Лабораторная работа.
Описание алгоритма управления роботизированным технологическим комплексом на языке лестничных диаграмм (LD)

Цель работы –переход от словесного к формализованному описанию алгоритма управления на языке лестничных диаграмм стандарта IEC 61131-3.

Как формализовать словесное описание алгоритма логического управления

По словесному описанию процесса управления ( в виде фраз типа: «…конвейер нужно остановить при появлении на нем бракованной детали…») невозможно разработать устройство управления. Возникает задача описания алгоритма управления на языке, пригодном для записи в перепрограммируемом устройстве управления (программируемый контроллер, промышленный компьютер или универсальный логический модуль). Ввод осуществляется на одном из пяти языков (LD, IL, SFC, ST, FBD) Международного стандарта IEC 61131-3. Самый простым из них является язык лестничных диаграмм LD(Ladder Diagram) , развивающий известный язык лестничной логики.

Он входит в современные программные продукты автоматизированного проектирования систем управления, такие как CoDeSys®, Concept®, UltraLogik32®, IsaGraf®.

Лестничная диаграмма содержит:

· левую вертикальную шину питания;

· горизонтальные и вертикальные линии;

· контакты (4 вида);

· обмотки исполнительных устройств (6 видов);

· функции и функциональные блоки, соответствующие языку функционально-блочных диаграмм.

Обмотка исполнительного устройства отображается крайней справа. Подразумевается, что ее правый конец подключен к правой вертикальной шине питания, которую не рисуют. Между ней и левой шиной питания размещают соединения контактов, функций и функциональных блоков, задающие логические условия для включения исполнительного устройства.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В ходе лабораторной работы надо будет преобразовать словесное описание алгоритма управления в лестничную диаграмму. Элементы лестничной диаграммы ограничиваются нормально открытыми и нормально закрытыми контактами, одним видом обмотки исполнительного устройства с его включением при подаче напряжения на обмотку. Каждому элементу присваивают пятизначный номер. Номера обмотки контактора и его блок-контактов одинаковы.

Пример

На рис. 1 простая релейно-контактная схема представлена в виде лестничной диаграммы. Кнопкой S1 включается контактор K1, который остается включенным своими блок - контактами. Его контактами включается контактор K3, который отключает К1 и включает сигнальную лампочку H1. При повторном нажатии кнопки S1 включается контактор K2. При этом контактор K3 отключается и лампочка H1 гаснет.

При переходе к описанию алгоритма на языке LD элементам релейно - контактной схемы присваивают номера (таблица 1). Цифра 3 означает номер блока, а две последние цифры – номер элемента в блоке. Поскольку кнопки и индикаторы должны быть на пульте диспетчера, а связанные с ними элементы находятся на объекте управления, то для кнопок и индикаторов ставят первую цифру 1, для других элементов–0. Это указывает на их размещение в разных блоках.

Рис. 1. Описание релейно-контактной схемы на языке лестничных диаграмм (LD): а - релейно-контактная схема; б - лестничная диаграмма.

Таблица 1. Соответствие элементов релейно-контактной схемы и лестничной диаграммы на рис. 1

Элемент	Номер	Комментарий
S1	1:0001	Нормально разомкнутая кнопка
K1	0:00304	Контактор 1
K2	0:00305	Контактор 2
K3	0:00306	Контактор 3
H1	0:00307	Индикатор

Для начала освойте язык LD на простых примерах.

Задание 1. Алгоритм доминирующего отключения.

Контактор K1 включается кнопкой S2, если при этом не нажата кнопка S1. После отпускания кнопки S2 он удерживается во включенном состоянии своими блок-контактами Контактор отключается кнопкой S1 с нормально закрытыми контактами.

Постройте электрическую схему и опишите ее на языке лестничных диаграмм.

Задание 2. Алгоритм доминирующего включения.

Контактор K2 включается кнопкой S1, если при этом не нажата кнопка S2. Он удерживается во включенном состоянии своими блок-контактами после отпускания кнопки S1, если не нажата кнопка S2 с нормально закрытыми контактами. Постройте электрическую схему и опишите ее на языке лестничных диаграмм.

Задание 3. Алгоритм альтернативного включения.

Контактор K3 включается, если нажаты кнопки S1 и S2 или S3 и S4.

Постройте электрическую схему и опишите ее на языке лестничных диаграмм.

Основное задание

В существующей технологии холодной листовой штамповки (рис. 1, а) рабочий берет заготовку из накопителя заготовок З и кладет ее на матрицу пресса П. Затем он нажимает кнопку опускания пуансона на матрицу. После штамповки заготовки рабочий нажимает кнопку подъема пуансона, вынимает деталь и кладет ее в накопитель деталей Д.

З

Д

П

а) б)

Рис. 1. Схема процесса: а – существующий; б - роботизированный

Вместо рабочего предлагается установить автоматический манипулятор

( рис.1,б). Устройство управления роботизированным технологическим комплексом должно обеспечивать:

· поворот манипулятора к накопителю заготовок З ;

· захват заготовки;

· поворот манипулятора к прессу П (если пуансон поднят);

· отпускание заготовки в позиции штамповки;

· отвод манипулятора к накопителю заготовок З;

· опускание пуансона;

· подъем пуансона;

· кратковременное включение электропневмоклапана под матрицей для выброса детали струей сжатого воздуха в накопитель деталей Д.

Последовательность выполнения задания

1. Выберите наборы датчиков и исполнительных устройств, необходимые и достаточные для автоматизации процесса штамповки.

2. Укажите, каким состояниям оборудования соответствуют состояния датчиков и исполнительных устройств на входе и выходе устройства управления.

3. Опишите алгоритм управления оборудованием в виде таблицы соответствия наборов сигналов датчиков и команд на исполнительные устройства.

4. Постройте лестничную диаграмму для записи алгоритма в перепрограммируемом устройстве управления роботизированным технологическим комплексом. Одобряется самостоятельное построение лестничной диаграммы в среде автоматизированного проектирования (CoDeSys, Concept, UltraLogik32 и т. п.)

Отчет должен содержать:

1. Представление трех фрагментов управления на языке лестничных диаграмм.

2. Описание состояний датчиков контроля технологического оборудования для автоматизации комплекса холодной листовой штамповки.

3. Таблицу соответствия состояний датчиков и команд на исполнительные устройства

4. Описание алгоритма управления роботизированным технологическим комплексом холодной листовой штамповки на языке лестничных диаграмм.