Моделирование электротехнических систем и систем автоматики

Рис. 83. Структура алгоритма модели, записанная языком CFC

IF ET5=TRUE OR ET3=TRUE

OR ET0=TRUE

THEN VET:=5;K3:=FALSE;

RAZN:=SC-VET;

IF RAZN=65535 AND RAZN>65525

OR

SC<VET

THEN K6:=TRUE; K7:=FALSE;

ELSE K6:=FALSE; K7:=TRUE;

END_IF;

IF SC=VET

THEN K3:=TRUE;

ELSE K3:=FALSE;

END_IF;

END_IF;

Рис. 84. Структура ST-программы модуля К_BLOK

Модуль SCHETTAIM кнопкой К3 запускает в работу генератор импульсов, который имитирует работу импульсных этажных датчиков лифта. Такой генератор состоит из таймера и триггера. В свою очередь, импульсы генератора формируют числовое состояние счетчика, имитирующего этажное положение кабины лифта.

141

Программа модуля SCHETTAIM написана на алгоритмическом языке релейных диаграмм (LD). Структура программы этого модуля показана на рис. 85.

Рис. 85. Структура программы функционального модуля

SCHETTAIM

В этой программе элемент «timer» совместно с элементом «trig» за каждую секунду формирует короткий импульс, который через контакт К4 поступает на вход CU счетчика. Если контакт К6 будет замкнут, то каждый из этих импульсов увеличивает численное состояние CV счетчика на единицу. Импульсы, поданные через контакты К4 и К7, включают в работу катушку Z, которая передает свое состояние на вход CD счетчика. При этом счетчик переключается на режим обратного счета, при котором его численное состояние CV уменьшается с каждым им-

142

пульсом. Состояние параметра CV счетчика присваивается параметру SC, который передается модулю К_BLOK как входной сигнал и используется им при формировании логического состояния параметров К6 и К7.

Имитационная часть модели создается средствами приложения Vizu, структурно входящего в программный пакет CoDeSys. На рис. 83 показан вид рабочего окна объекта Vizu с расположением на нем основных функциональных элементов имитации

лифта на конкретный этаж (для простоты модели используют только три таких кнопки). Столбчатый указатель времени 5 предназначен для регистрации внутреннего состояния таймера.

Параметры каждого элемента этой модели устанавливаются через соответствующее оконное меню. При раскрытии приложения Vizu, появляется окно рабочего поля, структура которого показана на рис. 87.

143

Рис. 87. Структура меню приложения Vizu в программном пакете

CoDeSys

На рабочем поле приложения Vizu устанавливаются функциональные блоки графической части модели, которые могут располагаться в любом месте этого поля и переноситься курсором с места их первоначальной установки в другое положение.

Функциональные свойства объектов этой модели не зависят от их положения на рабочем поле. Эти свойства, как обычно, устанавливаются через меню ввода параметров, которое раскрывается после установки курсора на контуре объекта модели и последующего двойного щелчка левой клавиши «мыши».

Вид раскрывшегося меню установки параметров конфигурации для кнопки К3 показан на рис. 87. В позиции Colors этого меню устанавливается цвет логического состояния кнопки К3. В положении OFF цвет кнопки зеленый, а при ее нажатии (положение ON) этот цвет должен быть красным.

Связь функциональных элементов в приложении Vizu обеспечивается через позицию Input установочного меню. При выборе позиции Input конфигурация окна меняется, после чего нужно («галочкой») отметить позицию Tap variable, а в проти-

144

воположном строковом окне нужно записать имя выбранного функционального блока (в нашем случае это К3).

Прозрачность параметров всех подпрограмм комбинированной модели (они могут быть использованы всеми подпрограммами модели) сохраняется лишь в том случае, если им будет присвоен глобальный статус, в противном случае эти параметры остаются локальными и могут использоваться только внутри конкретной подпрограммы. Для остальных подпрограмм в этом случае эти параметры остаются незаметными.

После описания через соответствующие подпрограммы все составные функциональные модули имитационной модели необходимо соединить в общую алгоритмическую структуру. Эту роль в комбинированной имитационной модели выполняет программный модуль, составленный на языке CFC – последовательных функциональных схем. Структура этого модуля показана на рис. 83.

По аналогии с моделью, составленной в программном пакете CoDeSys, строятся подобные модели и в других программных пакетах. Например, аналогичные модели строятся в таких программных пакетах как InTouch и Genesis32.

Пример построения имитационной модели в программном пакете InTouch мы рассмотрели в подразд. 7.3 (см. рис. 38). Структура алгоритма для этой модели представлена на рис. 39. Реализация этого алгоритма осуществляется путем выбора необходимых функциональных блоков с заданными параметрами

ипривязке их к разработанному алгоритму.

Кфункциональным блокам этой модели были отнесены модули со следующими параметрами: Uroven, Рritok, Rabota, Rasxod, Zeleniy, Krasniy. Привязка этих модулей к общей струк-

туре алгоритма производится через подпрограмму, которая в этом программном пакете носит название «Script». Согласно конфигурации главного меню пакета InTouch, представленного на рис. 88, для записи подпрограммы Script необходимо через

145

Рис. 88. Схема раскрытия окна Application Script

позиции Scrip 1 и Application 2 раскрыть окно 3 «Application Script», в котором помещается эта подпрограмма.

В раскрывшемся окне Application Script нужно выбрать позицию 4 «While Running» и после ее раскрытия на рабочем поле записать текст подпрограммы. Подпрограмма Script записывается на алгоритмическом языке «БЭЙСИК». Текст этой подпрограммы должен содержать следующее команды и логические отношения:

uroven=uruven+pritok; IF uruven>12000 THEN

Rabota=1; ELSE

IF uroven<2000 THEN Rabota=0;

ENDIF;

ENDIF;

IF Rabota==1 THEN uroven=uruven-rasxod; ENDIF;

146

Управление работой сигнальных ламп, которые отслеживают величину уровня воды в водосборнике, выполняет отдельная подпрограмма, которая набирается в окне с названием «Data Change Script. Это окно появляется при раскрытии позиции 5 «Data Change»» (см. рис. 88). В этом окне в строке «Tagname [field]» нужно набрать имя переменной «uroven», от значения которой зависит состояние сигнальных ламп Zeleniy и Krasniy. В окне Data Change Scrip набирается следующая подпрограмма:

IF uroven>3000 THEN

Krasniy =1;

ELSE

Krasniy =0;

ENDIF;

IF uroven>12000 THEN

Zeleniy =1;

ELSE

IF uroven>2000 THEN

Zeleniy =0;

ENDIF;

ENDIF;

Первая команда этого текста является командой ветвления. Если уровень воды в водосборнике превысит значение 3000, то эта команда переводит нижнюю сигнальную лампу в состояние «включено» (переменная Krasniy =1), иначе эта лампа будет находиться в состоянии «выключено».

Вторая команда ветвления этой программы переводит верхнюю сигнальную лампу в состояние «включено» (переменная Zeleniy =1), если уровень воды в водосборнике превысит параметр 12000, что соответствует моменту включения в работу насоса. Перевод этой лампы в состояние «выключено» будет выполнен по ветви ELSE только в случае, если уровень воды будет меньше, чем параметр 2000, что соответствует моменту выключения насоса.

147

Таким образом, в программном пакете InTouch подпрограммы Script и Data Change Script, написанные разработчиком комбинированной имитационной модели на алгоритмическом языке БЕЙСИК, объединяют в общий алгоритм функциональные объектные модули, которые реализуются через собственные подпрограммы, встроенные в этот программный пакет.

При разработке комбинированной имитационной модели в программном пакете Genesis32 включение функциональных объектных модулей в единый алгоритм выполняется аналогично.

10.КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ

ВСИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ

Современные системы управления технологическими процессами строятся на основе цифровых микропроцессорных устройств, во многих из которых имитационные модели являются составной их частью, обеспечивая наглядность составления программ для их управления и визуализацию протекания управляемого процесса.

Разработка таких моделей происходит в три этапа:

•непосредственная разработка модели;

•проверка работоспособности модели средствами симуляции;

• загрузка готовой модели, как программного продукта, в контроллер.

Непосредственная разработка имитационной модели, предназначенной для управления контроллером, всегда осуществляется на компьютере с использованием соответствующих программных пакетов. Порядок этой разработки ничем не отличается от рассмотренного нами процесса разработки обычных компьютерных моделей. Особенность этого процесса состоит только в том, что разработанную модель необходимо привязать к конфигурации программных средств конкретного контроллера.

148

Обычно имитационные модели, как управляющие программы для контроллеров, используются в контроллерах особого вида, которые называются интеллектуальными реле. К таким контроллерам относят контроллеры серии Logo, среди которых могут быть Zelio-Logic2 и LOGO Siemens.

Рассмотрим принцип работы контроллера серии ZelioLogic2 при управлении последовательным пуском конвейеров в конвейерной линии. Программа, представленная на рис. 89, предназначена для решения этой задачи. Эта программа представляет собой имитационную модель, составленную из функциональных модулей-таймеров.

Рис. 89. Схема программы последовательного запуска контроллером Zelio-Logic2 4 конвейеров в конвейерной линии

Набор этой программы осуществляется на рабочем поле модели с зарезервированными окнами. Окна типа I1, I2, I3… предназначены для привязки модели к элементам контроллера, обеспечивающим прием сигналов от внешних датчиков или органов ручного управления. Для обеспечения связи кнопки К1 модели (программы управления) с пусковой кнопкой на пульте

149

оператора конвейерной линии необходимо эту кнопку разместить в окне I1. Аналогично окна типа Q1, Q2, Q3… предназначены для привязки модели к элементам контроллера, обеспечивающим передачу результата моделирования (управляющего воздействия) к исполнительным устройствам, обеспечивающим пуск каждого из конвейеров.

Программа, представленная на рис. 89, работает следующим образом.

Сигнал с пусковой кнопки К1 одновременно подается на вход сразу двух таймеров (Т1 и Т2). При этом таймер Т1 включает на заданное время сигнальную лампу L1. Таймер Т2 с заданной задержкой времени включает в работу первый конвейер Q1 и одновременно запускает в работу таймер Т3. Этот таймер аналогично с заданной задержкой времени запускает в работу следующий конвейер и очередной последующий таймер. Такая схема запуска может быть применена для всех конвейеров в конвейерной линии.

Аналогичную задачу по управлению последовательным запуском конвейеров в конвейерной линии может выполнять контроллер серии LOGO Siemens. Программа, предназначенная для решения этой задачи с помощью этого контроллера, также может быть представлена в форме имитационной модели. Однако эта модель строится на принципе логической структуры и состоит из набора логических модулей и таймеров. На рис. 90 показана схема этой программы, которая используется для управления контролером LOGO Siemens при последовательном запуске конвейеров в конвейерной линии.

Связь алгоритма этой имитационной модели с портами ввода-вывода контроллера LOGO Siemens осуществляется через зарезервированные входы I1, I2, I3…, которые являются каналами ввода этого контроллера, Аналогично выходы Q1, Q2, Q3… являются зарезервированными каналами вывода, к которым подключаются пусковые реле РП1, РП2, РП3 каждого из конвейеров конвейерной линии.

150