Управляющая программа для программируемого логического контроллера

0 зона        1 зона

Таблица 2

 

Адрес ячейки, по которому к ней обращается процессор, состоит из номера зоны и номера ячейки в этой зоне. Ячейки, выделенные жирным подчеркнутым шрифтом в таблице 2, имеют адреса: 0FB и 1FE.

Модуль управления предназначен для приема и обработки команд, поступающих с клавиатуры пульта управления контроллера, и вывода на дисплей информации для оператора. Клавиатура пульта управления состоит из 16 цифровых клавиш (0…F) и клавиши переключения режимов работы контроллера (Р).

Контроллер  может работать в шести режимах:

• автоматический, то есть работа по УП
• ручной
• шаговый
• ввод УП
• просмотр программы в сторону увеличения адресов ячеек памяти
• просмотр программы в сторону уменьшения адресов ячеек памяти

 

1.3 Рабочий цикл контроллера

 

Состояние объекта  управления характеризуется некоторым  множеством сигналов от датчиков. Эти  сигналы вводятся в контроллер через  входные модули. Процессор согласно УП обрабатывает полученную информацию о состоянии объекта управления путем решения логических уравнений и формирует соответствующее множество выходных сигналов. Выходные сигналы через выходные модули направляются к исполнительным органам объекта управления, которые переводят объект в новое состояние. Это состояние характеризуется новым множеством сигналов от датчиков, которые снова вводятся в контроллер. Далее все повторяется. Таким образом, работа контроллера связана с повторяющейся последовательной сменой фаз. Полный цикл смены фаз формирует рабочий цикл контроллера. Структура рабочего цикла в разных контроллерах может иметь модификации.

При первой модификации  процессор поочередно опрашивает состояние  всех входов и записывает эту информацию в ОЗУ (1 фаза). Для битового процессора каждый вход может быть равен 0 или 1. Далее решаются все логические уравнения с запоминанием в ОЗУ (2 фаза). Затем выдаются соответствующие сигналы со всех выходов (3 фаза). После выполнения 3 фазы цикл повторяется. На 1 и 3 фазы затрачивается примерно по 2 мсек, а на обработку 1 кбайт программы – примерно  15 мсек. Это является недостатком контроллеров с первой модификацией рабочего цикла. В некоторых моделях эта проблема решается путем использования специального программного обеспечения, предусматривающего первоочередную обработку аварийных сигналов. Достоинством таких контроллеров является возможность управления одновременной работой нескольких внешних исполнительных устройств.

При второй модификации входы обрабатываются также как и в первой, однако выходные сигналы выдаются по мере решения отдельного логического уравнения.

При третьей  модификации определяющими являются решаемые логические уравнения. Согласно начальной части УП процессор  опрашивает состояние только тех входов, которые указаны в уравнении. Затем процессор обрабатывает полученную информацию и выдает сигнал на заданный в уравнении выход. После он ждет изменения состояния заданных в следующем уравнении входов. Подобным образом процессор работает до тех пор, пока не закончится УП.

При четвертой  модификации применяется сканирование входов на постоянной частоте вне  зависимости от продолжительности  вычислительной фазы и фазы выдачи выходных сигналов.

 

1.4 Формальное  описание алгоритма управления

 

Разработке УП предшествует формальное описание работы механизмов в трех режимах: автоматическом, наладочном, режиме нерегулярных ситуаций.

Нерегулярные  – это ситуации, которые не отвечают целям управления (аварийные ситуации).

Формальное  описание может быть выполнено в виде логических уравнений, блок-схем, графиков, сетей Петри, таблиц-циклограмм.

 

х1 и х2 – логические переменные на входах

у1 и у2 – логические переменные на выходах

рис. 2

 

Логические  переменные могут принимать значения «1» и «0», соответственно «сигнал есть» и «сигнала нет». Каждое логическое уравнение описывает такое состояние сигналов на входах системы управления, при котором на выходе есть сигнал. Для каждого выхода составляется отдельное уравнение.

  (1)

     (2)

x1 – сигнал на входе x1 есть

  –  сигнала нет

* – логическое умножение «и»

+ – логическое сложение «или»

 

1.5 Пример  составления логических уравнений

 

Последовательность  составления логических уравнений:

1) Получение технологического задания

Разработать УП для программируемого робота, которая  позволит перемещать руку робота из любого места в исходное положение (крайнее  верхнее)

2) Изучение конструкции  объекта управления.

 

рис. 3

 

Робот имитирует  систему ЦПУ. Перемещения руки вверх ограничиваются датчиком Д1, перемещение вниз – датчиком Д2. При включении электромагнитной муфты ЭМ1 происходит перемещение руки вверх, при включении ЭМ2 – вниз. О возникновении аварии сигнализирует индикатор И.

3) Разработка  алгоритма управления и составление его словесного описания.

Если рука робота находится в крайнем нижнем положении, то замкнут датчик Д2, и от него в  контроллер поступает сигнал. В этом случае включается муфта ЭМ1 для  перемещения руки вверх.

Если поступает  сигнал только от датчика Д1, то рука уже находится в исходном положении.

Если не поступают  сигналы ни с Д1, ни с Д2, то рука находится между датчиками и  надо включить муфту ЭМ1 для перемещения  руки вверх.

Если поступают  сигналы одновременно с Д1 и с  Д2, то 1 из датчиков не исправен, и контроллер не может определить где рука. В этом случае руку перемещать не надо, нужно включить аварийный индикатор.

4) Составление  логических уравнений.

Перед составлением необходимо обозначить сигналы на входах и выходах контроллера логическими переменными. Датчики подключаются к двум входам контроллера. Обозначим сигналы на этих входах логическими переменными ВхД1 и ВхД2. К трем выходам контроллера подключаются муфты и индикатор. Обозначим сигналы на выходах переменными ВЭМ1, ВЭМ2, ВИ.

При наличии  трех выходов нужно составить  три логических уравнения.

 

  (3)

 

Выход, к которому подключена муфта ЭМ2, в нашем  случае не используется, поэтому уравнение  не составляется.

 

     (4)

1.6 Подготовка УП для программируемого контроллера. Пример

 

В настоящее  время используется 5 языков программирования. Контроллер МКП-1 работает на языке  «Список инструкций IL» (IL – instruction list). Он похож на язык низкого уровня «Ассемблер» для персонального компьютера.

Рассмотрим  пример УП на этом языке, применительно  к роботу.

Последовательность  действий:

1) Составим логические  уравнения

 

  (3)

     (4)

 

2) Решаем к  каким входам и выходам будут  подключены датчики и исполнительные устройства.

Д1 – к входу 00

Д2 – к входу 01

ЭМ1 – к выходу 00

ЭМ2 – к выходу 01

И – к выходу 02

3) Разработаем  схемы подключения датчиков и  исполнительных устройств к контроллеру.

4) Выполняем привязку логических уравнений к входам и выходам контроллера. Для этого в уравнениях заменим логические переменные адресами входов и выходов контроллера, к которым подключены соответствующие внешние устройства.

 

   (5)

     (6)

 

Расшифровка кодов  команд контроллера:

ОА – условный переход (бит условия)

06 – отключить  сигнал на выходе

03 – проверка  входа на отсутствие сигнала

04 – проверка  взода на наличие сигнала

 

Адрес	Код команды	Комментарии
320	06 00	Отключить сигнал на выходе с адресом 00
321	06 02	Отключить сигнал на выходе с адресом 02
322	03 00	Проверить вход с адресом 00 на отсутствие сигнала  от датчика Д1
323	04 01	Проверить вход с адресом 01 на наличие сигнала  от датчика Д2
324	ОА (№...)	Если бит  условия равен 1, то перейти к выполнению команды в ячейке (№...), если бит условия равен 0, то выполнить следующую команду (325)
325	03 00	Проверить вход с адресом 00 на отсутствие сигнала
326	03 01	Проверить вход с адресом 01 на отсутствие сигнала

 

Таблица 3

 

 

2 Подключение внешних устройств к программируемому логическому контроллеру

 

Вариант	Адреса входов ПК						Адреса выходов  ПК
	Д1	Д2	Д3	Д4	Д5	Д6	Р1	Р2	Р3	Р4
3	-	14	00	-	05	1А	13	12	-	-

 

Таблица 4

 

Определим порядок  подключения датчиков и исполнительных устройств технологического оборудования к программируемому контроллеру. Составим схему подключения.

Рис. 4

3 Разработка управляющей программы для программируемого логического контроллера

 

Разработать программу  нужно исходя из выданного задания:

Логическое  уравнение:

     (7)

    (8)

 

Адрес ячейки, начиная  с которой программа вводится в ЭНЗУ, будет 000.

Д2, Д5, Д6 – сигналы, поступающие на выходы контроллера  от соответствующих датчиков; Р1, Р2 – сигналы, выдаваемые контроллером на исполнительные устройства станка.

Прежде всего, необходимо решить, к каким входам контроллера будут подключены датчики и к каким выходам – исполнительные устройства.

При выполнении данной работы используется схема подключения, изображенная в разделе 2 на рисунке 4.

Затем каждому  сигналу надо поставить в соответствие адрес входа или выхода, на который этот сигнал будет поступать или с которого сигнал будет выдаваться.

 

Сигнал	Адрес
Д2	14
Д3	00
Д5	05
Д6	1А
Р1	13
Р2	12

 

Таблица 5

 

Используя Таблицу 5, заменим в логических уравнениях имена входных и выходных переменных на адреса входов и выходов контроллера:

 

    14*1А=13

   14+05*1А=12

 

По полученным уравнениям разработаем управляющую программу:

 

Адрес ячейки ЭНЗУ	Код команды		Комментарии
	Код операции	Операнд
000	06	13	Отключить сигнал на выходе 13
001	06	12	Отключить сигнал на выходе 12
002	04	14	Проверка входа 14 на наличие сигнала от датчика  Д2
003	04	1A	Проверка входа 1А на наличие сигнала от датчика  Д6
004	0B	06	Если бит  условия равен 0, перейти к ячейке 006; если бит условия равен 1, перейти к ячейке 005
005	05	13	Включить сигнал на выходе 13
006	04	14	Проверка входа 14 на наличие сигнала от датчика  Д2
007	0A	0B	Если бит  условия равен 1, перейти к ячейке 0В; если бит условия равен 0, перейти к ячейке 008
008	04	05	Проверка входа 05 на наличие сигнала от датчика  Д5
009	04	1A	Проверка входа 1А на наличие сигнала от датчика  Д6
0А	0B	0C	Если бит  условия равен 0, перейти к ячейке 0С; если бит условия равен 1, перейти  к ячейке 0В
0B	05	12	Включить сигнал на выходе 12
0C	09	00	Безусловный переход  к выполнению команды в ячейке 000