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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 翻譯資料 中文題目： 網(wǎng)絡(luò)傳輸方法應(yīng)用于可編程 邏輯控制器編程 英文題目： Using the net transformation method to program programmable logic controllers 學(xué)生姓名：趙鳳巳 學(xué) 號(hào)：14021223 班 級(jí)：140212 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械 指導(dǎo)教師：高春甫 14 網(wǎng)絡(luò)傳輸方法應(yīng)用于可編程邏輯控制器編程 摘要： 這篇文章描述了把分離的制造程序合成一系列控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸方法（MTS）。文章討論了連續(xù)系統(tǒng)的圖表方程式設(shè)計(jì)步驟。有系統(tǒng)地陳述了控制存儲(chǔ)器的實(shí)驗(yàn)原理。文章論證了圖表方程式通過(guò)一種階梯式邏輯語(yǔ)言，即可編程邏輯控制器的一種運(yùn)用，為記錄提供了基礎(chǔ)。MTS方法（網(wǎng)絡(luò)傳輸方法）模擬分離程序和PLC編程的作用通過(guò)一個(gè)精選的分離技術(shù)過(guò)程的自動(dòng)化例子用插圖表示出來(lái)。 關(guān)鍵字：制造程序，過(guò)程控制，控制算法，可編程序控制器，程序語(yǔ)言。 1． 序言 PLC是目前基礎(chǔ)的和常用的制造過(guò)程自動(dòng)化工具。它允許分離程序和持續(xù)程序的自動(dòng)化。PLC編程的基本實(shí)驗(yàn)是過(guò)程控制算法的知識(shí)，它為用控制器的程序語(yǔ)言寫(xiě)運(yùn)用（程序）提供了基礎(chǔ)。 有一種新的方法允許合成分離制造程序的控制算法，這種方法就是網(wǎng)絡(luò)傳輸方法。（MTS）它存在于一種基本程序操作與一種外部易變控制系統(tǒng)的建立的對(duì)應(yīng)。 MTS方法的優(yōu)勢(shì)在于它允許復(fù)雜分離程序控制算法的設(shè)計(jì)。這種優(yōu)勢(shì)在連續(xù)控制系統(tǒng)的合成方法中是沒(méi)有的。傳統(tǒng)的方法在合成系統(tǒng)輸入的常數(shù)系數(shù)n>3和內(nèi)部狀態(tài)k>7時(shí)作用是有限的。 用MST方法合成控制算法的步驟，以及PLC程序，在Fig.1中圖表形式表示。一般來(lái)說(shuō)，用MTS方法進(jìn)行PLC編程的步驟包括： 1．在口語(yǔ)中描述的基礎(chǔ)上確定程序的算法。它是由執(zhí)行指令網(wǎng)絡(luò)來(lái)表示的。 2．確定控制算法，他的合成分兩部： ——構(gòu)造使執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕顒?dòng)網(wǎng)絡(luò)。 ——建立控制系統(tǒng)存儲(chǔ)器。 3．確定圖表方程式 4．用階梯圖語(yǔ)言寫(xiě)出PLC應(yīng)用圖表方程式。 下文不僅表述了MTS方法，還表述了它在PLC編程中的作用，用模型和精選的分離技術(shù)程序來(lái)例證。 2．MTS——網(wǎng)絡(luò)傳輸方法 用MTS方法把分離的制造程序合成連續(xù)的控制系統(tǒng)的連續(xù)過(guò)程在下面描述。 2．1 程序的功能圖表和其口語(yǔ)描述 程序的功能圖表是它分解成初級(jí)階段的基礎(chǔ)，必須在程序的初始狀態(tài)中呈現(xiàn)，圖表必須包含所有的活動(dòng)元素和系統(tǒng)，以及信號(hào)元素。這是程序分解為初級(jí)階段以及確定它們實(shí)現(xiàn)的條件時(shí)不可缺少的，上述的實(shí)驗(yàn)記錄在初級(jí)階段的口語(yǔ)描述中反映出來(lái)，如下所示： 步驟Z：*步驟名* 實(shí)現(xiàn) ：Ri 表明 ：Yi或Ti 這里Z是第i個(gè)初級(jí)階段，Ri是第i個(gè)激活元素或系統(tǒng)；Yi或Ti，邏輯或時(shí)間類(lèi)型變量決定步驟Zi實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。 程序的口語(yǔ)描述應(yīng)該包括初級(jí)階段的個(gè)別描述，在配合預(yù)定過(guò)程實(shí)現(xiàn)的指令中描述。 2． 2控制網(wǎng)——程序算法 程序的控制網(wǎng)用圖形符號(hào)Fig.2來(lái)描述其算法。圖形符號(hào)的作用意義和原理對(duì)用執(zhí)行指令網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的書(shū)寫(xiě)過(guò)程來(lái)說(shuō)是很必要的。一個(gè)控制網(wǎng)是一個(gè)程序算法的數(shù)學(xué)幾何分析。 下面的元素是用來(lái)夠建一個(gè)控制網(wǎng)： （a）執(zhí)行指令Fig.1a的幾何符號(hào)是個(gè)矩形。它們描述分離制造程序的基本步驟。 （b）狀態(tài)盒的幾何符號(hào)是個(gè)菱形，它們描述初級(jí)階段實(shí)現(xiàn)的邏輯或時(shí)間狀態(tài)一個(gè)狀態(tài)盒有一個(gè)輸入和兩個(gè)輸出：Y(yes)和N(no)。輸出狀態(tài)盒的描述代表應(yīng)該用下面的方式來(lái)理解。 在一個(gè)用狀態(tài)盒來(lái)描述其狀態(tài)結(jié)果的步驟的現(xiàn)實(shí)過(guò)程中，它的輸出值有T=0和N=1，狀態(tài)的完成由盒子輸出狀態(tài)（T=1和N=0）的改變結(jié)果來(lái)描述。且因此在與之相連的步驟中，以及下一步驟實(shí)現(xiàn)的開(kāi)始中體現(xiàn)。 兩種類(lèi)型狀態(tài)盒描述如下： ——初級(jí)階段狀態(tài)盒，這些是用于描述步驟實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)。 ——獨(dú)立狀態(tài)盒(Fig.1c)，用來(lái)描述不直接與其特定相連的初級(jí)階段程序狀態(tài)實(shí)現(xiàn)。 （c）邏輯執(zhí)行指令節(jié)點(diǎn)，它來(lái)描述代數(shù)二進(jìn)制指令。兩者交叉部分的幾何符號(hào)是一個(gè)圓圈。（Fig.1d）相連部分的符號(hào)是一個(gè)打叉的圓。（Fig.1e） （d）信號(hào)分枝。它意味著分枝節(jié)點(diǎn)后的信號(hào)與節(jié)點(diǎn)前的信號(hào)有同樣的值。 （e）開(kāi)始、停止和警告盒。這些描述程序下面的步驟：在它剛開(kāi)始實(shí)現(xiàn)時(shí)，在實(shí)現(xiàn)結(jié)果時(shí)，以及狀態(tài)與預(yù)定的程序算法不一致時(shí)。 分離制造程序的控制網(wǎng)是其算法的一種數(shù)學(xué)模型。它用圖表詳細(xì)說(shuō)明程序過(guò)程和程序特定實(shí)現(xiàn)的邏初級(jí)階段輯狀態(tài)?？刂凭W(wǎng)用習(xí)慣上下描述，用個(gè)別現(xiàn)象的指令。 在Fig.3中描述一個(gè)程序執(zhí)行指令網(wǎng)絡(luò)的例子。 附屬f和f，敘述程序基本步驟實(shí)現(xiàn)的狀況，可能在執(zhí)行初級(jí)階段指令網(wǎng)絡(luò)的最初被確定。附屬f決定著步驟Z開(kāi)始實(shí)現(xiàn)時(shí)的程序狀態(tài)。用執(zhí)行指令盒輸入位置的信號(hào)來(lái)描述。 Fig2. 幾何符號(hào)用來(lái)建立控制網(wǎng):執(zhí)行指令盒(a)，基本步驟狀態(tài)盒（b）， 獨(dú)立狀態(tài)盒（c），交叉節(jié)點(diǎn)（d），連接節(jié)點(diǎn)（e），信號(hào)分枝（f），開(kāi)始盒（g），停止盒（h），及警報(bào)盒（i）。 附屬f決定著步驟Z開(kāi)始實(shí)現(xiàn)時(shí)的程序狀態(tài)。它用執(zhí)行指令盒步驟Z的狀態(tài)盒輸出N的位置的信號(hào)來(lái)描述。確定附屬f和f的原理在圖Fig.3中表示。 基于上述的原因，特定程序步驟實(shí)現(xiàn)的邏輯狀態(tài)可能在執(zhí)行指令網(wǎng)絡(luò)的最初被確定，并被單獨(dú)描述。 F（zi）= f*f （1） Eq.（1）為合成的連續(xù)控制系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。 執(zhí)行指令網(wǎng)絡(luò)的基本優(yōu)勢(shì)是它限制了布爾函數(shù)的圖形描述；因此它可以被用來(lái)寫(xiě)過(guò)程描述邏輯獨(dú)立性反復(fù)無(wú)常的程序算法。 2．3 有源網(wǎng)——控制算法 有源網(wǎng)的建是控制網(wǎng)傳輸?shù)慕Y(jié)果。它在制一套在一套控制系輸出變量之上的程序初級(jí)階段圖?？刂葡到y(tǒng)的輸出信號(hào)控制著個(gè)別初級(jí)階段的實(shí)現(xiàn)。 在輸出變量系統(tǒng)之上繪制階段圖的原理從如下關(guān)系中來(lái)： 控制實(shí)現(xiàn)初級(jí)階段 ie. YiRiZi 圖Fig.4提出一個(gè)有源網(wǎng)例子。 Fig.3 控制網(wǎng)舉例 Fig.4 有源網(wǎng)舉例 實(shí)際上，有源網(wǎng)描述了控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)。因?yàn)槌绦虻妮敵鲎兞颗c控制系統(tǒng)的輸入變量是同時(shí)性的，而且輸出信號(hào)控制著特定程序步驟的實(shí)現(xiàn)，下面等式產(chǎn)生： （2） 為了保證控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定算法實(shí)現(xiàn)需要完成下面假定： f*f=1——在那與步驟Zi的實(shí)現(xiàn)想一致的控制系統(tǒng)中 f*f=0——在控制系統(tǒng)的工作循環(huán)的持續(xù)步驟中 （3） 如果控制系統(tǒng)有存儲(chǔ)器Eg.(3)的實(shí)現(xiàn)只是可能。它是控制系統(tǒng)存儲(chǔ)器即控制算法壓縮的本質(zhì)的實(shí)現(xiàn)。 2．4 控制系統(tǒng)存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn) 用MTS方法設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)存儲(chǔ)器在附屬f、f，及f*f的分析的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了。在有源網(wǎng)基礎(chǔ)上的幾何描述，在Eg.(3)中完成?？刂葡到y(tǒng)存儲(chǔ)器通過(guò)利用邏輯回輸封閉電路和基本存儲(chǔ)器電池實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)在于執(zhí)行下面的活動(dòng)： （a） 確定附屬f、f和f*f，在有源網(wǎng)基礎(chǔ)上。 （b） 描述附屬f、f和f*f，在有源網(wǎng)基礎(chǔ)上，用幾何方法。 （c） 描述輸出變量函數(shù)F*（Y）控制系統(tǒng)所有Y和F*（Y），用幾何方法。 （d） 選擇確保先決條件（3）完成的存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)的原理，存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)原理將在文章后面闡述。 （e） 計(jì)數(shù)所有與涉及附屬F*（Y）的存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)連接的附屬。 （f） 重復(fù)（a）~（e）給出的涉及連續(xù)輸出變量的附屬F*（Y）的確定，以及控制系統(tǒng)輔助變量F（M）的活動(dòng)，直到最后一個(gè)。 輸出和控制系統(tǒng)連續(xù)輔助變量的函數(shù)如此為其圖表方程式的確定提供了基礎(chǔ)。 2．4．1 存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)原理 下邊描述連續(xù)控制系統(tǒng)存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)的基本原理。 原理1 如果f= 和 f= 然后：用一個(gè)邏輯封閉回輸電路。它具有Xk+Yi的形式。 Xk是一個(gè)使附屬f取0值的變量，在與步驟Zi的實(shí)現(xiàn)相一致的控制系統(tǒng)的部分階段中。 Yi是一個(gè)控制步驟Zi的實(shí)現(xiàn)的輸出變量信號(hào)。 原理1也習(xí)慣用來(lái)實(shí)現(xiàn)提出記錄基本存儲(chǔ)的邏輯條件的附屬f。 原理2 如果f由原理1決定： 而f*f= 然后： 用一個(gè)邏輯回輸封閉電路。它具有xi+yi或xj+mj的形式。 Xj是使附屬f在與步驟Zi的實(shí)相一致的部分階段中取0值的變量。 yk，mj是輸出變量yk的信號(hào)或在附屬f應(yīng)該取1值的控制系統(tǒng)階段中取0值的輔助變量mj，而且1值在與步Zi實(shí)現(xiàn)的完結(jié)時(shí)刻相一致的控制系統(tǒng)階段中 ym是一種在與步驟Zi的實(shí)現(xiàn)相一致的控制系統(tǒng)階段中的輸出變量yk的信號(hào)，f f*f=0，且在與步驟Zi實(shí)現(xiàn)的完結(jié)時(shí)刻相一致的控制系統(tǒng)的階段中值為0。 原理3 如果f*f= 然后：用輔助變量M1，變量M1的內(nèi)容產(chǎn)生于下面的關(guān)系： 其中： f——記錄M1的存儲(chǔ)器 f——去除M1的存儲(chǔ)器 f——一個(gè)確定討論程序最后階段的實(shí)現(xiàn)完結(jié)的邏輯條件的附屬 原理4 如果f*f= 然后：用兩個(gè)輔助變量M1和M2 變量1和變量2的內(nèi)容產(chǎn)生于如下關(guān)系： （a） 變量M1：根據(jù)原理4 （b） 變量M2： 其中，fa是決定上述步驟Zi的狀態(tài)盒輸出TAK的附屬。這必須是一個(gè)f在上述步驟Zi實(shí)現(xiàn)的控制程序階段中值為0的階段。 M2是變量M2的一個(gè)信號(hào)。 上面描述的存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)原理允許用當(dāng)代制造系統(tǒng)中占優(yōu)勢(shì)的MTS法把分離的制造程序合成連續(xù)的控制系統(tǒng)。 2．5算法方程式 由于控制系統(tǒng)存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)。附屬f和f有如下形式： （4） 這里：X是輸出變量信號(hào)。Y是輸出變量信號(hào)，m是基礎(chǔ)存儲(chǔ)器信號(hào)。 最后，由于存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)，控制器所有輸出變量的函數(shù)基本都確定了。它們以下面形式： （5） 同輔助函數(shù)一樣： （6） 這里，f是第j個(gè)存儲(chǔ)器邏輯狀態(tài)記錄，而f是第j個(gè)存儲(chǔ)器的刪除邏輯狀態(tài)。 輸出和輔助變量函數(shù)組成算法方程式的確定基礎(chǔ)。它們有如下形式： （7） 方程式（7）用于用作為一種PLC的運(yùn)用的LD語(yǔ)言來(lái)寫(xiě)程序。LD語(yǔ)言是編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)，用專(zhuān)用PLC編程。 3． PLC控制器編程 MTS方法用于PLC控制器編程將用一個(gè)液體物質(zhì)A和B自動(dòng)混合程序舉例來(lái)說(shuō)明。 3．1 液體物質(zhì)A和B混合加熱程序 圖5表示了一個(gè)液體物質(zhì)混合加熱程序的功能圖表。其口語(yǔ)描述如下： 程序由兩個(gè)同時(shí)實(shí)現(xiàn)的步驟Z1和Z2開(kāi)始： 步驟Z1：*裝滿瓶A* 實(shí)現(xiàn)：EZ1+ 發(fā)出信號(hào)：WP1=1 步驟Z2：*裝滿瓶B* 實(shí)現(xiàn)：EZ2+ 發(fā)出信號(hào)：WP2=1 Fig.5液體物質(zhì)A和B混合加熱程序功能圖表 Fig.6液體物質(zhì)混合加熱程序算法 在步驟Z1和Z2實(shí)現(xiàn)完結(jié)之后，步驟Z3和Z4同時(shí)開(kāi)始執(zhí)行。 步驟Z3：*配制物質(zhì)A* 實(shí)現(xiàn)：EZ3+ 發(fā)出信號(hào)：WP4=1 步驟Z4：*配制物質(zhì)B* 實(shí)現(xiàn)：EZ4+ 發(fā)出信號(hào)：WP4=1 在步驟Z3和Z4實(shí)現(xiàn)完結(jié)后，步驟Z5和Z6同時(shí)開(kāi)始執(zhí)行。 步驟Z5：*混合物質(zhì)A和物質(zhì)B* 實(shí)現(xiàn)：M 發(fā)出信號(hào)：a=1 步驟Z6：*加熱物質(zhì)A和B* 實(shí)現(xiàn)：G 發(fā)出信號(hào)：a=1 步驟Z5和Z6實(shí)現(xiàn)完結(jié)后，步驟Z7開(kāi)始執(zhí)行。 步驟Z7：*倒出混合物* 實(shí)現(xiàn)：EZ5+ 發(fā)出信號(hào)：WP3=0 程序循環(huán)實(shí)現(xiàn)。 圖6中的控制網(wǎng)描述了程序算法，圖7a有源網(wǎng)重述了控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)。 在對(duì)圖7所表明的關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，它闡明了： 1． 附屬fp1*和fk1*，根據(jù)原理3，有fp1*SWP3和fk1*。附屬fs1和fR1按如下等式：fs1=WP1+m1和fR1=WP3 2． 附屬fp2*和fk2*，根據(jù)原理3，有有fp2*SWP3和fk2*。附屬fs2和fR2按如下等式：fs2=WP2+m2和fR2=WP3 3． 附屬fp3*，根據(jù)原理1，應(yīng)有fp3*=WP1*WP2+y3。附屬fk3*fk3= 4． 附屬fp4*，根據(jù)原理1，應(yīng)有fp4*=WP1*WP2+y4。 5． 附屬附屬附屬fp5*fp3=WP4及附屬fk5*fk5= 6． 附屬fp6*fp6=WP4及附屬fp6*fp6= 7． 附屬fp7*，根據(jù)原理1，應(yīng)有fp7*=a+y7。附屬fp7*fk7=WP3 Fig.7液體物質(zhì)混合加熱程序控制算法：有源網(wǎng)（a）和輸出函數(shù)表示附屬和輔助變量（b） Fig.8 PLC輸入輸出電路算法 在確定了fpi*和fki*以及fsj和fRj的基礎(chǔ)上，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的算法方程式可確定。計(jì)算出PLC有多少個(gè)輸出和輸入電路，（圖8），它有如下形式： 液體物質(zhì)混合加熱過(guò)程的控制程序，用LD語(yǔ)言寫(xiě)出，如圖9所示，邏輯算法用階梯符號(hào)所示。 I——控制器輸入信號(hào) Q——控制器輸出信號(hào) M——旗幟 Fig.9液體物質(zhì)混合加熱過(guò)程控制程序 4． 結(jié)論 這篇文章描述了一種新的MTS方法，以及它用于模擬分離程序和PLC編程。MTS方法的核心由一種分離制造程序算法的數(shù)學(xué)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)成。它由一個(gè)控制網(wǎng)表示?？刂凭W(wǎng)的基本優(yōu)勢(shì)是它是一個(gè)邏輯網(wǎng)。準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，它描述了程序的進(jìn)步，及其初級(jí)階段實(shí)現(xiàn)的邏輯條件。 控制網(wǎng)構(gòu)成了控制算法確定的基礎(chǔ)。它有兩個(gè)階段。第一個(gè)包括由于控制系統(tǒng)有源網(wǎng)的建立而完成的程序算法的傳輸，描述其輸出信號(hào)。在第二步中控制系統(tǒng)存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，一個(gè)控制算法建立，使分離制造程序的控制算法的圖表方程式可以確定。 圖表方程式用于PLC編程來(lái)書(shū)寫(xiě)其應(yīng)用，其應(yīng)用的書(shū)寫(xiě)由階梯邏輯語(yǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)。LD語(yǔ)言是PLC編程語(yǔ)言的基礎(chǔ)（標(biāo)準(zhǔn)）。目前，任何控制都有其LD語(yǔ)言軟件，因此MTS方法可以被用于每一個(gè)PLC編程。 MTS方法允許同時(shí)期占優(yōu)勢(shì)的制造系統(tǒng)的程序控制算法的合成。 參考文獻(xiàn) 弗瑞德曼，A.D.，曼諾，R.，1975。電路開(kāi)關(guān)的理論設(shè)計(jì)。電腦科學(xué)出版社。 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