Введение
1 Анализ современных систем логического управления. Выявление тенденций и перспектив развития 17
1.1 Накопленный научным сообществом опыт в реализации систем логического управления технологическим оборудованием 18
1.2 Анализ современных тенденций в области построения систем логического управления технологическим оборудованием 23
1.3 Анализ возможных путей эволюции программно-аппаратных средств логического управления 32
1.3.1 Программно реализованные логические контроллеры 32
1.3.2 Программируемые контроллеры автоматизации (PAC системы) 33
1.3.3 Современные системы логического управления, предлагаемые ведущими производителями 35
1.3.4 Систематизация аналитических данных о системах логического управления 44
1.4 Анализ средств программирования систем логического управления 49
1.5 Научная проблема построения программных систем логического управления технологическим оборудованием 52
1.6 Выбор технологического объекта для реализации системы логического управления 54
1.7 Выводы 59
2 Разработка теоретических основ для описания моделей построения программных систем логического управления технологическим оборудованием 61
2.1 Систематизация требований, предъявляемых к системам логического управления, обусловленных потребностями рынка 63
2.2 Разработка модульной организации структуры системы логического управления 66
2.3 Разработка последовательной схемы трансформации моделей системы логического управления 70
2.4 Разработка функциональной модели системы логического управления технологическим оборудованием в нотации IDEF 0 71
2.5 Разработка модели системы логического управления технологическим оборудованием по типу виртуальной машины 75
2.6 Разработка потоковой модели системы логического управления технологическим оборудованием 78
2.7 Разработка архитектурной модели системы логического управления технологическим оборудованием 82
2.8 Разработка модели подготовки и исполнения программы логического управления 85
2.9 Разработка распределённой модели системы логического управления технологическим оборудованием 87
2.10 Выводы 91
3 Создание формального аппарата построения подсистемы программирования и исполнительного ядра системы логического управления технологическим оборудованием 92
3.1. Разработка профиля открытости системы логического управления технологическим оборудованием 92
3.1.1 Определение стандартов и программных технологий, применяемых при проектировании систем логического управления 94
3.1.2 Представление о системе логического управления технологическим оборудованием, как об открытой системе 98
3.2. Реализация подсистемы программирования для систем логического управления технологическим оборудованием 100
3.2.1 Формирование требований к построению подсистемы программирования стандарта МЭК 61131-3 для систем логического управления 101
3.2.2 Особенности проектирования модуля конфигурирования аппаратных входов/выходов для систем логического управления 106
3.3. Реализация исполнительного ядра системы логического управления технологическим оборудованием как системы реального времени 109
3.3.1 Реализация машины состояний ядра системы логического управления 110
3.3.2 Особенности реализации исполнительного ядра системы логического управления 113
3.3.3 Организация структуры разделяемой памяти 119
3.3.4 Программная реализация ядра системы логического управления 124
3.4. Реализация механизма взаимодействия подсистемы программирования и исполнительного ядра системы логического управления 126
3.5. Выводы 131
4 Разработка методологических основ построения систем логического управления технологическим оборудованием 132
4.1 Методологические аспекты выбора аппаратных средств для реализации систем логического управления 132
4.2 Разработка методики построения систем логического управления технологическим оборудованием 135
4.3 Систематизация математических методов, используемых при проектировании программ логического управления 140
4.3.1 Программирование комбинационных схем с использованием математического аппарата Булевой алгебры 144
4.3.2 Программирование цикловой электроавтоматики с использованием математического аппарата временных Булевых функций 147
4.3.3 Программирование цикловой электроавтоматики с использованием математического аппарата автоматных моделей 150
4.3.4 Программирование дискретных систем с использованием математического аппарата разностных уравнений 156
4.4 Разработка методики тестирования систем логического управления технологическим оборудованием 161
4.4.1 Разработка методики нагрузочного тестирования ядра системы логического управления 161
4.4.2 Разработка программы и методики испытаний системы логического управления 166
4.4.3 Разработка методики расчета средней наработки на отказ 170
4.5 Выводы 172
5 Практические аспекты реализации систем логического управления технологическим оборудованием 173
5.1 Применение систем логического управления как автономного решения для управления технологическим оборудованием 174
5.1.1 Разработка комплексного экспериментального стенда проверки работоспособности системы логического управления технологическим оборудованием 174
5.2 Практический опыт применения систем логического управления для решения задач управления электроавтоматикой станков 177
5.2.1 Разработка экспериментального стенда проверки работоспособности системы логического управления, интегрированного в состав системы ЧПУ 177
5.2.2 Реализация системы логического управления электроавтоматикой экспериментального станка гидроабразивной резки 183
5.2.3 Реализация системы логического управления электроавтоматикой гаммы экспериментальных токарно-фрезерных обрабатывающих центров наклонной компоновки 192
5.2.4 Реализация системы логического управления электроавтоматикой вертикально фрезерного обрабатывающего центра Quaser MV184P 200
5.3 Выводы 209
Заключение 210
Список сокращений и условных обозначений 212
Список литературы 214
Приложение А Документы об использовании результатов диссертационного исследования 231
Приложение Б Объекты интеллектуальной собственности 236
