Konferencje_IX_Konferencja_Odlewnicza_Technical_mxu04.pdf

MODELOWANIE I PROGRAMOWANIE PRACY

NAP DÓW PNEUMATYCZNYCH

IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006

MODELOWANIE I PROGRAMOWANIE PRACY

NAP DÓW PNEUMATYCZNYCH

Tadeusz MIKULCZY SKI 1 ,

Daniel NOWAK 2 ,

Rafał WI CŁAWEK 3

Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji

Politechniki Wrocławskiej,

Wrocław

1. Streszczenie.

Zaprezentowano metod Grafpol modelowania dyskretnych procesów

produkcyjnych i programowania programowalnych sterowników logicznych PLC

(ang. Programmable Logic Controller). Zdefiniowano algorytmy: procesu-sie Grafpol GP

oraz sterowania – sie Grafpol GS. Przedstawiono sposób zapisu, na podstawie wykazu

instrukcji programu (WIP), programu u ytkownika sterownika PLC, w j zyku logiki

drabinkowej LD (ang. Lader Diagram). Wykazano, e metod Grafpol mo na modelowa

i programowa dowolnie zło one procedury – sekwencyjne, czasowe, współbie ne oraz

mieszane – algorytmów dyskretnych procesów produkcyjnych.

2. Wst p.

Laboratorium

Podstaw

Automatyzacji

Instytutu

Technologii

Maszyn

i Automatyzacji

Politechniki

Wrocławskiej

opracowano

now

metod

Grafpol

modelowania

procesów

dyskretnych

programowania

sterowników

PLC

(ang. Programmable Logic Controller).

Sie Grafpol GP (algorytm procesu) przedstawia w sposób graficzny, kolejno

wykonywania etapów elementarnych procesu oraz podane, w postaci analitycznej,

logiczne warunki ich realizacji.

Do syntezy sieci Grafpol GP podstaw stanowi sie operacyjna, która przedstawia

w sposób graficzny: kolejno wykonywania etapów elementarnych oraz warunki ich

realizacji.

Sie Grafpol GS (algorytm sterowania) otrzymuje si w wyniku transformacji sieci

Grafpol GP i przedstawia ona zewn trzne sygnały (WE i WY) sterownika PLC. Algorytm

sterowania stanowi podstaw do wyznaczenia WIP, które musi wykona sterownik PLC,

aby przebieg sterowania procesem był zgodny z zało onym algorytmem jego realizacji.

WIP jest przedstawiany w postaci zbioru zda logicznych, w którym podstawow

form zdaniow jest zdanie warunkowe ,,Je li …, to … „. WIP, po uwzgl dnieniu pami ci,

stanowi podstaw do zapisu programu u ytkowego (np. w j zyku LD, ST, itd.) sterownika

PLC.

Procedur modelowania procesów dyskretnych i programowania sterowników PLC

zilustrowano na rys. 1.

1 prof. dr hab. in ., tadeusz.mikulczynski@pwr.wroc.pl

2 dr in . daniel.nowak@pwr.wroc.pl

3 dr in ., rafal.wieclawek@pwr.wroc.pl

121

Odlewnictwo XXI wieku

technologie, maszyny i urz dzenia odlewnicze

IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006

ETAP II

ETAP V

ETAP I

ETAP III

ETAP IV

Schemat

funkcjonalny

Opis słowny

algorytmu

procesu

Model

algorytmu

procesu

Sie

operacyjna

Grafpol GP

Algorytm

sterowania

Wykaz

instrukcji

programu

J zyki

programowania

PLC

Program

u ytkowy

PLC

WIP

Grafpol GS

Rys. 1.

Schemat procedury modelowania procesów dyskretnych i programowania

sterowników PLC

3. Modelowanie i programowanie metod grafpol pracy nap dów pneumatycznych.

Zastosowanie metody Grafpol do modelowania procesów dyskretnych

i programowania sterowników PLC zostanie zilustrowane na przykładzie modelowania

programowania pracy siłowników pneumatycznych.

3.1. Algorytm procesu. Sieci: operacyjna i Grafpol.

Algorytm dyskretnego procesu produkcyjnego reprezentuj : sie operacyjna oraz

wyznaczona na jej podstawie sie Grafpol.

3.1.1. Sie operacyjna.

Sie operacyjn stanowi trójka

SO = <E,W,O>

gdzie:

E = {e1, e2, … , ee} – sko czony, niepusty zbiór etapów elementarnych procesu,

W = {w1, w2… , ww}– sko czony, niepusty zbiór warunków logicznych,

O = {o1, o1, … , oo}– sko czony zbiór w złów alternatywy i (lub) koniunkcji.

Na rysunku 2 pokazano symbole graficzne podstawowych elementów sieci operacyjnej.

Rys. 2. Symbole graficzne elementów sieci operacyjnej: klatka operacyjna (a), klatka

warunkowa (b), w zeł alternatywy (c), w zeł koniunkcji (d), rozgał zienie sygnału (e),

klatka START(f)

Podstaw do budowy sieci operacyjnej stanowi schemat funkcjonalny procesu, jego

dekompozycja na etapy elementarne oraz opis słowny algorytmu procesu.

Zastosowanie sieci operacyjnej do modelowania algorytmów procesów dyskretnych

zilustrowano

przykładzie

modelowania

algorytmu

pracy

dwóch

nap dów

pneumatycznych S1 i S2.

Przykład

Na rysunku 3a pokazano schemat funkcjonalny dwóch nap dów pneumatycznych.

Proces stanowi sekwencja etapów elementarnych E1-E4:

ETAP E1: * wysuw tłoczyska siłownika S1*

122

Nowa Sól 08-09.06.2006 r.

MODELOWANIE I PROGRAMOWANIE PRACY

NAP DÓW PNEUMATYCZNYCH

IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006

Realizacja: S1+ (EZ1+)

Sygnalizacja: WP2=1

ETAP E2: * wysuw tłoczyska siłownika S2*

Realizacja: S2+ (EZ2+)

Sygnalizacja: WP4=1

ETAP E3: * wsuw tłoczyska siłownika S1*

Realizacja: S1- (EZ1-)

Sygnalizacja: WP1=1

ETAP E4: * wsuw tłoczyska siłownika S2*

Realizacja: S2- (EZ2-)

Sygnalizacja: WP3=1

Nap dy pneumatyczne powinny pracowa cyklicznie.

Na rysunku 3b pokazano sie operacyjn , przedstawiaj c algorytm pracy nap dów

pneumatycznych.

3.1.2. Sie Grafpol GP.

Sie Grafpol GP stanowi trójka

GP=<E,T,K>

gdzie:

E = {e1, e2, …, ee} – sko czony, niepusty zbiór miejsc, które reprezentuj etapy

elementarne, T={t1, t2…, tt} – sko czony, niepusty zbiór tranzycji (przej ), które

reprezentuj warunki logiczne realizacji etapów elementarnych, K – odcinków

zorientowanych.

Symbole graficzne stosowane do budowy sieci Grafpol GP przedstawiono na rys. 4.

Rys. 3. Schemat funkcjonalny dwóch nap dów pneumatycznych (a), sie operacyjna – algorytm

pracy nap dów pneumatycznych i warunki realizacji etapów elementarnych (b)

123

Odlewnictwo XXI wieku

technologie, maszyny i urz dzenia odlewnicze

IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006

Rys. 4. Symbole graficzne elementów sieci Grafpol: miejsca (etapy elementarne) (a), tranzycji (b),

tranzycji okre laj cej rozpocz cie realizacji procedury współbie nej (c), tranzycji reprezentuj cej

zako czenie realizacji procedury współbie nej (d), etapu START (e)

Przykład

Na rysunku 5a zamieszczono sie Grafpol GP reprezentuj c algorytm pracy

nap dów pneumatycznych.

Rys. 5. Sie Grafpol GP (a), algorytm sterowania – sie Grafpol GS – prac nap dów

neuma- tycznych i WIP programu u ytkowego PLC (b)

3.2 Algorytm sterowania – sie Grafpol GS.

Algorytm sterowania wyznacza si na podstawie transformacji algorytmu procesu.

Transformacja algorytmu procesu polega na odwzorowaniu zbioru etapów sieci Grafpol

GP zbiorem zmiennych wyj ciowych sterownika PLC, których sygnały wyj ciowe steruj

realizacj etapów elementarnych.

Algorytm sterowania – sie Grafpol GS – stanowi trójka

GS=<S,T,K>

gdzie:

S = {s1, s2,…, ss} – sko czony, niepusty zbiór miejsc zwanych krokami (ang. steps).

Kroki reprezentuj sygnały wyj ciowe PLC.

T, K – zbiory równowa ne zbiorom T,K sieci Grafpol GP.

Przykład

Na rysunku 5b zamieszczono algorytm sterowania - sie Grafpol GS – prac

nap dów pneumatycznych oraz wykaz instrukcji programu, które powinien wykonywa

sterownik PLC, aby przebieg pracy nap dów pneumatycznych był zgodny z zało onym

algorytmem.

124

Nowa Sól 08-09.06.2006 r.

MODELOWANIE I PROGRAMOWANIE PRACY

NAP DÓW PNEUMATYCZNYCH

IX KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2006

Na rysunku 6a pokazano schemat sygnałów WE/WY (I/O) PLC, natomiast na rys. 6b

przedstawiono program u ytkowy PLC, napisany w j zyku LD.

Rys. 6. Schemat sygnałów WE/WY PLC (a) oraz program u ytkowy PLC (b)

4. Modelowanie i programowanie procedur zło onych.

Zasady modelowania i programowania procedur zło onych – np. sekwencyjno-

czasowych, współbie nych – algorytmów procesów dyskretnych, zostan zilustrowane na

przykładzie modelowania i programowania procesu mieszania materiałów sypkich.

Schemat funkcjonalny procesu mieszania materiałów sypkich został przedstawiony na

rys. 7.

Rys. 7. Schemat funkcjonalny procesu mieszania materiałów sypkich

Na rysunku 8a zamieszczono algorytm, sie operacyjn , procesu mieszania

materiałów sypkich, natomiast na rys. 8b pokazano sie Grafpol GP.

125

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: