Компьютерные системы управления

:Тогда примем . В этом случае уравнение, составленное по принципу Даламбера, примет вид:Выполнив преобразование по Лапласу для данного выражения получаем: На основе данного выражения получаем передаточную функцию механики привода W(s):Структурная схема S-модели механики пневмопривода изображена на рисунке 5.1.Рисунок 5.1– Структурная схема модели механики пневмопривода4.2 Моделирование пневмоприводаМоделирование будет происходить в Simulink. Программа Simulink является приложением к пакету MATLAB. Matlabпредставляет собой высокопроизводительный язык для технических расчетов. Он включает в себя вычисления, визуализацию и программирование в удобной среде, где задачи и решения выражаются в форме, близкой к математической. Типичное использование MATLAB - это: математические вычисления создание алгоритмов моделирование анализ данных, исследования и визуализация научная и инженерная графика разработка приложений, включая создание графического интерфейса При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым, пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. Рисунок 5.2 – Моделирование перемещения с небольшой массой (5 кг)Рисунок 5.3 – Переходный процесс по скорости с небольшой массой (5 кг)Рисунок 5.4 – Моделирование перемещения с массой 10 кгРисунок 5.5 – Переходный процесс по скорости с массой 10 кгЗаключениеВ данной работе в соответствии с заданием проведено исследование возможности управления манипулятором М20П при использовании программируемого логического контроллера. В работе были изучены технологические параметры манипулятора, принципы алгоритмизации, был проведен патентно-информационный поиск. Также были разработаны и представлены структурная схема пневмопривода, функциональная схема комплекса и приведена тактовая циклограмма работы манипулятора. Приведено описание работы пневмосистемы, а также представлена и протестирована ее математическая модель. Такая динамическая модель позволяет изучать поведение робота при различных условиях и внешних воздействиях. Данная модель может использоваться в учебном процессе для изучения принципов работы робота.Эффективность процесса управления манипулятором, а также точность и быстродействие переходных процессов обеспечивается при соблюдении следующих условий: правильно отлаженная рабочая программа; грамотное подсоединение всех компонентов цепи системы управления; достаточное давление на клапанах, а также напряжение, подающееся на них. При оптимальных режимах обеспечивается наилучшее быстродействие мани-пулятора, как при выполнении отдельных операций, так и в циклическом режиме.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВПопов А.Ю., Корытов А.Ю. Устройство и программирование промышленного робота МП-9С. - М.:МИИТ, 2004. – 36 с;Мищенко О.В. Автоматизация технологических процессов обработки металлов давлением. - Ульяновск:УлГТУ, 2009. – 47 с. Ермолаева, Г.А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков : учеб. пособие для вузов / Г.А. Ермолаева, Р.А. Колчева; Мин-во общ. и проф. образования РФ. – М.:, 2000, – 415 с.Ким Т.В. Организация и планирование производства / Т.В. Ким. – М: 2004. – 328с. Суриков В.Н., Буйлов Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств: учебно-методическое пособие. СПбГТУРП. – СПб., 2011, ч.I – 77с.Суриков В.Н., Малютин И.Б., Серебряков Н.П. Автоматизация технологических процессов и производств: учебно-методическое пособие по дипломному проектированию. СПбГТУРП. – СПб., 2011. – 66 с.Буйлов Г.П., Доронин В.А., Серебряков Н.П. Автоматизированные системы управления теплоэнергетическими процессами и процессами отрасли: учебное пособие. СПбГТУРП. – СПб., 2001. – 116 с.Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1999.–464с.:ил.Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. — М. : Горячая линия — Телеком, 2008. - 608 с.Промышленные контроллеры. Оборудование для АСУ ТП – Каталог №6/2006.Сайт компании ОВЕН. Оборудование для автоматизации. http://www.owen.ru/Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1999.–464с.:ил.Приложение 1.Конфигурирование областей ввода/вывод контроллера ПЛК150-220 для совместной работы с операторной панелью ИП320.Перед разработкой алгоритма управляющей программы определим конфигурацию областей ввода/вывода контроллера. Область ввода/вывода ПЛК включают в себя (дискретные и аналоговые) входы и выходы, модули расширения функционала (в том числе организующие обмен информацией между ПЛК и отдельными приборами и устройствами, связанными по сети с ПЛК). Обмен данными программа ПЛК осуществляет через область ввода/вывода (%I и %Q). Конфигурация ПЛК150-220 имеет вид, представленный на рисунке 3.1: Рисунок П1.1 – Конфигурация областей ввода/вывод ПЛК150-220Задание конфигурации ПЛК осуществляется в среде разработки «CoDeSys» с помощью утилиты PLC Configuration (Конфигуратор ПЛК), расположенной во вкладке ресурсов Организатора объектов. В экранной форме отображается конфигурация ПЛК – ряд модулей, каналов, параметров в соответствующих окнах.Конфигурация ПЛК определяет аппаратные средства нашей системы. Здесь задается распределение адресов входов/выходов контроллера, что определяет привязку проекта к аппаратным средствам. На основе описания конфигурации ПЛК «CoDeSys» проверяет правильность задания МЭК адресов, используемых в программах, на их соответствие фактически имеющимся аппаратным средствам.Память контроллера представляют собой совокупность общих и для операторной панели и для контроллера ячеек памяти. Общее бесконфликтное использование памяти контроллера и самим контроллером и операторной панелью обеспечивается системным программным обеспечением контроллера. Иными словами, операторная панель и контроллер функционируют и программируются как два самостоятельно независимо работающих устройства, которые имеют общее адресное пространство памяти. Поэтому программа контроллера в основном просто пользуется параметрами и условиями, которые выбирает из соответствующих ячеек памяти, куда их занесла операторная панель. В свою очередь, результаты расчетов всего технологического процесса, выполняемые контроллером, сохраняются в общей памяти и могут использоваться как контроллером для выполнения следующих расчетов, так и операторной панелью для предоставления оператору необходимой информации о параметрах линии. Специальные операции ввода с портов контроллера осуществляются его программой лишь при оперативном опросе датчиков состояния оборудования. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о том, что для организации обмена данными между панелью оператора ИП320 и ОВЕН ПЛК в памяти контроллера следует выделить ячейки памяти (набор регистров). ПЛК в нашем случае работает в режиме «ведомый (slave)», когда устройство пассивно отвечает на запросы отдельного «мастера» – операторной панели. Поэтому в конфигураторе ПЛК добавим модуль Modbus (slave)[VAR], служащий для связи с операторной панелью. В контекстном меню выберем интерфейс для связи с объектом, по которому подключаемся к ИП320 – RS-485.Протокол Modbusрассматривает каждое устройство, включая и модуль Modbus (slave), как память, набор неких конкретных регистров или бит. В ОВЕН ПЛК память общая для всех переменных, к ней можно адресоваться как побитно, так и по регистрам. Биты нумеруются от 0 до n побитно, а регистры – также от 0 до n, но по регистрам (т.е. по 2 байта). Для обмена данными между контроллером и панелью нам необходимо создать в модуле Modbusslaveнеобходимое количество регистров. Нам требуется создать две 2-х байтные переменные (регистры) (2 byte), две 4-х байтные переменные (Float), каждая из которых содержит по два регистра, и переменную размером 8 бит (8 bits). Последовательнодобавляем в ModBus (Slave)[VAR] соответствующие переменные и получаем конфигурацию, необходимую для обмена данными между ПЛК и панелью оператора (рисунок П1.2). Для удобства обращения к переменным им можно присвоить имена. Так регистрам (2 byte) присвоим имена Reg1 и Code, переменным Float – Ves и Izm_ves. 8-битной переменной присвоим имя BIT.Созданные переменные автоматически получают соответствующие адреса, или номера, регистров. Таким образом, переменной 8 bits присваивается номер 0, нумерация битов – с 0 по 7. Регистр Reg1 получает номер 1, регистры, входящие в состав переменной Ves, – номера 2 и 3, регистры, входящие в состав переменной Izm_ves, – номера 4 и 5, регистр Code – номер 6 соответственно.Рисунок П1.2 – Конфигурация ПЛК для работы с ИП320На этом конфигурирование контроллера для работы с панелью ИП320 завершено.При работе с элементами ввода-вывода человеко-машинного интерфейса (например, с операторными панелями) программист для выдачи данных определяет лишь место на экране для нужной переменной и адрес, по которому она располагается в общем адресном пространстве. После окончания ввода данных соответствующая переменная оказывается записанной по нужному адресу памяти соответствующего базового компонента системы. Приведем таблицу П1.1, в которой отобразим функциональное назначение переменных.Таблица П1.1 – Функциональное назначение переменныхАдресацияпеременныхИмя переменнойНумерациярегистровФункциональное назначение переменныхQB9.1.0BIT0Переменная, в которой хранятся значения битов, использующиеся как условия переходаQW9.2.0Reg11Переменная, в которую записываются номера отображаемых экрановQD9.3.0Ves2,3Переменная, в которую с панели задается значение расходаQD9.4.0Izm_ves4,5Переменная, из которой считывается нарастание расхода и выводится на экран панелиQW9.5.0Code6Переменная, в которую с панели задается значение кодаНа этом конфигурирование контроллера для работы с панелью ИП320 завершено.При работе с элементами ввода-вывода человеко-машинного интерфейса (например, с операторными панелями) программист для выдачи данных определяет лишь место на экране для нужной переменной и адрес, по которому она располагается в общем адресном пространстве. После окончания ввода данных соответствующая переменная оказывается записанной по нужному адресу памяти соответствующего базового компонента системы. Программное обеспечение операторной панели позволяет создавать и редактировать пользовательские экраны сообщений, производит опрос стандартных кнопок, осуществляет настройку обмена данными между панелью и ПЛК. В разрабатываемом проекте программирование операторной панели ведется с помощью программного пакета «Конфигуратор ИП320».Алгоритм работы системы управления на контроллере ОВЕН ПЛК150-220Для четкого понимания алгоритма работы системы управления и программы остановимся еще раз на рассмотрении порядка работы линии с точки зрения оператора и хода технологического процесса.После включения питания работа линии начинается с задания оператором значений конечного расхода и кода продукции. Эти действия оператор выполняет с операторной панели. Контроллер в это время не просто получает данные для организации дальнейшей работы линии, но и следит за работоспособностью ее узлов. Таким образом, проводится диагностика оборудования и тем самым исключаются нештатные или аварийные ситуации в дальнейшей работе линии. Если эти установки произведены успешно, то линия запускается и останавливается при достижении заданных установок. В случае отказа оборудования или аварийной ситуации линия также останавливается.Описанный порядок работы линии полностью отражается в общем алгоритме. Рассмотрим схему алгоритма (рисунок П1.3). После подачи питания на контроллер, встроенное программное обеспечение проводит самодиагностику контроллера и модулей расширения. В случае успешной диагностики запускается программа, записанная во внутреннюю энергонезависимую память. Программа выполняется циклически. Начальные установки в памяти контроллера не позволяют запуститься линии сразу же после подачи питания. Для запуска линии необходимо нажать кнопку «ПУСК» на панели управления, при этом кнопка «СТОП», имеющая более высокий приоритет при опросе входов, не должна быть нажата.После нажатия кнопки «ПУСК» контроллер переходит в режим выполнения программы пользователя. В начале программы происходит опрос датчиков состояния технологического оборудования, и, если оборудование в норме, проверяется температура пивного сусла на выходе теплообменника.