Раздел: Документация

0 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 49

число переменных состояния q, - I; число выходных переменных у, - г;

язык алгоритмов управления - структурные формулы алгебры логики.

Значения параметров т, I, г определяются алгоритмами управления, которые предполагается реализовать на ПЛК. Чем сложнее алгоритм, чем больше для него требуется входных сигналов от датчиков и выходных управляющих сигналов, тем больше значения т, I, г. В составе ПЛК можно выделить следующие блоки (рис. 3.25):

устройства ввода (УВ1) и вывода (УВ2) соответственно для входных и выходных логических переменных;

логическое устройство (ЛУ), выполняющее операции И, ИЛИ, ПОВТОР;

запоминающее устройство (ЗУ) для запоминания промежуточных переменных q, в процессе формирования выходных функций;

устройство задержки времени - таймер (Т) для создания пауз в циклах;

программное запоминающее устройство (ПЗУ) для хранения команд, формирующих алгоритм управления;

управляющее устройство (УУ), осуществляющее согласованную последовательность работы всех составных частей ПЛК.

В свою очередь, каждое выделенное устройство ПЛК можно рассматривать как укрупненный функциональный узел одного или нескольких более простых типовых узлов. Задача синтеза ПЛМ - на основании операций, выполняемых частями ПЛМ, определить и выбрать типовые узлы - известные микросхемы и составить

Таблица 3.3

Операции ПЛК и узлы, их выполняющие

Операция	Узел
1. Выбор одной переменной х, из т входных	Узел ввода (УВ1) - мультиплексор (MS) (т х 1)
2. Выбор одной переменной D из четырех - х, х, q, q	Переключатель переменных (ПП) - MS (4x1)
3. Выбор для переменной D одной из трех операций - ПОВТОР, И, ИЛИ	Переключатель операций (ПО) - демультиплексор (DMS) (1x3)
4. Выполнение логической операции и сохранение результата А до последующей операции	Логический оператор (ЛО) - элементы ПОВТОР, И, ИЛИ, .D-триггер
5. Выбор для А одного из трех устройств - ЗУ, УВ2, Т	Переключатель вывода (ПВ) - DMS(\x3)
6. Вывод А в одно из трех устройств - ЗУ, УВ2, Т	Узлы ЗУ, УВ2, Т - DMS + RG + + MS, DMS + RG, Т
7. Хранение программы выполнения операций в форме команд	Узел ПЗУ - программируемое постоянное запоминающее устройство + регистр памяти (ROM + + RG)
8. Поочередное выполнение команд, хранящихся в ПЗУ	Узел управления (УУ)

схему их соединений. В табл. 3.3 представлены операции, возлагаемые на ПЛМ, и соответствующие им узлы. Для всех узлов, кроме таймера и узла управления, указаны типы микросхем, на которых они могут быть выполнены.

Рассмотрим взаимодействие узлов ПЛК, осуществляемое с помощью узла управления. В ПЗУ в форме команд записаны операции, которые должны выполняться соответствующими узлами для формирования алгоритма управления. В трех логических операциях (ПОВТОР, И, ИЛИ) может участвовать любая переменная из четырех - х, х, q, q (операции 2 и 3 в табл. 3.3). Следовательно, потребуется 3x4 = 12 команд. Чтобы направить результат операций на один из трех узлов - УВ2, ЗУ, Т (операции 5 и 6 в табл. 3.3), необходимы три команды. Для завершения цикла последовательного формирования выходных переменных ПЛК потребуется еще одна команда.

Таким образом, синтезируемый ПЛК должен иметь 12 + 3 + 1 = = 16 команд операций (КО). Команды поступают на адресные

---

входы: a,, а2 узла ПП, а3, а4 узла ПО, а5, а6 узла ПВ. Следовательно, одна команда операций займет шесть разрядов:

КО, = {а,,- а2, а3, а4, а5, а6,}.

Команды операций охватывают внутренние узлы ПП, ПО, ЛО, ПВ, входящие в состав логического устройства (ЛУ) (см. рис. 3.25). На остающиеся узлы - УВ 1 с т входными переменными х„ УВ2 с г выходными переменными у,, ЗУ с / запоминаемыми переменными а, - должны подаваться команды адресов (КА), определяющие переменные х„ yh а,. Для определения данных адресов потребуется m + r+ I команд.

Примем для простоты, что т = г= 1=А. Тогда потребуется всего 12 команд. Данные команды поступают на входы: а7, а8 узла УВ1, а9, а,0 узла УВ2, ап, а12 узла ЗУ. Следовательно, одна команда адреса займет шесть разрядов:

КА/= {а7/ а8, а9, а10,- а„,- а12,}.

Таким образом, для результирующей команды контроллера КК, ПЛК потребуется 12 разрядов:

КК, = {КО,КА,} = {а1,а2,,..а12,}.

Для выполнения каждой команды, находящейся в ПЗУ, узел управления должен осуществить три разделенных по времени действия:

определить в ПЗУ очередную команду по сигналу С,; вывести команду из ПЗУ и подать на соответствующий узел по сигналу С2;

выполнить команду по сигналу С3.

Для осуществления данных действий в составе УУ должны быть генератор синхронизирующих сигналов с,, с2, с3 (ГСС) и счетчик команд (СК), определяющий номер очередной команды в ПЗУ.

Выделенные в составе ПЛК все узлы электрически соединяются между собой информационными входами и выходами соответствующих микросхем. По этим связям проходят сигналы от входа до выхода, формируя выходные переменные yt - управляющие сигналы ПЛК. На основании составленной табл. 3.3 и с учетом приведенных пояснений по функциональному назначению и действию узлов ПЗУ и УУ можно детализировать исходную блочную схему ПЛК, изобразив все ее составляющие узлы и их соединения (рис. 3.26). Электронные ключи Kl, К2, КЗ выполняют функции:

обнуления СК в конце каждого программного цикла (К1);

прерывания работы СК на время паузы в технологическом цикле (К2);

блокирования элемента ИЛИ в узле ЛО при выполнении операций ПОВТОР, И (КЗ).

Рис. 3.26. Функциональная схема ПЛК

Выходная переменная узла ПП определяется по структурной формуле мультиплексора (MS):

D = аха2х + аха2х + axa2q + axa2q.

Выходные переменные узлов ПО и ПВ определяются по формулам демультиплексора (DMS):

zx = a3a4D; z2 = a3a4D; г3 = ща4Б; z4 = aa4D; z5 = a5a6C3; z6 = a5a6C3; Zi = a5a6C3; z% = a5a6C5.

На вход узла ПВ подается не информационный сигнал А, а синхронизирующий сигнал С3, который появляется на одном из выходов ПВ и вводит значение А в один из узлов ЗУ, УВ2, Т. Такая схема позволяет сохранить помещенное значение А в указанных узлах в течение интервала времени до нового обращения к выбранному узлу.

В качестве типовых узлов в составе ПЛК используются отдельные микросхемы или их объединения. Схема узла ЛО в составе ЛУ содержит элементы И, ИЛИ и D-триггер (рис. 3.27).

Для узла ПЗУ может быть использовано перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (PROM), которое состоит из микросхемы, объединяющей дешифратор (DC) с перепрограммируемой триодной матрицей, и выходного регистра (рис. 3.28). Набор значений т входных переменных DC активизирует одну из 2" горизонтальных шин ПЗУ. На выходных вертикальных шинах ПЗУ выделяются нули на тех разрядах, которые электрически соединены с активизированной горизонтальной шиной. На выходе

---

Z2o-

г3о-

D	T
С

Рис. 3.27. Схема узла ЛО

регистра выделяется команда КК,, Все команды операций и адресов представлены в виде двух таблиц (табл. 3.4 и 3.5). Символом х в них отмечены значения (могут быть 0 или 1), которые не влияют на данные команды.

Наборы переменных Д на входе ПЗУ, определяющие очередной номер команды, поступают от счетчика команд, входящего в состав узла управления (УУ) (рис. 3.29, а). Генератор синхронизирующих сигналов (ГСС) в УУ можно составить из двух микросхем - генератора тактовых импульсов (ГТИ) и кольцевого счетчика (КС). Циклограмма работы ГСС показана на рис. 3.29, б.

Узлы входа и выхода УВ1, УВ2 выполнены на типовых микросхемах (рис. 3.30). Для УВ1 (мультиплексор MS 4x1) выходная переменная х,- определяется по формуле:

х = о7а8х, + a7asx2 + а-,агхъ + а7а&х4.

DC

!

-Ж-

-ж-

I I I

-Ж--

PROM

-ж-

-Ж-1-г

itf

КК,

кк3

КК,

с2°-

-ж-

КК

м

-г-Ж-

R с !
РК
(КО)			(КА)
i i i а\ аг аъ	-. ii а6 а7		. . . 11 апап

Рис. 3.28. Схема узла ПЗУ

Таблица 3.4

Коды и команды логических операций

Код команды	Набор переменных команды операций						Сигналы	Логическая	Комментарий
операций	а\	а2	о3	fl4		Об	г,-	операция
КО,	0	0	0	0	0	0	Z] =х	х->Л
ко2	1	0	0	0	0	0	Zi =Х	х->Л	Функция ПОВТОР (A = z{)
К03	0	1	0	0	0	0	Z\ = q	q->A
К04	1	1	0	0	0	0	Z\=q	q->A
К05	0	0	1	0	0	0	z2 = x	хА->А
К06	1	0	1	0	0	0	Zi=X	xAA	Функция
К07	0	1	1	0	0	0	Zi = q	qA-A	И (A = z2A)
ко8	1	1	1	0	0	0	Zi = q	qA->A
К09	0	0	0	1	0	0	Zi = X	x + A-tA	Функция ИЛИ
КО10	1	0	0	1	0	0	Z]=X	X + A-+A
ко„	0	1	0	1	0	0	Zi = q	q + A-+A	(А = ъ + А)
ко12	1	1	0	1	0	0	Zi = q	q + А-лА
КО,з	X	X	X	X	1	0	«6=1	Л-*ЗУ
К014	X	X	X	X	0	1	Z7=l	Л->УВ2	Загрузка А
К015	X	X	X	X	1	1	«8=1	A-+T	в ЗУ, УВ2, Т
ко16	X	X	1	1	X	X	«4=1	CK= 0

Для УВ2 (DMS 1x4, RG) выходные переменные ц DMS определяются по формулам:

Z9 = a9ai0A; г10 = а9а]0А; zu = a9al0A; zn = а9а10А,

а выходные переменные yt RG - по формуле

yi[n] = CiA + Ciy,[n-\],

где / = 1, 4.

Узел ЗУ (DMS + RG + MS) отличается от УВ только добавлением мультиплексора для выходной переменной q.

Устройство задержи времени - таймер (Т) в зависимости от требуемой временной паузы в технологическом цикле может быть выполнен на различной элементной базе. Но при любом исполнении Т принцип его взаимодействия с ПЛК один и тот же: при

0 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 49