Синтез алгоритмов систем технологической автоматики и методы их реализации

Министерство образования и науки  Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

 

Кафедра  « Электропривод и автоматизация  промышленных установок и технологических  комплексов »

 

Оценка  работы

 

Члены комиссии

 

 

 

 

СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ СИСТЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ АВТОМАТИКИ И МЕТОДЫ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ

 

 

Курсовой  проект

по дисциплине  «Автоматизированный электропривод типовых механизмов»

 

 

140604.332235.033 ПЗ

 

 

 

 

 

 

Руководитель
	к.т.н., доцент
Нормоконтроль
	к.т.н., доцент
Студент
	группа

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2013

Оглавление

Задание на проект 3

Реферат 5

Введение 6

Определение алгоритма работы логического комплекса 7

Разработка системы управления на основе полученного алгоритма 10

Заключение 19

Библиографический список 20

 

 

Задание на проект

Разработать систему (схему) управления механизмами, составляющими определенный технологический  комплекс, технологический участок, поточную линию или же другой объект промышленного производства. Циклограмма  работы логического комплекса изображена на рис. 1. При разработке системы  управления возможно использование  программируемого контроллера или  схемы с использованием логических элементов той или иной интегральной серии.

 

Параметры датчиков:

 – кнопка «Пуск»

 – индуктивный датчик, 24 В;

 – датчик тока, 10 В;

 – фотодатчик, 48 В;

 

Параметры нагрузки:

 – контактор, 220 В, 0,5 А;

 – тиристор-двигатель, 10 В, 0,01 А;

 – реле, 100 В, 0,1 А;

 

 

 

 

Рисунок 1 – Циклограмма работы логического комплекса 

Реферат

Основной  задачей данного курсового проекта  является разработка системы технологической автоматики. При разработке использовался один из самых распространенных методов синтеза алгоритмов систем технологической автоматики – метод циклограмм, изученный нами в курсе “Автоматизированного электропривода типовых процессов”.

Сначала на основе заданной циклограммы был получен  алгоритм управляющего логического  устройства. Далее он был реализован на программируемом логическом контроллере ZELIO-LOGIC SR3B261BD фирмы Schneider Electric с питанием 24 В постоянного напряжения.

Для программирования контроллера была написана специальная  программа. На заключительном этапе  были составлены схемы сопряжения входных  блоков программируемого логического  контроллера (ПЛК) с выходами датчиков, а также нарисованы принципиальные электрические схемы устройств  сопряжения и структурная схема  устройства.

 

Пояснительная записка содержит:

• 20 страниц,
• 6 рисунков,
• 3 таблицы.

 

 

 

 

 

 

Введение

В данном курсовом проекте было принято решение выполнить систему технологической автоматики на базе программируемого контроллера, т.к. он является самым современным на данном этапе развития  средством автоматики.

Программируемые контроллеры ZELIO-LOGIC фирмы Schneider Electric предназначены для построения относительно простых и дешевых систем автоматического управления и обладают высокой производительностью, универсальностью и множеством дополнительных характеристик. Они являются идеальным средством для построения высокоэффективных систем автоматического управления при минимальных затратах на приобретение оборудования и разработку системы.

В отличие  от жесткой логики контроллеры обеспечивают гибкость управления (разные алгоритмы, в зависимости от технологического процесса можно реализовать на одном  контроллере) и являются наиболее перспективными. То есть основной недостаток схем автоматики, собранных на логических элементах  какой–либо серии, устранен с появлением контроллеров. В случае необходимости  изменения алгоритма управления не нужно заново собирать новую схему или перепаивать старую. В программируемых контроллерах таких проблем не возникает, т.к. их можно просто перепрограммировать, что занимает гораздо меньше времени. Поэтому вариант реализации систем технологической автоматики на базе жесткой логики мною не рассматривался. Но и у контроллеров есть тоже свои недостатки: они являются очень дорогим удовольствием по сравнению с логическими элементами.

В конечном итоге  применение тех или иных средств  диктуется конкретным устройством, для которого строится система автоматики и условиями его работы. Приходится решать задачу: заплатить больше и  получить надежный, качественный, современный  программируемый контроллер или заплатить меньше, но получить взамен перечисленные выше проблемы.

Определение алгоритма работы логического комплекса

1. Для каждого периода включения выходной переменной составляется исходное уравнение в виде произведения условия включения и инверсии условия отключения.

2. Полученное выражение подвергается первой проверке, по результатам которой в необходимых случаях вводится самоблокировка.

3. Производится вторая проверка, по результатам которой вводится промежуточная переменная р_i. В качестве р_i желательно использовать любую из входных или выходных переменных, удовлетворяющую требованиям второй проверки.

4. В результате второй проверки для каждого периода включения выходной переменной получаем общее выражение для всего цикла, представляющего собой дизъюнктивную нормальную форму выходной переменной. Каждая конъюнкция, входящая в это выражение, представляет собой включающую комбинацию для выходной переменной.

5. Производится третья проверка. Смысл её состоит в следующем: необходимо убедиться, что каждая конъюнкция полной дизъюнктивной формы выходной переменной обращается в ноль во всех без исключения тактах отключающих периодов. Если это условие не выполняется, необходимо ввести промежуточную переменную р_i, которая обращает в ноль данную конъюнкцию только в обнаруженных тактах. В качестве р_i желательно использовать любую из входных или выходных переменных, которая удовлетворяет этим требованиям.

6. Для каждой промежуточной переменной находится алгебраическое выражение в дизъюнктивной форме в той же последовательности, что и для выходных переменных.

7. После проведения трёх проверок алгебраические выражения для каждой выходной и всех введённых промежуточных переменных по возможности минимизируются на основе законов алгебры логики.

Первая проверка: существует ли включающий сигнал в течение всего включающего периода, если да, то исходный алгоритм остается неизменным, если нет, то необходимо ввести промежуточную переменную р_i. Вводимая переменная рi должна изменить своё значение до того момента, когда изменится включающий сигнал, и оставаться затем неизменной до конца включающего периода. На практике сама выходная переменная есть р_i (это самоблокировка).

Вторая проверка: существует ли отключающий сигнал неизменным в течение всего включающего периода, если да, то алгоритм не меняется, если нет, то вводим р_i. р_i должна принимать своё значение, после того как изменяется отключающий сигнал и оставаться затем неизменным до конца включающего периода.

Третья проверка: не возникает ли условий для ложного включения выходной переменной в отключающие периоды, т.е. не становится ли равной единице одна или несколько включающих комбинаций в отключающих периодах. Если такое возникает, то необходимо умножать опасную включающую комбинацию на промежуточную переменную р_i, по возможности желательно использовать одну из входных или выходных переменных, удовлетворяющую требованиям второй проверки.

Запишем алгоритм логического устройства в соответствии с циклограммой (Рис. 1), при этом выражения  представим в виде:

1. Переменная :

 

 

 

 

2. Переменная :

 

 

 

 

 

3. Переменная :

 

 

4. Переменная :

 

5. Переменная :

 

6. Переменная :

 

7. Переменная :

 

8. Таймер :

 

9. Таймер :

 

10. Переменная :

 

11. Переменная :

 

 

Разработка  системы управления на основе полученного  алгоритма

1. Выбор типа контроллера

В качестве управляющего элемента используем программируемое  реле (контроллер) ZELIO-LOGIC SR3B261B фирмы Schneider Electric с питанием 24 В постоянного напряжения и жидкокристаллическим экраном. Число дискретных входов 16, релейных выходов 10.

Интеллектуальное  реле позволяют упростить программирование логических задач. Они очень просты в использовании, а их гибкость и  высокая производительность позволяют  пользователям значительно сэкономить время и деньги. На рис. 2 показан  внешний вид контроллера, а его  полная характеристика сведена в таблице 1.

Рисунок 2 – Внешний вид программируемого реле ZELIO и описание лицевой панели

 

 

Рисунок 3 – Итоговая циклограмма  работы логического комплекса

 

 

Таблица 3 – Технические данные ZELIO-LOGIC SR3B261B

Технические данные	ZELIO-LOGIC SR3B261B
Входы	16 дискретных
Входное/выходное напряжение питания	=24В
Допустимый диапазон	от =19,2 В до =30 В
Сигнал “0” Сигнал “1”	макс, =5 В мин, =8 В
Входной ток	100 мА
Выходы	10 релейных
Непрерывный ток	0,5 А
Защита от короткого замыкания	Электронная (около 1 А)
Частота переключения	10 Гц
Рассеиваемая мощность	6 Вт
Температура окружающей среды	от -20 до +55 0С
Класс защиты	IP20
Установка	на профильной шине 35 мм

 

2. Программирование логического контроллера

Несмотря  на то, что программируемое реле с жидкокристаллическим экраном  можно программировать непосредственно  кнопками на ZELIO, более удобным и быстрым способом является использование специализированной программы ZELIO Soft v1.5/Rev:01/Sept.2001 для персональной ЭВМ. При использовании этой программы существует возможность добавлять комментарии и другие полезные функции.

Ниже приведена  таблица соответствия между обозначениями  входных, выходных, а так же промежуточных  переменных применяемых при разработке алгоритма и используемых при  адресации в Zelio.

 

 

Таблица 2 – Обозначения переменных

Входные переменные		Выходные переменные
Обозначение в алгоритме	Обозначение в Zelio	Обозначение в алгоритме	Обозначение в Zelio

 

Программное обеспечение ZELIO Soft позволяет моделировать работу программируемого реле ZELIO, чем мы воспользуемся для проверки правильности составления алгоритма работы и программы.

 

 

3. Уравнения алгоритма через переменные Zelio

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Меняя в заданной последовательности входные сигналы, снимаем циклограмму и убеждаемся в её аналогичности с заданной циклограммой.