UKŁADY SEKWENCYJNO CZASOWE I SPECJALNE

Transkrypt

1 PRz AiRA UKŁADY SEKWENCYJNO CZASOWE I SPECJALNE Zbiornik z dwoma zaworami. Reaktor chemiczny. Powtarzanie impulsu o mierzonym czasie trwania. Generacja chwilowego impulsu po zadanym czasie. Zespół trzech zbiorników.. Zadanie ZBIORNIK Z DWOMA ZAWORAMI Zbiornik jest napełniany zaworem Z, a opróżniany zaworem Z. Przebiega to następująco: Dla h < X otwarty jest zawór Z. Jeśli h przekroczy X, to Z jest otwarty przez 0 sekund, chyba że wcześniej h osiągnie X (wtedy Z zamyka się natychmiast). Po zamknięciu Z otwierany jest Z, aż h spadnie do X. Dodatkowy zawór Z jest otwierany ręcznie.. Przebiegi czasowe X Z Z X h X Z X 0s 0s 0s 0s Z Z. Automat Stany nalewanie, gdy h < X Z =, Z = 0 nalewanie, gdy h > X, ale nie dłużej niż przez 0 sekund lub do momentu, gdy h osiągnie X (h = X) Z =, Z = 0 oczekiwanie na opróżnienie, tzn. gdy h = X Z = 0, Z =

2 Graf TON_ Z:=_ Z:= X 0s X OR TON_.Q Z:=_ Z:= NOT X NOT X Z:= Z:=_ 4. Kod STEROWNIK Kod ściśle odpowiada grafowi automatu. Stałe, _ reprezentują FALSE i TRUE (kod wygląda czytelniej). ZBIORNIK i Obraz_poziomu Przepływ zakłócający Q_Z przez zawór Z jest ustawiony suwakiem. Oddziaływanie na poziom reprezentuje instrukcja H:=H + Q_Z; Maksymalna wartość Q_Z wynosi 0., tzn. krotnie więcej niż odpływ przez zawór Z (0.05). Dlatego formatem wyświetlacza przy suwaku jest %.f.

3 STEROWNIK w LD REAKTOR CHEMICZNY. Zadanie Należy zaprojektować układ sterowania reaktorem funkcjonujący według poniższego algorytmu: Nalewanie na zmianę z zaworów Z/Z w cyklu + s do poziomu X Nalewanie dalej z Z aż do X (Z zamknięty) Zamknięcie Z, włączenie grzejnika GR, aż temperatura osiągnie TM Wyłączenie GR i oczekiwanie przez 0 s. Opróżnianie z Z w cyklu 4+ s (otw./zamkn.) do X Zamknięcie Z i powrót na początek (nalewanie) Z TM GR Z Z X X X

4 TM T X X h X Z Z 0s 4 5 Z GR. Automat Stany nalewanie z Z przez s, h < X nalewanie z Z przez s, h < X nalewanie z Z do X grzanie do TM oczekiwanie przez 0 s opróżnianie, Z otwarty przez 4 s. Z zamknięty przez s. 4

5 . Graf start s TON_ Z := _ Z := Z := GR:= TON_.Q s _ TON_.Q s TON_ NOT X X _ X _ 6 X TON_ 4 TON_.Q _ TM 0s 4s 5 TON_ TON_.Q 4s TON_.Q s 7 TON_ Uwaga. Ten sam czasomierz można wykorzystać w kilku stanach byleby nie następowały one po kolei. 4. STEROWNIK i REAKTOR W typowej realizacji wykorzystywane byłoby pięć czasomierzy, po jednym dla każdego przedziału czasu. Można jednak ograniczyć się tylko do dwóch pod warunkiem, że na wejściach PT przez przejściem do odpowiednich stanów ustawiane zostaną właściwe wartości. Ilustruje to poniższy kod ściśle odpowiadający grafowi. 5

6 Temperaturę reprezentuje zmienna TEMP rosnąca o 0.06ºC w ciągu cyklu obliczeń, tzn. TEMP:=TEMP+0.06; Temperatura maksymalna TM wynosi 80 ºC, zatem wzrost od 0 do 80 ºC przy cyklu 0 ms=0.0 s nastąpi w ciągu czasu (80 0) 0.0 0s Obraz reaktora Spirala grzejna zmienia kolor wraz ze zmienną GR. Bargraf po lewej stronie spirali reprezentuje TEMP. 6. Nie krócej i nie dłużej Jedną z form pośredniej kontroli prawidłowości pomiaru temperatury podczas grzania jest sprawdzanie, czy grzanie nie trwa zbyt krótko lub zbyt długo (co zdarza się przy przerwaniu lub zwarciu przewodów pomiarowych). Załóżmy, że trzeci warunek zadania sterowania reaktorem zostanie rozszerzony do postaci: Zamknięcie Z, włączenie grzejnika GR, aż temperatura osiągnie TM, ale nie krócej niż 5 s i nie dłużej niż 0 s. Realizacja takiego warunku wymaga uzupełnienia powyższego programu o czasomierz TON_ aktywny w stanie 4, którego wyjście ET (Elapsed Time) służy do pomiaru czasu. Wejście PT (Preset Time) powinno być wtedy ustawione na wartość przekraczającą 0 s (np. 0 s). Przejście między stanami 4 i 5 (zob. graf) TM AND TON_.ET>=T#s AND TON_.ET<=T#0s s 6

7 Uzupełnienia programu STEROWNIK Deklaracja czasomierza TON_ Wywołanie czasomierza Obsługa stanu 4 POWTARZANIE IMPULSU O MIERZONYM CZASIE TRWANIA. Zadanie Mierzony jest czas trwania Tx impulsu wejściowego, po którym wyjście powtarza ten impuls. Zmiany wejścia w czasie powtarzania są ignorowane. we Tx Ty Tz wy Tx Ty Tz 4. Stany i graf oczekiwanie na wejście powtarzanie impulsu na wyjściu (dokładne) pomiar czasu Tx 4 oczekiwanie na zanik wejścia TON wy:= we max PT NOT we TP.PT:= TON.ET wy:= NOT TP.Q AND NOT we TP wy:=_ NOT we 4 AND we NOT TP.Q wy:= 7

8 Wyjaśnienia. Mierzony czas jest podany na wyjściu ET czasomierza TON, którego wejście PT należy ustawić na wartość większą niż najdłuższy spodziewany impuls (np. PT:=T#600s). Impuls o zmierzonym czasie trwania jest generowany na wyjściu przez czasomierz TP.. Kod i obraz Uwaga. Wyjście TON.ET (pomiar Tx) jest wyrażone w milisekundach. 4. Przerwanie powtarzania (modyfikacja zadania) Jeżeli w czasie powtarzania impulsu wejście zostało ustawione ponownie, to powtarzanie jest przerywane i czas Tx mierzony od nowa. Tx Ty Tz Tx <Ty Tz 8

9 Graf TON wy:= we max PT NOT we TP.PT:= TON.ET wy:=0 we AND max PT TP.Q TP wy:=_ NOT TP.Q Uwaga. Czas Tx odmierzany w stanie jest teraz czasem maksymalnym (poprzednio był odtwarzany dokładnie). Kod i obraz 9

10 MAIN w LD Uwaga. W gałęzi przejścia ze stanu do znajduje się również podstawienie PT:=TON.ET. GENERACJA CHWILOWEGO IMPULSU PO ZADANYM CZASIE. Zadanie Impuls trwający cykl pojawia się.5 sekundy od ustawienia wejścia. Zmiany wejścia w tym czasie są ignorowane. we wy.5s.5s.5s 4. Stany i graf oczekiwanie na wejście impuls trwający cykl odmierzanie.5 s 4 oczekiwanie na zanik wejścia 0

11 TON wy:= we.5s TON.Q wy:= NOT we wy:=_ NOT we we 4 wy:= Uwaga. Stan nie zawiera pętli pozostawania w stanie bo trwa tylko cykl.. Kod i obraz Wyjaśnienia. Generowane impulsy zlicza licznik. LED jest aktywowany wyjściem TP.Q czasomierza generującego impuls trwający 00 ms, ponieważ właściwego impulsu wy trwającego 0 ms ( cykl) nie można byłoby zaobserwować.

12 ZESPÓŁ TRZECH ZBIORNIKÓW. Budowa zespołu Instalacja składa się z trzech zbiorników pokazanych na rysunku, z których dolny pełni rolę reaktora chemicznego. Zawory Z, Z na dopływach do górnych zbiorników mają zapewnić, aby w zbiornikach tych nie zabrakło cieczy. Zawory Z, Z4 i Z5 przeznaczone są dla reaktora, w którym ponadto znajduje się grzejnik GR i mieszadło M.. Sterowanie Zbiornik I lewy górny h < X: nalewanie z zaworu Z do poziomu X w cyklu + s h X: zamknięcie Z i oczekiwanie na opróżnienie zbiornika do poziomu X (pobór do reaktora). Zbiornik II prawy górny h < X: zawór Z otwarty h X: zawór Z otwarty do osiągnięcia poziomu X4, ale nie dłużej niż 0 s; potem zawór jest zamykany i oczekiwanie na opróżnienie zbiornika do poziomu X. Zbiornik III reaktor h < X5: nalewanie z zaworów Z, Z4 do poziomu X5, ale tylko wtedy, gdy w górnych zbiornikach poziomy przekraczają X i X h X5: nalewanie z Z, Z4 do poziomu X7 w cyklu + s

13 h X7: zamknięcie Z, Z4, włączenie grzejnika GR aż do osiągnięcia temperatury TM, ale nie krócej niż 0 s i nie dłużej niż 0 s TM: wyłączenie GR, włączenie mieszadła M na 5 s opróżnianie: otwarcie zaworu Z5 aż poziom spadnie do X5, potem powrót do nalewania.. Grafy i fragmenty kodu Zbiornik I TON TON.Q AND NOT X s TON.Q AND NOT X s TON X X Z:=_ NOT X Uwaga. Stanami automatów sterujących zbiornikami są stan, stan i stan. Zbiornik II TON _ X 0s X4 OR TON.Q Z:=_ NOT X

14 Zbiornik III,0,0,0,0 TON4 NOT X7 AND TON4.Q TON5 s 0,,0,0,0 NOT X7 AND TON5.Q X5 s s 0s X7 Z:=_/0 Z4:=_/0 Z5:= GR:= M:= NOT X5 6 TON7.Q X7 0s TON6.Q OR TON6.ET>0s AND TM 5s 5 4 TON6 0,0,0,,0 0,0,,0,0 TON7 0,0,0,0, Wyjaśnienie. Otwarcie zaworów Z, Z4 w stanie następuje dopiero wtedy, gdy zbiorniki górne są przynajmniej minimalnie wypełnione. 4

15 4. Symulacja Zbiornik I Zbiornik II Zbiornik III Wyjaśnienia. Wartości 0.05/0. w równaniu dla H oznaczają procentową zmianę H na cykl obliczeń wynoszący 0 ms = 0.0 s. W przypadku 0.05 zmiana poziomu o 00% nastąpi w czasie 0.0s 00% 0s, 0.05% a w przypadku 0. w czasie 0 s. Dopływ przez zawory Z, Z do górnych zbiorników wynosi 0. i jest większy od poboru przez zawory Z, Z4, którym jest Wartość 0.06 w równaniu dla TEMP oznacza zmianę TEMP w ºC na cykl. Zmiana o 60ºC nastąpi w czasie 0.0s 60 C 0s. 0.6 C 5

16 5. Program główny i zmienne globalne 6. Run 6