Технология управления

Инжиниринг управления включает в себя разработку и реализацию средств управления , то есть направленное влияние на поведение технических систем ( устройств , аппаратов , машин , установок и биологических систем ). Как и технологии управления , это подразделение технологий автоматизации . Элементы управления делятся на двоичные , аналоговые и цифровые .

В двоичных элементах управления входные и выходные переменные устройств управления являются двоичными . На управляемую систему (путь управления) влияют двоичные выходные переменные системы управления с помощью исполнительных механизмов . Примеры исполнительных механизмов: лампа , клапан или двигатель . Двоичные входные переменные управления - это рабочие сигналы от людей и сигналы обратной связи от датчиков в линии управления, например положение переключателя (вкл / выкл), положение клапана (открыто / закрыто) или состояние движения двигателя ( вращающийся / стоящий). Например, регулируются освещение , поток воды или движение привода транспортного средства.

В случае двоичных элементов управления различают логические элементы управления и элементы управления последовательностью . В случае управления последовательностью соответствующие значения управляющих переменных передаются обратно на управляющий вход с помощью датчиков. Если же обратная связь отсутствует, говорят о логических элементах управления , режим работы которых двоичный или многозначный.

Характеристики обработки информации в бинарном комплексе управления содержатся в логических операциях управляющей программы между входными сигналами (включая подтвержденные сигналы от датчиков). Таким образом, двоичные элементы управления могут быть описаны и рассчитаны с использованием двоичной математики.

В аналоговом управлении входные и выходные переменные устройства управления являются аналоговыми сигналами ; эти элементы управления не имеют обратной связи. Примером аналогового управления является постоянное изменение положения рычага при повороте кулачковой пластины, на которую рычаг воздействует. Аналоговое управление можно описать как управление с обратной связью с использованием дифференциальных уравнений.

Контроллер называется цифровым контроллером, если он обрабатывает цифровые сигналы . Цифровые сигналы - это многобитовые сигналы, отдельные биты которых являются частью кодированного информационного представления. Для обработки цифровых сигналов требуются управляющие команды с байтовыми или словесными операндами, так называемые текстовые инструкции.

Сегодня большинство элементов управления являются двоичными или цифровыми , при этом элементы управления последовательностью преобладают (на несколько переменных управления влияют одна за другой). У вас несколько или даже много входов и выходов. В дополнение к стартовому сигналу, а также другим управляющим сигналам, входные сигналы исходят не от оператора, а с контрольной дорожки, и они оснащены датчиками, обнаруживающими и сообщающими о состояниях управляющих переменных ( обратная связь ). Соответствующий последующий шаг в процессе выполняется только после завершения предыдущего шага. Это означает, что существуют последовательные замкнутые вспомогательные контуры управления, которые, однако, не следует путать с неделимыми замкнутыми контурами управления . Его цель - техническая «самокоррекция» контролируемой переменной, которая имеет место в случае неисправности. Элементы управления, которые также предназначены для защиты от помех, вызывают опасные значения управляющих переменных, которые приводят к тому, что контролируемый процесс переводится в безопасное состояние или отключается.

Чтобы справиться со сложностью современных средств управления, существуют специальные методические средства для их разработки в виде различных теоретических моделей и соответствующих компьютерных инструментов . Такие инструменты также используются для моделирования, планирования, планирования проектов, программирования и обслуживания (диагностика неисправностей, техническое обслуживание и ремонт).

История технологии управления

Контроль перфорированной ленты на старинном жаккардовом ткацком станке

Исторические корни

Исторические примеры

Греческий изобретатель Герон Александрийский (ок. 20–62 гг. Н.э.) описывает в своей работе «Автоматы» управление дверью, при котором дверь храма открывается путем разжигания огня (непрерывное управление), а также автоматический театр, который управляется сам по себе, разматывая веревки. выполнять различные движения. Он также сконструировал машину со святой водой, которая выдавала небольшое количество освященной воды после вставки монеты. Однако с течением времени эти идеи были забыты и не получили дальнейшего развития.
В начале 18 века музыкальные шкатулки управлялись при помощи валиков. В середине 18 века ткацкие станки управлялись деревянными перфокартами, которые Жозеф-Мари Жаккард значительно усовершенствовал в 1805 году с помощью круглой перфорированной ленты.

График работы компонентов и устройств управления техникой

В 1835 году Джозеф Генри изобрел электромеханическое реле.
В 1947 году в США был изобретен транзистор .
1954 г. - производство первого ЧПУ с электронными лампами.
В 1958 году электронная система компонент SIMATIC компания. Сименс для бинарных систем управления на рынке, который состоит из дискретных компонентов , таких как диоды, транзисторы и резисторы.
1969 Ричард Э. Морли изобретает программируемый логический контроллер (ПЛК) в американской компании Modicon (тип Modicon 084). В то же время , Одо J. Struger из Австрии разработал соответствующий PLC для американской компании Allen-Bradley .
1970-е годы: программируемый логический контроллер (ПЛК) заменяет индивидуально собранные электронные, пневматические и релейные средства управления.
В 1971 году в США был изобретен микропроцессор . С 1975 года он все больше проникает в технологию ПЛК и до сегодняшнего дня постоянно расширяет ее производительность и гибкость.

Технологии управления и промышленное развитие

Важная роль технологий управления в промышленном развитии также очевидна в будущем проекте Индустрии 4.0 Федерального правительства и промышленности Германии, в котором выделяются четыре этапа промышленной революции :

Этап 1
начался в 1784 году с использованием механических ткацких станков , в частности деревянных перфокарт - средства управления были, а затем разработаны контроллерами с кольцевыми лентами для текстильных машин.
2 -й этап
запуск 1870 к первому использованию производственных линий в Соединенных Штатах (бойни из Цинциннати ) с использованием электрических приводов, с помощью соответствующего контактора - и реле - средства управлений были переключены.
Этап 3
Начало в 1969 году с первых программируемых логических контроллеров от американской компании Modicon (тип Modicon 084, изобретатель: Ричард Э. Морли ), которые ознаменовали прорыв в промышленной электронике и информационных технологиях для массового управления и автоматизации производства.

Этап 4: Индустрия 4.0,
начало 2012 года с разработкой и использованием так называемых киберфизических систем (CPS) с глобальной сетью для глобально оптимизированного управления международным производством ( Интернет вещей ). Этот поэтапный переход от третьего к четвертому этапу становится все более доступным для широкой публики с 2013 года с Hannover Messe .

История стандартизации условий контроля

Теория технологии управления и по сей день отстает от теории технологии управления , что, среди прочего, отражается в неадекватной стандартизации и неадекватном определении соответствующих терминов.

Стандартизация DIN на протяжении многих лет разделяет регулирование как замкнутую цепь и управление, чем разомкнутую цепь . Поскольку в технологии цифрового управления также существуют закрытые подгруппы, система управления была пересмотрена в 1994 году в третьей, действующей в настоящее время редакции DIN 19226 (технология регулирования и управления , замененная без изменений на DIN-IEC 60050-351 с 2002 года): « Идентификацией для управления является открытый путь действия или закрытый путь действия, в котором выходные переменные, на которые влияют входные переменные, не действуют постоянно, а снова через одни и те же входные переменные сами на себя ». Подчиненное предложение имеет важное значение ... выходные переменные, на которые влияют входные переменные, не действуют непрерывно и не действуют снова сами на себя через те же входные переменные . Сравнение открытого или закрытого пути действия (управление) с замкнутым контуром (управление) внесло больше неопределенности, чем прояснения.

Стандарты программирования для программируемых логических контроллеров

В стандарте управления DIN 19237 уже были классифицированы различные типы реализации программ с использованием средств управления, программируемых с помощью соединения и памяти .

Стандарт DIN 19239 : «Измерение, управление, регулирование - технология управления - управление с запрограммированным в памяти - программирование» был создан Комиссией по электрическим, электронным и информационным технологиям Германии . Первый проект был опубликован в 1981 году и заменен выпущенной версией в 1983 году. DIN 19239 определяет три языка программирования для управления:

DIN 19239 был отменен в 1994 году и заменен DIN, основанным на идентичном европейском стандарте DIN EN 61131-3 . В дополнение к трем упомянутым, включены два других языка программирования, итого пять:

Последовательная функциональная диаграмма (SFC, последовательная функциональная диаграмма)
Структурированный текст (СТ).

В результате международный стандарт IEC 61131-3 (также IEC 1131 или 61131) является единственным действующим во всем мире стандартом для языков программирования для программируемых логических контроллеров.

Природа бинарных элементов управления

Согласно DIN 19226, 3-е издание 1994, часть 1 или DIN IEC 60050, часть 351, двоичное управление или двоичное управление - это процесс в системе, состоящий из устройства управления и пути управления, в котором одна или несколько переменных процесса в На путь управления, которые называются управляющими переменными, могут влиять двоичные выходные переменные устройства управления (также называемые управляющими сигналами) в соответствии с заданным алгоритмом управления (управляющей программой).

Сигналы в двоичных системах управления

Входные и выходные переменные представляют собой двоичные сигналы. Это величины с дискретными значениями, информационные параметры которых могут иметь только два значения, обозначаемые 0 и 1.

В случае двоичных входных сигналов необходимо различать рабочие сигналы, которые вводятся через рабочие устройства, такие как переключатели или кнопки, и двоичные измерительные сигналы, которые регистрируются датчиками (такими как концевые выключатели или световые барьеры).

Из двоичных входных сигналов средства управления алгоритм управления может быть сформирован путем логического объединения выходных сигналов двоичных сигналов управления соответственно, какие исполнительные механизмы (также называемые исполнительными механизмами , например, релейный переключатель, переключающий контактор, соленоидный клапан или двигатель) должны объект управления (технологический процесс, путь управления) и тем самым изменить управляющие переменные (выходы технологического процесса).

Управляющие переменные могут быть переменными с дискретными значениями (например, сигналы для включения и выключения освещения посредством двустороннего или перекрестного соединения) или аналоговыми , т. Е. ЧАС. переменные, которые являются непрерывными по значению и времени (например, температура, давление, уровень, расстояние, угол, скорость).

Поток сигналов в системах управления может иметь две различные основные структуры:

Открытая цепочка управления , при которой датчики получают информацию (сигналы измерения) из окружающей среды, а не из технологического процесса (пути управления),

Замкнутая цепь управления , при которой датчики получают информацию (обратная связь: двоичные сигналы) от технологического процесса (управление последовательностью).

Типы управления

Система управления с отображением сигналов, типов управления, а также связанных операций и программирования

Управление ссылками

управление потоком

Большинство всех видов контроля в практических приложениях являются средствами управления последовательностью. Различают здесь между процессом управления и временным управляемой последовательностью управлением .

Помимо «логического и последовательного управления», существуют также элементы управления, в которые не включены сигналы датчиков (т. Е. Без обратной связи) и которые обрабатывают только график (временная программа) или план маршрута (программа маршрута) через свои выходы и последующие исполнительные механизмы. :

Управление временной программой: последовательность событий согласно заданному расписанию, например Б. на простом светофоре

Управление программой маршрута: последовательность событий в соответствии с заданным планом маршрута, например Б. в копировально-фрезерном или копировально-токарном станке.

Эти элементы управления расписанием и планом маршрута, как открытые элементы управления (элементы управления программой), составляют относительно небольшую часть всех типов элементов управления.

Новые подходы к описанию рабочих последовательностей логических и последовательных элементов управления.

Примерно с 1995 г. в специальной литературе предпринимались попытки более точно описать контроль, с одной стороны, чтобы более четко показать его связь с контролем, а с другой стороны, более четко дифференцировать различные типы контроля друг от друга: Цандер , Тёпфер (1996), Лунце (2003), Лангманн (2004), Литц (2005), Хаймбольд (2015).

Согласно Wellenreuther / Zastrow (1995) и Bergmann (1999) определение логических элементов управления несколько более точно по сравнению с DIN 19226, поскольку проводится различие между логическими элементами управления с хранением и без него.

Зандер разработал новый взгляд на последовательность операций управления последовательностью, который был разработан на основе всестороннего анализа структуры и поведения линий управления. Для процессов в системах последовательного управления термин «дискретный процесс событий» вводится как более точное определение ранее использованного термина «прерывистый процесс». Предполагается, что управляющие переменные в управлении последовательностью являются преимущественно аналоговыми переменными, например B. Давления, температуры, уровни, расстояния, углы, скорости. Существенной особенностью этого подхода является то, что во время выполнения процесса дискретного события двоичные управляющие сигналы, выдаваемые устройством управления, действуют как ступенчатые функции на аналоговые управляющие переменные, и что их значения функций изменяются в результате ступенчатых реакций в соответствии с соответствующее временное поведение. Итак, з. Б. изменение уровня при наполнении контейнера по I поведению. Соответствующие пороговые значения должны быть определены для контрольных переменных. Если управляющая переменная достигает предусмотренного для нее порогового значения, то бинарный управляющий сигнал, вызвавший изменение управляющей переменной, устанавливается на нулевое значение устройством управления. В соответствии с алгоритмом управления, реализованным в устройстве управления, выводится следующий управляющий сигнал, и, таким образом, процесс дискретного события продолжается. Достижение порогового значения для контрольной переменной называется «событием». Это объясняет название «Дискретный процесс событий». Событие также присутствует, когда выполняется действие оператора или когда на таймере истек заданный период времени. Когда происходит событие, изменение операции инициируется по определению в процессе дискретного события. Для этого события передаются на устройство управления с помощью так называемых сигналов событий. Сигналы событий - это двоичные измерительные сигналы, двоичные рабочие сигналы и двоичные выходные сигналы от элементов синхронизации.

На этом основании, управление последовательностью , т.е. ЧАС. Управление дискретными событийными процессами, определяемыми следующим образом (Зандер):

Управления последовательностью представляет собой процесс , в котором двоичный сигнал управления генерируется сигналом событий , поступающий в устройстве управления в соответствии с реализованным алгоритмом управления и ступенчатой функцией, таким образом , оказываемые на переменном аналоговое управление, так что это переменное управление выполняет переходная реакция и, таким образом, операция продолжается до тех пор, пока снова не поступит связанный с ней сигнал события, что приводит к завершению текущей ступенчатой реакции и активации дополнительных ступенчатых функций устройства управления и т. д.

Последовательность управления характеризуется последовательными замкнутыми частичными кругами (обратная связь) и преимущественно аналоговыми управляющими переменными.

Примеры управления последовательностью:

Управление стиральной машиной: в стиральной машине подача воды, добавление моющего средства, нагреватель и электродвигатель для перемещения барабана запускаются и останавливаются системой управления путем обработки информации об уровне воды, температуре и времени в сочетании с выбранной программой управления. таким образом, что создается чистое, отжатое или сухое белье.
Управление лифтом
Управление мультимедиа: управление аудио, видео и светом во время шоу.

В отличие от управления последовательностью, логические элементы управления в первую очередь не изменяют значения аналоговых управляющих переменных, а изменяют только дискретные (например, двоичные) управляющие переменные в качестве выходных данных пути управления. Для этого в устройстве управления генерируются двоичные управляющие сигналы путем логической связи двоичных входных сигналов, которые вызывают переключение управляющих переменных. В случае логического управления обратная связь по операции переключения, выполненной с выходов тракта управления на входы устройства управления, отсутствует.

Исходя из этого, «логическое управление» определяется следующим образом (Цандер):

Логика управление представляет собой процесс , в котором, в случае изменения значений бинарной эксплуатации и / или измерительных сигналов, изменение значений двоичных сигналов исполнительных происходит в соответствии с программой управления через логический комбинация, возможно, с включением внутренних состояний, при которой одна или несколько двузначных или многозначных переменных управления появляются на выходе из пути управления, так что они принимают значение, предписанное для них алгоритмом управления.

Характеристики логического управления - это открытая последовательность действий и двоичные или многозначные управляющие переменные .

Включение внутренних состояний может происходить за счет использования элементов памяти. Следовательно, логические элементы управления могут быть комбинаторными системами (без памяти) или последовательными системами (с памятью).

Примеры логических элементов управления:

Поочередное или перекрестное переключение для включения и выключения освещения или устройств с помощью переключателей в разных местах (управление комбинаторным соединением).
Переключение сигнальной лампы между светом холостого хода, быстрым миганием, постоянным светом и медленным миганием для отображения неисправности, которая возникла или была устранена, в зависимости от подтверждения, которое еще не было сделано или было выполнено (последовательное управление связью).

Различие между бинарными элементами управления и правилами

Бинарный контроль и правила различаются в основном по следующим параметрам:

Цели (задачи) : элементы управления вызывают определенные процессы в объектах управления (управляемые процессы), элементы управления, с другой стороны, обеспечивают стабилизацию процесса при наличии возмущающих переменных.

Обработка информации : в системах управления в основном логические операции выполняются над двоичными сигналами (И, ИЛИ, НЕ, счет, хранение, временные функции); в системах управления арифметические функции в основном выполняются между аналоговыми величинами (формирование разностей, умножение, интеграция, дифференциация). По этой причине дифференциальные уравнения могут использоваться для описания и расчета средств управления, в то время как средства двоичной математики должны использоваться для описания и расчета средств управления. В частности, рассматриваются алгебра переключений , прикладная теория автоматов и теория сетей Петри .

Количество входов и выходов : Промышленные элементы управления имеют большое количество входов и выходов (обычно от 10 до 100 и выше). В инженерии управления, с другой стороны, преобладают элементы управления с одной переменной, т.е. ЧАС. Устройства управления с одной управляемой переменной в качестве входа и одной управляемой переменной в качестве выхода. Контроллеры с несколькими переменными, которые в принципе имеют несколько входов (управляемые переменные) и несколько выходов (управляемые переменные), встречаются реже, хотя и не так много, как элементы управления.

Управление и ПЛК

В англоязычной специальной литературе слово «контроль» используется без разбора как для регулирования, так и для контроля. Этот термин часто переводят просто как «контроль». Следовательно, для правильного перевода требуется знание контекста.

Английский эквивалент для «Programmable Logic Controller (PLC)» - «Programmable Logic Controller (PLC)», что намного точнее немецкого PLC, потому что логическое соединение в контроллере подчеркивается как важная функция, в то время как хранение программа не подчеркнута остаётся.

Преимущества и недостатки средств контроля по сравнению с нормативными требованиями

Преимущества управления:

Процессы действия легко понять.
В случае возникновения неисправности на процесс можно повлиять вручную.
Не может быть нестабильного поведения и чрезмерных амплитуд управляющей переменной, вызывающих повреждение из -за неправильно настроенных контроллеров.
Специальное измерительное устройство для обратной связи по регулируемой переменной не требуется. ${\ Displaystyle у (т)}$

Недостатки управления:

Соответствующие меры могут использоваться только для компенсации известных измеримых помех.
Путь управления должен быть хорошо известен, чтобы компенсация помех была эффективной.
Нет обратной связи относительно того, была ли достигнута ссылочная переменная выходной переменной . ${\ Displaystyle и (т)}$ ${\ Displaystyle у (т)}$

Достоинства и недостатки систем управления описаны в статье о технологиях управления .

Виды реализации устройств управления

Устройство управления с программным подключением (VPS)

Устройство управления с программированием соединения также известно для краткости (VPS).

Примечание. Термин « контроль» на самом деле означает процесс, а не устройство. Управляющее устройство, с другой стороны, является управляющим устройством, которое, однако, также называется для краткости контроллером, так что могут возникать путаницы.

Варианты устройств управления с программируемым подключением для конкретных устройств, например:

механическое управление: например Б. штифтовые ролики шарманки, кулачка,
электрическое управление: например Б. Контакты и реле,
пневматическое или гидравлическое управление,
электронное управление: например Б. Логические ворота, программируемая логическая схема.

Программируемый логический контроллер (ПЛК)

Компактный ПЛК для небольших систем управления ( Siemens : System LOGO!)

Программируемый логический контроллер (ПЛК) также для краткости называется программируемым логическим контроллером. Множество программируемых логических контроллеров сокращенно называют ПЛК .

ПЛК в основном представляет собой микроконтроллер с соответствующей памятью для управляющих программ и параметров управления, а также с соответствующими входами для сигналов датчиков и выходами для сигналов исполнительных механизмов, дополненными человеко-машинными интерфейсами для работы и интерфейсами для промышленной связи для программирования и создания сетей.

Модульный ПЛК среднего и высокого класса производительности ( Siemens : System Simatic S7-1500)

ПЛК сегодня является наиболее широко используемым типом управления. В принципе, его также можно использовать в качестве контроллера , поскольку арифметико-логический блок (АЛУ) внутреннего микропроцессора может решать как задачи логического управления, так и задачи арифметического регулирования во время обработки информации.

Таким образом, ПЛК также составляет основу современной технологии управления для автоматизации в народном хозяйстве. Таким образом, благодаря своему универсальному характеру ПЛК превратились в массовый продукт, который производится миллионами по всему миру. Таким образом, они обеспечивают массовое применение автоматизации в сочетании с ее широким использованием во всех сферах экономики и во многих областях производства потребительских товаров.

Технология ПЛК внесла значительный вклад в прояснение концептуальных границ между контролем и регулированием, с одной стороны, и в их преодоление с точки зрения технологии устройств, с другой. Этот процесс разработки, наконец, также повлиял на философию и методологию процессов проектирования для выполняемых средств контроля и регулирования . В результате была достигнута далеко идущая методологическая стандартизация без отрицания ее внутренней специфики и без синхронизации инструментов проектирования на базе ПК.

Дизайн управления

Процесс проектирования

При разработке средств управления цель состоит в том, чтобы разработать формальное представление требуемых последовательностей процессов для неформально определенной задачи управления, что позволяет создать соответствующее устройство управления, чтобы желаемый процесс дискретных событий выполнялся в системе управления через элемент управления. сигналы, которые он выводит, и полученные сигналы измерения.

В случае устройств управления с программируемым подключением формальное представление имеет место в виде технических чертежей или принципиальных схем, которые определяют, как компоненты должны быть соединены между собой для связи двоичных сигналов. В случае программируемых устройств управления речь идет о создании программ, с помощью которых все логические связи реализуются в программном обеспечении.

Дизайн управления может осуществляться интуитивно, эмпирически или систематически. В систематическом проектировании также говорят о создании алгоритма управления. Используются средства описания и методы алгебры переключений, теории автоматов или теории сетей Петри.

Описательные средства для алгоритмов управления

Описательные средства алгебры переключений, теории автоматов и теории сетей Петри могут быть использованы для того, чтобы сначала приблизительно записать алгоритмы управления вручную при разработке элементов управления.

Таблица истинности

E1	E2	И А1	ИЛИ A2	ИСКЛЮЧАЯ ИЛИ A3
0	0	0	0	0
0	1	0	1	1
1	0	0	1	1
1	1	1	1	0

Назначение двоичных выходных сигналов A двоичным входным сигналам X может быть представлено таблицей истинности. Значения двоичных сигналов обозначаются цифрами 0 и 1.

Таблица истинности напротив содержит 2 входных сигнала E1 и E2, и для этого есть 4 возможные комбинации входов. В правой части таблицы значения функций трех наиболее важных связей показаны как выходы от A1 до A3: И, ИЛИ, Исключающее ИЛИ (неэквивалентность).

Такие таблицы с несколькими выходами представляют собой сокращенное представление отдельных таблиц только с одним выходом. Таблица с 4 входами содержит 16 различных ссылок (см. Логическую функцию ).

Такие таблицы истинности можно использовать при проектировании системы управления. После возможного упрощения с помощью правил алгебры переключений или с помощью диаграммы Карно-Вейча , результат может быть использован непосредственно для реализации устройства управления.

Следующий пример используется для более подробного изучения конструкции элемента управления:

Задача

Пациент может вызвать медсестру, нажав кнопку вызова на светящемся дисплее. В отличие от дверного звонка, нажатие кнопки должно приводить к постоянному отображению сообщения, чтобы его можно было заметить, даже если кнопка вызова больше не нажата (функция памяти). Подсветка дисплея подтверждается (сбрасывается, удаляется) медсестрой с помощью кнопки сброса.

Решение

	Кнопка вызова E1	Кнопка сброса E2	Сообщение E3	Сообщение A1
1	1	1	1	1
2	1	1	0	1
3	1	0	1	1
4-й	1	0	0	1
5	0	1	1	0
Шестой	0	1	0	0
7-е	0	0	1	1
8-е	0	0	0	0

Проблема в этом примере требует такого поведения при хранении, чтобы в дополнение к датчикам (E1 и E2) состояние исполнительного механизма, т. Е. ЧАС. сам выходной сигнал A1 должен быть добавлен как вход (E3). Это дает в таблице 8 строк.

Из строк с 1 по 4 видно, что при нажатии кнопки вызова (E1 = 1) дисплей всегда горит (A1 = 1), поэтому два входа E2 и E3 не имеют значения ((Примечание: в этом представлении кнопка вызова должна быть всегда нажата, если указано значение 1, т.е. тип хранилища не может быть распознан)). Строки 5 и 6 показывают, что сброс (A1 = 0) не зависит от входа E3. Поведение элемента управления при хранении указано в строках 7 и 8: световой индикатор сохраняет свое (старое) состояние (A1 = E3), если обе кнопки имеют состояние 0. Это означает, что существует внутренняя обратная связь от выхода сообщения A1 к входу E3.

Таким образом, подсвеченный дисплей имеет поведение памяти. Это управление последовательными ссылками (см. Определение). В следующем логическом плане и на схеме реле память спроектирована как самоудерживающаяся цепь.

Выражение переключения (выражение булевой алгебры или алгебры переключения): обозначает ИЛИ, обозначает И, - обозначает НЕ ${\ displaystyle A1 = E1 \ lor ({\ overline {E2}} \ land E3)}$
${\ displaystyle \ lor}$ ${\ displaystyle \ land}$

Логический план

Логический план (функциональный план FBD)

Логический план (функциональный план FBD) :
≥1 означает ИЛИ, & означает И, О означает НЕ

Логическая схема представляет собой схему, состоящую из электронных переключающих элементов.

Для основных ссылок используются стандартизированные символы, которые подробно описаны в статье Логические ворота . (≥1 означает ИЛИ, & означает И, О круг на входе или на выходе элементов для НЕ).

Схема подключения реле

Связь И показана как последовательное соединение, а связь ИЛИ - как параллельное соединение контактов. НЗ-контакт используется для несвязки.

Следующие описательные средства особенно подходят для управления последовательностью процессов дискретных событий:

Технические языки для ПЛК

Для программирования программируемых логических контроллеров из приведенных выше средств описания были получены 5 конкретных технических языков, которым назначены компиляторы , с помощью которых исходный текст переводится на машинный язык ПЛК. Эти 5 технических языков для ПЛК постепенно стандартизируются на международном уровне с 1990-х годов, в которые, в частности, европейский стандарт EN 61131 и, на его основе, стандарт Международной электротехнической комиссии IEC 61131-3 внесли значительный вклад.

С помощью этих стандартизаций были предприняты важные шаги в направлении стандартизации, чтобы помочь технологии ПЛК достичь мирового прорыва, сделавшего ПЛК наиболее широко используемым средством автоматизации. Сегодня производятся миллионы ПЛК, которые используются для управления последовательностью, а также для регулирования и обработки измеренных значений. Таким образом, ПЛК составляют универсальное ядро современного оборудования автоматизации и обуславливают их массовое и широкое распространение.

Список инструкций STL

LDN E2 A A1 O E1 = A1	LD E2 R A1 LD E1 S A1
Вариант списка инструкций 1	Вариант 2

LD означает нагрузку, N означает НЕ, A означает И, O означает ИЛИ, S означает установку (сохранение), R означает сброс.

Лестничная диаграмма LAD

Лестничная диаграмма была получена из диаграммы реле схемы , показанной выше.

Функциональная схема FBD

Функции план был получен из логического плана , показанного выше.

Последовательная функциональная схема (SFC)

Процедурный язык был получен из сети Петри, интерпретированной с точки зрения технологии управления .

Структурированный текст ST

В дополнение к программируемым логическим контроллерам (PLC) также используются промышленные ПК (IPC), которые программируются с помощью языков программирования более высокого уровня. Эта возможность также существует в современных ПЛК, так что и здесь языки программирования более высокого уровня становятся все более и более распространенными в качестве технических языков технологии управления. IPC также могут предоставлять обширные дополнительные функции, такие как визуализация, ведение журнала и статистика, с относительно небольшими усилиями.

Запуск программ требует времени. Только оборудование и программное обеспечение, которые могут работать синхронно с процессом, даже в худшем случае, подходят в качестве устройства управления и упоминаются как способные работать в реальном времени. В более узком смысле, однако, режим реального времени означает, что аппаратное и программное обеспечение компьютера специально разработано для этой цели. Управляющие компьютеры никогда не должны быть перегружены, потому что в противном случае они не смогут идти в ногу с потоком процесса и, таким образом, потеряют способность работать в реальном времени.

Дизайн управления на основе модели процесса

В то время как дизайн правил математических моделей управляемой системы включены, вы только ментальные модели, используемые в разработке двоичных элементов управления на практике до сих пор пути управления . В 1990-х годах были разработаны первые подходы к моделированию систем управления, основанные на предположении, что маршруты управления разбиты на элементарные маршруты управления. Затем из полученных частичных моделей должна быть сформирована общая модель пути управления. Однако эта процедура очень сложна и поэтому на практике неэффективна.

В 2005 и 2007 годах Зандер опубликовал в торговом журнале «Automation Technology» новый метод проектирования средств управления последовательностью для дискретных событийных процессов, который позволяет реализовывать последовательности процессов, указанные в задаче управления с технологической точки зрения, непосредственно в процесс модель всей системы управления. Связанный алгоритм управления затем может быть сгенерирован из этого путем простых преобразований .

В публикации книги этот метод проектирования на основе моделей процессов был дополнен методами анализа процессов и моделирования дискретно-событийных процессов. Основой для этого является общая структура и анализ поведения маршрутов управления на основе нового подхода к управлению процессами (см. Выше), из которого следует более глубокое понимание операционных процессов.

Дискретные событийные процессы моделируются с помощью сетей Петри с интерпретацией процессов. Сгенерированные из этого алгоритмы управления представлены в форме сетей Петри, интерпретированных с точки зрения технологии управления, которые могут быть преобразованы непосредственно в язык последовательностей для ПЛК для реализации. Процедура демонстрируется на практических примерах, в том числе: разработав «интеллектуальную» систему управления лифтом для десяти этажей.

Процедура проектирования управления на основе модели процесса особенно полезна для пользователей (инженеров-технологов, инженеров-технологов и т. Д.), Которые привыкли мыслить в терминах потоков процессов. В результате вам не нужно преобразовывать последовательности процессов, заданные в задаче управления, непосредственно в алгоритмы управления, что создает определенные трудности, в частности, для новичков. Кроме того, модель процесса, изначально сформированная для генерации алгоритма управления, также может одновременно использоваться для моделирования спроектированного контроллера или дополнительно для оперативной диагностики .

В то же время эта инновационная стратегия проектирования средств управления впервые означает методическую стандартизацию базовой процедуры проектирования в технологии управления с процедурой в технологии управления , не подвергая сомнению специфику специальных процессов проектирования и инструментов проектирования в обеих областях. области.

Смотри тоже

Викисловарь: Технология управления - объяснение значений, происхождения слов, синонимов, переводов

Портал: технологии измерения, контроля и регулирования - обзор содержания Википедии по теме технологий измерения, контроля и регулирования

Портал: Электротехника - Обзор содержания Википедии по теме электротехники

Блок управления (автомобильная электроника)
кибернетика
Схемное и системное проектирование в микроэлектронике
Интегрированная навигация при управлении транспортными средствами
Управления движением

литература

Н. Винер : Кибернетика. Регулирование и передача сообщений в живых существах и в машинах. ECON-Verlag, Дюссельдорф / Вена / Нью-Йорк / Москва 1968, ISBN 3-430-19652-3 .
А. Лернер: Основы кибернетики. 2-е издание. Verlag Technik, Берлин 1971.
Х. Готтшалк: Программируемые логические устройства управления и программируемые соединения. Verlag Technik, Берлин 1984.
П. Нейман и др.: Стандарт ПЛК: IEC 1131: Программирование в распределенных системах автоматизации. 3. Издание. Oldenbourg-Industrieverlag, Мюнхен / Вена 2000, ISBN 3-8356-7005-0 .
В. Кризель , Х. Рор, А. Кох: История и будущее технологий измерения и автоматизации. VDI-Verlag, Дюссельдорф 1995, ISBN 3-18-150047-X .
Дж. Лунзе : Технология автоматизации. 3. Издание. Р. Ольденбург Верлаг, Мюнхен / Вена 2012, ISBN 978-3-486-71266-7 .
Ю. Мюллер, Б.-М. Пфайффер, Р. Визер: Правила с SIMATIC. Практическое руководство по управлению с SIMATIC S7 и SIMATIC PCS 7. 4-е издание. Publicis Publication, Erlangen 2011, ISBN 978-3-89578-340-1 .
Л. Литц : Основы технологии автоматизации. Системы регулирования - системы управления - гибридные системы. 2-е издание. Р. Ольденбург Верлаг, Мюнхен / Вена 2013, ISBN 978-3-486-70888-2 .
М. Зейтц: Программируемые логические контроллеры. Разработка систем и программ для автоматизации производства и производственных процессов, вертикальная интеграция. Специализированное книгоиздание в Carl Hanser Verlag, Лейпциг / Мюнхен, 2012 г.
Г. Велленройтер, Д. Застров: Автоматизация с помощью ПЛК - теория и практика. Программирование с помощью STEP 7 и CoDeSys, процессы проектирования, библиотеки блоков; Примеры органов управления, регуляторов, приводов и безопасности; Связь через шину AS-i, PROFIBUS, PROFINET, Ethernet-TCP / IP, OPC, WLAN. 6-е издание. Springer Vieweg, Висбаден 2015, ISBN 978-3-8348-2597-1 .
Х.-Ж. Зандер : Управление дискретными событийными процессами. Новые методы описания процессов и построения алгоритмов управления. Springer Vieweg Verlag, Висбаден 2015, ISBN 978-3-658-01381-3 .

веб ссылки

Commons : Control Engineering - коллекция изображений, видео и аудио файлов.

Индивидуальные доказательства

↑ ^а^б Х.-Дж. Зандер : Управление дискретными событийными процессами. Новые методы описания процессов и построения алгоритмов управления. Springer Vieweg Verlag, Висбаден 2015, ISBN 978-3-658-01381-3 .
↑ Г. Велленройтер, Д. Застров: Технология управления с ПЛК. Vieweg Verlag, Висбаден, 1995 г.
↑ Х.-Дж. Судак: приборы контроля и регулирования. В: Х. Тёпфер (Ред.): Технология автоматизации с точки зрения производителя. Bürkert Steuer- und Regeltechnik, Ingelfingen 1996, ISBN 3-00-000666-4 .
↑ Дж. Лунзе : техника автоматизации. 3. Издание. Р. Ольденбург Верлаг, Мюнхен / Вена 2012, ISBN 978-3-486-71266-7 , стр. 442.
↑ Р. Лангманн (Ред.): Карманный справочник по автоматизации. Специализированное книжное издательство Carl Hanser Verlag, Лейпциг / Мюнхен, 2004 г., стр. 172–176.
↑ Л. Литц : Основы технологии автоматизации. Системы регулирования - системы управления - гибридные системы. 2-е издание. Oldenbourg Verlag, Мюнхен / Вена 2013, ISBN 978-3-486-70888-2 , стр.179.
↑ Т. Хаймбольд : Введение в технологии автоматизации. Системы автоматизации, компоненты, планирование и планирование проектов. Специализированное книжное издательство Carl Hanser Verlag, Лейпциг / Мюнхен, 2015, ISBN 978-3-446-42675-7 , стр. 27-30.
↑ Г. Велленройтер, Д. Застров: Технология управления с ПЛК. Vieweg Verlag, Висбаден, 1995 г.
↑ Дж. Бергманн: Текст и учебник по автоматизации и технологиям управления процессами. Введение для инженеров и экономистов бизнеса. Специализированное книжное издательство в Carl Hanser Verlag, Лейпциг / Мюнхен, 1999.
↑ Х.-Дж. Зандер: Управление дискретными событийными процессами. Новые методы описания процессов и построения алгоритмов управления. Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-01381-3 , стр. 38–43 и стр. 185–192.
↑ Х.-Дж. Зандер: Разработка средств управления последовательностью для дискретных событийных процессов на основе подходящих моделей путей управления. В кн . : Технология автоматизации. Мюнхен. Vol. 53, H. 3, 2005, pp. 140-149.
↑ Х.-Дж. Цандер: Метод проектирования алгоритмов управления на основе модели процесса для параллельных процессов с дискретными событиями. В кн . : Технология автоматизации. Мюнхен. Vol. 55, H. 11, 2007, pp. 580-593.
↑ Х.-Дж. Зандер: Управление дискретными событийными процессами. Новые методы описания процессов и построения алгоритмов управления. Springer Vieweg Verlag, Висбаден 2015, ISBN 978-3-658-01381-3 , стр. 177-278.

[zan-1] а^б Х.-Дж. Зандер : Управление дискретными событийными процессами. Новые методы описания процессов и построения алгоритмов управления. Springer Vieweg Verlag, Висбаден 2015, ISBN 978-3-658-01381-3 .

[2] Г. Велленройтер, Д. Застров: Технология управления с ПЛК. Vieweg Verlag, Висбаден, 1995 г.

[3] Х.-Дж. Судак: приборы контроля и регулирования. В: Х. Тёпфер (Ред.): Технология автоматизации с точки зрения производителя. Bürkert Steuer- und Regeltechnik, Ingelfingen 1996, ISBN 3-00-000666-4 .

[4] Дж. Лунзе : техника автоматизации. 3. Издание. Р. Ольденбург Верлаг, Мюнхен / Вена 2012, ISBN 978-3-486-71266-7 , стр. 442.

[5] Р. Лангманн (Ред.): Карманный справочник по автоматизации. Специализированное книжное издательство Carl Hanser Verlag, Лейпциг / Мюнхен, 2004 г., стр. 172–176.

[6] Л. Литц : Основы технологии автоматизации. Системы регулирования - системы управления - гибридные системы. 2-е издание. Oldenbourg Verlag, Мюнхен / Вена 2013, ISBN 978-3-486-70888-2 , стр.179.

[7] Т. Хаймбольд : Введение в технологии автоматизации. Системы автоматизации, компоненты, планирование и планирование проектов. Специализированное книжное издательство Carl Hanser Verlag, Лейпциг / Мюнхен, 2015, ISBN 978-3-446-42675-7 , стр. 27-30.

[8] Г. Велленройтер, Д. Застров: Технология управления с ПЛК. Vieweg Verlag, Висбаден, 1995 г.

[9] Дж. Бергманн: Текст и учебник по автоматизации и технологиям управления процессами. Введение для инженеров и экономистов бизнеса. Специализированное книжное издательство в Carl Hanser Verlag, Лейпциг / Мюнхен, 1999.

[10] Х.-Дж. Зандер: Управление дискретными событийными процессами. Новые методы описания процессов и построения алгоритмов управления. Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden 2015, ISBN 978-3-658-01381-3 , стр. 38–43 и стр. 185–192.

[11] Х.-Дж. Зандер: Разработка средств управления последовательностью для дискретных событийных процессов на основе подходящих моделей путей управления. В кн . : Технология автоматизации. Мюнхен. Vol. 53, H. 3, 2005, pp. 140-149.

[12] Х.-Дж. Цандер: Метод проектирования алгоритмов управления на основе модели процесса для параллельных процессов с дискретными событиями. В кн . : Технология автоматизации. Мюнхен. Vol. 55, H. 11, 2007, pp. 580-593.

[13] Х.-Дж. Зандер: Управление дискретными событийными процессами. Новые методы описания процессов и построения алгоритмов управления. Springer Vieweg Verlag, Висбаден 2015, ISBN 978-3-658-01381-3 , стр. 177-278.

Languages