Программируемый контроллер

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при построении систем программной коммутации и для управления технологическими Процесca iи . Решается задача расширения функциональных возможностей программируемого контроллера путем совмещения процесса выборки информации из памяти с временем вьдачи управляющих сигналов, а также путем формирования сигналов произвольно : длительности . С первых информащюнных входов контроллера через элементы согласования на информационные входы мультиплексора адреса поступает код адреса первой подпрограммьь Одновременно на управляющий вход мультиплексора адреса поступает сигнал Начало работы . Импульс с выхода генератора тактовых импульсов, пройдя через третий rf четвертый элементы И, поступает на синхронизирующий вход дешифратора адреса и производит выборку информации из первого и второго запоминающих блоков. Операционная часть команды из второго запоминающего блока поступает в выходной регистр. Одновременно сигнал с выхода четвертого элемента И через второй элемент задержки поступает на счетный вход счетчика адреса и увеличивает его содержимое. Код простоя контроллера поступает на входы счетчика и через третий элемент 1-ШИ разрешает прохождение импульсов так-: тового генератора на вычитающий вход счетчика через первый элемент И. сле вьщержки времени простоя и обнуления счетчика разрешается прохождение тактовых импульсов через третий элемент И. При поступлении на второй информац11онный вход контроллера кода логического условия на выходе мультиплексора логических условий появляется либо сигнал логичесsssim кого нуля, либо логической единицы. ю При этом постоянная часть адреса до05 солняется либо нулем, либо единицей. Ю rf Метка - признак окончания программы с выхода выходного регис тра поступает на второй управляющий вход мультиплексора адреса и записывает сформированный адрес очередной подпрограм ы управления в регистр адреса. При поступлении метки-признака конца работы из второго запоминающего блока триггеры пуска и останова переводятся в нулевое состояние и запрещает про:хождение тактовых импульсов. З.ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ)(РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (g1) 4 G 05 В 19/18 л

Рь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3801641/24-24 (22) 10. 10,84 (46) 07. 10.86. Бюл. N - 37 (72) В.А. Мельников и С.И. Ямнов (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 647655, кл. G 05 В 19/18, 1976.

Патент Великобритании N - 1507537, кл . G 3 N 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1001012, кл. С 05 В 19/18, 1981. (54) ПРОГРАММИРУЕМЬЯ КОНТРОЛЛЕР (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при построении систем программной коммутации и для управления технологическими процессами. Решается задача расширения функциональных возможностей программируемого контроллера путем совмещения процесса выборки информации из памяти с временем выдачи управляющих сигналов, а также путем формирования сигналов произвольной длительности. С первых информационных входов контроллера через элементы согласования на информационные входы муль"типлексора адреса поступает код адреса первой подпрограммы. Одновременно . на управляющий вход мультиплексора адреса поступает сигнал "Начало работы". Импульс с выхода генератора тактовых импульсов, пройдя через третий и- четвертый элементы И, поступает на синхронизирующий вход дешифратора адреса и производит выборку информации из первого и второго запоминающих блоков. Операционная часть команды из второго запоминающего блока поступает в выходной регистр, Одновремен*lo сигнал с выхода четвертого элемента И череэ второй элемент задержки поступает на счетный вход счетчика адреса и увеличивает его содержимое. Код "простоя контроллера поступает на входы счетчика и через третий элемент ИЛИ разрешает прохождение импульсов так тового генератора на вычитающий вход счетчика через первый элемент И. После выдержки времени "простоя" и обнуления счетчика разрешается прохождение тактовых импульсов через третий элемент И. При поступлении на второй информационный вход контроллера кода логического условия на выходе мультиплексора логических условий появляется либо сигнал логического нуля, либо логической единицы.

При этом постоянная часть адреса дополняется либо нулем, либо единицей.

Метка — признак окончания программы с выхода выходного регистра поступает на второй управляющий вход мультиплексора адреса и записывает сформированный адрес очередной подпрограммы управления в регистр адреса.

При поступлении метки-признака конца работы из второго запоминающего блока триггеры пуска и останова переводятся в нулевое состояние и запрещает про.хождение тактовых импульсов. 3 ил.

1262451

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при построении систем программной коммутации и для управления технологическими процес- 5 сами.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей контроллера путем формирования произвольных длин управляющих сигналов. 10

Сущность изобретения состоит в хранении в запоминающем блоке признаков начала и конца выдачи импульсов на управление технологическими процессами. Реализация выходного реги- 15 стра на основе Т-триггеРов позволяет организовать независимую асинхронную выдачу управляющих сигналов в пределах программы функционирования контроллера.

На фиг. 1 представлена функциональная схема программируемого контроллера; на фиг. 2 — формат слова первого запоминающего блока, на фиг. 3 — формат слова второго запоминающего блока.

Программируемый контроллер (фиг.1) содержит первый 1 и второй 2 запоминающие блоки, регистр 3 адреса, регистр 4 памяти, выходной регистр 5, 30 счетчик 6 адреса, счетчик 7, мультиплексор 8 адреса, мультиплексор 9 логических условий, элементы 10.1 10.п согласования, триггер 11 пуска, триггер 12 управления, триггер 13 останова, генератор 14 тактовых импульсов, дешифратор 15 адреса, третий элемент И 16, первый элемент

И 17, второй элемент И 18, четвертый элемент И 19, второй элемент ИЛИ 20, третий элемент ИЛИ 21, первый элемент

ИЛИ 22, формирователь 23 импульса, первый элемент .24 задержки, второй элемент 25. задержки, элемент НЕ 26.

На фиг. 1 обозначены: первые информационные входы 27 контроллера, второй информационный вход (вход логических условий) 28 контроллера, первый 29 и второй 30 управляющие входы контроллера и выход 3 1 контроллера.

Формат слова первого запоминающего блока 1 (фиг.2) содержит код немоди-., фицируемой части адреса (А„„1, модифицируемый разряд адреса (А,) и код проверяемых логических условий (X).

Формат слова второго запоминающего блока 2 (фиг.3) содержит поле признаков начала и окончания вьдачи импульсов (P„), поле (код) простоя контроллера (Р„) и метку (M„) окончания выполнения программы.

Назначение основных функциональных элементов программируемого контроллера состоит в следующем.

Запоминающий блок 1 предназначен для хранения адресной информации.

Запоминающий блок 2 предназначен для хранения, во-первых, признаков начала выдачи управляющих сигналов в подпрограмме, во-вторых, признаков окончания вьдачи импульсов, в-третьих, кодов длин промежутков времени, когда не происходит изме-. нения состояний выходов программируемого контроллера, и, в-четвертых, метки окончания выполнения программы.

Регистр 4 памяти предназначен для хранения адреса очередной подпрограммы, адрес которой будет окончательно сформулирован в зависимости от логи- ческого условия,.

Модификация адреса осуществляется с помощью мультиплексора 9 логических условий и элемента ИЛИ 20.

Счетчик 6 адреса осуществляет последовательную выборку адресов подпрограммы. Счетчик 7 предназначен для хранения кода промежутка времени, на которое запрещено изменение состояния выходов 31 контроллера.

Элементы 10.1-10.п согласования, например оптроны, обеспечивают развязку входных цепей контроллера и преобразование сигналов с параметрами входных цепей в сигналы с параметрами элементной базы контроллера.

Триггер 11 пуска, триггер 12 управления, триггер 13 останова, генератор 14 тактовых импульсов, элементы И 16-19, формирователь 23 импульса и элементы 24 и 25 задержки организуют работу программируемого контроллера.

Программируемый контроллер работает следующим образом., В исходном состоянии элементы памяти контроллера находятся в нулевом состоянии.

Начало работы контроллера осуществляется подачей с управляющего входа

29 импульсов на единичный вход триггера 11 пуска. Этим осуществляется подготовительный этап функционирования контроллера.

1262451

С первых информационных входов (входных цепей) 27 контроллера через элементы 10.1 — 10.п согласования на информационные входы мультиплексора

8 адреса поступает код, определяющий адрес первой подпрограммы. Одновременно с этим с входа 30 на управляющий вход мультиплексора 8 поступает сигнал "Начало работы". По этому сигналу код адреса подпрограммы че- >0 рез мультиплексор 8 адреса поступает в регистр 3 адреса, определяя номер подпрограммы. Кроме того, сигнал с входа 30 поступает через элемент ИЛИ

22 на единичный вход триггера 12 уп-. 15 равления, а также на единичный вход триггера 13 останова. После этого все триггеры находятся в единичном состоянии. По перепаду потенциала на единичном выходе триггера 12 уп- 20 равления на выходе формирователя 23 импульса появляется импульс, который производит установку в нуль регистра

4 памяти и выходного регистра 5 (счет. чик 7 находится в нулевом состоянии 25 и на выходе элемента ИЛИ 21 имеется сигнал логического нуля, который через элемент НЕ 26 разрешает обнуление регистра 4 памяти и выходного регистра 5). 30

Триггер 13 останова находится в единичном состоянии и разрешает прохождение импульсов с выхода генератора 14 через элемент И 16. Первый тактовый импульс с выхода элемента

И 16 через элемент 24 задержки производит обнуление триггера 12 управления. Второй импульс с выхода генератора 14 через элементы И 16 и 19 по 40 ступает на синхронизирующий вход дешифратора 15 и производит выборку информации из первого 1 и второго 2 запоминающих блоков. г

Из запоминающего блока 1 в регистр

4 памяти будет считан адрес очередной подпрограммы управления. Подпрограмма управления представляет собой линейную последовательность команд программы управления. Операционная часть команды из запоминающего блока 2 поступает в выходной регистр 5 на счетные входы Т-триггеров, устанавливая соответствующие из них в единичное состояние. Одновременно с выборкой информации из первого 1 и второго 2 запоминающих блоков сигнал с выхода элемента И 19 через элемент 25 задержки поступает на счет ный вход. счетчика 6 адреса и увеличивает его содержимое на единицу.

Очередной тактовый импульс разрешает выборку из запоминающего блока

2 второй команды управления, содержащей только операционную часть.

Выбранная команда, поступая на счетные входы триггеров выходного регистра 5, переводит соответствующие из них в противоположное состояние, чем заканчивает выдачу импульсов управления. Состояние других выходов может остаться без изменения. Далее контроллер функционирует аналогичным образом.

В том случае, если на некоторое множество тактов нет необходимости изменять состояние выходов контроллера, то в соответствующей команде с выхода поля 2.2 запоминающего блока 2 задается код (Р„ ) "простоя".

Такая организация работы и кбдирования блоков памяти применены для исключения "пустых" команд управления и оптимизации тем самым запоминающих блоков.

Код "простоя" контроллера поступает на входы счетчика 7 и через элемент ИЛИ 21 и элемент НЕ 26 запрещает прохождение тактового импульса с выхода генератора 14 через элемент И 16. Сигнал логической единицы с выхода элемента ИЛИ 21 разрешает прохождение тактовых импульсов с ге-, нератора 14 через элемент И 17 на вычитающий вход счетчика 7. После выдержки времени "простоя" и обнуления счетчика 7 на выходе элемента ИЛИ 21 будет сигнал логического нуля. Этот сигнал поступает на вход элемента

НЕ 26 и разрешает тем самым прохождение тактовых импульсов через элемент И 16. Далее контроллер функционирует аналогично рассмотренному ранее., Совместно с признаком последнего импульса подпрограммы управления в запоминающем блоке 2 хранится признак перехода к выполнению очередной подпрограммы. Переход к выполнению очередной подпрограммы (линейной последовательности команд управления) осуществляется в зависимости от логических условий (условий объекта управления), поступающих на вход

28 контроллера. Модификация адреса очередной подпрограммы осуществля12624

5 ется следующим образом. В поле 4.1 регистра 4 памяти хранится код (А ц) немодифицируемой части адреса — некоторая его постоянная часть, в поле

4.2 хранится модифицируемый разряд (или группа разрядов при проверке нескольких логических условий), в поле 4.3 — код проверяемого условия (или условий) в зависимости от выполнения (или Hpвыполнерия) которо- 10 го возможен переход к той или иной подпрограмме управления. При поступлении на вход 28 контроллера кода логического условия на выходе мультиплексора 9 логических условий будет 15 либо сигнал логического нуля (если проверяемое уСловие не выполнено), либо сигнал логической единицы (если условие выполнено). При этом постоянная часть адреса дополняется либо 2Î нулем, либо единицей в зависимости от выполнения логического условия.

Метка-признак окончания подпрограммы с выхода регистра 5 поступает на управляющий вход мультиплексора 8 адре- 25 са и производит запись сформированного адреса очередной подпрограммы управления в регистр 3 адреса. Выполнение очередной подпрограммы осуществляется описанным ранее способом. 3g

С выдачей последнего импульса программы управления с выхода поля 2„3 запоминающего блока 2 выдается меткапризнак (И ) конца работы. Эта метка поступает на нулевые входы триггера

11 пуска и триггера 13 останова, ко" торые после перехода к нулевое состояние запрещают выдачу и прохождение тактовых импульсов. Устройство готово к выполнению очередной программы управления.

Таким образом, предложенный программируемый контроллер позволяет расширить область его использования следующим образом, так как позволяет вццавать программу управления в зависимости от внешних условий (условий объекта управления), что повышает гибкость управления (на основе адаптации к внешним условиям и переходу в зависимости от них к выполнению той или иной подпрограммы). Во время выдачи одного "длинного" управляющего сигнала, выдаваемого с одного выхода контроллер позволяет производить вццачу нескольких "коротких" управляющих сигналов с другого выхода или выходов. Это значительно повьш ает быстродействие как самого контроллера, так и системы в целом, Быстродействие контроллера повышается благодаря .тому, что расширение функциональных возможностей приводит к совмещению времени выборки из памяти очередной команды управления со временем выполнения предыдущей команды, а также тем обстоятельством, что моменты окончания одних сигналов управления могут задаваться началом выполнения других сигналов: При этом выдача третьих управляющих сигналов может сохраняться. Возможность в момент окончания одних сигналов начинать выполнение других сигналов в каждом такте дает выигрыш во времени, равный времени выборки информации из памяти. Поэтому повышение быстродействия объекта управления, например станка с числовым программным управлением, достигается широкими функциональными возможностями программируемого контроллера.

Ф о р м у л а и з о б р е т ения

Программируемый контроллер, содержащий первый.и второй запоминающие блоки, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, элементы согласования, мультиплексор адреса, рег лстр адреса, счетчик адреса, дешифратор, регистр памяти, формирователь импульса, счетчик, элемент И, причем информационные входы контроллера соединены с входами элементов согласования, выходы которых соединены с первыми информационными входами мультиплексора адреса, выход мультиплексора адреса соединен с входом реги- стра адреса,:выход регистра адреса и выход счетчика адреса соединейы с входами дешифратора, выходы кото рого соединены с входами первого и второго запоминающих блоков, выход первого запоминающего блока соединен с входом регистра памяти, выход первого поля второго запоьа нающего блока соединен с информационным входом счетчика,-первый управляющий вход контроллера соединен с единичным входом триг:гера пуска, единичный выход которого соединен с управляющим входом:генератора тактовых импульсов выход генератора тактовых импульсов

1 соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с вычитающим

7 1262 входом счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования произвольных длин управляющих сигналов, контроллер дополнительно содержит триггер управления, триггер останова, выходной регистр, мультиплексор логических условий, второй, третий и четвертый элементы

И, три элемента ИЛИ, два элемента . 10 задержки и элемент НЕ, причем второй управляющий вход контроллера соединен с первым управляющим входом мультиплексора адреса, с единичным входом триггера останова и первым входом <5 первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом триггера управления, единичный выход триггера управления соединен с входом формирователя импульсов, выход которого сое- 20 динен с первым входом второго элемента И, выход второго элемента И соединен с входом установки в нуль выходного регистра и регистра памя-. ти, выход генератора тактовых импуль-25 сов соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И и входом первого элемента задержки, выход первого элемента за- щ держки соединен с нулевым входом триггера управления,.нулевой выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим входом дешифратора и входом второго элемента задержки, выход второго элемента задержки соединен со счетным входом

451 8 счетчика адреса, единичный выход триггера останова соединен с вторым вхо-дом третьего элемента И, выход кода проверяемых логических условий регистра памяти соединен с первым информационным входом мультиплексора логических условий, второй информационный вход контроллера соединен с вторым информационным входом мульти.плексора логических условий, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход модифицируемого разряда регистра памяти соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход немодифицируемого кода адреса регистра памяти соединен с вторым информационным входом мультиплексора, выход второго элемента

ИЛИ соединен также с вторым информационным входом мультиплексора, выходы второго поля второго запоминающего блока соединены с счетными входами выходного регистра, выходы которого являются выходами контроллера, управляющий выход второго запоминающего блока соединен с нулевыми входами триггера пуска и триггера останова, единичные выходы счетчика соединены с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и входом элемента НЕ, выход элемента

НЕ соединен с вторым входом второго элемента И и третьим входом третьего элемента И, управлякяций разряд выходного регистра, соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и вторьм управляющим входом мультиплексора адреса.

12б2451

Фиг. t

Составитель В. Апарин

Техред И.Попович

Корректор В. Бутяга

Редактор Г. Волкова

Заказ 5424/44 Тираж 836

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4