Файл: Добролюбов, А. И. Автоматизация проектирования систем управления технологическими машинами.pdf

значение соответствующего ей ранга R. Установление критерия относительной сложности частей СУ позволяет осуществить при ее проектировании принцип «от просто­ го к сложному», при котором синтез начинается с наибо­

лее простых частей.

Диаграмма Венна отражает структурную иерархию частей СУ. Однако в процессе синтеза осуществляется

Рис. 18. Диаграмма Венна для подмножеств выходных ап­ паратов горизонтально-протяжного станка

последовательная обработка частей, и иерархическая картина требуется на каждом этапе синтеза, т. е. при проектировании каждой части. Сведя такие поэтапные иерархические картины в одну таблицу, получим иерар­ хическую матрицу, элементами которой являются теку­ щие значения рангов Rt.

Иерархическая матрица для вышеприведенных под­ множеств выходов приведена в табл. 19. Из табл. 19, на­ пример, следует, что ранг подмножества М202 на 9-м этапе синтеза равен 3.

Текущие значения рангов позволяют определить структурную иерархию на любом этапе синтеза системы. Если, например, проводится синтез части, соответствую­ щей подмножеству выходов М206 (этап 7), то из матри­ цы видно, что подмножество М206с=М203, М202 (значения рангов этих подмножеств увеличились на 1 при переходе на этап 7). Части системы, соответствующие подмноже­ ствам М203 и М202, рассматриваются в качестве элемен-

80

Т а б л и ц а 19

тов, на базе которых строится часть системы управления, соответствующая М206.

Таким образом, часть системы, реализующая режим, получается из частей, реализующих компоненты; объеди­ нение систем отдельных режимов дает систему управле­ ния технологической машины. При этом существенно, что синтез сложной системы управления удается пред­ ставить в виде итерационного процесса синтеза отдель­ ных частей по единому алгоритму, предполагающему широкое использование методов теории релейных уст­ ройств.

3. ПОДГОТОВКА И КОНТРОЛЬ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Коренным вопросом автоматизированного синтеза яв­ ляется выбор языка, пригодного для удобной записи ус­ ловий работы систем управления того или иного класса, а также для эффективной реализации алгоритмов синте­ за на ЭВМ. При ее решении требуется не только хорошее знание особенностей синтезируемых систем управления, но и тщательное изучение имеющегося арсенала языков с тем, чтобы произвести удачный выбор одного из них. Наиболее распространенными являются язык таблиц пе­ реходов {6, 15], язык таблиц включений [4], язык логиче­ ских схем алгоритмов (ЛСА) [16].

Для синтеза систем управления технологическими машинами используется специализированный язык таб­ лиц устойчивых состояний, разработанный на базе таб-

81

лиц включений. Необходимость разработки специализи­ рованного языка объясняется тем, что названные выше языки часто не позволяют учитывать существенные осо­ бенности систем управления машинами, на которые уже неоднократно обращалось внимание.

Возможность использования языка таблиц включений в качестве базового при разработке языка ТУС объясня­ ется рядом обстоятельств:

1.Системы управления технологическими машинами имеют, как правило, «жесткий» цикл работы, последова­ тельность поступлений входных воздействий при кото­ ром обычно детерминирована. Число различных входных последовательностей в пределах одного режима невелико (чаще всего одна), причем появление более одной после­ довательности определяется переналадкой машины или возможными нарушениями в работе.

2.Технологические машины являются, как правило, «медленными»: переход их из одного состояния в другое значительно превышает время, необходимое для перехо­ да в новое состояние СУ. Поэтому не появляется особых требований к быстродействию используемой релейной

аппаратуры, а в процессе синтеза СУ переходные перио­ ды можно несколько увеличить, заставив аппараты уп­ равления срабатывать последовательно. Так как опас­ ность появления критических состояний в этом случае исчезает, то можно ограничиться рассмотрением лишь устойчивых состояний аппаратов управления.

3.Таблица включений является наиболее полно раз­ работанным языком и, что особенно важно, находит практическое применение при проектировании систем уп­ равления в конструкторских бюро.

4.Синтез по таблицам включений составляет значи­ тельный этап развития отечественной теории релейных устройств. Эффективное применение его к определенно­ му классу релейных устройств (системам управления технологическими машинами) и получение практических результатов с использованием современной вычислитель­ ной техники является, на взгляд авторов, весьма жела­ тельным.

Характерные особенности языка ТУС таковы:

1. Каждая строка ТУС описывает одно устойчиво состояние, в которое приходит система управления после срабатывания всех аппаратов управления при подаче входного воздействия.

8?

2.Последовательность входных воздействий (после­ довательность расположения строк) соответствует пос­ ледовательности их действительного появления при ра­ боте машины.

3.Одновременно может измениться значение одной или нескольких входных переменных. В последнем слу­ чае используется понятие объединенного входа, выпол­ няющего функции И или ИЛИ от одновременно изменя­ ющихся входных переменных.

4.Не рассматриваются неустойчивые состояния аппа­ ратов управления, т. е. понятие однотактного эквивален­ та многотактной системы в процессе синтеза не исполь­ зуются.

ТУС представляет собой таблицу, содержащую число строк, равное числу устойчивых состояний системы уп­ равления, и число столбцов, равное числу входов и выхо­ дов. После определения числа промежуточных реле в ТУС добавляется соответствующее число столбцов для размещения их состояний. Включенное (вынужденное) состояние аппаратов управления обозначается 1, вы­ ключенное (свободное) 0. В качестве примера в табл. 20

дана ТУС для компонента 206 («Рабочий ход») наладоч­ ного режима (см. табл. 23). Кроме конструкторских обоз­ начений аппаратов управления даны их коды (см. табл.

83

21). Например, путевой выключатель 5ПВ имеет

1705*.

Смысловое содержание записанной в ТУС (табл. 20) информации следующее: при выключении путевых вык­ лючателей 5ПВ и 6ПВ (строка 2) должен включиться электромапнит 7Э, после чего (строка 3) включается ре­ ле давления 1РД, которое должно вызвать включение электромагнитов 9Э и 11Э. Выключение реле 1РД (стро­ ка 4) не должно вызывать срабатывания выходов. Вклю­ чение путевого выключателя ЗПВ (строка 5) должно привести к выключению 11Э, а включение 4ПВ (строка 7)—к отключению 2Э, 7Э, 9Э. Этой информацией должен располагать конструктор при подготовке технического задания на синтез системы управления.

В табл. 20 указаны конструкторские обозначения ап­ паратов управления и их коды. Код каждого аппарата состоит из номера группы, к которой отнесен аппарат, и порядкового номера аппарата в этой группе. В табл. 20 коды неупорядочены, так как входы и выходы данной ТУС представляют собой некоторое подмножество уни­ версального множества аппаратов управления горизон­ тально-протяжного станка. Номера групп аппаратов, ис­ пользуемых в системах управления технологическими ма­ шинами, приведены в табл. 21.

Форма технического задания имеет большое значение, так как должна определять полноту и однозначность ис­ ходной информации и позволять конструктору использо­ вать привычные понятия и обозначения. Характер умст­ венной деятельности проектировщика системы управле­ ния при использовании излагаемого инженерного метода значительно меняется, особенно на этапе составления технического задания на проектирование. Дело не только в том, что условия работы будущей системы необходимо выразить полно, однозначно и безошибочно, а скорее в том, что всю необходимую информацию нужно выдать сразу, в то время, как при обычном проектировании ин­ формация используется постепенно, по мере проектиро­ вания.

Условия работы проектируемой системы в инженер-1

1 В четырехзначном коде аппарата две первые цифры означают код группы аппарата в соответствии с табл. 21, последние две циф­ ры — номер аппарата в группе. Например, 1706— это путевой вы­ ключатель 5ПВ.

84

ной практике обычно поясняются схемой взаимодействия аппаратов управления с рабочими органами, на которой указаны наименования рабочих органов, направления пе­ ремещений, упоры, воздействующие на аппараты путево­ го контроля, входные и выходные аппараты. Кроме это­ го дается циклограмма работы, указывающая последо­ вательность выполняемых операций и работы входных и выходных аппаратов для одного из сложных режимов. Схема взаимодействия аппаратов управления с рабочи­ ми органами и циклограмма работы горизонтально-про­ тяжного станка приведены на рис. 19 и 20 соответст­ венно.

В табл. 22—24 представлено техническое задание на логический синтез системы управления.

Система управления разделяется согласно рис. 16 на

в табл. 23.

Комбинационная часть системы управления, состоя­ щая из контактных структур, реализующих дополнитель­ ные условия (дополнительные функции), описывается в техническом задании на языке формальной логики. Суть описания станет ясной из примера.

85