10. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Появление на современных предприятиях промышленных роботов, этих «механических» рабочих, дало поразительные результаты, однако, если внимательнее приглядеться к автоматизации, то можно обнаружить более скромную, но не менее важную роль, которую играют логические системы управления. Их основой являются программируемые контроллеры (ПК), детально рассмотренные в гл. 12.
Слово робот знакомо практически каждому, но вряд ли каждый может объяснить, что такое «программируемые контроллеры», «цифровая электроника» или «логические системы управления». Однако все эти термины относятся к основным элементам, которые повсеместно используются в автоматических системах, в том числе и во многих роботах. Данная глава имеет целью объяснить, что такое логическое управление и почему оно столь важно для автоматизации производства и робототехники.
В состав промышленного предприятия входят машины, процессы, люди, сырье и готовая продукция, причем все эти компоненты взаимодействуют в соответствии с планами, целями, инструкциями и режимами производства. Выполнению этих планов и целей препятствуют некачественное сырье, поломки машин, различные помехи для людей и процессов, бракованная продукция, простои и прочие неприятности, присущие реальному миру. Производственная система должна учитывать эти неприятности, принимая соответствующие решения и осуществляя корректирующие действия; при этом не имеет значения, кем принимаются решения — людьми или машинами. Кроме анализа этих неприятностей система, принимающая решения, должна задавать обычный и естественный порядок действий: когда необходимо выполнить следующую операцию и какую именно.
Решения, принимаемые на производстве, иногда делят на две большие категории: 1) решения по основным признакам и 2) решения по значениям переменных.
В сфере приемки продукции и контроля качества решения по основным признакам имеют вид «Принять/Отклонить» или «Годен/Не годен», тогда как решения по значениям переменных основаны на вопросах типа:
1. Насколько, высока температура?
2. Каков вес?
3. Какова длина заготовки?
Рис. 10.1
Небольшая печь для предварительного разогрева кузнечных заготовок
Контроль качества — это не единственная сфера, где решения принимаются по основным признакам и значениям переменных. Рассмотрим следующие вопросы, подразумевающие принятие решений людьми или машинами:
1. Действует ли подающий конвейер на линии разлива № 2?
2. Сколько имеется в наличии контейнеров, используемых на линии упаковки?
Если на вопрос можно ответить «да» или «нет», это значит, что он имеет отношение к основным признакам и открывает прямой путь к автоматизации с помощью логической системы управления.
Даже если вопрос имеет отношение к значениям переменных и ответ на него выражается числом или количеством вместо «да» или «нет», его можно свести к цепочке принятия решений да/нет и тем самым установить искомое значение. Таким образом, промышленная логическая система управления может быть использована непосредственно — в случае принятия решений по основным признакам, а также косвенно — в случае принятия решений по значениям переменных. Это будет проиллюстрировано ниже рядом примеров.
Простой пример поможет нам вывести из сферы абстракции понятие о логических системах управления. На рис. 10.1 схематически изображена небольшая печь для предварительного разогрева кузнечных заготовок. В печь подается природный газ; в случае исчезновения пламени необходимо вновь зажечь горелку, а если это не удается, то подача горючего должна быть прекращена во избежание серьезной аварии. При грубом ручном управлении рабочий может контролировать пламя и изменять положение вентиля, регулирующего подачу топлива. Однако критерии эффективности и безопасности требуют, чтобы система управления автоматически контролировала состояние процесса и при необходимости оперативно вмешивалась в его ход. Разумеется, в ручных действиях необходимость все же остается хотя бы потому, что автоматическая система запускается и останавливается двухпозиционным переключателем. Систему можно усложнить путем применения таймера, автоматически регулирующего цикл зажигания. Это усложнение требует, однако, тщательного предварительного исследования процесса с целью установить все логические связи между отдельными переменными. Для этого можно воспользоваться несколькими методами; мы рассмотрим их в данной главе и начнем с так называемых «таблиц истинности».
10.1. ТАБЛИЦЫ ИСТИННОСТИ
Таблица истинности — это матрица, устанавливающая связь между всеми возможными комбинациями логических переменных и соответствующими им значениями функции. Для иллюстрации мы воспользуемся еще одним примером, который даже проще, чем рассмотренная выше система управления печью.
Пульт управления с блокировкой. Предположим, что производственный процесс управляется с пульта, и мы хотим ограничить доступ к пульту путем блокировки, ключ к которой имеется только у определенных лиц. Для наибольшей простоты предположим, что на пульте имеется всего один орган управления — двухпозиционный переключатель (положения ВКЛ/ВЫКЛ), не считая замка блокировки (рис. 10.2). Подобный пульт с блокировкой представляет собой логическую систему управления с переменными дискретного типа, каждая из которых может принимать два и только два значения или состояния. Эти переменные и их состояния определим следующим образом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
