6. Synteza algorytmu dla systemu mechatronicznego

6.2. Algorytm blokowy

Już takie ogólne omówienie zasad modelowania graficznego, które obowiązują w sieciach Petri’ego daje pogląd na algorytmizację procesu, który ma zostać poddany syntezie. Przypomnijmy, że modelowanie to rozwinęło się w latach 60-tych XX wieku. Na bazie sieci PN rozwinęła się tzw. metoda blokowa ilustrowania algorytmu, którą zaczęto stosować przy modelowaniu zadań dla systemów mikroprocesorowych, a jak wiemy stąd już niedaleko do systemów cyfrowych, i dalej do sterowników PLC. Podstawowymi elementami tego grafu blokowego, który jest w dalszym ciągu używany zwłaszcza w modelowaniu procesów w informatyce są m.in.:

  • komórki START oraz STOP, które odpowiednio rozpoczynają oraz kończą dany obraz algorytmu;

  • komórka decyzyjna DEC, w której pokazuje się jakie elementy procesu podlegają sterowaniu i jak;

  • komórka warunkowa CON, w której umieszcza się pojedynczy warunek lub zespół warunków, powiązanych operatorami logicznym, i które de facto są tranzycją w rozumieniu sieci typu PN;

  • węzły oraz strzałkowanie, które jest niezbędne do zrealizowania sieci połączeń algorytmu.

Podstawowe komórki algorytmu blokowego ilustruje rysunek 11.

 

Rysunek 11: Podstawowe komór algorytmu blokowego: a) komórka START; B) komórka decyzyjna; c) komórka warunkowa; d) komórka STOP

Dla wyjaśnienia zasad tworzenia algorytmu metodą blokową posłużmy się następującym przykładem zadania, opisującego działanie układu mechatronicznego:

Zrealizować algorytm blokowy dla układu sterowania siłownikiem pneumatycznym jednostronnego działania (powrót sprężyną) za pomocą elektrozaworu EZ. Sterowanie siłownikiem odbywa się za pomocą przycisku dłoniowego START, który umieszczony jest na pulpicie operatora procesu; pobudzenie mono-stabilne tego przycisku przy stanie spoczynkowym tłoczyska (czujnik CK=ON), powoduje wyzwolenie tłoczyska siłownika do ruchu roboczego w kierunku: pchaj. Po wykonaniu pojedynczego cyklu roboczego, tłoczysko wraca samoczynnie do położenia początkowego. Cykl może się powtarzać przy każdorazowym pobudzaniu przycisku START. Należy przewidzieć kontrolę optyczną zarówno ruchu (H1) jak i stopu (H2) tłoczyska siłownika

Strukturę algorytmu blokowego dla ZADANIA 1 zilustrowano na rysunku 12.

Rysunek 12: Algorytm blokowy do ZADANIA 1

Jądro algorytmu blokowego z rysunku 12 składa się z dwóch komórek decyzyjnych oraz jednej komórki warunkowej. Ponieważ przyjęte jest, iż analizę algorytmu wygodniej jest opisywać poczynając od zatrzymania procesu, to pierwsza komórka decyzyjna opisuje taki właśnie stan procesu: wyłączenie elektrozaworu EZ oraz sygnalizatora H1, zapalenie zaś sygnalizatora H2. Druga komórka decyzyjna opisuje stan przeciwny procesu: załączenie elektrozaworu EZ oraz sygnalizatora H1, wyłączenie zaś sygnalizatora H2. Komórka warunkowa zawiera zaś dwa warunki, które dla zadziałania tłoczyska siłownika muszą wystąpić jednocześnie: START&CK=ON. W przeciwnym razie, czyli innej kombinacji stanów logicznych tych warunków, nie wystąpi zadziałanie tłoczyska siłownika, tylko oczekiwanie na spełnienie warunku START&CK=ON.