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

Трудность нахождения причин отказов в основном объясняется тем, что таких причин даже в несложной системе может быть очень много. Работа отдельного ап­ парата проста и понятна, однако работа системы таких аппаратов, связанных в логические цепи, сложна,, разо­ браться в ней, и тем более найти неисправность, трудно. «Запомнить» сложный процесс работы схемы, особенно если учесть, что эксплуатационник обслуживает большое число разнообразных станков, невозможно: Сложности еще возникают из-за того, что не всегда есть техническая документация, которая полно и ясно описывает работу схемы управления.

Для облегчения анализа, запоминания работы слож­ ных схем и нахождения в них неисправностей часто поль­ зуются различного рода циклограммами и таблицами, указывающими более или менее подробно последова­ тельность работы некоторых аппаратов. В дальнейшем для этой цели применяется функциональная цикло­ грамма.

Функциональная циклограмма гидравлической или электрической схемы представляет собой таблицу, в ко­ торой наглядно, полно и сжато дается описание работы схемы. В циклограмме указываются устойчивые состоя­ ния схемы и порядок срабатывания аппаратов при пере­ ходе в каждое устойчивое состояние. Устойчивые состоя­ ния образуют элементы цикла — некоторые части цикла, характеризующиеся постоянными режимами работы ор­ ганов станка (например, быстрый подвод, рабочая пода­ ча, обратный ход и т. п.).

Условные обозначения, используемые в функциональ­ ной циклограмме, могут быть различными. Подробное описание метода функциональных циклограмм, а также использование их при поиске неисправностей в процессе эксплуатации автоматизированных станков и линий дано в работах [8, 9, 10].

Функциональная циклограмма — весьма удобный до­ кумент для эксплуатационников. Составление функцио­ нальной циклограммы сложно и трудоемко, от состави­ теля требуется высокая квалификация.

Возможность применения быстродействующих ЭВМ коренным образом изменило само содержание и функции анализа схем на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации. Роль анализа значительно возросла и претерпела качественные изменения,

18

Прежде всего возросла роль оперативного логическо­ го анализа схем на этапе их проектирования. Возмож­ ность быстрой проверки правильности варианта схемы, ее моделирование позволяют разработчику использовать машинный анализ в качестве неотъемлемой части про­ цесса проектирования как при обычных, так и при авто­ матизированных методах синтеза. Методы автоматичес­ кого анализа и моделирования позволяют конструктору быстро установить правильность принципиальной схемы и отсутствие в ней ошибок, выявить поведение схемы в непредвиденных ситуациях, аварийных режимах, оценить преимущества и недостатки многих возможных вариан­ тов схемы. Такая оценка вариантов невозможна без при­ менения автоматизированных методов анализа. В тех случаях, когда методы автоматизированного синтеза ло­ гических схем разработаны недостаточно и проектирова­ ние ведется обычными, неавтоматизированными метода­ ми, метод моделирования на ЭВМ становится эффектив­ ным помощником конструктора. Такое положение сложи­ лось в настоящее время, в частности, при проектировании сложных логических устройств и блоков ЭВМ.

Рассмотрим методы автоматизированного, логическо­ го анализа релейных схем управления технологическими машинами.

Задача автоматизированного анализа схем включает в себя три этапа: разработку методов кодирования исход­ ных данных для анализа; разработку алгоритмов и про­ грамм анализа (моделирующих программ); разработку форм представления результатов анализа.

Для программы автоматизированного анализа требу­ ется следующая исходная информация: схема, подлежа­ щая анализу, и последовательность входных (внешних) воздействий на схему.

Эта информация в закодированном виде должна быть задана электронной машине.

Существует несколько методов записи схемы в память ЭВМ. Авторами принят метод непосредственного кодиро­ вания релейно-контактной схемы ,в виде списка «элемен­ тарных двухполюсников».

Схема кодируется следующим образом. Каждый эле­ мент схемы всегда заключен между двумя ее разноимен­ ными узлами I и IN и представляет собой элементарный двухполюсник.

19

Элемент схемы — это контакт, катушка, диод, резис­ тор и т. и. Нумерация узлов на схеме соответствует мар­ кировке проводов на станке. Элемент схемы всегда вклю­ чен между двумя разноименными узлами.

Сам элемент определяется двумя кодами1: DIF — ло­ гической характеристикой элемента и LA— наименова­ нием (номером) элемента в функциональной цикло­

грамме.

В табл. 1 приведены принятые коды DIF для наиболее распространенных элементов схем управления станков.

из анализа отдельных ее аппаратов или частей, которые не оказывают влияния на результат анализа. Присвоение кода DIF = 5 равносильно установке перемычки между узлами I и IN.

Код DIF для контакта многопозиционного аппарата должен содержать цифры, указывающие позиции аппа­ рата, в которых данный контакт обеспечивает проводи­ мость. Например, контакт пятипозиционного переключа­

1 Буквенно-цифровые обозначения, применяемые в дальнейшем, взяты из соответствующих АЛГОЛ-программ.

20

теля, имеющий проводимость в позициях 2 и 3, должен иметь код DIF = 23. Контакт, имеющий проводимость в позициях I, 4, 7, должен иметь код DIF=44-7 и т. д.

Итак, для машинного анализа схемы о каждом ее элементе должна быть задана следующая информация: код (наименование) элемента LA; узлы I и IN, между которыми включен элемент, и код логического признака элемента, обозначенный DIF.

Кодирование электрической схемы заключается в на­ писании для каждого элемента KF его четырех кодов I, IN, LA, DIF. Порядок написания кодов отдельных эле­ ментов безразличен. Повторное (например, по ошибке) кодирование элементов не влияет на результат. Перемен­ ными IP и IM обозначены начальные узлы анализируе­ мой схемы, т. е. точки подачи напряжения. При посто­ янном напряжении IP обозначает номер плюсового узла, a IM — номер минусового.

Т а б л и ц а 2

Fla рис. 3 приведена электрическая схема головки глу­ бокого сверления с тремя отводами сверла. В табл. 2 дан перечень аппаратов управления, а в табл. 3 — список за­ кодированных элементов этой схемы. Заметим, что эле­ ментов схемы, как правило, больше чем аппаратов. Этот список в дальнейшем вводится в ЭВМ как исходная ин­ формация о схеме.

Кроме самой схемы должна быть закодирована и вве­ дена в память ЭВМ информация об исходном состоянии схемы, с которого начинается ее анализ, и входная после­ довательность. Исходное состояние схемы удобно зада­ вать указанием ненулевых состояний ее аппаратов, так Kaiy нулевых состояний в исходном состоянии любой схе­

21

мы значительно больше. Исходное состояние схемы

(рис. 3) дано в табл. 4.

Из этой таблицы следует, что в исходном состоянии Схемы аппараты 4, 5 и 8 находятся в единичных (вклю­ ченных) состояниях, а остальные — в пулевых (выклю­ ченных) состояниях.

Рис. 3. Схема управления головкой глубокого сверления

Входная последовательность, действующая на схему, должна быть задана в виде последовательности наборов входных воздействий, соответствующих анализируемому режиму работы схемы либо анализируемой конкретной ситуации.

Задание входной последовательности для схем управ­ ления технологическими машинами, как уже отмечалось, довольно сложная задача анализа. Это объясняется тем, что подавляющее большинство входных воздействий схе­ мы являются обратными воздействиями рабочих органов на аппараты схемы — нажимы путевых выключателей, срабатывание реле давления, реле (времени и т. д. По-

22

следовательность входных воздействий является, таким образом, функцией конструктивных особенностей и раз­ меров рабочих органов, скоростей их движения, характе­ ра циклов этих органов. Каждое входное воздействие вы­ зывает переход схемы в но­

входах задается в виде трех

массивов LE, VE и НЕ Массив LE занимает два столб­ ца таблицы. В нем указываются входные аппараты, которые срабатывают (переключаются) при переходе к данному состоянию (к MF-й строке). Соответствующие значения массива VE указывают состояние этих входных аппаратов, а соответствующее значение массива Н1 ука­ зывает число входных аппаратов, сработавших в данной строке. Например, строка MF-7 табл. 5 указывает, что при переходе к состоянию 7 схемы имеют место два входных воздействия (Н1-2): аппараты 4 и 5 переходят в единичное (включенное) состояние,

23