Diagnostyka układów programowalnych, sterowanie prac windy (rodowisko MAX+plus II 10.1 BASELINE)

Transkrypt

1 LABORATORIUM TECHNIKI CYFROWEJ Diagnostyka układów programowalnych, sterowanie prac windy (rodowisko MAX+plus II 10.1 BASELINE) Opracowali: dr in. Krystyna Noga mgr in. Rafał Sokół Akademia Morska Wydział Elektryczny Katedra Automatyki Okrtowej Gdynia, sierpie 2007

2 Celem wiczenia jest zapoznanie si z problemami projektowymi przy tworzeniu programu, opartego na schemacie przekanikowym dla układu programowalnego. W czasie zaj studenci zapoznaj si z układem sterowania prac windy ładunkowej 3-biegowej. Dokładny opis układu sterowania został przedstawiony w skrypcie Noga K. Laboratorium podstaw techniki cyfrowej, AM, Gdynia 2002, wydanie trzecie. Wersja elektroniczna tego skryptu dostpna jest pod adresem Schemat ideowy układu sterowania został przedstawiony na rysunku 1. Wykaz oznacze i elementów układu sterowania Sygnały wejciowe: P3 zadajnik trzeciego biegu podnoszenia P2 zadajnik drugiego biegu podnoszenia P1 zadajnik pierwszego biegu podnoszenia Stop zadajnik trzeciego biegu podnoszenia O1 zadajnik pierwszego biegu opuszczania O2 zadajnik drugiego biegu opuszczania O3 zadajnik trzeciego biegu opuszczania b2 przycisk bezpieczestwa b3 przycisk blokady zabezpieczenia termicznego e6 czujnik temperatury uzwojenia pierwszego i drugiego biegu e7 czujnik temperatury uzwojenia trzeciego biegu e8 przekanik nadprdowy Sygnały wyjciowe: C1 stycznik kierunkowy podnoszenia C2 stycznik kierunkowy opuszczania C3 stycznik pierwszego biegu C4 stycznik drugiego biegu C5 stycznik drugiego biegu C6 stycznik trzeciego biegu C7 stycznik hamulca elektromagnetycznego Sygnały wewntrzne s to sygnały pomocnicze, które wystpuj tylko w schemacie przekanikowym lecz nie musz by one wyprowadzane jako sygnały wyjciowe dla układu CPLD d1 przekanik napiciowo-zanikowy d2 przekanik czasowy opónienia na pierwszym biegu d3 przekanik pomocniczy pierwszego biegu d4 przekanik czasowy trzeciego biegu d5 przekanik czasowy zabezpieczenia nadprdowego 1

3 Poszczególnym biegom odpowiadaj nastpujce kombinacje załczonych styczników: P3 c1, c6, c7 P2 c1, c4, c5, c7 P1 c1, c3, c7 Stop c3 O1 c2, c3, c7 O2 c2, c4, c5, c7 O3 c2, c6, c7 2

4 3 Rys. 1. Zasilanie i układ sterowania prac windy ładunkowej

5 4 Rys. 2. Schemat blokowy układu sterowania

6 Opracowany układ sterowania został podzielony na nastpujce bloki funkcjonalne, które zostan przedstawione w dolnej czci instrukcji. - blok funkcjonalny sterownika - blok funkcjonalny przekanika d1 - blok funkcjonalny wyboru kierunku - blok funkcjonalny pierwszego biegu - blok funkcjonalny drugiego biegu - blok funkcjonalny trzeciego biegu - blok funkcjonalny hamulca - blok funkcjonalny wywietlaczy 7-segmentowych - blok funkcjonalny sygnału wejciowego Opisy wej i wyj w poszczególnych blokach nie odnosz si bezporednio do sygnałów sterujcych prac windy lecz jedynie do sygnałów wyjciowych poszczególnych bloków. Blok funkcjonalny sterownika zadanie: wysterowanie sygnałów okrelajcych bieg i kierunek - sygnałami wejciowymi bloku s P3, P2, P1, Stop, O1, O2, O3, - aktywnym stanem wejciowym bloku jest 0, - sygnałami wyjciowymi s sygnały okrelajce: - b12 stop, - b11 opuszczanie, - b13 podnoszenie, - b19 stop lub pierwszy bieg, - b16 drugi lub trzeci bieg, - b14 trzeci bieg, - aktywnym stanem wyjciowym bloku jest 1 Blok funkcjonalny przekanika d1 zadanie: załczanie przekanika d1 - pojawienie si na wejciu b2= 0 lub e6= 0 wyłcza natychmiast d1, 5

7 - pojawienie si 1 na b12 powoduje załczenie d1, a poprzez sprzenie zwrotne realizowane jest samopodtrzymanie, - sygnał b3= 1 powoduje przejcie w prac awaryjn stan e6 wówczas nie wpływa na wyłczenie d1, - aktywnym stanem wyjciowym jest 1 Blok funkcjonalny wyboru kierunku zadanie: załczanie przekaników C1 i C2, które odpowiadaj za wybór kierunku - d1= 1 zezwala na załczanie C1 i C2; d1= 0 wyłcza natychmiast C1 i C2, - sygnał b11 (stan aktywny 1 ) załcza przekanik opuszczania C2, a poprzez sprzenie zwrotne realizowane jest samopodtrzymanie pod warunkiem, e not_d2= 1, (dla not_d2= 0 podtrzymanie nie wystpuje), - sygnał b13 (stan aktywny 1 ) załcza przekanik podnoszenia C1, a poprzez sprzenie zwrotne realizowane jest samopodtrzymanie pod warunkiem, e not_d2= 1, (dla not_d2= 0 podtrzymanie nie wystpuje), - wyeliminowanie moliwoci jednoczesnego załczenia C1 i C2, - aktywnym stanem wyjciowym dla C1 i C2 jest 1 Blok funkcjonalny pierwszego biegu zadanie: załczanie przekanika C3 odpowiadajcego za prac na pierwszym biegu oraz wysterowanie sygnału d2 - sygnał b19 (stan aktywny 1 ) załcza przekanik C3 wówczas, gdy nie jest załczony drugi i trzeci bieg: not_c4= 1 i not_c6= 1 oraz jest załczony przekanik d1: d1= 1, - na d2 jest przepisywane z opónieniem narastajce zbocze sygnału C3 ; dla C3= 0 sygnał d2= 0 (czas opónienia: 1,8s), - sygnał not_d2 jest negacj sygnału d2, - sygnał not_c3 jest negacj sygnału C3, - aktywnym stanem wyjciowym dla C3 i d2 jest 1, - b19 jest podtrzymywane (stan 1 ) wówczas, gdy nie został jeszcze załczony przekanik d2 (d2= 0 ) 6

8 Blok funkcjonalny drugiego biegu zadanie: załczanie przekanika C4 odpowiadajcego za prac na drugim biegu oraz wysterowanie sygnału d4 - sygnał b16 (stan aktywny 1 ) załcza przekanik C4 wówczas, gdy jest załczony przekanik d1 (d1= 1 ) oraz nie jest załczony pierwszy i trzeci bieg: not_c3= 1 i not_c6= 1, - sygnał b16 (stan aktywny 1 ) równie załcza z opónieniem 2s sygnał d4 wówczas, gdy jest załczony przekanik d1 (d1= 1 ) i nie jest załczony pierwszy bieg: not_c3= 1, oraz nie zadziałał czujnik zabezpieczenia e7 (e7= 1 ); brak którego z wymienionych stanów wyłcza natychmiast d4 (d4= 0 ), - sygnał not_c4 jest negacj sygnału c4 Blok funkcjonalny trzeciego biegu zadanie: załczanie przekanika C6 odpowiadajcego za prac na trzecim biegu oraz wysterowanie sygnału d5 - przekanik d5 zostaje załczony (stan 1 ) wówczas, gdy na wejciu e8 przez 3s utrzymuje si 1 a d4= 1 i b14= 1, - poprzez sprzenie zwrotne realizowane jest samopodtrzymanie sygnału e8, - sygnał b14 (stan aktywny 1 ) załcza przekanik C6 (stan aktywny 1 ) wówczas, gdy jest załczony przekanik d1 (d1= 1 ) oraz gdy minł czas rozruchu na drugim biegu: d4= 1 i nie zadziałało zabezpieczenie nadprdowe: d5= 0, - sygnał not_c6 jest negacj sygnału c6 Blok funkcjonalny hamulca zadanie: załczanie przekanika C7 odpowiadajcego za zwalnianie hamulca 7

9 - przekanik C7 nie zostaje załczony, gdy nie został wybrany aden kierunek: C1= 0 i C2= 0 oraz nie jest załczony aden bieg: not_c3= 1, not_c4= 1 i not_c6= 1, - aktywnym stanem wyjciowym jest 1 Blok funkcjonalny wywietlaczy 7-segmentowych zadanie: sterowanie wywietlaczami 7-segmentowymi - aktywnym stanem wejciowym jest 0, - na wywietlaczu zalenie od aktywnego wejcia, pojawia si napis P3, P2, P1, --, O1, O2, O3, przy czym wywietlacz 7-segmentowy led1 odpowiadaja za pierwszy znak - aktywnym stanem załczanego segmentu jest 1 Blok funkcjonalny sygnału wejciowego zadanie: eliminacja zakłóce sygnału wejciowego oraz drga styków przełcznika - out= 1 wówczas, gdy przez dwa cykle zegarowe na wejciu IN utrzymuje si stan 1, - out= 0 wówczas, gdy IN= 0 Układ czasowy zadanie: opónienie rosncego zbocza sygnału wejciowego o czas T (uwaga, w rodowisku MAX+plus II 10.1 BASELINE nie jest dostpny przerzutnik monostabilny bdcy odpowiednikiem układu cyfrowego UCY 74121, UCY itp.). 8

10 Stał czasow T wyznaczaj bity S3, S2, S1, S0, przy czym posiadaj one odpowiednio wagi 2 3, 2 2, 2 1, 2 0. Przykładowo, jeeli bity te przyjmuj wartoci 1010 wówczas stała czasowa wynosi 10* 1/5 Hz = 2s (czstotliwo generatora wynosi 5 Hz). Zasady programowania układu CPLD - włczamy program MAX+plus II - wybieramy z menu File/Project/Name... i wskazujemy plik winda.pof w katalogu z programem (rys. 3). Standardowo jest to katalog D:\winda\winda_blad_xx. (xx-numer programu). Czynno t naley wykona dla kadego kolejnego programu wybieramy katalog z numerem programu i wskazujemy plik winda.pof Rys. 3 9

11 - przy pomocy ikony z górnego menu otwieramy okno programatora i wybieramy polecenie Program (rys. 4) ikon wywołujemy okno programatora wciskamy Program Rys. 4 Przygotowanie do zaj. Przed przystpieniem do wykonywania wiczenia laboratoryjnego naley zapozna si z działaniem stycznikowego układu sterowania prac windy. Przebieg wiczenia 1. kolejno wprowadzi do układu CPLD wskazane przez prowadzcego programy z zasymulowanymi awariami 2. sprawdzi działanie układu sterowania 3. odnale nieprawidłowo działajce bloki sterowania lub człon funkcjonalny. Okreli objawy awarii oraz poda jej przyczyny. Narysowa przebiegi czasowe błdnie działajcego układu, innym kolorem zaznaczy przebiegi czasowe prawidłowe. Sprawozdanie powinno zawiera protokół uszkodze (objawy, diagnostyka, przebiegi czasowe). Ponadto kady ze studentów wybiera dowolny człon sterowania i przedstawia własn (inn) jego realizacj. Równie w układzie tym naley zasymulowa 2 awarie, naley przedstawi schemat i przebiegi czasowe oraz komentarz. 10