Идентификация технологических объектов управления

Рисунок 3.6 - Структура управления технологическим циклом при помощи дискретного автоматического устройства

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 объектам правления, обусловленных требованиям технологии;

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

Комбинационные детерминированные модели. Таблицы истинности

В качестве комбинационных (как наиболее простого вида) моделей, в которых дальнейший ход цикла определяется состоянием входов и выходов объекта управления только в данном такте, 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 = 2^п сочетаний комбинаций их единичного и нулевого уровней. Поскольку последовательность смены комбинаций в данном случае роли не играет, 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. Особо следует отметить, что не все комбинации состояний входов (исполнительных приводов) и датчиков реально могут иметь место.

Последовательностные детерминированные модели

В отличие от комбинационных моделей при составлении последовательностных моделей необходимо отражать однозначное соответствие состояний выходов комбинациям состояний входов, как в данном такте, так и в предыдущих. Следовательно, одна и та же комбинация входов в данном такте может вызвать переход в разные новые стояния в зависимости от того, каким было предшествующее состояние. Поэтому в модели должны быть отражены не только данный такт, но и предыстория.

В зависимости от сложности объекта используются различные виды моделей. 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. Более конкретно методика составления моделей изложена на примерах.

Циклограмма. Она 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 исполнительны ми элементами.

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

Рисунок 3.8 - Циклограмма работы грузового подъемника.

Пример 1. Рассмотрим циклограмму работы грузового подъемника (рис. 3.8). 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, который 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).

Таблица состояний. Число строк таблицы соответствует числу состояний, число столбцов -- числу возможных комбинаций переменных; крайний левый столбец фиксирует номера исходных состояний.

Таблица 3.15

Над таблицей приводится мнемограмма. В клетках проставляются номера состояний, обусловленных исходным состоянием и возникшей комбинацией управляющих переменных.

Пример 2. Подъемник перемещается с одного уровня на другой реверсивным приводом, включаемым исполнительными элементами контакторами КМ1 и КМ2. Пуск подъемника осуществляется по команде от этажных кнопок SB1, SB2_y SB3, SB4. Аварийные ситуации предот вращаются реле перегрузки, конечными выключателями SQ1 и SQ2 и контролем закрытия дверей шахты SQ3_t SQ4. Все командные переменные сведены к четырем: пуск вверх ПВ -- нажаты кнопки "Вверх" SB1, SB3 на первом или втором этаже; пуск вниз ПН -- нажаты кнопки "Вниз" SB2_t SB4 на первом или втором этаже; есть разрешение дви- гаться вверх РВ -- закрыты все двери, не нажат конечный выключатель SQ1, нет перегрузки; есть разрешение двигаться вниз РН -- закрыты все двери, не нажат конечный выключатель SQ2, нет перегрузки.

Число возможных состояний три: 1 -- движение вверх, 2 -- движение вниз, 3 -- кабина неподвижна. Таблица состояний (табл. 3.15) содержит три строки и 2⁴ = 16 столбцов. Число столбцов равно числу комбинаций командных переменных.

В первой строке исходным является состояние 1 (движение вверх), поэтому во всех клетках, соответствующих действию РВ, проставляется 1. При отсутствии разрешения на движение вверх (отсутствует PВ) кабина не движется, в этих клетках ставится 3. Аналогично заполняется вторая строка, т.е. где есть РН -- ставится 2, а в остальных -- 3.

В третьей строке указывается исходное состояние кабины 3, поэтому 3 проставляется: в клетках 1-4, так как нет РВ и РН; в клетках 8, 9, 16, так как нет вызова (отсутствуют ПВ и ПН); в клетках 5 и 15, так как здесь разрешение противоречит вызову (есть ПВ, нет РВ и на оборот). В клетках 7,10 ставится 1, а в клетках 12, 13 - 2, так как разрешение соответствует вызову. Состояние командных органов для клеток 6, 11, 14 нереально при нормальной эксплуатации (есть одно временно два вызова: вверх и вниз). В такой ситуации кабина может оставаться неподвижной, т.е. ставится 3.

Граф-схема. При представлении цикла в виде графа в вершинах (кружках) проставляются номера (коды) состояний. Вершины соединяются стрелками, отражающими переходы из одного состояния в другое.

Рисунок. 3.9 - Граф-схема алгоритма функционирования подъемника

Над стрелками записываются комбинации переменных, обусловливающих этот переход.

На рис. 3.9 представлен граф, описывающий работу подъемника из примера 3.8. Граф имеет три вершины (состояния 1, 2, 3) (см. табл. 3.15). Пуск из состояния 3 (подъемник неподвижен) в состояние 1 или 2 (движение вверх или вниз) обусловлен наличием требуемой команды (ПВ или ПН), отсутствием противоположной (ПН или ПВ) и наличием разрешений (РВ или РН). Обратный переход обусловлен только отсутствием разрешения (РВ или РН), т.е. снятие ПВ или ПН останова не вызывает. Сохранение состояния 1 или 2 обусловлено только наличием РВ или РН, а состояние 3--их отсутствием. В скобках над или под стрелками указаны номера комбинаций переменных (такты), соответствующие данному переходу.

Представление тем или иным образом алгоритма функционирования зависит от степени их освоения и приобретенных навыков.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов/А.М. Корытин, Н.К. Петров, С.Н. Радимов, Н.К. Шапарев. --2-еизд., перераб. и доп. - М.: Энерго-атомиздат, 1988.--432 с: ил.