Пример. Разработка программы управления пуском насосаПостановка задачи. Необходимо разработать программу управления пуском и остановом двигателя насоса по командам из АСУ ТП верхнего уровня. Принципиальная электрическая схема управления двигателем насоса приведена на рис. 3.
Рис. 3. Принципиальная схема управления электродвигателем насоса: Двигатель может быть включен и выключен по месту, с помощью кнопочного пульта управления, если переключатель SA1 установлен в положение «Р» (ручное управление). При этом коммутируется верхняя ветвь электрической цепи управления. Замыкание нормально открытого контакта кнопки SB1 приводит к появлению напряжения на катушке реле KM1, что в свою очередь приводит к замыканию контактов KM1 и в цепи управления и в силовой цепи электродвигателя. При размыкании контакта SB1 двигатель продолжает работать, поскольку контакт KM1 в цепи управления остаётся замкнут (реле KM1 встало на самоподпитку). Таким образом, двигатель остановится только при разрыве цепи управления, что может быть сделано с помощью кнопки SB2 (нормальный режим), с помощью переключателя SA1 и при срабатывании теплового реле KK1 (аварийный режим). При переключении SA1 в положение «А» (автоматическое, или дистанционное управление), подачей напряжения на катушку реле KM1 можно управлять с помощью контактов дискретных выходов контроллера (см. рис. 3, 4). Принцип управления такой же, как и при ручном управлении: подача кратковременного сигнала «1» на выход контроллера с адресом %000001, приводит к включению реле KM1 и постановке на самоподпитку; отключение двигателя в нормальном режиме осуществляется подачей сигнала «1» на выход контроллера с адресом %000002, который является нормально замкнутым.
Рис. 4. Информационные потоки программы управления двигателем Для предотвращения выхода из строя двигатель оснащён тепловым реле KK1, которое отключает двигатель в случае перегрева. К дискретным входам контроллера подключены сигналы, которые позволяют отследить состояние переключателя SA1, состояние магнитного пускателя KM1 и состояние теплового реле KK1 (см. рис. 3, 4). Эта информация используется для отображения состояния двигателя на верхнем уровне АСУ ТП.
В соответствии со SWITCH-технологией схема автомата состоит из двух частей – схемы связей и графа переходов. Начнём разработку программы управления пуском и остановом двигателя насоса с поэтапной разработки схемы связей. В схеме связей автомата, задающей его интерфейс, перечисляются наименования и обозначения входных и выходных воздействий. Во-первых, рассматриваемый автомат управления пуском и остановом двигателя насоса будет иметь следующие входы и выходы, «соединённые» со входами и выходами контроллера (рис. 5).
Рис. 5. Схема связей автомата со входам и выходами ПЛК Во-вторых, автомат должен обмениваться сообщениями с верхним уровнем АСУ ТП – получать команды и формировать признаки состояния, которые будут использоваться для построения интерфейса с человеком-оператором. На верхнем уровне АСУ ТП будут формироваться следующие команды: 1. Включить двигатель. 2. Выключить двигатель. Автомат управления двигателем насоса должен предоставлять в АСУ ТП верхнего уровня следующую информацию. 1. Возможно ли управление двигателем в дистанционном режиме (положение переключателя SA1 «Р»/«А»). 2. Текущее состояние двигателя (включен/выключен). 3. Неисправность «Останов двигателя из-за перегрева» (да/нет). 4. Неисправность «Двигатель не включился» (да/нет). С учётом входящих и исходящих сообщений для связи с верхним уровнем, у конечного автомата появятся новые входы и выходы (рис. 6).
Рис. 6. Схема связей автомата Теперь можно попытаться разработать диаграмму переходов разрабатываемого автомата. Для начала сделаем некоторые допущения, которые позволят несколько упростить разработку диаграммы переходов. Во-первых, будем считать, что автомат функционирует только в режиме «Дистанционное управление», т.е. при iAuto=TRUE, поэтому и рассматривать будем его работу только в режиме дистанционного управления. Во‑вторых, считаем, что команды, приходящие с верхнего уровня АСУ ТП сбрасываются на верхнем уровне сразу после «реакции» автомата. Начальное состояние – «Стоп». В этом состоянии двигатель не работает, сигналы iMotorOn и iOverHeat сброшены (имеют значение FALSE). При появлении сигнала сMotorOn автомат переходит в состояние «Запуск двигателя». При этом формируется сигнал для включения двигателя – qMotorOn. При появлении сигнала iMotorOn выполняется перевод автомата в состояние «Работа», при этом сигнал qMotorOn сбрасывается. Переход из состояния «Работа» возможен либо в состояние «Стоп» по команде cMotorOff (через состояние «Останов двигателя»), либо в состояние «Перегрев» по появлению сигнала iOverHeat. Из состояния «Перегрев» в состояние «Останов двигателя» автомат переводится по команде cMotorOff. Таким образом оператор подтверждает, что информация об аварийном останове им воспринята. Граф переходов конечного автомата управления двигателем насоса приведён на рис. 7. Над каждой стрелкой записывается: – условие перехода – логическое выражение, которое должно принять значение «истина» (TRUE), для выполнения перехода; – действия над выходами автомата (установить, сбросить), которые выполняются при переходе из одного состояния в другое. Действия записываются в квадратных скобках “[ ]”.
Рис. 7. Диаграмма переходов конечного автомата На рис. 7 отсутствует ещё одно состояние – неисправность «Двигатель не включился». Переход в это состояние должен происходить из состояния «Запуск двигателя», в случае, если при подаче сигнала на включение двигателя (qMotorOn=TRUE) в течение трёх секунд не появляется сигнал iMotorOn. Для того чтобы засечь время, необходимо использовать таймер задержки включения. В соответствии с концепцией SWITCH-технологии таймер располагается «снаружи» автомата. Поэтому для анализа выхода таймера в схему связей автомата нужно добавить ещё один входной сигнал «Превышено время ожидания пуска» – tNotRun (рис. 8). Для запуска таймера может быть добавлен отдельный сигнал, но, в данном случае, будет использоваться сигнал qMotorOn. Окончательный вид диаграммы переходов автомата управления двигателем насоса представлен на рис. 9.
Рис. 8. Схема связей автомата
Рис. 9. Диаграмма переходов автомата управления двигателем насоса. Теперь, получив полное описание правил функционирования автомата (рис. 8, 9), можно приступать к формальной разработке программы, реализующей этот автомат. Текст программы представлен ниже. Обратите внимание, что программа реализации автомата вызывается только при появлении сигнала iAuto, а также на то, что функциональный блок, реализующий таймер, вызывается постоянно, за пределами программы реализации автомата. Для хранения номера текущего состояния автомата используется переменная State типа INT. var T1: TON; end_var
(* Вызов таймера задержки включения *) T1(IN:= qMotorOn, PT:= t#3s); tNotRun:= T1.Q;
sAuto:= iAuto;
IF iAuto THEN (* Если дистанционный режим включен, *) (* то рассчитываем состояние автомата*) case State of 1: if cMotorOn then qMotorOn:= TRUE; State:= 2; end_if; 2: if iMotorOn then qMotorOn:= FALSE; sMotorOn:= TRUE; State:= 3; end_if; if tNotRun then qMotorOn:= FALSE; sNotRun:= TRUE; State:= 6; end_if; 3: if cMotorOff then qMotorOff:= TRUE; State:= 4; end_if; if iOverHeat then sMotorOn:= FALSE; sOverHeat:= TRUE; State:= 5; end_if; 4: if NOT iMotorOn then sMotorOn:= FALSE; qMotorOff:= FALSE; State:= 1; end_if; 5: if cMotorOff then sOverHeat:= FALSE; State:= 1; end_if; 6: if cMotorOff then sNotRun:= FALSE; State:= 1; end_if;
else (* инициализация состояния автомата *)
if iMotorOn then sMotorOn:= TRUE; State:= 3; else sMotorOn:= FALSE; State:= 1; end_if; end_case;
ELSE (* Если находимся в ручном режиме *)
(* Сбрасываем выходы контроллера *) qMotorOn:= FALSE; qMotorOff:= FALSE;
(* Определяем состояние двигателя насоса *) if iMotorOn then sMotorOn:= TRUE; State:= 3; else sMotorOn:= FALSE; State:= 1; end_if; END_IF;
|
