Устройство для программного управления

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО. УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик имгьульсов , подключенный выходом к адресному входу блока программ, соединенного первым информационным выходом с информационным входом блока управления, блок памяти, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения параллельной отработки произвольного числа участков программы и упрощения устройства, оно содерлсит формирователь команд, D -триггер и дешифратор, подключенный адресными входами к вторым информационным . выходам блока программ, первым выходом - к управляющему входу счетчика импульсов, синхронизирующим входом к выходу блока памяти и D -входу D -триггера, а вторым выходом - к пер вому синхронизирующему входу блока управления, связанного вторым синхрог низирующим входом с первым выходом . генератора тактовых импульсов, подключенного вторым, третьим, четвертым и пятым выходами соответственно к синхронизирующему входу D -тригге- j pa, к первому управляющему входу блока памяти, к первому входу формиро (Л вателя команд, к счетному входу счет чика импульсов, соединенного установочным входом с информационным входом блока управления, подключенного выходом к второму входу формирователя команд , .связанного третьим и четвертым входами соответственно с третьим ин00 формационным выходом блока програмг 00 и с выходом Ь -триггера, а выходом- . с вторым управляющим входом блока ел памяти. о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК р(д) G 05 В 19/417

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛаМ ИЗОБРЕТЕКИй И ОТНРЫТИй (21) 3521411/18-24 (22) 15.12,82 (46). 30 .03 .84 . Бюл. Ф 12 (72) В.Т. Широкоступ и В.И. Кибальников (71) Волгоградское опытно-конструкторс кое бюро "Роботы" Научно-производственного объединения "Комплекс" (53) 621.50.355(088.8) (56) 1. Устройство УЦИ 663 Т072.556.

012, ОКБ технической кибернетики ЛПИ

1978.

2. Авторское свидетельство СССР

У 462168, кл. G 05 В 19/147, 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО

УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, подключенный выходом к адресному входу блока программ, соединенного первым информационным выходом с информационным входом блока управления, блок памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения параллельной отработки произвольного числа участков программы

l и упрощения устройства, оно содержит

„„SU„„1083159 A формирователь команд, 3 -триггер и дешифратор, подключенный адресными входами к вторым информационным выходам блока программ, первым выходом — к управляющему входу счетчика импульсов, синхронизирующим входом— к выходу блока памяти и 3 -входу

D -триггера, а вторым выходом — к первому синхронизирующему входу блока управления, связанного вторым синхро-, низирующим входом с первым выходом генератора тактовых импульсов, подключенного вторым, третьим, четвертым и пятым выходами соответственно к синхронизирующему входу D -триггеО ра, к первому управляющему входу @ блока памяти, к первому входу формиро- фу вателя команд, к счетному входу счетчика импульсов, соединенного устано- С„ вочным входом с информационным входом блока управления, подключенного выходом к второму входу формирователя команд, .связанного третьим и четвертым входами соответственно с третьим информационным выходом блока nporpa Об и с выходом 3 -триггера, а выходом - . М с вторым управляющим входом блока >авиа памяти. фч

1083

Изобретение относится к автомати- зации и вычислительной технике и может быть использовано, например, -для независимого управления работой группы манипуляторов по различным про- граммам.

Известно устройство для программного управления манипулятором, содержащее блок запоминания, включающий запоминающее устройство для хранения iO программ, и счетчик команд, блок управления, преобразующий команды в сигналы управления приводами манипулятора, а также принимающий сигналы от датчиков манипулятора, а также счетчик кадров, сумматор адреса, регистр отработки звеньев, что дает возможность отработки кадра, т.е. выполнения параллельных участков программ, содержащихся по од- щ ной команде 53 1.

Однако если в.параллельных участках содержится более одной команды,. то укаэанная система реализовать подобный алгоритм управления не может.

Таким образом, к недостаткам указанной системы управления следует отнести невозможность параллельного управления несколькими единицами оборудования. ЗО

Наиболее близким к предлагаемому является система централизованного программного управления группой объекта, содержащая блок программ и по каждому каналу управления элемент

З5 задержки и последовательно соединенные первый блок сравнения, блок совпадения, один из входов которого подключен к выходу блока программ, первый блок памяти, исполнительный механизм и преобразователь, подклюо ченный к первому бЛоку памяти, а также задающий генератор, коммутатор этапов программы и коммутатор программ, подключенный к блоку про грамм, другой вход которого подсоединен к выходу коммутатора этапов . программы, и по каждому каналу управления вторые блоки памяти,и сравнения и блок сравнения, один из входов которого связан с выходом коммутатора программ, и блок совпадения (2 ).

К недостаткам известной системы относятся ограниченные функциональ55 ные возможности, поскольку количество программ и количество. этапов s них определено структурой системы, а также сложность системы, так как

159 2 система содержит на каждый управляе-1 мый объект два блока сравнения, два блока памяти, преобразователь, элемент задержки, блок совпадения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устрой" ства за счет обеспечения параллельной отработки произвольного числа участков программы и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для программного управления, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, подключенный выходом к адресному входу блока программ, соединенного первьв информационным выходом с информацион-ным входом блока управления, блок памяти, содержит формирователь команд, 9 -триггер и дешифратор, подключенный адресными входами к вторым информационным выходам блока программ, первым выходом " к управляющему входу счетчика импульсов, синхронизирующим входом — к выходу блока памяти и

)) -входу Q -триггера, а вторым выходом — к первому синхрониэирующему взоду блока управления, связанного вторым синхронизирующнм входом с первым выходом генератора тактовых импульсов, подключенного вторым, третьим четвертым и пятым выходами соответственно к сннхронизирующему входу

)) -триггера, к первому управляющему входу блбка памяти, к первому входу формирователя команд, к счетному входу счетчика импульсов, соединенного установочным входом с информационным входом блока управления, подключенного выходом к второму входу формирователя команд, связанного третьим и четвертым входами соответственно с третьим информационным выходом блйа программ и с выходом j) --триггера, а выходом - с вторым управляющим входом .блока памяти.

Иа фиг. I приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2— схема формирователя метки команд; на фиг. 3 †. схема управляющего блока (для одной степени свободы манипулятора).

Устройство для программного управления параллельными процессами содержит генератор 1 тактовых импульсов, Счетчик 2 импульсов, блок 3 программ, блок 4 управления, блок 5 памяти, )) -триггер 6, дешифратор 7, формирователь 8.команд, содержащий два

1083 з К=триггера 9 и 10, два элемента

И-ИЛИ 11 и 12.

Исполнение управляющего блока зависит от конкретного применения.

Например, для управления манипулятором (несколькими манипуляторами) схе" ма блока управления содержит дешифратор 13, регистр 14, два элемента И 15 и 16, схему 17 совпадения, элемент

Л-НЕ 18,. симисторы 19." 10

Блок 3 программ представляет собой полупостоянное запоминающее устройство для хранения программы работы манипулятора и сопряженного оборудования. Программа хранится в виде двоичных слов. Запоминающее устрой- ство может быть реализовано, например, на микросхемах К573РФ1 или

K558PKi количество которых определяется исходя из необходимого объе- 2б ма памяти.

При выдаче команды движения остав шиеся разряды кодируют: номер точки позиционирования и .направление движения (выходы этих разрядов соединены с входами регистра 14; номер степени свободы (выходы этих разрядов соединены с адресными входами дешифратора 13) °

При выдаче команды безусловного перехода оставшиеся разряды кодируют номер следующей команды (выходы этих . разрядов соединены с Q --входами счет чика 2). Один разряд команды определяет признак совмещения. Под сов31 мещением понимается одновременное выполнение нескольких команд, которые записаны в блоке программ последова- тельно. Кроме указанных ти ов команд для работы системы необходимы : 4б другие команды: условного переходадля задания программы, технологичес- кая команда, часть разрядов которой определяет номер канала, по которому выдается команда на сопряженное оборудование. Выходные сигналы технологических команд формируются .специаль- ным блоком технологических команд (не показан). !

УстройстВо работает. следующим 50 образом.

1, Счетчик 2 задает адрес ячейке бло+ ка 3 программ, в которой хранится двоичное слов текущей команды и адрес ячейки оперативного запоминаю- 55 щего устройства 5, в которой хранится бит информации, называемый в даль нейшем меткой. Каждой команде соот159 ветствует своя метка. После выдачи импульса (T5) на пятом выходе генератора 1 к содержимому счетчика прибавляется единица и выбирается очередная команда; если значение метки равно "0", на всех выходах дешифратора 7, а значит и дешифратора 13 присутствует "0". Управляющий блок не меняет своего состояния. Если же значение метки "1" и исполняемая команда — команда движения, то на первом выходе дешифратора 7 появится " 1" и импульс Т1, формируемый на первом выходе генератора 1, проходит на выход дешифратора 13, номер которого определяется состоянием разрядов команды, поступающих от блока 3 программ на адресные входы дешифратора

13 и определяющих номер степени свободы. Импульс с выхода дешифратора 13 разрешает запись в регистр 14 кода номера точек позиционирования и направления движения, поступающих от блока 3 программ, Если значение метки равно "1", а исполняемая команда — команда безусловного перехода

"1" появляется на втором выход дешифратора 7. При этом в счетчик 2 переписывается код, соответствующий номеру следующей команды, указанной в исполняемой команде безусловного перехода. Таким образом, исполняются только те команды, метки которых равны "1".

При окончании команды ее метка снимается и устанавливается метка команды, которая должна следовать за оконченной комардой. При исполнении команды безусловного перехода метка присваивается команде, номер которой указан в команде безусловного перехода. Снятие и установка метки производится с помощью формирователя

8 команд метки, который обладает четырьмя устойчивыми состояниями,формируемыми триггерами 9 и 10. Триггер

6 предназначен для временного хранения значения метки в момент изменения состояния блока памяти.

Формирователь 8 команд работает следующим образом (фиг. 2).

Исходное соСтояние "00". Если при исполнении текущей команды метки

1п:. равна "1", но сигнала об окончании команды К нет, т.е. rn K=1, формирователь 8 команд вырабатывает выходной сигнал M равный "1" и этот сигнал переписывается вновь в ячей- .

10831 ку блока 5 памяти, т.е. состояние метки не изменяется. Если же К=1, та

М 0 и по поступлении импульса ТЗ на третьем выходе генератора 1 метки с текущей команды снимается. При этом, если признак совмещения 5 равен "0", то формирователь 8.команд по поступлении импульса Т4 на четвертом выходе генератора 1 переходит в состояние "10", в котором М 1 Io независимо от входных сигналов.

Счетчик 2 переходит в следующее состояние: по поступлении импульса на пятом выходе Т5 генератора 1 выби. рается.ячейка блока 5 памяти, соот- tS ветствующая следующей команде, и по импульсу ТЗ генератора 1 в эту ячейку записывается единица. По поступлении импульса Т4 генератора

1 формирователь 8 команд воэвраща- 20 ется в исходное состояние, так как

S 1. Таким образом, происходит передача метки следующей команде при окончании текущей.

При необходимости организации кад-25 ра (одновременно отработки нескольких команд) эти команды записываются в последовательности ячейки блока 3 программ, причем у всех этих команд, кроме последней, при программированиизо записывается признак совмещения 9=1.

При исполнении программ после окончания команды, предыдущей кадру, метка присваивается всем командам кадра.

По мере исполнения метки, соответст- З вующие командам кадра, снимаются сразу после их окончания. После окончания всех команд кадра метка передается команде, следующей эа кадром.

Происходит это следующим образом.,д

При окончании текущей команды формирователь 8 команд переходит в состояние "10" и остается в нем до тех пор, пока признак совмещения не станет равен нулю при выборке 4 последней команды кадра. В этом состоянии присваивается метка всем командам кадра, так как в этом состоянии М=1. После этого формирователь

8 команд возвращается в исходное сос->о тояние. Снимаются метки команд кадра в состоянии "00". Передача метки после исполнения кадра происходит следующим образом.

По окончании команды с меткой и совмещением формирователь 8 команд переходит в состояние "11". Если в кадре появляется неоконченная команда, блок формирования метки пере59, 6 ходит в состояние "01", из которого возвращается в исходное при выборке последней команды кадра. Если первая команда кадра не окончена, то формирователь 8 команд подает в состояние "01" непосредственно из состоя- ния "00". И только в том случае, если все команды кадра уже без метки (окончены), формирователь 8 метки остается в состоянии "11", если последняя команда кадра окончена нли с нее снята метка ранее, формирователь 8 команд переходит в состояние "10.", в котором передается метка.

Если в процессе отработки программы системой возникла необходимость после исполнения текущей команды начать исполнение нескольких команд, являющихся началами параллельных участков, делается это с помощью кадра распараллеливания, состоящего из команд безусловного перехода. При исполнении этого кадра метка присваивается всем командам, которым передается управление командами безусловного перехода, входящими в кадр.

Таким образом, появляется возможность например, независимо управления работой нескольких манипуляторов, для чего достаточно в начале программы, записать кадр распараллеливания, в котором указать в командах безусловного перехода этого кадра адреса начал программ работЫ манипулятора.

После исполнения кадра начинают исполняться одновременно все программы работы манипуляторов. При необходимости возможно в программе работы каждого манипулятора распараллеливание. Например, при работе манипулятора совместно с кассетным накопителем, когда после выборки очередной детали из накопителя необходимо в очередной последовательности включить его приводы для того, чтобы накопитель выдал очередную деталь. В этом случае после выборки детали в программе записывается кадр распараллеливания иа две ветви ..продолжение работы манипулятора и управление накопителем, последняя из которых записывается в произвольном свободном месте памяти.

Блок управления работает следующим образом.

При записи в регистр 14 кода номера точки, не совпадающего с номером точки, в которой находится мани1083

7 пулятор, на выходе схемы 17 совпаде- ния появляется "1", и в зависимости .от направления движения "1." появляется на выходе одного из элементов И 15

I или 16 и включается один из симисторов 19, включают::i привод манипулятора, начинается движение. При совпадении номера заданной и .текущей точки на выходе схемы 17 совпадения появляется "О", привоц выключается, 1п а на выходе элемента И-НЕ 18 появля" ется "1", свидетельствующая об окончании движения.

В зависимости от конкретного применения схема и количество управляющих блоков может отличаться от предлагаемого. Если количество управляю- . щих блоков более одного, каждый иэ них должен оснащаться регистрами для хранения информации, полученной щ

159

8 от команды. Разрешение на работу других блоков поступает от остальных выходов дешифратора 7.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает возможность независнмого управления одновременно несколькими устройствами, например манипуляторами; возможность управления не только манипуляторами, но и другим технологическим оборудованием. сопряженным с манипулятором, например накопителями, транспортерами, станками и т.п. Указанные преимущества позволяют управлять роботизированной позицией от одного устройства, не прибегая к дополнительным средствам управления. Это поз- воляет снизить стоимость проектирования, монтажа, а также внедрения роботизированной позиции.

1083159

&ек

4«нке

«и

Фиг.s

Составитель Н. Горбунова

Редактор C. Квятковская Техред М.Кузьма Корректор Г

Заказ 1751/41 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская над., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4