Устройство для позиционного программного управления с самоконтролем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ С САМОКОНТРОЛЕМ , содержащее генерато) импульсов , первый реверсивный счетчик импульсов, первый триггер, подключениый прямым и инверсньм выходами к первым входам первого и второго элементов И, а первым входст - к выходу первого блока совпадения, первый счетчик импульсов, соединенный выходом с первым входом третьего элемента И, три элемента ИЛИ, второй блок совпадения, отличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем использования абсолютных координат конечной точки траектории и обеспечения контрол программ торможения и разгона двигателя, в него введены регистр, второй реверсивный счетчик импульсов, в.торой счетчик импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом деления , второй триггер, четвертый элемент ИЛИ, четвертый, пятый и шестой элементы И, Шины Скорость, Координата, Запись, Направление движения, Торможение и элемент НЕ, подключенный входом и выходом соответственно к первым входам четвертого и пятого элементов И, соединенных вторыми входами с инверсным выходом второго триггера, ыходс1ми соответственно - с суммирующим и с вычитающим входами первого реверсивного счетчика импульсов и с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, а третьими входамис выходом генератора импульсов и с первым входом шестого элемента И, подключенного вторым входом к управлякяцему входу и выходу первого счетчика импульсов, к управляющему входу регистра, к первому и второму входам соответственно второго и первого триггеров и к установочному входу второго реверсивного счетчика импульсов, а выходом - к входу делителячастоты с переменным коэффициентом делениХ, связанного установочным входом с выходом второго реверсивного счетчика импульсов, подключенного суммирукадим и вычи (Л т:ащацИ1 входами соответственно к выходу второго элемента и, выходу перС вого элемента Инк третьему входу первого элемента ИЛИ, соединенного выходом со счетным входом в торого счетчика импульсов, подключенного сбросовым входом к выходу второго элемента ИЛИ, а выходом - к первому входу первого блока совпадения,. связанного вторым входом с шиной Скорость, а выходом - со счетным . входом первого счетчика импульсов и :с первьол входом второго элемента ИЛИ, соединенного ЙТОЕ«М входом с установочными входами первого и второго триггеров, со сбросовым входом первого счетчика импульсов ис выходом третьего элемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу третьего элемента И и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, связанного вторым бходом с шиной Записа и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выходом - с управляющие, входом первого реверсивного счетчика импульсов, подключенного выходом к первому входу второго йлока совпадения, а установочным входом - к выходу регистра.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ .И ОТКРЫТИЙ (21) 3455852/18-24 .(22). 22.06.82 (46) 07.02.84. Бюл. М 5 (72) А.A.Oõîòèí и В.A Íîâè÷èõèí (53) 621.50.355(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

708304, кл. С 05 В 19/18, 19?6 °

2. Авторское свидетельство СССР

9,760031, кл. G 05 В 19/18, 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ С САМОКОНТРОЛЕМ, содержащее генератор импульсов, первый реверсивный счетчик импульсов, первый триггер, подключенный прямым и инверсным выходами к первым входам первого и второго элементов И, а первым входом — к выходу первого блока совпадения, первый счетчик импульсов, соединенный выходом с первым входом третьего элемента И, три элемента ИЛИ, второй блок совпадения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем использования абсолютных координат конечной точки траектории и обеспечения контроля программ торможения и разгона двигателя, в него введены регистр, второй реверсивный счетчик импульсов, второй счетчик импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, второй триггер, четвертый элемент ИЛИ, четвертый, пятый и шестой элементы И, Шины "Скорость", "Координата", "Запись", "Направле- ние движения", "Торможение" и элемент НЕ, подключенный входом и выходом соответственно к первым входам четвертого и пятого элементов И, соединенных вторычи входами с инверсным выходом второго триггера, выходами соответственно - с суммирующим и с вычитающим входами первого

„.SU„„1 " A реверсивного счетчика импульсов и с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, а третьими входами-с выходом генератора импульсов и с первым входом шестого элемента И, подключенного вторым входом к управляющему входу и выходу первого счетчика импульсов, к управляющему входу регистра, к первому и второму входам соответственно второго и первого триггеров и к установочному входу второго реверсивного счетчика импульсов, а выходом — к входу делителя. частоты с переменным коэффициентом деления„ связанного. установочным входом с выходом второго реверсивного счетчика импульсов, ф подключенного суммирующим и вычитаюр(им входами соответственно к выходу второго элемента И, выходу первого элемента И и к третьему входу первого элемента ИЛИ, соединенного выходом со счетным входом второго счетчика импульсов, подключенного сбросовым входом к выходу второго элемента ИЛИ, а выходом — к первому входу первого блока совпадения,, связанного вторым входом с шиной

"Скорость", а выходом - со счетным входом первого счетчика импульсов и:с первым входом второго элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с установочными входами первого и второго триггеров, со сбросовым входом первого счетчика импульсов и с выходом третьего элемента ИЛИ, подключенно-. го первым входом к выходу третьего элемента И и к первому входу четвер» того элемента ИЛИ, связанного вторым входом с шиной "Запись" и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выходом — с управлянврюм входом первого реверсивного счетчика импульсов, подключенного выходом к первому входу второго блока совпадения, а устано- . вочным входом - к выходу регистра, 1072002 соединенного информационным входом с шиной "Координата" и с вторым входом второго блока совпадения, подключенного выходом к второму входу второго триггера, связанного прямым выходом с вторым входом третьего элемента И, причем вторые входы пер Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано к позиционных системах программного управления станками.

Известно устройство для разгона и замедления привода систем программного управления станками, содержащее триггеры, схемы И, реверсивные счетчики, делитель и вентили переноса E13 . t0 йедостатками устройства являются его сравнительная сложность и не« обходимость B выборе участка торможения и разгона двигателя каждый раз заново, что усложняет програм- )5 мированне. . Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для позиционного программного управления, содержащее генератор, -20 импульсов, реверсивный счетчик импульсов, триггер, подключенный выходами к соответствующим входам элемента 2И-ИЛИ, а первым входом - к выходу первого блока совпадения, счетчик имцульсов, второй блок совпа-. дения, элементы ИЛИ, И t21 .

Недостатком известного устройства является ограниченность применеяня, т.е. его можно использовать дншь тогда, когда переход в соседжвю точку .записан в виде приращеаия по отношению к предыдущему значению, но не в ниде абсолютных коор. д аиат конечной точки траектории.

Целью изобретения является расши- >5 .рение функциональных возможностей устройства путем использования абсо1 лютных координат конечной точки траектории и обеспечение контроля программ торможения и разгона двига- 40 тейя.

Иоставленная цель достигается тем, что в устройство для позиционного программнога управления с самоконтролем, содержащее генератор им- 45 пульсов первый реверсинный счетчик импульсав, первый триггер, подключенный прямым и инверсным выходами к первым входам первого и второго . элементов И, а первым входом — к выходу первого блока совпадения, вого и второго элементов И подключены к выходу делителя частоты с пере менным коэффициентом деления, третий вход второго элемента И и вход элемента НЕ соединены соответственно с шинами "Торможение" и "Направление движения". первый счетчик импульсов, соединенный выходом с первым входом третьего элемента И, три элемента ИЛИ, второй блок совпадения, введены регистр, второй реверсивный счетчик импульсов, второй счетчик импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, второй триггер, четвертый элемент ИЛИ, четвертый, пятый.и шестой элеМенты И, шины

"Скорость", "Координата", "Запись", "Направление движения", "Торможение" и элемент НЕ, подключенный входом и выходом соответственно к первым входам четвертого и пятого элементов И соединенных вторыми входами с инверсным выходом второго триггера, выходами соответственно - с суммирующим и с вычитающим входами первого реверсивного счетчика импульсов и с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, а третьими входами — с выходом генератора импульсов и с первым входом шестого элемента И, подключенного вторым входом к управляющему входу и выходупервого счетчика импульсов, к управляющему входу регистра, к первому и второму входам соответственно второго и первого триггеров и к установочному входу второго реверсивного счетчика импульсов, а выходом— к входу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, связанного установочным входом с выходом второго реверсивного счетчика импульсов, подключенного суммирующим и вычитающим входами соответственно к выходу второго элемента И, выходу первого элеманта И и к третьему входу первого элемента ИЛИ, соединенного выходом со счетным входом второ го счетчика импульсов, подключенного сбросовым входом к выходу второго элемента ИЛИ, а выходом - к первому входу первого блока, совпадения, связанного вторым входом с шиной

"Скорость", а выходом - со счетным входом первого счетчика импульсов и с первым входом второго элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с установочными входами первого и второго триггеров, со сбросовым

1072002 входом первого счетчика импульсов и с выходом третьего элемента ИЛИ, подключенного первым входом к выходу третьего элемента И и к первому входу четвертого элемента ИЛИ, связанно .о вторым вхсдом с шиной "3a- 5 пись" и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, а выходом — с управляющим входом первого реверсивного счетчика импу сов, подключенного выходом к первому входу второго бло- 10 ка совпадения, а установочным входом — к выходу регистра, соединенного информационным входом с шиной

"Координата" и с вторым входом второго блока совпадения, подключенного, выходом к второму входу, второго триггера, связанного прямым выходом с вторым входом третьего ,элемента И, причем вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, третий вход второго элемента И и вход элемента НЕ соединены соответственно с шинами "Торможение" и "Направление движения".

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит элемент НЕ i, генератор ? импульсов, третий и четвертый элементы ИЛИ 3 и 4, четвертый, пятый и шестой элементы И 5-7, ре« гистр 8, первый реверсивный счет- 35 чик 9 импульсов, первый элемент ИЛИ 10, второй счетчик 11 импульсов, второй элемент ИЛИ 12, делитель 13 частоты с переменным коэффициентом деления, второй реверсивный счетчик 14 импуль-40 сов, первый н второй блоки совпадения 15 и 16, первый счетчик 17 импульсов, второй триггер 18, третий элемент И 19, первый триггер 20, пер- вый и второй элемент И 21 45 и 22.

Как известно, в диапазоне рабочих скоростей и нагрузок для шагового привода характерно взаимооднозначное соответствие между количеством импульсов управления, поданных на шаговый двигатель, и углом поворота его sana или перемещение узлов с ним связанных посредством кинематической передачи. Н режиме разгона частота управляющих импульсов должна увеличиваться от частоты приемистости до требуемого значения. При известной скорости нарастания частоты управляющих импульсов, подаваемых на вход 60 блока -управления, можно судить в моменте достижения заданной скорости подачи путем подсчета количества импульсов, поступивших на вход блока управления шаговым приводом (фиг. 2).65. Устройство работает следующим образом.

Блок программ системы ЧПУ обеспечивает подачу соответствующих сигналов по шинам "Скорость", "Координата", "Запись" и "Направление движения", необходимымх для нормального функционирования устройства, а также при выходе исполнительного механизма, приводимого s движение шаговым двигателем, в точку, координаты которой соответствуют началу участка торможения-подачу сигнала по шине "Торможения" для перехода в режим замедления скорости шагового движения. Прй выходе исполйительного устройства в точку, соответствующую концу программы, система ЧПУ вырабатывает- сигнал, закрывающий прохождение импульсов с выхода устройства на вход шагового привода, ynpasляющего шаговым двигателем. При этом команда на останов шагового двигателя поступает непосредственно в блок шагового привода.

По входной шине "Координата" на вход блока 16 совпадения и информационный вход регистра 8 подается число, соответствующее точке, в .которую необходимо осуществить перемещение исполнительного устройства, При этом в регистр 8 записаны либо координа ы исходной точки движения, либо координаты точки, в которую осу« ществлялось перемещение в предыдущем цикле движения. После этого по шине "Запись" подается импульс, сбрасывающий в ноль содержимое счетчиков 11 и 17, устанавливающий триггеры 18 и 20 в исходное состояние и переписывающий число, содержа" щееся в регистре 8 памяти, s реверсивный счетчик 9 (фиг. 3). При этом в зависимости от направления перемещения на шину "Направление движения" подается yposeHb, соответ« ствующий логическому нулю.нли единице. Пусть, для определенности, это уровень логического нуля, как это показано на фиг. 3. Это означает, что координата точки, в которую осуществлялось перемещение в предыдущем кадре программ, больше, чем координата точки, в которую необходимо осуществить перемещение в данном кадре. При этом импульсы с генератора 2 через элемент И 6 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 9, уменьшая его содержимое и, через элемент ИЛИ 10, поступают на счетный вход счетчика 11, выход которого подключен к первому входу блока 15 совпадения, второй вход которого соединен с шиной "Скорость", по которой подается число, соответствующее необходимому участку разгона двигателя

1072002 от частоты „р, до требуемой. При этом возможны два варианта - когда сумма длин двух участков разгона меньше, чем изменение координаты при перемещении в заданную точку или, когда эта сумма больше, чем зто изменение.

Рассмотрим сначала первый случай (фнг. 3).

При этом в момент равенства содержимого счетчика 11 и числа, поданного по шине "Скорость" блока 15 совпадения вырабатывает импульс, поступающий на вход счетчика 17 и через элемент ИЛИ 12 сбрасывающий в ноль содержимое счетчика 11. Далее процесс повторяется до тех пор, пока блока 15 совпадения не выработает второй импульс, устанавливая на выходе счетчика 17 высокий уровень, разрешающий прохождение импульсов с выхода генератора 2 через элемент И 7 на вход делителя 13 частоты с переменным коэффициентом деления. При этом триггер 18 опрокидывается, запрещая прохождение импульсов с генератора 2 на вход реверсивного счетчика 9.

Одновременно перецним фронтом этого уровня осуществляется запись числа, поданного по шине "Координата" в регистр 8, и числа к, соответствующего начальному коэффициенту деления, в реверсивный счетчик 14.

При этом

25 м.ма = -р - = авве

° 35 где fq - частота на выходе генератора 2;

f„> — частота приемистости шаго-, вого двигателя, К вЂ” начальный коэффициент де« 46 ления..

Информация о коэффициенте деления к введена в него постоянно.

Это достигается тем, что.сooтвeтcтвующие установочные входи реверсив- 45 ного счетчика 14 постоянно соедине- ны либо с общим проводом, имитируя поступление логического йуля на данные входы, либо соединением последних с шиной питания, что соответст- в;О зует поступлению логической едини.цы, т.е. число К; постоянно присутствует на установочных входах реверсивного счетчика 14.

Запись числа k,, соответствующе- >> го нача ьно у коэффиаиенту де т я с переменным коэффициентом деления 13, в реверсивный счетчик 14 осуществляет следующим образом. Когда

-блок 15 совпадения вырабатывает вто- бО рой импульс совпадения, иа выходе счетчика 17 устанавливается высокий уровень. При этом передним фронтом этого уровня осуществляется запись информация в реверсивный счетчик 14 65 с его установочных входов, на кото» рых постоянно присутствует.:иод, со- ответствующий коэффициенту деления К.

Одновременно высокий потенциал с выхода счетчика 17 поступает на вход элемента И 7, разрешая прохождение импульсов с герератора 2 импульсов на вход делителя с переменным коэффициентом деления.

Начальный коэффициент деления K делителя 13 с переменным коэффициентом деления выбирается таким образом, что и при подаче импульсов с выхода генератора 2 через элемент И 7 на вход делителя 13 с переменным коэффициентом деления на его выходе появляется импульсная последовательность с частотой, разной частоте приемистости f используемого шагового движения.

Импульсы с выхода делителя 13 частоты с переменным коэффициентом деления поступают на привод шагового двигателя и через элемент И 21 поступают на вход счетчика 11. При этом каждый импульс с выхода эле.мента И 21 уменьшает на единицу содержимое реверсивного счетчика 14, что приводит к уменьшению периода между импульсамн с выхода делителя 13 частоты с переменным коэффициентом деления, или к увеличению частоты импульсов управления

fr баева — -„"- >

fq вМ = -К- — Д Р

° ° ° вва = ---- Чщ

К - п

При этом, когда содержимое счетчика 11 вновь станет равным числу, :поданному по шине "Скорость", на выходе блока 15 совпадения сформируется импульс, опрокидыванв ий триггер 20, устанавливая на его инверсном выходе низкий логический уровень, закрывая прохождение импульсов, через элемент И 21. Далее управление шаговым тц иводом осуществляется на фйкаироваиной частоте до тех пор, пока по шине "Вход торможения" не будет подан высокий логический уровень разрешающий прохождение импульсов с выхода делителя 13 частоты с переменным коэффициентом делеНия через элемент И 22 на суммирую« щий вход реверсивного счетчика 14.

При этом частота следования импульсов на выходе устройства после каждого импульса уменьшается у Уг к- с

0 к-tl+ g

Гг в и g. чр

1072002

После того, как частота управляющих импульсон станет равной частоте прижимистости fqg шагового привода, происходит отключение привода по команде от системы ЧПУ.

Рассмотрим теперь работу схемы в том числе, когда сумма длин двух участков разгона больше изменения координаты при перемещении (фиг.З °

В этом случае содержимое реверсивного счетчика 9 станет равным числу, поданному на шину "Координата" раньше, чем на выходе блока 15 совпадения вырабатывается два импульса. При этом в момент, когда содержимое реверсивного счетчика станет равным числу, поданному по шине"Координата" на выходе блока 16 совпадения сформируется. импульс, который опрокинет триггер 18, в результате чего прекратится поступление импульсов через элемент И б на вход реверсивного счетчика 9.

Одновременно на выходе элемента И 19 сформируется импульс, который через элемент ИЛИ 3 сбросит в исходное состояние счетчики 17 и 11 и вернет триггер 18 в исходное состояние. Этот же импульс по шине "Корекция" поступает в предлагаемое устройство системы ЧПУ, вследствие чего код скорости в последнем уменьшается на единицу. При этом меняется и длительность участка разгона шагового привода, т.е. меняется н сторону уменьшения код числа, подаваемого по шине "Скорость" на нход блока 15 совпадения. Импульс с выхода элемента .Н 19 через эле-: мент илИ 4 поступит также на вход записи реверсивного счетчика 9, в результате чего его содержимое станет равным числу, записанному в регистре 8 памяти, после чего

10 процесс анализа длины двух участков разгона и сумматорного требуемого перемещения будет повторен.

Он будет протекать аналогично до тех пор, пока не будет удовлетно15 ряться условно

Ьх >2h, где ах — приращение координаты при перемещении, h — - длина участка разгона-тор20 можения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется антомати» ческая коррекция скорости отработки перемещения с учетом возможности 5 достижения. на заданном участке перемещения требуемого значения скорости, что исключает как субъ ктивные ошибки программиста при составлении программы, так и специальное программирование участкон торможения и разгона, так как предлагаемое устройство осуществляет автоматический выбор возможного значения скорости.

1072002 ефв

ФЛАМ

Девам Ф" юФ

Фью 4F

ЯмаУ лм 4f меФ юМ зиад/

ФФФ У

P47g

nwФ м и

4МУ дм Р1

° Ф

ВНИИПИ Эаказ 123/39 Тираж 842, Подписное

° Йю 4ВМ4ВМ В В

НЮ ЮЬ ЮВ ФЮ ЮЮЮ Ю

Филиал ШШ "Патент", r. Ужйород, ул.Проектная, 4