Формализации технологического цикла.

При управлении технологическим циклом необходимо формиро­вать дискретную последовательность (программу) команд исполнитель­ным элементам технологического объекта управления (электро- и гидроприводам).

Формирование команд осуществляется управляющим устройством, называемым дискретным автоматом (рис. 1), на осно­ве логического анализа ситуации, о которой сообщают различные дат­чики положения детали, завершения или качества протекания очеред­ной технологической операции, по командным и оповестительным входам. Только зная, как и при каких условиях должна формировать­ся нужная последовательность состояния объекта управления, можно сформулировать задание на синтез управляющего устройства.

 

Рис.1. Структура управления технологическим циклом при помощи дискрет­ного автоматического устройства

Существуют различные формы представления моделей дискретных последовательностей операций, т.е. моделей технологического цикла. Они могут предъявляться в виде таблиц, циклограмм, графов, фор­мул и т.д.

Предполагая, что все технологические последовательности в конечном счете представляют собой повторяющиеся циклы, следует выделить два существенно отличных вида моделей : комбинационные и последовательностные. В первом случае дальнейшее функционирование объекта определяется только состоянием объекта при выполне­нии предшествующей операции; во втором - последовательностью смены предшествующих операций.

Для удобства деления цикла на отдельные элементы вводится поня­тие технологического такта или состояния, т.е. конечного интервала времени, когда агрегат работает с неизменной комбинацией включен­ных (отключенных) командных (кнопки, ключи), оповестительных (датчики) и исполнительных (электро-, гидроприводы, электромагни­ты, муфты) элементов.

Общая последовательность формализации технологического цикла состоит из следующих этапов:

1) составления содержательного описания, в котором в произволь­ной повествовательной форме описывается технологический цикл при нормальном его ходе и аварийных ситуациях;

2) разбиения цикла на такты, характеризуемые неизменным состоя­нием исполнительных приводов и контролируемых параметров;

3) анализ переходов от одного такта к другому при нормальных и аварийных ситуациях для выявления причин переходов, т.е. выявле­ния изменения состояния командных и исполнительных органов вызы­вающих переход;

4) установления причинно-следственных и логических ситуацион­ных связей между входами и выходами объекта управления, обуслов­ленных требованиями технологии;

5) составления формализованного графического представления алго­ритма функционирования в виде таблицы, циклограммы, графика и т.п.

1. Комбинационные детерминированные модели технологического цикла.

Таблицы истинности.

В качестве комбинационных (как наиболее простого вида) моде­лей, в которых дальнейший ход цикла определяется состоянием вхо­дов и выходов объекта управления, часто ис­пользуются таблицы истинности, отражающие однозначное соответствие дискретных состояний входов и выходов объекта управления.

Активное (включенное) или пассивное (отключенное) состояние исполнительного элемента (входа) или уровень контролируемого выхо­да (высокий, низкий) может обозначаться любыми символами. Обычно для этих целей используются дискретные величины 1 и 0.

При числе входов п возможны N=2ⁿ сочетаний комбинаций их еди­ничного и нулевого уровней. В таблице истинности их удоб­но располагать в виде кодов натурального ряда двоичных чисел, т.е. чередуя 0 и 1 для первого входа через одно состояние, для второго -через два, для третьего - через четыре и т.д.

Пример. Произвести сортировку деталей на три группы по разме­ру, равному b, 2b и больше ЗЬ, открыв заслонки бункеров-накопите­лей, предназначенных для отбора деталей каждого типа. Контроль разме­ров деталей можно осуществить тремя датчиками d_x-d₃, установлен­ными (рис.1.) поперек роликового транспортера. Обозначив бунке­ры.В1 ,В2 и В3, выделим следующие ситуации (табл.1.):

1) идет деталь размера b - перекрыт один из датчиков (d, или d₂, или d₃), открыт бункере, (такты 4,2, 1);

2) идет деталь 2b - перекрыты два датчика (d₁, d₂ или d₂, d₃), открыт бункер В₂ (такты 6,3);

3) идет деталь размером более 3b - перекрыты все три датчика, открыт бункер В₃ (такт 7).

Таблица истинности составляется для всех возможных комбина­ций командных датчиков. Число таких комбинаций равно N = 2ⁿ = 8, где п = 3 - число командных входов (число датчиков).

Рис. 1. Установка датчиков для контроля размеров дета­ли

Таблица.1.

Номера ком бинаций / Состояние (тактов) входов выходов

	d1	d2	d3	Б1	Б2	Б3

Незаполненные клетки состояний выходов (такт 5) соответствуют нереальной ситуации, когда деталь перекроет датчики d₁ и d₃ и не пе­рекроет d₂; она может возникнуть лишь в результате неисправности датчика d₂. Эти клетки заполняются нулями для предотвращения ава­рийной ситуации (все бункеры закрыты, звучит сигнал).

 

1. Последовательностные детерминированные модели технологического

Цикла. Циклограмма.

Одна и та же комбина­ция входов в данном такте может вызвать переход в разные новые со­стояния в зависимости от того, каким было предшествующее состояние. Поэтому в модели должны быть отражены не только данный такт, но и предыстория.

В простейшем случае применяются циклограммы, в которых состояния отражают условным изображением включенного или от­ключенного исполнительного элемента в виде наличия или отсутст­вия линии. При большом числе состояний применяются таблицы со­стояний и графы.

Циклограмма представляет собой ряд горизонтальных строк, равных числу командных и исполнительных элементов. Строки услов­но разбиты на отрезки, число которых равно числу элементарных техно­логических тактов. Включенное состояние элемента на строке обозна­чается сплошной линией, отключенное — отсутствием ее.

Вертикальными линиями на циклограммах по­казана "передача управления" -причинно-следственные связи меж­ду командными и исполнительны­ми элементами.

Когда элемент включен, совокупность тактов называется периодом включения, а когда отключен - периодом отключения. Такт, предшест­вующий периоду включения, называется включающим, а периоду от­ключения — отключающим.

Пример.1.Циклограмма работы грузового подъемни­ка (рис.1).

- Грузовой подъемник с тележкой от подачи кратковре­менной команды кнопкой SB (пуск) идет вверх [кнопка SB включа­ет контактор "Вперед" КМ1 (SB→КМ1), после чего отключается (такт 1).

- В начале движения отключается нижний конечный выклю­чатель SQ2 (такт 2).

- После достижения крайнего верхнего положе­ния кабина воздействует на верхний конечный выключатель SQ1, кот.дает команду на отключение КМ1 (такт 3) ,(SQ1 →КМ1).

- Контак­тор КМ1 отключается (такт 4).

- После выката тележки отключается ко­нечный выключатель SQ3 (такт 5) и включается контактор "Назад" КМ2, подъемник идет вниз (такт 6), (SQ3→ КМ2), отключается SQ1 (такт 7). После воздействия внизу на нижний конечный выключатель SQ2 отключается КМ2 (такт 8), (SQ2→КМ2), кабина останавливается (такт 9).