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

Найдем объединенную структурную формулу реле 1РП, для которого в ТУС 201 получена формула

Л р п = 2 0 1 / \ { 7Р д / \ % п в V 1рп),

а в ТУС 301

/дат = 301 /\{7 р д Д 8пв V \рп) /\Апв.

Здесь ^pn=Ttpn и Л1рп + Л1рп> поэтому следует вос­ пользоваться выражением (15), согласно которому

Л рп= /? ? { , V Л Й - (2 0 1 V301 /\й в )/\{7 рд /\Ъ пв \/1 рп ).

Соответствующая схема приведена на рис. 22.

Найдем объединенную структурную формулу электро­ магнита 1Э, для которого получены формулы по ТУС 204,

Соответствующая схема дана на рис. 23.

При обработке деталей технологическая машина мо­ жет работать в полуавтоматическом или автоматическом режимах, причем в обоих случаях выполняется один и тот же цикл обработки. В техническом задании описыва­ ется один цикл обработки, соответствующий полуавтома­ тическому режиму. Если СУ должна обеспечить и авто­ матический режим, то вводится дополнительно реле ав-

121

тематической работы PAP. Его структурная формула имеет вид

нуть путем перевода переключателя режимов в положе­ ние «полуавтомат», либо введением специального пере­ ключателя «технологический останов» в цепь реле РАР.

при данном компоненте режима при соблюдении только определенных условий. Например, можно потребовать, чтобы работа в полуавтоматическом режиме начиналась только при условии, что все рабочие органы находятся в исходных положениях. Эти условия названы пусковыми дополнительными условиями (ПДУ). Контактные цепи, реализующие ПДУ, должны включаться последователь­ но с пусковой кнопкой. Аппарат, в цепи которого имеет­ ся пусковая кнопка, назовем аппаратом начала цикла (АНЦ). При внесении ПДУ в цепь АНЦ могут быть сле­

f?pn=301/\(3ку\/7рп) f\\pn

ввести пусковые дополнительные условия

ПДУ = \пв/\1пв/\рдс,

если известно, что имеется реле РАР,

122

Рис. 24. Фрагмент схемы уп­ равления реле 7РП после вве­ дения пусковых дополнитель­

7РП ных условий

"1Г"

Согласно формуле (21)

Г 7РП = (3/гу V РаР )А 1пв /\7 п в /\р д с .

Тогда

/трп=301 Д {{Зку\/рар) /\\п в /\7 п в /\р д с \/7 р п ) / \ \рп.

Соответствующая схема приведена на рис. 24.

6. СИНТЕЗ КОМБИНАЦИОННОЙ И ОБЪЕДИНЯЮЩЕЙ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Отличителыной особенностью систем управления тех­ нологическими машинами является наличие в них мостиковых соединений (цепей класса Н). Схема класса Н появляется чаще всего не в результате преобразования параллельно-последовательных цепей (цепей класса П) с целью их минимизации, а в результате объединения частей схемы, реализующих режимы и компоненты. В из­ лагаемом инженерном методе при синтезе отдельных частей (КЧ, ОЧ, МЧ) используются алгоритмы синтеза схем класса П, а затем в результате их объединения по­ лучается структура класса Н.

Синтез МЧ, как было показано в предыдущем пара­ графе, заключается в получении структурных формул АУ по ТУС, описывающих функционирование СУ в различ­ ных режимах работы. При этом одни и те же промежу­ точные и выходные АУ работают, как правило, по не­ скольким ТУС. Цепь, в которой аппарат работает по той или иной ТУС, определяется вспомогательной перемен­ ной (ВП), являющейся номером этой ТУС. Вся входная цепь АУ состоит из отдельных параллельных ветвей соот­ ветствующих работе аппарата управления по разным ТУС. На каждую из параллельных цепей должно пода­ ваться при определенных условиях напряжение через соответствующую цепь комбинационной части СУ. Со­ ответствие между каждой параллельной цепью АУ, опи­ санной в его структурной формуле и полученной по дан­ ной ТУС, и цепью дополнительных условий, относящейся

123

к этой же ТУС, достигается, как указывалось, введением в эти взаимосвязанные цепи одной и той же вспомога­ тельной переменной сц,, равной номеру ТУС. В дальней­ шем эти вспомогательные переменные определяют адре­ са связей соответствующих цепей КЧ и МЧ.

КЧ системы управления представляет собой цепи, ре­ ализующие дополнительные условия, которые определя­ ются конструктором при составлении технического зада­ ния на синтез системы управления. Дополнительные ус­ ловия всех видов: общие — ОДУ, режимные — РДУ, частные — ЧДУ, индивидуальные — ИДУ, пусковые — ПДУ, записываются в виде отдельных алгебраиче­ ских выражений. Синтез КЧ заключается в получении в дизъюнктивной нормальной форме общего выражения, описывающего дополнительные условия, и в получении скобочной формы этого выражения. Образование ДНФ КЧ выполняется следующим образом. Для каждой ком­ поненты образуется конъюнкция ОДУ/\Р Д У /\Ч ДУ /\щ .

Из полученных конъюнкций образуется общее выра­ жение в дизъюнктивной форме.

Получим ДНФ, описывающую КЧ горизонтально-про­ тяжного станка.

Пользуясь информацией из табл. 22, получим конъ­ юнкции для каждой из компонент:

101 Тку/\ 101

204\к у Д1 к /\\щ /\7 к у /\204

205\ку /\\к /\1 пц /\8 ку/\( \пв\/4пв)/\205

206\к у /\] к /\\п ц /\6 ку/\206

2071ку Д 1/сД1пц/\9 ку /\5 п в /\6 п в /\ 1 4пвД207 301 \ку Д1кД2нцД301.

Соединив конъюнкции знаком \ / , получим искомое выражение для дополнительных условий.

Скобочная форма полученного выражения образуется с помощью ранее упоминавшегося алгоритма А [14]. Вы-

124

ражение, описывающее КЧ, после образования скобоч­ кой формы, принимает вид

Дкч = 1 куД( 101V 1 кД'( 1 Щ /\ ((1пв\/4пв)Д (4луД 201\ /

V 8ку Д 205) \/5пв Д 6пв Д (.Юлу Д 202\А4явД9лу207\/ V5«y Д 203\/7луД 204\/6лу Д 206)\/2 яч Д 301))).

Соответствующая схема приведена на рис. 25.

Если система управления состоит из частей, получаю­ щих питание от разных источников, то КЧ синтезируется

Рис. 25. Комбинационная часть схемы управления

по вышеизложенной методике для каждой части. Сведе­ ния о таких частях указаны в п. 3 табл. 24.

После синтеза скобочного выражения, описывающего комбинационную часть СУ, и получения структурных формул, описывающих МЧ, возникает задача обеспече­ ния правильной взаимосвязи цепей КЧ и МЧ. Казалось бы, что эту задачу можно решить простым соединением цепей КЧ и МЧ по одноименным вспомогательным пере­ менным, имеющимся в этих цепях. Однако при таком простом соединении появляются «ложные» цепи, которые могут нарушить работу СУ.

Для устранения ложных цепей требуется вводить в

СУ дополнительные контактные цепи, образующие ОЧ. Устранить ложные цепи можно путем введения взаимноисключающих контактов реле; путем введения размыка­ ющих контактов аппаратов управления, сохраняющих свое неизменное состояние на протяжении отработки

125

компонента или режима работы СУ (будем называть их разрешающими АУ); путем введения в схему элементов

содносторонней проводимостью.

Вописываемом здесь методе синтеза, ориентирован­ ном на проектирование схем переменного тока, исполь­ зуются первые два способа устранения ложных цепей.

При этом вначале определяется возможность подсоеди­ нения отдельных цепей МЧ к начальному узлу питания схемы управления, т. е. в обход соответствующих цепей комбинационной части. Такое схемное решение позволя­ ет упростить объединяющую часть схемы, устраняющую ложные цепи. Возможность обхода цепей имеется лишь для аппаратов без обратной связи, в структурных фор­ мулах которых есть замыкающие контакты аппаратов с обратной связью, включенные последовательно с обмот­ кой. Если АУ работает по нескольким ТУС, то требуется дополнительно, чтобы структурные формулы, получен­ ные по всем ТУС, были одинаковыми. Вспомогательная переменная структурных формул, описывающих подсое­ диняемые к начальному узлу питания цепи МЧ, вычерки­ вается.

Синтез объединяющей части выполняется по следую­ щему алгоритму.

1. Анализируются структурные формулы цепей выхо­ дов без обратной связи.

Если замыкающий контакт реле или пускателя вклю­ чен в одну или несколько параллельных цепей компонен­ тов, то вспомогательная переменная, имеющаяся в этой цепи (будем обозначать ее символом *) не включается в подмножество вспомогательных переменных, формируе­ мое в п. 2, а все остальные вспомогательные переменные данной формулы умножаются на переменную размыкаю­ щего контакта этого реле (пускателя).

Преобразуем данные ниже структурные формулы

Л э = 204 V205Л 2М /301 f\b ^ /\A p n -

Аэ = (201 Д1/?/г\/301 /\7 рп)/\Бпв/\ бпв.

Вформуле F\э переменная замыкающего контакта реле 4РП имеется только в цепи, соответствующей вспо­ могательной переменной 301. Эта переменная не должна

126

включаться в состав подмножества вспомогательных пе­ ременных (см. п. 2), a F1э принимает вид

Fi э = 204Д ■4pn\J 205Д4р п /\ 2рп'\/ 301 * Д 1 р п /\ 4рп = = (204V 205Д 2рп)Д ■4/ш \/ 301 *Д 1 Д ■4рп.

Аналогичным образом

Дэ =(201Д 1 pnf\7 pn\J2£)\*/\7 рп)/\5пв /\6пв.

2.Формируются подмножества вспомогательных пе­ ременных для всех структурных формул МЧ. Идентифи­ каторы подмножеств состоят из буквы М и номеров структурных формул МЧ*. Элементами каждого подмно­ жества являются ВП одной структурной формулы.

3.Определяется число повторений каждой вспомо­ гательной переменной.

4.Для каждой вспомогательной переменной составля­ ется конъюнкция, состоящая из размыкающих контактов

разрешающих АУ, относящихся к другим вспомогатель­ ным переменным данного подмножества, и модифициро­ ванных вспомогательных переменных. Модификация вспомогательной переменной заключается в занесении номера структурной формулы в два левых дополнитель­ ных разряда кода вспомогательной переменной. Так, вспомогательная переменная 206 из структурной форму­ лы с номером 43 преобразуется в 43206.

Если подмножество вспомогательных переменных единично либо повторяемость ВП равна 1, то конъюнк­ ция состоит только из этой модифицированной перемен­ ной.

5.Из полученных конъюнкций для каждой ВП состав­ ляется выражение в ДНФ.

Если ВП отмечена в п. 1, то ее соответствующая мо­ дификация (или модификации) добавляется в виде конъ­ юнкции в ДНФ.

6.Полученные дизъюнктивные выражения подставля­ ются в скобочную форму КЧ вместо соответствующих ВП.

* По формальным соображениям нумерация структурных фор­ мул начинается с цифры 40.

127