SMC: AUTOSIM-200

В современных системах промышленной автоматизации широко применяются пневматические приводы. Их популярность обусловлена простотой и высокой надежностью оборудования, доступностью рабочей среды, безопасностью, экологической чистотой, устойчивостью к тяжелым условиям работы. В состав пневматического привода, наряду с исполнительными механизмами, входит система управления, которая может иметь различные реализации. Управление может быть построено на основе как пневматической, так и релейно-контактной логики, а также на использовании программируемых контроллеров. Современные методы разработки и эксплуатации систем управления включают такой важный инструмент как компьютерное моделирование. И, если в задачах динамического синтеза и анализа пневмосистем (подбора оборудования, обеспечивающего заданные параметры, и расчета динамических характеристик привода) моделирование применяется достаточно широко, то в задачах структурного синтеза и анализа (разработки и отладки принципиальной схемы привода, включая систему управления) существенную роль по-прежнему играют эвристические методы.

Одним из шагов на пути компьютерного моделирования в структурном синтезе и анализе пневмосистем явилось создание программы AUTOSIM-200. Программа моделирует работу пневматических и гидравлических систем с различными типами управления и является не только инструментом, применяемым на этапах разработки и эксплуатации приводов, но и эффективным средством обучения в данной области, совершенствования практических навыков.

Программа AUTOSIM-200 позволяет решать следующие задачи:

  • Моделирование работы пневматических систем,
  • Моделирование работы электропневматических систем с релейно-контактной системой управления,
  • Моделирование работы электропневматических систем, управляемых с помощью программируемого контроллера,
  • Моделирование работы гидравлических систем,
  • Визуализация технологического процесса с использованием как двумерного, так и трехмерного моделирования.

Пневматические системы

Принципиальная схема строится с использованием элементов, имеющихся в библиотеке. Техника построения очень простая: элементы добавляются в схему перетаскиванием и легко соединяются линиями. При запуске режима имитации участки пневмосистемы, находящиеся под давлением, окрашиваются в красный цвет. Воздействие на органы управления приводит к «оживлению» схемы – переключению пневмораспределителей, перераспределению давлений в пневмолиниях, движению исполнительных механизмов. В примере, приведенном на рисунке, рассматривается схема согласованной работы двух пневмоцилиндров. Органы управления механических концевых выключателей синхронизированы со штоками пневмоцилиндров, поэтому при достижении штоками крайних положений происходит срабатывание этих выключателей, вызывающее соответствующую реакцию схемы.

Электропневматические системы

Здесь, в дополнение к пневматической, появляется электрическая схема. Эти схемы могут быть как совмещенными, так и разделенными. В последнем случае производится синхронизация элементов, показанных одновременно на пневматической и электрической схемах (электромагнитов на пневмораспределителях, датчиков положения). На рисунке приведен пример электропневматической схемы управления пневмоцилиндрами. В отличие от предыдущей схемы, переключение пневмораспределителей происходит в результате срабатывания электрических датчиков положения (1_1, 1_2, 2_1 и 2_2) и реле. Алгоритм работы пневмоцилиндров совпадает с рассмотренным выше, однако система управления в этом примере изменилась на электрическую. Следует отметить, что и в электрической схеме в режиме имитации выделяются цветом те участки цепи, в которых течет ток.

Управление с помощью контроллера

При таком способе управления в электрической схеме появляются цепи входов и выходов контроллера, а для запуска имитации необходима программа для контроллера. Аналогичный рассмотренному выше пример, но с управлением от программируемого контроллера, показан на рисунке и выглядит следующим образом. Электрические сигналы от датчиков положения (1_1, 1_2) и кнопки «START»поступают на входы контроллера. В соответствии с программой, срабатывает выход контроллера, и питание подается на катушку пневмораспределителя (OUT).

В данном примере программа для контроллера написана на языке лестничных диаграмм. Используя среду AUTOSIM-200, можно написать программу для контроллера на различных стандартных языках.

Визуализация

AUTOSIM-200 дает возможность сделать визуализацию процесса, как двумерную, так и трехмерную. Для этого нужно создать взаимосвязи с трехмерными объектами и элементами схемы (программы ). 

Таким образом, еще на этапе компьютерного моделирования пневмосистемы можно в деталях отладить схемные решения, что существенно сокращает как сроки, так и стоимость разработки пневмопривода.

Программа AUTOSIM-200 имеет дружественный интерфейс и поэтому достаточно легка в освоении. Она может быть очень полезной не только для разработчиков, но и для тех, кто хотел бы получить базовые навыки в построении пневматических систем управления и программировании контроллеров.