхода снимается сигнал  m1 = 1  и система управления переходит в новое состояние (такт 1*), когда сумма входных переменных равна 29. В этом такте включается триггер управления  Т1  и формируется сигнал  Fx = 1 на включение поворота захватного устройства ЗУ1.

Далее продолжается автоматический цикл работы первой подсистемы по заданному алгоритму, причем триггер управления Т1 все это время включен. Важно подчеркнуть, что дополнительные такты на включение и на выключение триггера управления Т1 в циклограмме не отводятся.

Методика синтеза дискретных систем управления с последовательными циклами. Часть 7

Чтобы превратить начальную циклограмму в реализуемую, вводим в подсистему ЗУ1 элемент памяти (рис. (6.5).

Рис. 6.5. Введение элементов памяти в подсистему ЗУ1

Рис. 6.6. Реализуемая циклограмма подсистемы ЗУ1

Методика синтеза дискретных систем управления с последовательными циклами. Часть 6

На основании таблицы включений строим начальную циклограмму работы подсистемы ЗУ1 (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Начальная циклограмма подсистемы ЗУ1

Методика синтеза дискретных систем управления с последовательными циклами. Часть 5

В соответствии с заданным алгоритмом работы запишем таблицу включений для  1-й подсистемы.

1-я подсистема

Таблица включений

1.	a1=1	=1. Если P1=1, то Fx=1	+ 90°
2.	a1=0
3.	a2=1	=1, Fu=1	Разжим
4.	c=0	Fz=1	Вниз
5.	b=0	Fx=1	+ 180°
6.	a2=0
7.	a1=1
8.	a1=0
9.	a2=0	=1, =1	Вверх
10.	b=1	=1	Зажим
11.	c=1	Fy=1	- 90°
12.	a2=0

Методика синтеза дискретных систем управления с последовательными циклами. Часть 4

Рис. 6.3. Структурно-кинематическая схема устройства автоматической смены инструмента: Д – двигатель; М – магазин; ПЗМ – промежуточное загрузочное место; Ш – шпиндель; (Ц1-Ц4) -  гидравлические цилиндры

 

Из данного алгоритма видно, что работа 2-й подсистемы, которая управляет захватным устройством ЗУ2, состоит из двух частей и за время отработки всего цикла смены инструмента эта подсистема запускается дважды.

Каждая из рассмотренных подсистем синтезируется автономно, т.е. независимо от других.

а) Синтез подсистемы № 1

Первая подсистема управляет всеми манипуляциями захватного устройства ЗУ1, а также зажимом и разжимом инструмента в шпинделе Ш. Назовем эту подсистему условно подсистемой ЗУ1. Исполнительными устройствами первой подсистемы являются гидравлические цилиндры Ц1, Ц2 и реверсивный электродвигатель Д. В качестве датчиков обратной связи используются путевые выключатели. Выключатели  А1  и  А2  контролируют вращательные движения захватного устройства  ЗУ1, а выключатели  В1  и  В2 – поступательные. Положения штока цилиндра  Ц2, который разжимает инструмент в шпинделе  Ш, контролируются выключателями  С1  и  С2.