Устройство для программного управления объектом с к- ступенчатым остановом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ С К -СТУПЕНЧАТШ ОСТАНОВОМ, содержащее 2 К ре- . версивных счетчиков импульсов, под ключенных счетными входами к выходу датчика перемещения, а установочны- , ми входами - к соответствующим выходам блока задания исходных ,; генератор импульсов, блок ввода, соеДиненньй информационными выходами с первыми входами блока сравнения, . исполнительньй элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности устройства , оно содержит коммутатор, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3518899/18-24 (22) 07. 12.82 (46) -30.03.84. Бюл. Ф .12 (72) M.À. Мельц, Г.И. Лошкарев и М.В., Пемов (71) Украинский государственный проектный институт "Металлургавтоматика" (53) 621.503.55(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 452808, кл. G 05 В 19/18, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3335130/18-24, кл. G 05 В 19/18, 1981 (прототип).

Ф (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ С K -СТУПЕНЧАТЫ6 ОСТАНОВОМ, содержащее 2 К ре- . версивных счетчиков импульсов, подключенных счетными входами к выходу датчика перемещения, а установочны- . ми входами — к соответствующим выходам блока задания исходных данных,, генератор импульсов, блок ввода, соединенный информационными выходами с первыми входами блока сравнения, исполнительный элемент, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью. упрощения и повышения надежности устройства, оно содержит коммутатор, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ и (2К +1)-канальнын распределитель импульсов, подключенный тактовым входом к выходу генератора импульсов, установочным входом — к управляющему выходу, блока ввода, а выходами, „;SU„„1083160 А начиная с первого, — к соответствующим первым входам исполнительного элемента и к соответствующим управляющим входам коммутатора, соединенного информационными входами с выходами реверсивных счетчиков. импуль-сов, а выходами — с вторыми входами блока сравнения, подключенного первым и вторым выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов И, связанных выходами с входами элемента ИЛИ-НЕ и соответственно с вторым и третьим входами исполнительного элемента, а вторыми входами - с выходами соответственно

Ф первого и второго элементов ИЛИ, Е подключенных входами к выходам распределителя импульсов соответственно от первого по K -й канальные выходы и от (К +1) по 2 К -й канальные выходы а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к Я управляющему входу генератора импульсов.

2. Устройство по п. 1, р т л ич а ю щ е е с я тем, что коммутатор 00 содержит -разрядные ключи по числу ф4 реверсивных счетчиков импульсов и, ь ю4

2V -входовые третьи элемечты ИЛИ, ф подключенные выходами к соответствую- (" щим выходам коммутатора, а входами - к одноименным выходам ь -разрядных ключей, соединенных информационными входами с соответствующими информационными входами коммутатора, à уп- ф равляющими входами — с соответствующими управляющими входами коммутатора.

1083160

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в различных системах управления перемещением, объекта, например в системах управления перемещением кислородной фурмы в конвертерах.

Известна счетно-импульсная система программного управления, содержащая генератор импульсов, счетчик импуль- 10 сов, датчик перемещения, подключенный к реверсивному счетчику, а через него к сравнивающему устройству, второй вход которого соединен с блоком ввода программы, исполнительный 15 орган и логический блок, подключенный к сравнивающему устройству, датчику перемещения, генератору импульсов, блоку ввода программы, счетчику импульсов, а через него к исполнительно 20 му органу, к которому подключено и сравнивающее устройство f11, Недостатками известной системы являются сложный алгоритм работы, невозможность автоматического возвра- 25 та объекта в зону допустимого останова в случае выбега за эту зону, невозможность корректировки задания во время перемещения объекта.

Наиболее близким к предлагаемому является счетно-импульсное устройство для программного управления объектом .- с К-ступенчатым остановом, содержащее последовательно соединенные гене-З

35 ратор импульсов, счетчик импульсов и блок задания исходных состояний реверсивных счетчиков, 2К реверсивных счетчиков, счетные входы которых объединены и подключены к импульсно- 40 му датчику перемещения, информационные установочные входы реверсивных счетчиков соединены с выходами блока задания исходных состояний ревер.сивным счетчиков, 2К блоков сравие- 45 ния, первые входы которых объединены и подключены к выходу блока ввода программы, вторые входы блоков срав неиия соединены с выходами pesepсивных счетчиков соответственно, а выходы блоков сравнения подключены к логическому блоку, соединенному с исполнительным органом (2).

Недостатком известного устройства, является относительная сложность его схемкой реализации.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности устройства..

Поставленная цель достигается тем, что устройство для программного управления объектом с К -ступенчатым остановом, содержащее 2К реверсивных счетчиков импульсов, подключенных счетными входами к выходу датчика перемещения, а установочными входами — к соответствующим выходам блока задания исходных данных, генератор импульсов, блок ввода, соединенный информационными выходами с первыми входами блока сравнения, исполнительный элемент содержит коммута( тор, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент

ИЛИ-НЕ и (2К +1)-канальный распределитель импульсов, подключенный тактовым входом к выходу генератора импульсов, установочным входом — к управляющему выходу блока ввода, а выходами, начиная с первого, — к соответствующим первым входам исполнительного элемента и к соответствующим управляющим входам коммутатора, соединенного информационными входами с выходами реверсивным счетчиков импульсов, а выходами - с вторыми входами блока сравнения, подключенного первым и вторым выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов И, связанных выходами с входами элемента ИЛИ-НЕ и соответственно е вторым и третьим входами исполнительного элемента, а вторыми входами — с выходами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, подключенных входами к выходам распределителя импульсов соответственно от первого по K --й "канальные выходы и от, (К+1) по 2К:-й канальные выходы, а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к управляющему входу генератора импульсов.

Коммутатор содержит и -разрядные ключи по числу реверсивных счетчиков импульсов и 2К -входовые третьи элементы ИЛИ, подключенные выходами к соответствующим выходам коммутато- ра, а входами к одноименным выходам и --разрядных ключей, соединенных информационными входами с соответствующими информационнычи входами коммутатора, а управляющими входамис соответствующими управляющими входами коммутатора.

На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— структурная схема коммутатора кодов;

1083160

3 на фиг. 3 — зоны действия комайд уп-, равления устройства К -ступенчатого останова и исходные состояния реверсивных счетчиков.

Устройство .содержит 2К реверсивных счетчиков 1„,..., 12,, импульсов датчик 2 иеремещения, блок 3 задания исходных данных, (2К +1)-канальный распределитель 4 импульсов, генератор 5 импульсов," блок 6 ввода, 1ð исполнительный 7 элемент, коммутатор

8, блок 9 сравнения, первый элемент

И 10, первый элемент ИЛИ 11, второй элемент И 12, второй элемент ИЛИ 13, элемент ИЛИ-НЕ 14, коммутатор содержит 2К>-разрядных ключей 151,..., 15щ каждый из которых содержит и третьих элементов И 1611- 161» 2К-входовые третьи элементы ИЛИ 171-17 ° и

В качестве импульсного датчика 20

2 перемещения может быть использован любой известный импульсный датчик со схемой формирования импульсов иа шинах (+) и (-) в зависимости от направления перемещения объекта. 25

Блок 3 задания исходных данных (состояний реверсивных счетчиков) i предназначен для установки каждого из реверсивных счетчиков .1„,..., 1 К в свое исходное состояние, которое определяется формулой А, + х - = А

i» где Ар — число, соответствующее точке В (фиг. 3) исходного положения . объекта управления; х — число, соответствующее расстоянию от заданий . 35 точки останова до точки, в которой производится перевод со скорости 7 .

% на скорость 7 +„, А „ - число, соответствующее исходному состоянию ре-, версивного счетчика 1; (точка В.). В 40

1 исходные состояния реверсивные счетчики устанавливаются, когда объект управления занимает свое исходное состояние (в точке Вр).

Если точка И; перевода со скорости№5

Ч; на скорость Ч. „имеет координату большую, чем координата точки остановаКр, т.е. Б;7N<, то А = Ар-х"

О

Если и ° <Яр, та А A0+ х

О

Еслй параметры управляемого объек-50 та неизменны (вес, габариты), то ве" личина А выбирается заранее (с уче-:

1 том инерционности исполнительного элемента 7).

Интервал между точками Но и Б M равен интервалу между точками Вр и

В ° (фиг. 3). Это следует из того, что по мере перемещения объекта управления его координата отличается от координаты точки, соответствующей положению i-го реверсивного счетчика, всегда на одну величину х

1 (2К+ 1)-канальный распределитель 4 имеет (2К+1) выход и может представлять собой, например, любой известный счетчик, имеющий (2К+1) устойчивых состояний, к выходам триггеров которого подключен дешифратор с (2К+1) выходами (О, 1,...,2К). Нулевой выход (2K+1)-канального распределителя не используется. Поступление импульсов на тактовый вход распределителя при наличии на его втором (управляющем входе сигнала "1" приводит к последовательному пробегу сигнала "1" на его выходах (от О-го до 2К-го, снова от 0-ro до 2К-го и т.д.).

В случае наличия сигнала "О" на . втором входе распределителя на нулевом выходе распределителя присутствует сигнал "1" а на всех остальных выходах распределителя присутствуют сигналы "0" (независимо от поступления импульсов на тактовый вход распределителя).

Генератор 5 импульсов формирует яа своем выходе импульсы, если íà его управляющем входе присутствует сигнал 111 М

Блок 6 ввода программы помимо выходных шин кода задания координаты точки останова имеет дополнительный выход. На дополнительном выходе при сутствует сигнал "1", если задан код точки останова. Во время измене- ния задания на дополнительном выходе ,сигнал "1" отсутствует (его наличие возможна, например, после нажатия кнопки "Пуск" в- блоке ввода программы)

Коммутатор 8 предназначен для коммутации и-разрядного входа блока

9 сравнения с выходом и-разрядного

i-го реверсивного счетчика при наличии сигнала "1" на i-й шине управления коммутатора 8.

При наличии на i-й шине управления коммутатора 8 кодов сигнала "1"

n"ðàçðÿäíûé код i-ro реверсивного счетчика проходит через -й и-разрядный ключ на" выход коммутатора 8.

Блок 9 сравнения предназначен для сравнения и-разрядного кода, поступающего с информационного выхода блока ввода программы 6 на первый вход блока сравнения, с и-разрядным кодом, поступающим с выхода коммутатора 8

3 108З1 ! кодов на второй вход блока 9 сравнения.

Пусть Nо-величина кода задания точки останова, поступающего на 1-й вход блока 9 сравнения, а Б — величина кода, поступающего на 2-й вход блока 9 сравнения. Если Б > Nо, то на первом выходе (выходе "Больше" ) блока 9 сравнения присутствует сигнал "1". Если Б< N то сигнал "1" 10 .будет присутствовать на другом выходе блока 9 сравнения (выход "Иеньше").

Исполнительный элемент 7 (например привод) выдает соответствующее управляющее .воздействие на объект управле- 15 ния, если на выходе элемента И 10 (или на выходе элемента И 12) будет присутствовать сигнал "1" (что явля1ется для вертикального перемещения объекта командой "Спуск" или соответственно командой "Подъем" ) и если сигнал "1" будет присутствовать на одном из выходов (2К+1)-канального распределителя (кроме 0-ro выхода), что определяет величину скорости перемещения.

Устройство работает следующим образом, Объект неподвижен и находится в своем исходном положении Ао. Благо- ЗО даря блоку 3 реверсивные счетчики

11,..., 1 занимают свои исходные состояния А. = А + х . При этом (фиг.3)

0— исходному состоянию счетчика 1 со ответствует точка В с координатой

А А х ° ° à исходному состоя

1 ° ° э нию счетчика 1 соответствует точка В, с координатой А, = А <- х ; исходному состоянию счетчика 1К4 1 соответствует точка Bg+ с координа" 40 той А + „= А „+ х ...,..., исходному состоянию счетчика 1 к соответствует точка В к с координатой А к= А > +х

Задание точки останова (ввод ripo- . граммы) пока еще не производилось, 45 т.е. как на информационном, так и . на управляющем выходах блока 6 присутствуют сигналы "0". Сигнал "1" присутствует на нулевом выходе распределителя 4. На see входы испол50 йительного элемента 7 поступают сигнала "О", т.е. на объект управления никакого воздействия не оказывается.

Затем производится ввод программы.

Код задаваемой точки останова Мд 55 ,поступает с информационного выхода блока 6 на 1"й вход блока 9. На управляющем выходе блока 6 сигнал

"0" меняется на "1", в результате чего импульс, поступивший с выхода генератора 5 на тактовый вход распределителя 4, переводит последний из нулевого положения в 1-е положение (на 1-м выходе распределителя

4 появляется сигнал "1", на всех других выходах — сигналы "0").

Код А1 счетчика 1„поступает через ключ 151 коммутатора 8 на второй вход блока 9 (фиг. 1 и 2).

Если А 7 No, имеем команду "Спуск" на скорости Ч „ (сигнал "1" присутствует на выходе элемента И 10 и на

1-м выходе распределителя 4).

При этом на выходе. элемента ИЛИ-ЙЕ

14 присутствует сигнал "0", что влечет остановку генератора 5 импульсов.

Если А., не больше, чем Ne, то импульс, поступивший с выхода генератора 5 на тактовый вход распределителя 4, переведет последний ва 2-е положение (сигнал "1" будет присутствовать уже на 2-м выходе распределителя). Блок 9 будет уже сравнивать Но с кодом А2 счетчика 12 . Как видно из фиг. 1, пока сигнал

"1" присутствует на i-м выходе распределителя 4, то (если 1 1 < К) сигнал ".1" поступает с выхода элемента ИЛИ 11 на вход элемента И 10.

Если при этом текущий код i-ro реверсивного счетчика Т 1 7 No(v.е. и . с

8 r N+),то на обоих входах элемента-И 10 имеем сигналы "1", что ведет к наличию сигнала "1" на выходе И 10 (команда "Спуск" ). Если сигнал "1" присутствует на i-м выходе распределителя (при этом К+1 < i <2К), то..сигнал "1" поступает с выхода элемента

ИЛИ 13 на вход элемента И 12.

Если при этом текущий код i-ro реверсивного счетчика Т ° < N (т.е. и

Б (Np) то на обоих входах элемента

И 12 имеем сигналы "1", что ведет к наличию сигнала "1" на выходе И 12 (команда "Подъем" ).

Пока сигнал "1" поступает на один из входов элемента ИЛИ-НЕ l4 с выхода этого элемента поступает на вход генератора 5 сигнал "0", запрещающий работу генератора 5.

Таким образом, наличие, например, команды "Спуск" приводит к спуску объекта управления на скорости, номинал которой V. определяется номе10831

7 ром i-го выхода (1 < i < К) распределителя 4, на котором присутствует в этот момент сигнал "1". Спуск на скорости V будет производится до тех пор, пока Т 7 N . В момент прохода объекта мимо то .. ..- N Т; = Бо. Сигнал "1" исчезнет на выходе "Больше" блока 9 сравнения, что приведет к появлению сигнала "0" на выходе эле" мента И 10 (на выходе элемента И 12 10 уже присутствует сигнал -"0", так как 1 4 i < К). Появление сигнала "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 приведет к запуску генератора 5. Поступ ление импульса с выхода генератора 15

5 на тактовый вход. распределителя 4 приведет к переходу в распределителе

4 сигнала "1" с выхода i на выход i+1

Если i+1 < К, то ввиду того, что

T- )М, снова появится команда "Спуск 20 н о ° но уже на скорости V. +1

В момент, когда объект будет (фиг. 3) проходить вниз мимо точки

N < (точка отключения двигателя с упреждением при спуске) неравенство 2з

T<)N сменится на равенство Т = Яо

К и затем вследствие движения на нера" венство Т < Np. Объект вошел в зону останова, в которой Я «< T>»< И2 .

Эта зона характерна тем, что пока . 30 объект управления находится в ее пределах, ни на выходе элемента И 10, ни на выходе элемента И 12 сигнал "1.". не появится. Это объясняется тем, что в этой зоне для реверсивного i-го счетчика Т j < No при 1 < i <К и Т ;No при К+1 4 i < 2К..

Таким образом, если объект на- . ходится в зоне останова, то ввиду, того, что на обоих выходах. блока 40

9 сравнения отсутствует сигнал "1" . независимо от положения распределителя 4, будет отсутствовать команда на движение.

Если при спуске объект проскочит:4> зону останова, т.е. опустится ниже. точки и „, то произойдет возврат объекта в зону останова по следующим причинам.

В момент, когда объект спустился в зону остаиова, не было уже команды "Спуск" и не быпо еще команды

"Подъем". Вследствие этого, наличие сигнала "1" на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 14 разрешит генератору 5 фор-" мировать импульсы, поступление которых на тактовый вход распределителя

4 приводило к последовательному apo-:

60 8 бегу сигнала " 1" на выходах распределителя 4 (К,к+1,...,2К,О, 1,2,..., К,к+1,..., 2К,01, ° .. и т.д.)

Если в момент, когда объект по какой-то причине все же по инерции вышел эа пределы зоны останова (т.е. спустился ниже точки N <), а распределитель 4 имел сигнал "1" на

i-и своем выходе (i < 2К), то будет иметь место последовательный пробег сигнала "1" с выхода ъ-го на выход 2К-й распределителя 4. В момент, когда сигнал "1" появится на

2К-м выходе распределителя 4, блок

9 сравнения начнет сравнивать Np с Т „

Так как в этот момент Tg<

9 сравнения и есть сигнал "1" на выходе элемента ИЛИ 13, то на выходе элемента И 12 появится сигнал ".1" (команда "Подъем" ) и будет осуществляться подъем. При этом, так как на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 имеет" ся сигнал "0", генератор 5 оказывается заторможенным.

При подъеме объекта (возврат s зону останова) в момент прохода мимо .точки N2 (òo÷êà отключения двигателя с упреждением при подъеме), неравенство Tg

"0". С этого момента генератор 5 заставит распределитель 4 менять свое положение, но пока объект будет находится в зоне останова,исполнительный орган 7 не будет оказывать управляющего воздействия на объект управления т.е.двигатель будет отключен в этом, случае с упреждением при подъеме.

Предлагаемое устройство, имея простой алгоритм работы, позволяет помимо многоступенчатого останова . производить реверс перемещения объекта в случае, его случайного выбега за пределы зоны останова, а также позволяет вводить новое задание и во время перемещения объекта. По сравнению с прототипом, имеющим 2К блоков сравнения, данное устройство имеет только один блок сравнения.

Поэтому схемная реализадия (2К+1)-ка-. нального распределителя и коммутатора кодов проще, чем реализация (2К-1) блоков сравнения.

1083160

1083160

Фиг,2

1083160

ВНИНПИ Заказ 1751/41 ТиРйк 842 Бодиисыов

4%5ЯВВВ ППП Яйм ФВФ ф 3 б Уаг©РОд э уи ° ПРОВВ 3 кая р 4