Устройство для программного управления

 

Изобретение относится к Программному управлению и может быть использовано в роботах и манипуляторах , управляемых с помощью программных устройств, и является усовершенствованием изобретения по авт. св.СССР № 1012205. Целью изобретения является расширение области применения , устройства путем обеспечения возможности оперативной реализации алгоритмов, предотвращения аварийных ситуаций. Устройство для программного управления содержит блок набора программ, три группы триггеров , регистр, два счетчика импульсов , дешифраторы, приоритетный шифратор , коммутатор, генератор импульсов , элементы И, группы элементов И, элементы ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, элемент задержки, датчики положения исполнительных элементов, датчики состояния объекта управления и датчики аварий. Данное устройство позволяет организовать постоянный опрос датчиков , при появлении аварийной или предаварийной ситуаций на объекте управления формируются сигналы управления , организующие прерывание (Л для перехода к подпрограмме предотвращения аварийной ситуации или устранение ее последствий. После считывания последней команды этой подпрограммы ансшизируется состояние датчиков аварий. По результатам анализа организуется повторение подпрограммы , переход к другой подпрограмме или продолжение основной програм-. мы с команды, на которой произошло прерывание. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) (51) 4 G 05 В 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 11

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° 1 (61) 1012205 (21) 3914915/24-24 (22) 24.06.85 (46) 30.10.86. Бюл. М - 40 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления и производства (72) С.В.Суярко, В.С.Харченко, В.Ф.Кокорев, Г.Н.Тимонькин, О.А.Тищенко, С.Н.Ткаченко и С.А.Шереметьев (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1012205, кл . G 05 В 19/18, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к программному управлению и может быть использовано в роботах и манипуляторах, управляемых с помощью программных устройств, и является усовершенствованием изобретения по авт. св.СССР Ф 1012205. Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения воэможности оперативной реализации алгоритмов, предотвращения аварийных ситуаций. Устройство для программного управления содержит блок набора программ, три группы триггеров, регистр, два счетчика импульсов, дешифраторы, приоритетный шифратор, коммутатор, генератор импульсов, элементы И, группы элементов И, элементы ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, элемент задержки, датчики положения исполнительных элементов, датчики состояния объекта управления и датчики аварий. Данное устройство позволяет организовать постоянный опрос датчиков, при появлении аварийной или предаварийной ситуаций на объекте управления формируются сигналы управления, организующие прерывание для перехода к подпрограмме предотвращения аварийной ситуации или устранение ее последствий. После считывания последней команды этой подпрограммы анализируется состояние датчиков аварий. По результатам анализа организуется повторение подпрограммы, переход к другой подпрограмме или продолжение основной програм-, мы с команды, на которой произошло прерывание. 2 ил., 1 табл.

67362 г

1. 12

Изобретение относится к программному управлению и может быть использовано в роботах и манипуляторах, управляемых с помощью программных устройств, и является дополнительным к авт.св. 9 1012205.

Цель изобретения — расширение области применения устройства путем обеспечения возможности оперативной реализации алгоритмов, предотвращения аварийных ситуаций.

На фиг.l приведена функциональная схема устройства программного управления; на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства.

Функциональная схема устройства программного управления (фиг.)) содержит блок набора программ, первую группу 2.1,...,2;и триггеров, вторую группу 3.1,...,3.mR-триггеров, ° третью группу 4.1...,,4.3 R-триггеров, регистр 5, первый 6 и второй 7 счетчики импульсов, первый 8, второй

9 и третий 10 дешифраторы, приоритетный шифратор 11, коммутатор 12, генератор 13 импульсов, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 элементы И, первую )8.1,...,18„E и вторую 19.1, . °,19. 0 группы эпементов И, первый 20, второй 21 третий

22 элементы ИЛИ, элемент НЕ 23,, пятый 24 и четвертый 25 элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ 26, элемент задержки

27, группу элементов 28.1,...,. 8.к

I) Я задержки, объекты 29.1,...29.п управления, датчики 30.1,...30.ш положения исполнительных элементов,, датчики 3!.1,...,31. Р состояния объекта управления, датчики 32.1,...32.р аварий.

Кроме того, на фиг.1 использова" ны следующие обозначения: 33.1„...„

33.п — первая и вторая группы выхо" дов блока 1 набора программ; 34— выход конца подпрограммы устранения аварийной ситуации блока набора программ, 35.1,...35.к — третья группа; 36.)„...36.ш — четвертая группа; 37.1,...37. 2 — пятая группа выходов блока 1 набора программ;

38.1 и 38.2 — первый и второй:выход генератора 13 импульсов соответствен" но.

На фиг.2 эпюры напряжений показаны на выходах элементов, номера которых соответствуют обозначениям, принятым на фиг.l.

В предлагаемом устройстве условно могут быть выделены средства .хра" нения и считывания команд управления, средства синхронизации, средства органиэации пропуска участка программы, средства организации прерывания.

К средствам хранения и считывания команд управления относятся блок набора программ, первая 2.1,...2.п группа триггеров, первый 6 и второй

7 счетчики и первый дешифратор 8.

Блок 1 набора программ может быть выполнен на основе постоянного, запоминающего устройства статического типа с использованием микросхем

K54lPT1 или К556РТ5 и предназначен. для набора и хранения команд управления. Первая группа 2,1,... 2. и триггеров обеспечивает запоминание команд управления, выдаваемых на объекты 29.1,...,29.п управления.

Состояние счетчиков 6 и 7 определяет номер команды, выполняемой в данном такте. Например, счетчик 6 содержит информацию о единицах нойеров команды, счетчик 7 — о десятах. Через каждые десять тактов со стояние счетчика 7 увеличивается на единицу, а счетчик 6 обнуляется.

Счетчики 6 и 7 могут быть выполнены на микросхемах К 500 ИЕ 136, К 500

ИЕ 137, К )55 ИЕ 6, Дешифратор 8 обеспечивает считывание команды управления из блока 1 набора программ, код номера которой поступает с выхода счетчиков 6 и 7.

Средства синхронизации содержат генератор 13 импульсов, элементы

И 14, 15 и 16, элементы ИЛИ 20, 21 и 25, элемент ИЛИ-НЕ 26, группу элементов 28.1,...,28.к задержки, вторую группу 3.1,...,3.m триггеров.

Генератор 13 импульсов формирует две последовательности тактовых импульсов, период следования которых определяет такт, причем фазы этих последовательностей отличаются на половину периода.

Первый элемент И 14 запрещает прохождение тактовых импульсов с выхода 38.1 генератора 13 импульсов на вход счетчика 6 при появлении единичного сигнала на выходе одного из элементов ИЛИ 20 или 21, Второй элемент И 15 обеспечивает прохождение синхроимпульса с второго 38.2 выхода генератора 13 импульсов при нали3 1 чии единичного сигнала на выходе 34 конца подпрограмм устранения аварийной ситуации блока 1 набора прог-,. рамм. Третий элемент И 16 обеспечивает прохождение синхроимпульса с второго выхода 38.2 генератора 13 им пульсов при появлении на выходе одного из датчиков 32.1,...,32.р ава" рий единичного сигнала.

Элемент ИЛИ 25 обеспечивает прохождение синхроимпульса с выходов элементов И 15 и 16 на счетчики 6 и

7. Элемент ИЛИ-НЕ 26 формирует сигнал, закрывающий элемент И 16, после записи в регистр 5 информации.

Группа элементов задержки 28.1, ° ° .,27.K формирует сигнал "Запрет" различной длительности при появлении на соответствующем выходе 35.1,..., 35.к блока 1 набора программ единичного сигнала. Каждый элемент задержки формирует сигнал Запрет" на определенное число тактов.

Группа триггеров 3.1,...,3.m формирует сигнал "Запрет" при появлении на соответствующем выходе 36.1,..., 36.ш единичного сигнала и отсутствии сигнала на выходе соответствующего датчика 30.1,...,30.m положения исполнительных элементов. Конец сигнала пЗапрет формируется при включении соответствующего датчика 30.1, ° ..,30.m. В качестве этих триггеров взяты асинхронные RS-триггеры, которые являются разновидностью RSтриггера. Для RS-триггера входной набор SR--11 не является запрещенным, а при поступлении его на входы триггера последний устанавливается в нулевое состояние. При всех остальных комбинациях входных сигналов R-триггер функционирует как RS-триггер.

К средствам организации пропуска участка программы относятся второй 9 и третий 10 дешифраторы, третья груп па 4.1,...,4.(триггеров, первая

18.1,...,18.P и вторая 19.1,...19.7 группы элементов И, элемент ИЛИ 22 и элемент НЕ 23.

Группа элементов И 18.1,...,18. К формирует единичные сигналы при нахождении опрашиваемых датчиков 31.1, ...,31.0 состояния объекта управления во включенном состоянии. Опрос датчиков осуществляется появлением на соответствующем выходе 37.1,..., 37.1 блока 1 набора программ единичного сигнала.

267362 4

Третья группа триггеров 4. 1,..., 4. 0 фиксирует факт нахождения опрашиваемого датчика 31.1,...,31.P ñîстояния объекта управления во включенном состоянии на определенное число тактов. Элемент ИЛИ 22 формирует сигнал Запрет считывания команд" при нахождении одного из триггеров группы 4.1,...,4.E в единичном со1О стоянии, элемент НЕ 23 формирует сигнал "Разрешение дешифрации" для дешифраторов 9 и 10.

Дешифраторы 9 и 10 и вторая группа элементов И 19.1,...,19.E выделя15 ют момент окончания пропуска участка программы.

К средствам организации прерывания относятся регистр 5, приоритетный шифратор 11, коммутатор 12, эле-

20 мент ИЛИ 24, четвертый элемент И 17 и элемент задержки 27.

Регистр 5 служит для хранения кода команды, при выполнении которой произошло прерывание. Элемент И 17 и элемент задержки 27 обеспечивают обнуление регистра 5 после окончания прерывания.

Приоритетный шифратор 11 формирует код первой команды подпрограммы

30 ликвидации аварийной ситуации при появлении единичного сигнала от одного из датчиков 32.1,...,32.р аварий. При этом, в случае появления сигналов от нескольких датчиков, 32.1,...,32.р аварий шифратор 11 в первую очередь формирует код, обеспечивающий устранение аварийной ситуации, пользующейся высшим приоритетом (например, сигнал о появлении

40 которой идет от датчика с большим порядковым номером).

Для случая Р=З принцип работы этого шифратора можно пояснить с помощью таблицы. — 45 Шифратор 11 может быть выполнен на микросхеме К 500 ИВ 165 ° Элемент

ИЛИ 24 формирует единичный сигнал

1 при появлении аварийной ситуации.

gp Коммутатор 12 предназначен для управления передачей кода команды в счетчики 6 и 7 в зависимости от наличия сигнала на выходе элемента

ИЛИ 24.

55 Датчики 30.1 30.ш положения исполнительньгх элементов представляют собой любые контактные или бес контактные конечные или путевше

% 12 переключатели (датчики положения}.

Устанавливаются они на рабочих органах манипулятора, загрузочных устройствах, станках и другом оборудовании, входящем в соСтав роботизированного комплекса. В качестве датчиков 31.),...,31.E "состояния объектов управления могут использоваться контактные реле. В качестве датчиков 32.1,...,32.р.аварий могут быть использованы контактные реле, определенным образом связанные с приборами для измерения давления, температуры, частоты вращения и т.п.

При выходе контролируемого параметра эа допустимые границы последние выдают на контактные реле управляющие сигналы, включающие их. Под:. включенным состоянием любого датчика понимается такое его состояние, ° когда через датчик на устройство программного управления поступает сигнал логической единицы.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все элементы памяти находятся в нулевом состоянии. Цепи установки исходного состояния условно не показаны. Тактовые импульсы с заданной частотой с первого выхода 38.1 генератора 13 импульсов через первый элемент И 14 поступают на счетный вход счетчика

6. Каждый десятый импульс формирует сигнал переполнения счетчика 6, обнуляет его и увеличивает на единицу состояние счетчика 7. Информация о номере команды, которую необходимо выполнять в данном такте, поступает с выходов счетчиков 6 и 7 на вход дешифратора 8. На выходах дешифратора 8 последовательно появляются .сигналы управления, которые поступают на входы блока 1 набора программ. Таким образом, обеспечивается последовательное считывание команд управления на выходах блока 1 набора программ.

При поступлении сигнала управления на S-вход одного из триггеров

2; 1,...,2.п первой группы, он перебрасывается в единичное состояние, и на его выходе формируется сигнал включения соответствующего объекта

29.),...,29.п управления. Объект управления находится во включенном состоянии до момента считывания команды управления, при которой на

67362 4

R-вход данного триггера поступает сигнал логической единица, а,на.Sвход — сигнал логического нуля. В этом случае триггер возвращается в

5 нулевое состояние и на вход соответствующего объекта управления прекращается подача управляющего сигнала.

При появлении сигнала логической

10 единицы на одном из выходов 35.1,.

35.к блока 1 набора программ, на выходе соответствующего элемента

28.1,...,28.к задержки формируется сигнал "Запрет". Этот сигнал через

)5 первый элемент ИЛИ 20 поступает на первый инверсный вход первого элемента И )4 и запрещает прохождение импульсов с первого выхода 38.1 генератора 13 импульсов на счетный

20 вход первого счетчика 6 (фиг.2). Каждый элемент 28.1,...,28.к задержки формирует сигнал "Запрет" определенной длительности и останавливает считывание программы на определенное

25 число тактов.

При необходимости проверить положение исполнительного элемента с соответствующего выхода 36.1 36.m блока 1 набора программ на S-вход

30 одного из R-триггеров второй группы

3.1,...,3.m считывается сигнал логической единицы. При отсутствии сигнала от соответствующего датчика

30.1,...,30.m положения исполнительного элемента (исполнительный элемент не находится в нужном положении), этот триггер перебрасывается в. единичное состояние. На выходе этого R-триггера формируется сигнал

4)) "Запрет", который через второй элемент ИЛИ 21 поступает на второй инверсный вход элемента И 14, останавливая считывание программы (фиг.2).

Конец сигнала "Запрет" формируется

45 после перевода исполнительного элемента в указанное состояние и включения соответствующего датчика

30.1,...,30.m положения. В этом случае соответствующий R-триггер обну.".

5(ляется, Триггер не формирует сигнала "Запрет" в том случае, если соответствующий датчик 30.),...,30.ш положения уже находится во включенном со55 стоянии °

Датчики 3ll 1,...,31. l состояния объекта управления опрашиваются в случае, когда при наличии какого-ли7 1 бо изменения в процессе работы роботизированного комплекса (отсутствие смазки, поломка резца, отключение одного из станков и т.д.) необходимо пропустить участок программы.

Запрос состояния определенного датчика 31.1,...,31.l состояния осуществляется при считывании с соответствующего выхода 37.1,...,37. P блока 1 набора программ сигнала ло- гической единицы. Если спрашиваемый датчик находится во включенном состоянии (есть изменение в работе кемплекса), на выходе соответствующего элемента И первой группы 18.1,..., 18;Е появляется сигнал логической единицы. Этот сигнал поступает на

S-вход соответствующего триггера третьей группы 4.1,...,4. 0 триггеров и перебрасывает его в единичное состояние. На выходе третьего элемента ИЛИ 22 появляется единичный сигнал, который поступает на управляющий вход первого дешифратора 8 и запрещает дешифрацию содержимого счетчиков 6 и 7, а следовательно, и продолжение выполнения программы. При

I этом состояния счетчиков продолжают последовательно изменяться.

Сигнал с выхода третьего элемента

ИЛИ 22 через элемент НЕ 23 поступает на управляющие входы второго 9 и третьего 10 дешифраторов и разрешает дешифрацию содержимого счетчиков би7.

Выходы дешифраторов 9 и 10 заведены на входы элементов И 19.1,..., 19. E второй группы таким образом, чтобы на выходе определенного элемен та И этой группы появился единичный сигнал в такте, когда состояние счет чиков 6 и 7 равно коду команды, с которой необходимо продолжить выполнение программы при пропуске участка программы (спрашиваемый датчик 31.1, ...,31. 0 состояния оказался во включенном состоянии).

Таким образом, при появлении на выходах счетчиков 6 и 7 кода команды, с которой необходимо продолжить выполнение программы, на выходе соответствующего элемента И второй группы 19.1,...,19. E появляется единичный сигнал, он поступает íà Rвход соответствующего триггера 4.1, ...,4. E третьей группы и обнуляет его. На выходе третьего элемента

ИЛИ 22 пропадает единичный сигнал, 267362 8

55 и на V-вход первого дешифратора поступает сигнал резрешения дешифрации (фиг.2). Продолжается выполнение программы. На любом этапе выполнения программы на роботизированном комплексе может появиться аварийная или предаварийная ситуация, требующая оперативной реализации алгоритма ее устранения. 0 появлении аварийной или предаварийной ситуации сигнализирует включение одного из датчиков

32.1 32.р аварий.

Для устранения аварийных ситуаций или устранения их последствий, появление которых возможно на роботизированном комплексе, в блоке 1 набора программ записаны подпрограммы. Выход каждого из датчиков 32.1,..., 32.р аварий заведен на вход приоритетного шифратора ll таким образом, чтобы на его выходе был сформирован код первой команды подпрограммы устранения возникшей аварийной ситуации или ликвидации ее последствий.

При этом в случае включения одновременно нескольких датчиков 32.1,..., 32.р в первую очередь происходит переход к подпрограмме ликвидаций аварий, пользующейся большим приоритетом (о которой сигнализирует датчик с большим порядковым номером), а после ее устранения — к подпрограмме устранения аварии с меньшим приоритетом.

При появлении аварии приоритетный шифратор 11 формирует код, на выходе элемента ИЛИ 24 появляется единичный сигнал и открывает элемент И 16. Опрос наличия аварийных ситуаций осуществляется в середине такта выполнения команд импульсами с второго выхода 38.2 генератора 13.

В случае появления аварий единичный сигнал на выходе четвертого элемента ИЛИ 24 разрешает прохождение этих импульсов через элемент И 16.

По заднему фронту первого импульса на выходе элемента И 16 осуществляется запись содержимого счетчиков 6 и

7 в регистр 5, а кода на выходе приоритетного шифратора 11 через коммутатор 12 в счетчики 6 и 7.

Как только произойдет запись информации в регистр 5, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 26 появится сигнал, который закрывает элемент И 16. Тактовые импульсы с первого выхода 38.1

Таким образом, в устройстве для программного управления организуется реализация алгоритмов ликвидации аварийный ситуаций или устранения 40 их последствий, чем достигается: расширение области применения, так как организуется постоянный опрос датчиков при появлении аварийной или предаварийной ситуации на объекте управ- 45 ления, формируются сигналы управления, организующие прерывание, лля перехода к подпрограмме предотвращения аварийной ситуации или устране9 1267 генератора 13 импульсов последовательно изменяют состояние счетчиков

6 и 7 и осуществляется реализация подпрограммы устранения аварийной ситуации или ликвидации ее последствий. 0 ее окончании свидетельствует единичный сигнал на выходе 34 блока 1 набора программ. Он открывает второй элемент И 15 и разрешает прохождение синхроимпульса на: входы счетчиков 6 и 7. При этом происходит запись содержимого приоритетного шифратора.11 в счетчики., если сигнал от соответствующего датчика 32. 1,...,32.р не исчез и необхо- 15 димо повторить подпрограмму или в случае появления сигнала от датчика с большим приоритетом.В том случае, если аварийная ситуация или ее последствия устранены, нулевой сигнал 20 с выхода элемента ИЛИ 24 разрешает перепись содержимого регистра 5 в счетчики 6 и 7-. Таким образом осуществляется продолжение выполнения программы с той команды, при выполнении которой произошло прерывание.

Сигнал с выхода второго элемента

И 15 в этом случае подается через открытый элемент И 17 на вход элемента задержки 27. Задержанный на 30 величину с, которая равна времени записи информации в счетчики 6 и 7, этот импульс обнуляет регистр 5. В дальнейшем устройство работает аналогичным образом. 35

362 10 ния ее последствий. После считывания последней команды этой подпрограммы анализируется состояние датчиков аварий. По результатам анализа организуется повторение подпрограммы, переход к другой подпрограмме или продолжение основной программы с команды, на которой произошло прерывание.

Формула изобретения

Устройство для программного управления по авт.св. 11- 1012205, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения воэможности оперативной реализации алгоритмов и предотвращения аварийных ситуаций, в него введены элемент ИЛИ-НЕ, второй и третий элементы И, четвертый элемент ИЛИ и последовательно соединенные датчики аварий, приоритетный шифратор, пятый элемент ИЛИ, четвертый элемент И, элемент задержки, регистр и коммутатор, выход которого соединен с информационными входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами регистра, синхровход которого соединен с выходом третьего элемента И и через четвертый элемент ИЛИ с синхровходами первого и второго счетчиков импульсов, второй выход генератора импульсов подключен к первому входу второго элемента И и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторыми входами коммутатора и с выходом пятого элемента ИЛИ, третьи входы коммутатора подключены к выходам приоритетного шифратора, третий вход третьего элемента И: через элемент

ИЛИ-HE подключен к выходу регистра, второй вход второго элемента И соединен с четвертым выходом блока набора программ, а выход — с вторыми входами четвертого элемента И и четверто-. го элемента ИЛИ.

1267362

Сигнал на выходе

32.2 32.1

0 0

I I

0 0

1 0

0 1 шифратора

1267362

1267362

Дие.2

Составитель И.Швец

Техред А.Кравчук Корректор М.Демчик

Редактор В.Ковтун.Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4

И.7

Ы2

14

О

351

28.1

И1

N1

ЮИ

302

21

37.1

Л1

18.1

9.1

19.1

321

M .2

16

34

Ю

Заказ 5773/45 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

t

t

t

t

Ф

8

Ф

1

t

t

t

t