Программирование FBD

Программируемые, или интеллектуальные, реле — программный логический контроллер (ПЛК) простого типа. Устройство используется при создании систем управления с логической обработкой информации.

Принцип действия этого устройства прост: человеком в него закладывается программа, которая контролирует все входы, на которые могут подаваться сигналы с датчиков, переключателей и кнопок, и выходы, т. е. контакты на исполнительные механизмы. Согласно заложенному алгоритму интеллектуальное реле может заменять практически любые по сложности системы автоматики.

Программируемые логические реле применяются для автоматизации технологических процессов и производств, включения электроприборов в быту и построения автоматизированных систем:

• управления транспортерами,
  
• управления насосами,
  
• приточно-вытяжной вентиляции,
  
• подготовки пара и сбора конденсата,
  
• распределения электроэнергии и управления освещением,
  
• сбора и предварительной обработки сигналов,
  
• управления компрессорами.
  

Язык релейно-контактных схем, или релейных диаграмм LD (Ladder Diagram), — графический язык, реализующий структуры электрических цепей.

Графически LD-диаграмма представлена в виде двух вертикальных шин питания. Между ними расположены цепи, образованные соединением контактов. Контактом может выступать вход программируемого реле или некоторая промежуточная переменная. Нагрузкой каждой цепи служит реле. Каждое реле имеет контакты, которые можно использовать в других цепях.

Язык FBD (Function Block Diagram) — графический язык программирования высокого уровня, обеспечивающий управление потоком данных всех типов.

Позволяет использовать мощные алгоритмы простым вызовом функций и функциональных блоков. Удовлетворяет непрерывным динамическим процессам. Замечательно подходит для небольших приложений и удобен для реализации сложных вещей подобно ПИД-регуляторам, массивам данных и т. д. Данный язык может использовать большую библиотеку блоков.

FBD заимствует символику булевой алгебры и является более эффективным для представления структурной информации, чем язык релейно-контактных схем.

Элемент «ИЛИ»
Операция логического сложения, при которой каждым двум высказываниям ставится в соответствие новое высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания ложны.

Элемент «И»
Операция логического умножения, ставящая в соответствие каждым двум высказываниям новое высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания истинны.

Инверсия
Операция логического отрицания, которая каждому высказыванию ставит в соответствие новое высказывание, значение которого противоположно исходному.

Триггер является спусковым устройством, на выходах которого под воздействием управляющего сигнала возникают скачки напряжения от одного стационарного уровня до другого.

RS-триггер (от англ. reset — восстанавливать и set — устанавливать)
RS-триггер имеет два входа: S — единичный и R — нулевой.

Различают RS-триггер с приоритетом по R: при подаче на вход S и на вход R логической единицы на выходе будет ноль.

И SR-триггер с приоритетом по S: при подаче на вход R и на вход S логической единицы на выходе будет единица.

T-триггер (от англ. toggle — кувыркаться)
При подаче на его вход логического нуля он оставляет на выходе предыдущее состояние. При подаче на вход единицы на выходе состояние поменяется на противоположное.

Триггер D (от англ. delay — задержка)

Асинхронный.

Cинхронный.

Давайте перейдем к составлению программы на языке FBD для логического реле.

1. Запускаем программу ONI PLR Studio и создаем новую рабочую область.

2. Выбираем оборудование, на которое будем писать программу.

3. Создаем три цифровых входа: пуск, стоп и реверс. Таким же образом расставляем два цифровых выхода: первый отвечает за запуск двигателя в прямом направлении, а второй — за запуск двигателя в реверсивном направлении.

4. Для удобства задаем им имена. Для этого нажимаем на значок входа/выхода, во вкладке «Комментарии» вводим имя и нажимаем на кнопку «ОК».

5. Для запоминания сигнала устанавливаем RS-триггеры. Так как направлений движения двигателей два, то и триггеров тоже должно быть два.

1. Организовываем взаимоблокировку, которая будет защищать от встречного включения контакторов. Для этого устанавливаем два логических элемента под названием «И».

2. Создаем соединение. С кнопки «Пуск» подаем сигнал на элемент «И», а с него — на S-контакт RS‑триггера. Также подаем сигнал с выхода RS‑триггера на KM1. То же самое повторяем для элемента «Реверс» и выхода КМ2.

3. Организовываем сброс RS-триггеров, чтобы двигатель остановился. Для этого с элемента «Стоп» подаем сигнал на R‑контакты RS‑триггеров.

4. Используем элемент «Инверсия» для создания связи между элементами «И» и RS-триггерами. Дважды нажимаем на вторую лапку элемента «И», тем самым инвестируя его вход. Теперь, если сюда придет 1, она преобразуется в 0 и наоборот.

5. Подаем сигналы от инвестированных входов элементов «И» к выходам RS-триггеров. В итоге, когда с выхода второго RS-триггера на первый элемент «И» придет 0, тогда поступит сигнал на первый RS-триггер. И наоборот. Поэтому двигатель сможет работать одновременно только в одном направлении. У нас получается такая схема.

1. Через боковую панель либо нажатием на F3 переходим в симулятор.

2. Имитируем нажатие кнопки «Пуск». Для этого нажимаем на соответствующий элемент и видим, что на выходе RS-триггера появился сигнал, который идет на KM1. При этом, если нажать на элемент, отвечающий за кнопку «Реверс», он не запустится, т. к. сейчас двигатель работает в прямом направлении.

3. Сбрасываем сигнал нажатием на элемент, отвечающий за кнопку «Стоп».

4. Повторяем аналогичную процедуру с элементом, отвечающим за кнопку «Реверс». Если все работает как надо, значит, схема построена верно.

Результатом нашего программирования стала схема пуска трехфазного двигателя, которая реализует функции пуска, остановки, реверса и защиты от одновременного включения прямого пуска и реверса, что может привести к межфазному замыканию.