Устройство для программного управления

 

Изобратение относится к области автоматики и может найти применение в системах программного управления производственных машин, например металлорежущих станков, сварочных агрегатов, роботов. Решается задача автоматической коррекции отклонений фактической траектории от программной вследствие воздействия случайных факторов, после чего устройство воз вращается к выполнению программ. Этим достигается повьшение помехозащищенности устройства. При пуске ий блока с S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

j grq д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3706132/24-24 (22) 28.02.84 (46) 28.02.86. Бюл, Ф 8

<71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) Н.д. Заяц, В.M. Водовозов и А.А. Тимофеев (53) 621.503.35 (088.8) (5о) Патент США М 4084083, кл. G 05 В 19/18, 1978.

Заявка ФРГ 9 2821843, кл. G 05 В 19/IH, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 697979, кл. G 05 В 19/18, 1979.

„,з0;„, ьпщщ9 А (51) ф G 05 В 19/IЬ (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УП

РАВЛЕНИЯ (57)Изобретение относится к области автоматики и может найти применение в системах программного управления производственных машин, например металлорежущих станков, сварочных агрегатов, роботов. Решается задача автоматической коррекции отклонений фактической траектории от программной вследствие воздействия случайных факторов, после чего устройство возвращается к выполнению программ. Этим достигается повышение помехозащищенности устройства. При пуске из блока — ф

1215089

20

ЗО

1 управления в счетчик 3 кадров заносится ")". В соответствии с заданным адресом на первых выходах блока 5 памяти устанавливается код длительности кадра и код времени, необходимого для отработки максимальной ошибки, а на вторых выходах — код задания по координате и величина максимальной ошибки. По мере отработки задания импульсы с датчика положения блока 2 исполнительных механизмов поступают на блок б коррекции, где формируется код текущей ошибки, который сравнивается с кодом максимально допустимой ошибИзобретение относится к области автоматики и может найти применение в системах программного управления производственными машинами, например, металлорежущих станков, сварочных агрегатов, роботов.

Цель изобретения — повьппение помехозащищенности устройства путем исключения остановок, вызванных ошибками отдельных исполнительных механизмов.

На фиг. 1 преДставлена структурная схема устройства для программного управления; на фиг. 2, 3 — соответственно принципиальная схема блока управления и блока коррекции данного устройства (для одной координаты).

Устройство для программного управления содержит блок 1 управления, блок 2 исполнительных механизмов, счетчик 3 кадров, таймер 4, блок 5 памяти, блок б коррекции.

Блок 1 управления содержит кнопки 7 "Пуск" и 8 "Стоп", резисторы 9, элемент И-НЕ 10, элемент И 11, элемент НЕ 12, элемент И 13, триггер

14, группу 15 элементов НЕ, времязадающую цепь 16, элементы И-НЕ 1719, элемент НЕ 20, элемент ИЛИ 21, элемент ИЛИ-НЕ 22, элемент И-НЕ 23, элемент 24 задержки, элемент И-НЕ

25, элемент НЕ 26, элемент ИЛИ 27, элемент 28 задержки. ки. Конец кадра фиксируется таймером

4, по сигналу с которого блоком 1 управления производится анализ кода с управляющих выходов блока.б коррекции, Если какой-либо привод блока

2 исполнительных механизмов не отработал своего задания, то код ошибки из блока б по сигналу с блока 1 переписывается в регистр блока 2 и привод отрабатывает ошибку. После чего увеличивается код счетчика 3 кадров и задание на новый кадр переписывается из блока 5 памяти в блок б коррекции. 3 ил, Блок 6 коррекции содержит элемент НЕ 29, счетчик 30, группу 31 элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, сумматор

32, элемент 4-2И-ИЛИ-НЕ 33, схему

34 сравнения кодов, элементы И-НЕ

35, 36.

Данное устройство относится к системам координатно-параметрического типа, так как условием перехода с одного кадра программы,на другой является выполнение програм.мы предыдущего кадра как по величине перемещений, так и по времени.

Рассмотрим работу его на примере отработки программы, состоящей из четырех кадров. В исходном состоянии при нажатой кнопке "Стоп" (отпущенной кнопке "Пуск" ) на нервом и третьем выходах блока 1 управления присутствует сигнал, соответствующий "1". Этим запрещена работа блока 2 исполнительных механизмов от программы, но не запрещена установка рабочих органов в исходную точку с помощью кнопок ручного управления в блоке 2 (на фиг. 1 не показаны), Счетчик 3 кадров и блок 6 коррекции сброшены в ноль. На втором выходе блока 1 управления в исходном состоянии присутствует сигнал

"0". Блок 5 памяти содержит задание по кадрам для всех координат, код длительности кадра Ь1, код до полнительного времени на отработку ошибки Й и код максимально допустимой ошибки а,,„ . В ячейках памяти с адресом 0000 блока 5 памяти содержится код 0000 по всем указанным параметрам. На первом выходе таймера 4 присутствует сигнал "0".

С второго выхода таймера 4 поступает в блок 2 исполнительных механизмов тактовая последовательность

Г /Я, определяющая контурную скорость обработки и обеспечивающая готовность к запуску привода любой координаты в ручном режиме или от программы.

При нажатии кнопки Пуск" на втором выходе блока 1 управления формируется управляющий импульс и спустя время ь„ длительности управляющего импульса, первый выход блока управления переходит в "0". При этом заносится "1" в счетчик 3 кадров. В соответствии с адресом (номером кадра) на первых выходаМ блока

5 памяти устанавливается код длительности кадра nt и код времени at необходимого для отработки максимально возможной ошибки Ь,„ при заданной контурной скорости обработки.

Код задания на отработку в кадре по данной координате X(Y) и величина максимальной ошибки A „ с блока

5 памяти записываются по импульсу с

1 второго выхода блока 1 управления в блок 6 коррекции. Появление кода задания X(Y) на информационных выходах блока 6 коррекции при наличии на управляющем входе блока 2 управляющего сигнала "1" в течение позволяет записать задание в регистр блока 2 исполнительных механизмов.

Начало его отработки соответствует моменту "перехода в "0" сигнала на первом выходе блока управления.

Таймер 4 начнет отсчет времени: на его первом выходе установится "l", По мере отработки задания импульсы с датчика положения блока 2 поступают в зависимости от направления движения на суммирующий или вычитающий входы блока 6 коррекции. В процессе отработки кадра в блоке 6 формируется код текущей ошибки, который подается на информационные выходы, а также сравнивается с кодом максимально допустимой ошибки а . В зависимости от результата сравнения блок 6 формирует на управляющих выходах код, который может принимать три значения: "00", если A x A Y 0

215089 4

"l0", если A Х ч ь Y < A „; если ь Х ч ь Y 3 A „,ах. и1! и

Э щает отсчет времени и вновь формирует импульс "0". Если ошибка по всем координатам теперь равна нулю, то блок 1 управления сформирует управляющие импульсы на первом и втором выходах, тем самым разрешая пег реход к следующему кадру. Код счет35 чика 3 кадров увеличивается на единицу. Задание на новый кадр из блока

5 памяти переписывается в блок 6 коррекции и в блок 2 исполнительных

40 механизмов и т.д. Если sa время

t= At+ At ошибка все-таки не отраФ ботана, то на первом выходе блока I управления появится "1 ", запрещающая работу блока 2 исполнительных механизмов до устранения аварийной ситуации. Аналогичная остановка может возникнуть также, если ошибка больше допустимой. В этом случае остановка произойдет сразу же по оконЧании кадра. Для возобновления работы вначале надо выключить устройство кнопкой "Стоп", затем устранить причину возникновения аварийной ситуации и после этого повторным нажатием кнопки "Пуск" запустить систему в работу.

По окончании кадра на первом выходе таймера 4 формируется управляющий сигнал "0". По этому сигналу блок 1 управления анализирует код с управляющих выходов блока 6 коррекции, Если код "00", т.е. ошибки !

О ЬХ, лу = О, то на первом и втором выходах блбка управления формируется импульс, который увеличивает код счетчика 3 кадров на 1, переписывает задание на следующий кадр из блока 5 памяти в блок 6 коррекции и затем в блок 2 исполнительных механизмов.

Если в процессе отработки кадра за время At один из приводов или все приводы не отработают своего задания, то по сигналу с таймера 4 об окончании кадра блок 1 управления формирует импульс на первом выходе, по которому код ошибки иэ блока 6 будет переписан в .регистр бло- ка 2. Так как на втором выходе блока

1 импульс по окончании кадра не появился, то таймер 4 продолжает отсчет времени до 1 = Ь1+ С . При30 вод отрабатывает ошибку. В момент времени t= h.t+ д " таймер 4 прекра1215089

Нажатие кнопки Стоп" приводит к сбросу в ноль счетчика 3 кадров, блока 6 коррекции и запрету работы блока 2 исполнительных механизмов от программы.

Блок управления 1 возвращает в исходное состояние счетчик блока 6 коррекции и счетчик 3 кадров, управляет записью задания на следующий !О кадр из блока 5 памяти в блок 6 коррекции и блок 2 исполнительных меха" низмов, а также перезаписью кода ошибки в конце кадра (если она меньше ь, ) из блока 6 коррекции в

15 блок 2; запускает таймер 4 в начале каждого кадра, запрещает работу устройства, если ошибка в момент времени 1= nt или t= at+ 4С больше допустимой или не устранена за вре f мя t=- at+ h t разрешает работу блока исполнительных механизмов 2 от программы только при нажатой кнопке

"Пуск".

При нажатой кнопке "Пуск" с помощью схемы задержки на элементе 10 и элементе ll формируется импульс, который, пройдя через элемент ИЛИ 21, появляется на втором выходе блока 1 и записывает "1" в счетчик кадров.

Этот же импульс, пройдя через элементы 22, 23, 27 и элемент задержки 28, появляется на первом выходе блока 1 управления, Импульс с элемента ИЛИ 21, пройдя через элемент 35

НЕ 22 и элемент 24 задержки, подтверждает исходную установку триггера 14:"1" на прямом выходе, На элементах И-НЕ 17, 18, 19, 25 реализован дешифратор, анализирующий код 40 с блока 6 коррекции в момент появления импульса с таймера 4. Так, если код с блока 6 в конце кадра (t= 6t) равен "00, то при нажатой кнопке

"Пуск" на входе элемента 17 устанав- 45 ливаются четыре "1", поэтому на ее выходе установится "О", что приведет к появлению управляющего импульса на втором и с задержкой на первом выхо-, дах блока 1 управления и к переходу 5О на следующий кадр.

На входе элементов 18, 19, 25 в этот момент совпадение отсутствует и на их выходах останется "1 . Триггер 14 в исходном состоянии через задержку на элементе И-НЕ 10 и элемент И 13 установлен в "1" на прямом выходе. Приходящий при t = 6t с таймера 4 импульс задним фронтом (переход из "О" в "1") опрокинет триггер

14 в "0". Если кадр отработан с ошибкой по одной из координат, то с таймера 4 придет повторный импульс при 1= Ь1 + Ь1 и задним фронтом возхвратит триггер в состояние "l -. Таким образом, триггер 14 в каждом кадре считает число импульсов с таймера 4, Совпадение четырех "1" на входе элемента 18 наступит при 1 = ь, если по одной из координат привод отработал задание с ошибкой

КУ ЬУ6 б,„х тт,,ее, код на вторых входах равен "10", При этом на первом выходе блока 1 управления появляется импульс, который перепишет из блока 6 коррекции в блок 2 исполнительных механизмов код ошибки.

На втором выходе блока 1 управляющий сигнал отсутствует, что исключает смену кадра.

Элемент И-НЕ 19 при совпадении на входе и X V h Y > a „переходит в юаХ

"О" и запрещает работу блока 2 от программы до устранения аварийной ситуации. Аналогично деиствует и

% элемент 25; если за время t= at+ 6 t ошибка полностью на отработана, то на выходе элемента 25 установится

"О", а на первом выходе блока 1

"1", что также запрещает работу блока 2 от программы до устранения причины сбоя. Сигнал "1" на третьем выходе блока 1 управления появляется при нажатой кнопке "Стоп". Он сбрасывает н ноль счетчик 3 кадров и реверсивный счетчик 30 блока 6 коррекции. Элемент 24 задержки не позволяет сформировать на втором выходе импульс достаточной длительности и исключить неопределенность в работе триггера 14. Элемент 28 задержки на фиг. 3 позволяет сформировать управляющий импульс на первом выходе блока 1 управления с задержкой по отношению к импульсу с второго выхода блока 1. Благодаря задержке импульс записи на входе блока 2 появится после того, как сменится номер кадра и задание на кадр будет записано в блок 6 коррекции.

Блок 6 коррекции выявляет ошибку в отработке задания по каждой координате в каждом кадре, анализируя ошибки всех координат и в зависимос1215089 ти от результата анализа формирует на управляющих выходах соответствующий код. Задание на текущий. кадр поступает с блока памяти на 3 -входы реверсивного счетчика 30. Наличие на С-входе счетчика "0" позволяет записать информацию в счетчик, откуда она поступает на информационные выходы для записи в блок 2 исполнительных механизмов и в схему

34 сравнения кодов. По мере отработки задания с датчика обратной связи блока 2 на суммирующий (+1) или вычитающий (-1) входы ечетчика 30 поступают импульсы, уменьшая содержимое счетчика 30, Схема 34 сравнивает код со счетчика 30 с кодом максимально допустимой ошибки b „ с блока 5 памяти и, если ошибка по координате больше Ь ща„, то на выходе

А > Б схемы 34 появится "0", а на выходе элемента И-НЕ 36 — "1". Элемент

4-2И-ИЛИ-НЕ 33 фиксирует точную отработку задания, т.е. если на всех выходах счетчика 30 будут нули, то на выходе элемента 33 появится "1" и соответственно на выходе элемента

И-HE 35 появится "0" ° Группа 31 элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ и ее сумматор

32 осуществляют анализ крда со счетчика 30 и, если он окажется дополнительным (ошибка отрицательна), то преобразуют его в прямой для сравнения его модуля с кодом ошибки

11 пах

Формула и э о б р е т ения

Устройство для программного управления, содержащее блок управления, блок исполнительных механизмов, счетчик кадров, а также блок памяти и таймер, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока уп10 равления, первый вход которого подключен к первому выходу таймера, а информационные входы последнего соединены с первыми выходами блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 15 что, с целью повышения помехозащищенности устройства, оно содержит блок коррекции, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с одноименными выходами блока исполнительных

20 механизмов, информационные входы с вторыми выходами блока памяти, информационные выходы — с одноименными входами блока исполнительных механизмов, управляющие выходы — с вторыми входами блока управления, вход записи блока коррекции объединен с управляющим входом таймера и счетным входом счетчика кадров, а вход сброса — с одноименным входом

30 счетчика кадров и третьим выходом блока управления, первый выход которого подключен к управляющему входу блока исполнительных механизмов, тактовый вход которого соединен с вторым выходом таймера, информационные выходы счетчика кадров подключены к адресным входам блока памяти.

1215089

1215089

ВНИИПИ Заказ 905/55 Тираж 837 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4