Программируемые контроллеры (Глава 12 книги "Роботы и автоматизация производства")

12. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ

Настоящая глава является заключительной по теме «Системы управления промышленным оборудованием». Эта тема нашла отражение в гл. 10—12. В гл. 10 дан анализ логических систем управления промышленным оборудованием. В гл. 11 рассмотрены способы программирования. В настоящей главе раскрыта процедура реализации систем управления с использованием одного из наиболее простых устройств, предназначенных для ускорения автоматизации производства. Эти устройства отличаются очень высокой гибкостью и могут применяться для автоматизации практически любого производственного процесса. Такие устройства, называемые программируемыми контроллерами (ПК), обеспечивают контроль безопасности работы оборудования и потребления электроэнергии, а также управляют станками и автоматическими производственными линиями.

Представляет интерес взаимосвязь между ПК и промышленными роботами. Относительно несложно осуществлять с помощью индикации контроль за, работой системы управления, которая выдает управляющие сигналы на пуск робота. Формирование таких сигналов осуществляется на основе данных, поступающих на входы системы от соответствующих Датчиков, контролирующих технологический процесс. Возможен визуальный контроль по индикации выходного сигнала от робота к ПК. Этот сигнал является командой на пуск станка. Однако, кроме приведенных примеров, обычные ПК находят широкое применение в качестве устройств управления роботами. Отдельные элементы движения рабочих органов робота, например, ВЫЙТИ В ПОЗИЦИЮ—ЗАХВАТИТЬ — ВЕРНУТЬСЯ В ИСХОДНУЮ ПОЗИЦИЮ — ПОВЕРНУТЬ—ВЫЙТИ В ПОЗИЦИЮ — ОСВОБОДИТЬ—ВЕРНУТЬСЯ В ИСХОДНУЮ ПОЗИЦИЮ и т. п., находятся под непосредственным контролем универсальных ПК, которые имеются в продаже. Таким образом, представляется возможность создания промышленного робота (особенно с ограниченным числом степеней подвижности) с использованием пневмоцилиндров, двигателей, приводов "и конечных выключателей, а также ПК в качестве системы управления.

12.1. ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ПК?

Аббревиатура ПК может означать несколько понятий даже для людей, занятых в одной и той же области деятельности, не говоря уже о ее значениях в других областях. В начале 70-х гг. был разработан программируемый калькулятор — малогабаритное вычислительное устройство, которое могло запоминать некоторую последовательность арифметических команд. В начале 80-х гг. фирмой ИБМ стал широко применяться термин персональный компьютер, который относится к группе малогабаритных ЭВМ» отличающихся невысокой стоимостью; большинство пользователей и производителей стали называть такие недорогие ЭВМ

домашними компьютерами. Тем не менее ни персональный компьютер, ни программируемый калькулятор не являются типом ПК, целиком предназначенным для управления роботами и автоматизации производства. Именно ПК предоставил широкие возможности для автоматизации заводского оборудования, особенно при реализации систем управления промышленным оборудованием и автоматическими линиями.

Рис. 12.1

Программируемый контроллер:

I — переносной программатор; 2 — центральный процессор; 3 — интерфейс; 4 — контакты входов-выходов; 5 — входы; 6 — от процессора; 7 — к технологическому оборудованию; 8 — выходы; 9 — аварийное батарейное питание; 10 — память; 11 — источник питания

На рис. 12.1 в виде схемы представлены основные элементы типичного ПК. Питание ПК осуществляется от обычной сети, хотя ПК может обеспечить питание схем управления большой мощности при напряжении 440 В и выше. Совместно с ПК применяется съемный модуль-программатор. Один и тот же программатор может быть переставлен с одного ПК на другой. После подключения к одному из ПК программатор может быть подключен к другим ПК или отправлен на хранение. Интерфейсные устройства и устройства ввода-вывода данных, входящие в состав ПК, как показано на рис. 12.1, могут представлять собой дополнительные съемные модули.

Сравнение ПК с ЭВМ. Компоненты блока центрального процессора ПК, такие, как память и ЦП (центральный процессор), позволяют предположить, что ПК представляет собой разновидность ЭВМ. Действительно, и программируемый калькулятор, и персональный компьютер, и программируемый контроллер включают в качестве базового элемента ЭВМ, построенную на микропроцессорной основе. Все же лучше не рассматривать ПК в качестве ЭВМ. Почему? ЭВМ с высокой скоростью выполняет последовательность операций. Отдельные команды в этой последовательности выполняются за микросекунды и даже за доли микросекунд. Однако для выполнения полной программы, состоящей из последовательности таких команд, могут потребоваться секунды, минуты или даже часы. При этом время выполнения зависит от сложности программы. Однако подобное функционирование совершенно не подходит к типовому ПК. На выполнение полной программы ПК тратятся доли секунды, а отдельные шаги программы отрабатываются не быстрее, чем в обычных ЭВМ. Поэтому программа должна быть короче и проще. Сокращение и упрощение программы не вызывает проблем, поскольку основной задачей ПК является принятие логических решений типа да-нет, а не манипуляция большой последовательностью сложных арифметических вычислений над огромным количеством данных. Исполнение всей последовательности команд ПК происходит столь быстро, что обычно процесс такой реализации рассматривается как одномоментный. Таким образом, ПК непрерывно и практически без задержки анализирует данные с датчиков, контролирующих технологический процесс, формирует логические решения и передает выходные данные в виде управляющих сигналов на органы управления тем же процессом.