Многоступенчатые схемы 

Многоступенчатые схемы

2.4.2

Первые ПЛК, разработанные для использования в автомобильной промышленности, заменили релейные системы управления. При изображении релейных схем использовались следующие обозначения: —| |— для нормально разомкнутого контакта, —|/|— для нормально замкнутого контакта и — O— для выхода объекта. Эти символы были основой языка описания релейных схем. На рис. 1.14 показана клавиатура программиста для этого типа ПЛК; связь с символикой релейных схем очевидна.

Предположим, что мы имеем гидравлический объект и хотим с помощью лампы сигнализировать, что он работает исправно, если

  1. насос включен (это воспринимается вспомогательным контактом на пусковом устройстве насоса);
  2. емкость заполнена маслом (это воспринимается специальным ключом, который замыкается, когда уровень масла достаточен);
  3. давление масла соответствует норме (это воспринимается ключом, который замыкается при соответствующем давлении).

При использовании обычных реле мы получили бы схему, изображенную на рис. 2.13 (а).

При использовании ПЛК мы подключаем входные сигналы к входной плате, а сигнальную лампу к выходной плате, как показано на рис. 2.13 (б). Обозначения входов и выходов соответствуют принятым в ПЛК Allen Bradley.

На рис. 2.13 (в) приведена программа, реализующая те же самые функции. Вертикальную линию слева можно рассматривать как источник, а линию справа как нейтральную шину. Выход изображен в виде катушки — O—. и он активизируется, когда существует путь от левой шины. Выход 0:22/01 появится тогда, когда одновременно имеют место сигналы 1:21/00, 1:21/01 и 1:21/02.

Рис. 2.13. От релейной схемы к многоступенчатой схеме: (а) простая релейная схема; (б) схема с ПЛК; (в) многоступенчатая схема

Программа вводится с терминала с помощью клавиш, на которых изображены различные символы релейных схем. Терминал можно также использовать для контроля состояния входов и выходов, причем «активизированные» входы и выходы выделяются подсветкой на экране.

На рис. 2.14 показано, как можно с помощью двух кнопок заставить поршень гидроцилиндра перемещаться вперед или назад. В схеме использованы обозначения, принятые для GEM-80. Недопустимо, чтобы оба соленоида были включены одновременно — это почти наверняка приведет к срабатыванию плавких предохранителей в источнике питания выходной платы, поэтому необходимо предусмотреть некоторые средства защиты. Это можно сделать с помощью программы, изображенной на рис. 2.14 (б).

Здесь использованы нормально замкнутые контакты —|/|—. Выход В2.9, соответствующий включению соленоида прямого хода, будет активизирован, если нажата кнопка «вперед» при условии, что соленоид обратного хода не активизирован, или если нажата кнопка «назад» при условии, что концевой выключатель (KB) прямого хода перед этим не сработал.

Рис. 2.14. Многоступенчатая схема в обозначениях GEM-80: (а) схема с ПЛК; (б) многоступенчатая схема

По поводу рис. 2.14 необходимо сделать следующее замечание. Контакты после их использования во входных и выходных цепях можно удалить оттуда и в дальнейшем снова использовать в программе столько раз, сколько необходимо. Рис. 2.14 также показывает, откуда происходит название «многоступенчатая программа». Программа такого вида выглядит как лестница, где каждая инструкция образует «ступеньку» на пути от источника к нейтральной шине. Термин «ступенька» применяется только к контактам, ведущим к одному выходу.

Вернемся к примеру, представленному на рис. 2.13, и добавим в схему кнопку для проверки исправности лампы (полезное средство, которое должно присутствовать на всех панелях; с его помощью можно не только проверять лампы, но также и контролировать работу собственно ПЛК). Новая схема, включающая в себя кнопку для проверки исправности лампы, приведена на рис. 2.15.

Рис. 2.15. Добавление ветви

Здесь мы имеем дополнительную ветвь, и выход будет активизирован, когда присутствуют все три сигнала от объекта или когда нажата кнопка проверки лампы. Мы не будем здесь рассматривать способ представления этой ветви в программе, поскольку разные производители делают это по-разному. Некоторые используют для этого клавиши Start Branch и End Branch (они имеются на клавиатуре типа представленной на рис. 1.14). Другие используют команды Branch From/To. Все эти методы отличаются простотой.

Еще одно использование ветви проиллюстрировано на рис. 2.16. Для этой, по-видимому, наиболее распространенной схемы управления — системы пуска двигателя — использованы обозначения, принятые в ПЛК фирмы Siemens. Действие схемы очень простое: нажатие кнопки пуска активизирует выход Q8.2, и замыкание контакта, соответствующего выходу, в дополнительной ветви сохраняет выход активизированным, пока не будет нажата кнопка «стоп». Программа, как и ее релейный эквивалент, запоминает, какая кнопка была нажата последней.

Необходимо сделать одно важное замечание относительно подключения кнопок и программы. С целью безопасности в схеме использована нормально замкнутая кнопка «стоп», так что когда она не нажата, на входе 112.5 присутствует сигнал. Отсутствие питания, неисправность провода или загрязнение контактов приведет к исчезновению этого сигнала; программа интерпретирует это как нажатие кнопки «стоп», что приведет к остановке двигателя. Если использовать нормально разомкнутую кнопку «стоп», можно легко обеспечить работоспособность программы ПЛК, но неисправность этой кнопки или схемы ее подключения оставит двигатель включенным, и единственный способ остановить его — это выключить ПЛК или снять напряжение питания двигателя.

Рис. 2.16. Представление программы пуска двигателя: (а) схема с ПЛК; (б) многоступенчатая схема

Эту проблему мы обсудим в разделе Безопасность, а здесь отметим особенности программы на рис. 2.16. Смысл кнопки «стоп» (вход 112.5) в программе противоположен тому, что можно было бы ожидать в обычной релейной схеме. Соответствующий вход обеспечивает не остановку двигателя, а, наоборот, разрешает его работу.