Шемелин В.К. (сост.). Проектирование автоматизированных систем

Подождите немного. Документ загружается.

При этом приоритет реализации вызова, при наличии нескольких вызовов

поступивших одновременно, имеют этажи с наибольшими номерами (верхние

этажи);

Если на каком либо этаже вызов кабины лифта требует повторного нажатия кнопки

«Пуск», то это следует рассматривать как отказ, т.е. как аварийную ситуацию;

Если после останова кабины лифта привод открывания дверей кабины автоматически

не срабатывает, то должна быть предусмотрена процедура повторной попытки

включения привода открывания двери;

должны быть предусмотрены следующие временные паузы: пауза №1, длительностью 5

сек., после остановки кабины лифта на этаже вызова; пауза №2, длительностью 10

сек., после открывания двери кабины; пауза №3, длительностью 3 сек., перед второй

попыткой включения привода открывания двери.

Блок-схема процесса управления лифтом включает 27 блоков. Каждый блок

обозначен цифрой в нотации, которая отображает последовательность операций

управления лифтом.

Из анализа блок-схемы рис.8.2 видно, что процесс управления лифтом

представляет собой замкнутый процесс - цикл, с повторяющимися процедурами реализации

каждого запроса при вызове этажа и с реализацией аварийных ситуаций, связанных с

различными нештатными факторами.

В начале работы осуществляется вызов нужного этажа здания путем нажатия

кнопки «Пуск». Первый блок означает процедуру фиксирования всех номеров этажей,

вызываемых одновременно и независимо друг от друга, причем первым к реализации

будет готов вызов, который зафиксировал самый верхний этаж. Номера вызываемых

этажей (этажей вызова) должны запоминаться в специальных ячейках памяти

контроллера (обозначим их как: N

; N

;... N

Подробно эта процедура будет рассмотрена на уровне программного алгоритма

управления лифтом.

Второй блок определяет ситуацию, при которой выясняется - произошел ли отказ

при нажатии кнопки «Пуск», т.е. на одном из этажей потребовалось повторное нажатие

кнопки «Пуск». Если это произошло, то управление передается блоку 3 (включение

аварийного режима) и далее блоку 4 (отключение питающего напряжения и включение

аварийной сигнализации). Если же нигде не было вторичного нажатия кнопки «Пуск», то

управление передается блоку 5, который определяет направление движения кабины

лифта. При движении кабины лифта должны фиксироваться номера этажей, через

которые проходит кабина. Эти номера обозначим как номера фактических этажей

(текущие номера): N

; N

;... N

). При этом могут быть три ситуации:

номер этажа вызова и номер фактического этажа сразу же совпали (ошибочный

вызов номера этажа, на котором и находится вызывающий), т.е. N

= N

. При

этом управление передается блоку 6 - «Выключение привода Ml движения

кабины лифта»;

номер этажа вызова меньше чем номер фактического этажа, т.е. N

i <

. При этом

управление передается блоку 7 — «Включение привода движения кабины Ml в

направлении - ВНИЗ»;

номер этажа вызова больше номера фактического этажа, т.е.

фi

. При этом

управление передается блоку 8 - «Включение привода движения кабины Ml в

направлении - ВВЕРХ».

Если же номер этажа вызова достигнут, в заданном диапазоне этажей, то, при

движении кабины ВНИЗ, блок 11 подает сигнал блоку 15 —«Отключение привода

движения кабины - останов кабины лифта». Соответственно, при движении кабины

ВВЕРХ, блок 12 передает сигнал блоку 16 с той же командой — «Отключение привода

движения кабины — останов кабины лифта».

Далее, блок 17 проверяет факт выключения привода при движении кабины ВНИЗ, а

блок 18, соответственно, проверяет факт выключения привода при движении кабины

ВВЕРХ.

Если в том или другом случае привод движения кабины не выключился, то

управление передается в аварийный блок 3.

При срабатывании останова привода движения кабины лифта или блок 17 или блок 18

подают команду на блок 19 - образование временной задержки — паузы №1,

длительностью 5 сек.

После паузы №1 формируется команда на блок 20 -на включение привода М2 –

привода открывания/закрывания двери кабины лифта.

Блоком 21 проверяется факт включения привода двери в режиме «Открыть» и, если

привод сработал, то формируется команда на блок 22, на организацию паузы №2,

длительностью 10 сек. После паузы №2 формируется команда на блок 23 - «Включить

привод двери кабины лифта в режиме «Закрыть». Блоком 24 проверяется факт

срабатывания привода двери кабины в режиме «Закрыть». Если привод сработал, то

управление передается в начало цикла работы лифта - на блок 2, а если привод не

сработал, то управление передается в аварийный блок 3.

В случае, если при первичной попытке открывания кабины лифта привод двери не

сработал, то производится (согласно принятым ранее ограничениям) повторная попытка

пуска привода М2 в режиме открывания двери кабины с помощью блока 25, блока 26 и блока

27. При этом блок 25 формирует паузу №3, длительностью 3 сек., после которой

производится, с помощью блока 26, повторная попытка запуска привода двери в режиме

«Открыть». Если повторная попытка удалась и привод двери сработал, то блоком 27

управление передается в блок 22 и далее, по цепочке блоков 22,23 и 24 управление также

передается в начало цикла работы лифта - в блок 2. Если же и при повторной попытке

открывания двери кабины привод М2 не сработал, то блок 27 передает управление в

аварийный блок 3.

Таким образом, как видно из анализа блок-схемы, процесс управления лифтом

представляет собой замкнутый процесс - цикл, с повторяющимися процедурами реализации

каждого запроса при вызове этажа и с реализацией аварийных ситуаций, связанных с

различными нештатными факторами.

3. Выбор метода моделирования процесса управления по подсистемам.

Для нашего примера моделирования воспользуемся классическим аппаратом сетей

Петри. Версия модели, в виде сети Петри для указанного примера разработки системы

управления лифтом приведена ниже на рис. 9.3.

Перечень позиций сети Петри, моделирующей процесс управления работой лифта:

PI - начальное состояние системы;

Р3 - состояние определения первичного пуска кабины лифта;

РЗ - состояние определения вторичного пуска кабины лифта;

Р4 - состояние аварийного режима системы;

Р5- состояние определения направления движения кабины лифта;

Р6 - состояние возврата процесса управления в начало цикла, если номер вызываемого

этажа и номер фактического этажа, на котором находится кабина лифта совпадают, т.е. N

' =

N4,';

Р7 - состояние включения привода Ml движения кабины лифта вниз (в обратном

направлении), если номер вызываемого этажа меньше, чем номер фактического этажа,

на котором находится кабина лифта, т.е. N

' < N

Р8 - состояние включения привода Ml движения кабины лифта вверх (в прямом

направлении), если номер вызываемого этажа больше, чем номер фактического этажа, на

котором находится кабина лифта, т.е. N

' > N

P P

13 14

21 22

2324

Р9 - состояние проверки факта включения привода М1 движения кабины по

направлению -вниз;

р10 - состояние проверки факта включения привода Ml движения кабины по

направлению -вверх;

Рис. 9.3 Сеть Петри процесса управления лифтом

р11 - состояние проверки достижения номера вызываемого этажа при движении кабины

лифта вниз;

р12 - состояние проверки достижения номера вызываемого этажа при движении кабины

лифта вверх;

р13 - состояние проверки факта достижения кабиной лифта минимально допустимого

номера вызываемого этажа (номера самого нижнего этажа) при движении кабины лифта

вниз;

Р14 - состояние проверки факта достижения кабиной лифта максимально допустимого

номера вызываемого этажа (номера самого верхнего этажа) при движении кабины лифта

вверх;

р15 - состояние отключения привода Ml движения кабины при движении кабины вниз,

если достигнут этаж с вызываемым номером.

р16 - состояние отключения привода Ml движения кабины при движении кабины

вверх, если достигнут этаж с вызываемым номером.

Р17 - состояние проверки факта отключения привода Ml движения кабины при

движении ее вниз, если достигнут этаж с вызываемым номером.

PI8 - состояние проверки факта отключения привода Ml движения кабины при движении

ее вверх, если достигнут этаж с вызываемым номером.

р19 - состояние паузы №1, длительностью 5 сек., если сработал останов привода

Ml при движении кабины или вниз или вверх.

р20 - состояние включения привода М2 в режиме открывания двери кабины лифта

после останова кабины лифта на вызываемом этаже и окончания паузы, длительностью 5

сек.

р21 - состояние проверки факта включения привода М2 в режиме открывания двери

кабины.

р22 - состояние паузы №2, длительностью 10 сек., если сработал привод М2 на

открывание двери кабины лифта с первой попытки.

р23 - состояние включения привода М2 в режиме закрывания двери кабины лифта

после окончания паузы №2 в 3 сек.

р24- состояние проверки факта включения привода М2 в режиме закрывания двери

кабины лифта после окончания паузы №2 в 10 сек.

р25- состояние паузы №3, длительностью 3 сек., если не сработал привод М2 на

открывание двери кабины лифта при первичной попытке.

р26- состояние вторичной попытки включения привода М2 в режиме открывания

двери кабины лифта, если при первичной попытке привод М2 не сработал.

р27 - состояние проверки факта включения привода М2 в режиме открывания

двери кабины при повторной попытке включения привода.

Содержание переходов сети Петри для примера по управлению лифтом выглядит

следующим образом:

t1 - команда на определение факта первичного пуска кабины лифта;

t2 - команда на определение факта повторного пуска кабины лифта;

t3- команда на включение аварийного режима при повторном пуске кабины лифта;

t4 - команда на определение направления движения кабины лифта;

t5 - команда на выключение привода движения кабины лифта, если номер

вызываемого этажа сразу же совпадает с номером фактического этажа, на котором

находится кабина;

t6 - команда на возврат системы в исходное положение, если номер вызываемого

этажа сразу же совпадает с номером фактического этажа, на котором находится кабина;

t7 - команда на включение привода движения кабины лифта в направлении - ВНИЗ, если

номер вызываемого этажа меньше чем номер фактического этажа, на котором

находится кабина лифта;

t8 - команда на включение привода движения кабины лифта в направлении - ВВЕРХ.,

если номер вызываемого этажа больше чем номер фактического этажа, на котором

находится кабина лифта;

t9 - команда на проверку факта включения привода движения кабины лифта в

направлении -ВНИЗ;

t10 - команда на проверку факта включения привода движения кабины лифта в

направлении -ВВЕРХ;

t11 - команда на включение аварийного режима в случае, если не включился привод

движения кабины лифта в направлении - ВНИЗ;

t12 - команда на включение аварийного режима в случае, если не включился привод

движения кабины лифта в направлении -ВВЕРХ;

t13- команда на проверку совпадения номера вызываемого этажа и номера

фактического этажа, на котором находится кабина лифта в режиме движения кабины

по направлению -ВНИЗ;

t14 - команда на проверку совпадения номера вызываемого этажа и номера

фактического этажа, на котором находится кабина лифта в режиме движения кабины

по направлению -ВВЕРХ;

t15 - команда на проверку допустимого диапазона номеров этажей проходимого

кабиной при ее движении в направлении - ВНИЗ;

t16 - команда на проверку допустимого диапазона номеров этажей проходимого

кабиной при ее движении в направлении - ВВЕРХ;

t17 - команда на продолжение локального цикла поиска вызываемого этажа при

движении кабины лифта в направлении - ВНИЗ, если не пройден весь допустимый

диапазон номеров этажей (п = 12);

t18 - команда на продолжение локального цикла поиска вызываемого этажа при

движении кабины лифта в направлении -ВВЕРХ, если не пройден весь допустимый

диапазон номеров этажей (n= 12);

t19 - команда на включение аварийного режима в случае, если номер вызываемого

этажа не найден, а при этом пройден весь допустимый диапазон номеров этажей при

движении кабины лифта в направлении - ВНИЗ;

t20 - команда на включение аварийного режима в случае, если номер вызываемого

этажа не найден, а при этом пройден весь допустимый диапазон номеров этажей при

движении кабины лифта в направлении - ВВЕРХ;

t21 - команда на отключение привода движения кабины лифта в направлении -

ВНИЗ, если совпали номер вызываемого этажа и номер фактического этажа, на

который пришла кабина в процессе ее движения;

t22 - команда на отключение привода движения кабины лифта в направлении -

ВВЕРХ, если совпали номер вызываемого этажа и номер фактического этажа, на

который пришла кабина в процессе ее движения;

t23 - команда на проверку отключения привода движения кабины лифта в

направлении - ВНИЗ, при совпадении номера вызываемого этажа и номера

фактического этажа, на котором находится кабина;

t24 - команда на проверку отключения привода движения кабины лифта в

направлении - ВВЕРХ, при совпадении номера вызываемого этажа и номера

фактического этажа, на котором находится кабина;

t25 - команда на включение аварийного режима в случае, если привод движения

кабины лифта не отключился при движении кабины лифта в направлении -

ВНИЗ, после команды отключения привода, когда кабина находится на этаже вызова;

t26 - команда на включение аварийного режима в случае, если привод движения

кабины лифта не отключился при движении кабины лифта в направлении -

ВВЕРХ, после команды отключения привода, когда кабина находится на этаже

вызова;

t27 - команда на включение режима «Пауза №1», если привод движения

кабины лифта в направлении - ВНИЗ выключен после прихода на вызываемый этаж;

t28 - команда на включение режима «Пауза №1», если привод движения

кабины лифта в направлении - ВВЕРХ выключен после прихода на вызываемый этаж;

t29 - команда на включение привода М2 в режиме открывания двери кабины

лифта после останова ее на вызываемом этаже и окончания паузы №1;

t30 - команда на проверку факта включения привода М2 в режиме открывания

двери кабины лифта после останова ее на вызываемом этаже и окончания паузы №1;

t31- команда на включение режима «Пауза №2», если сработал привод М2 в

режиме открывания двери кабины лифта после останова ее на вызываемом этаже;

t32- команда на включение привода М2 в режиме закрывания двери кабины

лифта после окончания паузы №2;

t33- команда на проверку факта включения привода М2 в режиме закрывания

двери кабины лифта после окончания паузы №2;

t34- команда на включение аварийного режима в случае, если не сработал

привод М2 в режиме закрывания двери кабины лифта, после окончания паузы №2;

t35 - команда на возврат процесса управления в начало общего цикла управления

лифтом, если сработал привод М2 в режиме закрывания двери кабины лифта;

t36 - команда на включение режима «Пауза №3», если при первичной попытке не

сработал привод М2 в режиме открывания двери кабины лифта после останова ее

на вызываемом этаже; *

t37 - команда на повторное включение привода М2 в режиме открывания двери

кабины лифта после останова ее на вызываемом этаже и окончания паузы №3;

t38- команда на проверку факта включения привода М2 в режиме закрывания двери

кабины лифта при повторной попытке и после окончания паузы №3;

t39- команда на включение аварийного режима в случае, если не сработал

привод М2 в режиме закрывания двери кабины лифта, после повторной попытки',

t40- команда на переход в режим «Пауза №2» (на позицию 22), если при повторной

попытке сработал привод М2 в режиме открывания двери кабины лифта после

останова ее на вызываемом этаже.

После срабатывания перехода Uo , фактически после реализации режима открывания

двери кабины лифта при повторной попытке, процесс переходит на позиции 22 -

24, т.е. на завершение общего цикла управления лифтом.

В рассматриваемой сети Петри моделирующей процесс управления лифтом

используется несколько не примитивных переходов, которые фиксируют, кроме

действия, промежуток времени (задержки) перед выполнением следующего действия.

Далее, на рис. 9.4 представлена диаграмма достижимости сети Петри, которая по

критериям живости, достижимости и ограниченности показывает адекватность

построенной модели проектируемому процессу управления.

0 ,1,0,...,0

1 ,0,0,...,0

0 ,0,10,...,0

0 ,0,0,01,...,0

0 ,0,0,1,...,0

0 ,0,0,0,0,1,...,0

0 ,0,0,0,0,0,1,...,0

0 ,0,0,0,0,0,0,1,...,0

0 ,0,0,0,0,0,0,0,1,...,0

1 ,0,0,,...,0 0 ,0,0,0,0,0,0,0,0,1,...,0

0 ,0,0,1,...,0

0 ,0,...,1 ,...,0

1 1

0 ,0,0,1,...,0

0 ,0,...,1 ,...,0

15 16 14

27 27 27 27

1 1 1 1

0 ,0,...,1 ,...,0 0 ,0,0,1,...,0 0 ,0,...,1 ,...,0 0 ,0,...,1 ,...,0 0 ,0,0,1,...,0 0 ,0,...,1 ,...,0

27 27 27 27 27

1 1 17 1 18 1 1 12

0 ,0,0,1,...,0

0 ,0,...,1 ,...,0

1 19

0 ,0,0,1,...,0

0 ,0,...,1 ,...,0

1 29

0 ,0,...,1 ,...,0

1 21

0 ,0,...,1 ,...,0

22 27

0 ,0,...,1 ,...,0

1 25

0 ,0,...,1 ,...,0

1 23

0 ,0,...,1 ,...,0

1 26

0 ,0,...,1 ,...,0

1 23

0 ,0,...,1 ,...,0

1 23

0 ,0,0,1,...,0

1 ,0,0,,...,0

0 ,0,...,1

0 ,0,...,1 ,...,0

0 ,0,0,1,...,0

Исходное

состояние

Внутреннее

состояние

Терминальные

вершины

Повторяющиеся

вершины

Рис. 9.4 Дерево достижимости сети Петри, моделирующей процесс управления лифтом.

Р3. Лекция № 10.

Этап технического проектирования, содержание на примере проектирование системы

управления лифтом.

В лекции рассмотрены аспекты технического проектирования аппаратно-программной

реализации системы управления объектом в режиме реального времени, на примере

системы управления лифтом.

Разработка программно-аппаратной компоненты СУ на базе контроллера

ПЛК S7-200. Специфика разработки прикладного программного управления (ППУ)

логического программируемого контроллера (ЛПК) S7-200

Типовая схема управления лифтом помощью ПЛК изображена на рис. 10.1.

Силовая

Сеть

±1006

Объект

управления

Привод

К2

К1

Катушка реле

(включение

привода в

прямом

направлении)

Дистанционное

коммуникационное

устройство

Ручное

коммуникационное

устройство

Система

индикации

Органы

управления

Сигналы

Управления

(выходы)

STEP7 Micro/win32

Кабель RS485

Контроллер S7-200 CPU

Компьютер

Катушка реле

(включение

привода в

обратном

направлении)

Датчик

Сигналы

контроля

состояний

объекта

(входы)

Рис. 10.1 Типовая схема управления лифтом с помощью ЛПК.

Рассмотренная выше схема (см. рис. 3.8) управления лифтом в режиме реального

времени с применением ЛПК и, которая может рассматриваться как типовая, содержит 2

компоненты:

1. Логическую, в виде программы управления находящуюся в памяти ПЛК и

реализующую цикл управления);

2. Физическую, в виде аппаратной электрической схемы электроавтоматики, на

основе элементов релейно-контактных схем (РКС), которая служит для

непосредственного воздействия на изменение состояния объекта)

На рис. 10.2 изображена схема структуры программных компонент ЛПК и элементы

расположения программных компонент в памяти контроллера.

Подробное описание этой схемы можно найти в следующих источниках:

1. Шемелин В.К., Хазанова О.В. Управление системами и процессами: Учебник для

вузов. – Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2007. – 320 с. ISBN 978-5-94178-049-5/

Компьютер

STEP7 micro/w32

RAM

FFPROM

Прикладные программы

Конфигурация

Данные

Маркеры

Таймер, счѐтчик

Прикладные программы

Конфигурация

Данные

Маркеры

Рис. 10.2 Схема структуры программных компонент ЛПК S 7-200 (Siemens).

Проектирование аппаратной компоненты системы управления (электрической

схемы управления электроавтоматикой -РКС).

В начале разрабатывается протокол взаимодействия сигналов управления и контроля

состояний лифта. Исходными данными для построения протокола управления лифтом

служит функциональная схема процесса управления и модель процесса управления в виде

Сети Петри. Ниже, в таблице 3.1 представлена таблица протокола процесса управления

лифтом на основе программируемого контроллера типа S7-200 (Siemens).

Таблица 3.1

№

Функц

ии

запроса

клиента

Орган

управл

ения

Обозна

чение

органа

управл

ения

Условие

функцион

ирования

Устройс

тва

входов

системы

управлен

ия

Обозначе

ние

устройст

ва

входов.

Функци

управлен

ия

объектом

Устройства

выходных

сигналов

(выходов

СУ)

Обозначе

ние

выходе в

Примеча

ния

Выбор

этажа

вызова

кабин

лифта

Кн.

Пуск

(№

этажа

(ей))

Ключ

(И)Р

Первичны

й пуск(и)

Включе

ние

счетчика

определе

ния

первичн

о го

пуска

кабины

лифта

С1=0

Процедура

фиксировани

я номеров

этажей

вызова и

определения

приоритетно

го этажа по

обслуживани

ю, если С

1=0

Фор

миро

вание

табли

цы

этаже

вызов

а при

мног

ократ

ных

парал

лельн

ых

вызов

ах

кабин

лифта

опред

елени

прио

ритет

ного

номе

ра

этажа

вызов

Процедура

определения

направления

движения

кабины

лифта, если

С 1=0

1 . Программная

установка

специального

маркера SM 1.2

в положение

«1», как

признака

движения

кабины

ВВЕРХ: 2.

Программная

установка

специального

маркера SM 1.2

в положение

«0», как

признака

движения

кабины ВНИЗ

Включ

ение

процед

уры

определ

ения

направл

ения

движен

ия

кабины

лифта

при

помощ

сравнен

ии

номера

этажа

вызова

номера

этаже

фактич

еского

положе

ния

кабины

лифта

Включение

приводам!

движения

кабины

лифта, если

С 1=0

Реле для

включения

привода Ml

движения

кабины лифта

в выбранном

направлении:

ВВЕРХ: Или

ВНИЗ

К1=1

Контак

том

к1.1

реле

пуска К

произво

дится

включе

ние

привода

движен

ия

кабины

лифта

ВВЕРХ:

(маркер

SM 1.2

=1);либ

Контак

том

к1.2

реле

пуска К

произво

дится

включе

ние

привода

движен

ия

кабины

лифта

ВНИЗ

(маркер

SM 1.2

=0)

Вторичны

й пуск(и)

С1=1

Включение

аварийного

режима,

если нужен

повторный

пуск кабины,

т.е. С1 = 1

1. Включение

реле

отключения

питания 2.

Включение

лампочки

сигнализации

КА=1

Отключ

ение

питаю

щего

напряж

ения

Вклю

чение

лампо

чки

авари

йного

режи

ма

Контроль

включени

я привода

движения

кабины

Датчик

включен

ия

привода

сработал

Д1=1

1. Движение

кабины лифта

Включение

лампочки Л 1

Начало

движен

ия

кабины

лифта

после

включе

ния

привод

ам!