Устройство для программного управления

 

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в-системах числового программного управления технологическим оборудованием. Наиболее целесообразно его использование в системах индивидуального и группового управления станками с ЧПУ от ЭВМ. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства Устройство содержит генератор импульсов, элемент И, интерполятор, блок задания скорости , блок управления, первый и второй регистры сдвига, первый и второй RS-триггеры. Введение первого и второго RS-триггеров и новых функциональных связей позволяет достичь поставленную цель за счет формирования шагов по координатам X и Y при длительных паузах на время ввода информации в устройство, 1 з.п.ф-лы. 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 G 05 В 19/415

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано в системах числового программного управления технологическим оборудованием. Наиболее целесообразно его использование в системах индивидуального и группового управления станкамн с ЧПУ от 3ВМ.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. Устройство содержит генератор импульсов, элемент

И, интерполятор, блок задания скорости, блок управления, первый и второй регистры сдвига, первый и второй

RS-триггеры. Введение первого и второго RS-триггеров и новых функциональных связей позволяет достичь поставленную цель за счет формирования шагов по координатам Х и Y при длительных паузах на время ввода информации в устройство. 1 s.ï.ô-лы. 4 ил. (21) 3877605/24-24 (22) 08.04.85 (46) 15.02.87. Бюл. 1(- 6 (72) В. И. Григорьев и В. С. Шатунов (53) 621.503.55(088.8) (56) Киселева Б.Г. и др. Программные устройства контурного управления на базе микро-ЭВМ. Электронная промышленность. N. М- 17, 1980, с. 28.

Авторское свидетельство СССР

У 562797, кл. 0 05 В 19/18, 1977.

Сб. Фазовые системы числового программного управления станками /Под ред. Киселева В. М. М.; Машиностроение, 1976, с. 139, рис. 76.

Сб. Способы подготовки программ и интерполяторы для контурных систем числового управления станками. M.:

Машиностроение, 1970, с, 96, рис. 44, с. 48, рис. 13.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1290263

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах числового программного управления технологическим оборудованием, в частности в системах 5 индивидуального и группового управления станками с ЧПУ от ЗВИ.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства числового программного управления; на фиг. 2-4 — функциональные схемы блока управления, блоксхемы интерполятора и блок-схемы блока задания скорости соответственно.

Устройство содержит (фиг. 1) ге нератор 1 импульсов, элемент И 2, интерполятор 3, блок 4 задания скорости, блок 5 управления, первый и второй регистры сдвига 6 и 7, первый и второй RS-триггеры 8 и 9.

Блок управления 5 (фиг. 2) содержит элемент задержки 10, элемент И 11, триггер .12, элемент ИЛИ 13, элемент

И 14, элемент ИЛИ-НЕ 15 и элемент

И 16. Часть блока управления, включающая элементы 10-13, представляет схему управления частоты блока задания скорости 4 и обеспечивает постоянство контурной скорости методом определения наличия шага по обеим координатным осям, а часть включающая элементы 14-16 — схему управления элементом И 2 и через него остальными блоками устройства. 35

Интерполятор 3 (фиг. 3)- содержит элементы И 17-23, служащие для управления потоками импульсов от генератора импульсов 1, реверсивные счетчики 24 и 25, куда заносят начальные 40 координаты окружности Х, У, сумматор 26, в котором вычисляется значение оценочной функции, счетчик 27 числа шагов, блок 28 формирования квадрантов и элемент ИЛИ 29.

Блок 4 задания скорости (фиг. 4} содержит генератор импульсов 30, управляемый делитель частоты 31 и узел разгона и торможения 32. Генератор импульсов 30 вырабатывает импульсы постоянной частоты. В делителе частоты 31 осуществляется коррекция частоты импульсов генератора импульсов путем деления на коэфФициенты К, или

К, где К а К,, К /К, "- 1,41.

Известно, что задержка сигналов иа выходе интерполятора- нарушает их равномерное следование. При этом в станке возникают дополнительные динамические нагрузки, которые могут нарушить его работоспособность или ухудшить качество обработки детали, Одной из причин возникновения таких задержек является пауза в работе интерполятора на время ввода в него очередного кадра управляющей программы. Поэтому всегда стремятся уменьшить ее длительность так, чтобы выполнялось условие Т Т, где

Т вЂ” время ввода кадра, а Тбзс период следования импульсов блока задания скорости интерполятора.

Устрсйство работает следующим образом.

Перед началом работы элемент И 2 открыт, все разряды регистров сдвига

6 и 7 и выходные триггеры 8 и 9 установлены в нулевое состояние, интерполятор 3 вырабатывает сигнал запроса на ввод первого кадра управ1 яющей программы. После окончания ввода кадра интерполятор 3 под воздействием импульсов генератора 1, поступающих на его вход через открытый элемент И 2, начинает вырабатывать управляющие сигналы, котОрые поступают на соответствующие информационные входы (координатных) регистров сдвига 6 и

7, Под воздействием тех же импульсов генератора, поступающих через открытый элемент И 2 на тактовые входы регистров сдвига 6 и 7, управляющие сигналы интерполятора 3 по каждой из координат Х и Y последовательно, друг за другом, записываются в младший разряд соответствующих регистров сдвига 6 и 7. Одновременно с приходом каждого тактового импульса содержимое каждого разряда регистров сдвига 6 и 7 передается соседнему старшему разряду.

В результате этого в регистрах сдвига 6 и 7 одновременно с записью управляющих сигналов интерполятора

3 осуществляется их последовательный сдвиг в старшие разряды и в триггеры

8 и 9. Информация о состоянии старших разряцов регистра сдвига 6 и 7 и (выходных) триггеров 8 и 9 поступает на соответствующие входы блока управления 5.

Так как частота f, генератора импульсов выше частоты импульсов г бЗС блока задания скорости 4 (Г, > (И +

+ 2)Г ),, где N - количество разрядов регистров сдвига, то к момен1290263 ту поступления импульса блока задания скорости 4 на нулевые входы выходных триггеров 8 и 9 старший разряд одного из регистров сдвига 6 или

7 (или обоих регистров) и его выход5 ной триггер 8 или 9 установятся в состояние "1". При этом блок управ— ления 5 вырабатывает сигнал, который закрывает элемент И 2 и останавливает работу интерполятора 3, Таким об- f0 разом, устройство находится в состоянии, когда один управляющий сигнал интерполятора 3 готов для выработки шага по координате, а следующий - к передаче его в выходной триггер. Это 15 обеспечивает на каждый импульс блока задания скорости 4 выдачу шага по координате, которая в данном кадре является максимальной.

Импульсы блока 4 задания скорости 20 поступают на входы установки в "0" триггеров 8 и 9. Под их воздействием оба триггера 8 и 9 переходят в состояние "0", при этом тот из них, который находился в состоянии "1", 25 вырабатывает шаг по координате, а блок 5 управления вновь открывает элемент И 2 и возобновляет работу интерполятора 3, ! 30

Описанный процесс выдачи шагов по координатам продолжается и в паузах в работе интерполятора 3 на время ввода в него информации очередного кадра. Это происходит потому, что каждый импульс блока задания скорости

4, работа которого продолжается и в паузы, устанавливает выходные триггеры 8 и 9 в состояние "0" ° При нулевых уровнях сигналов выходных триггеров 840 и 9 блок управления 5 открывает элемент И 2 и импульсы генератора 1 поступают на тактовые входы регистров сдвига 6 и 7, осуществляя сдвиги записанных в них ранее управляющих сиг-45 налов интерполятора 3, который во время ввода кадра на импульсы с выхода элемента И 2 не реагирует. Сдвиги продолжаются до тех пор, пока старший разряд одного из регистров 6 или g0

7 и его соответствующий выходной триггер 8 или 9 не установятся в состояние "1", Это приводит к тому, что исчезает разрешающий сигнал с выхода блока 5 управления и элемент

И 2 закрывается. Приход очередного импульса блока задания скорости 4 вновь устанавливает триггера 8 и 9 в состояние "0" и т,д.

Сдвиг оставшихся управляющих сигналов интерполятора 3, накопленных в регистрах сдвига 6 и 7, позволяет продолжать формирование шагов по координатам Х и Y и при длительных паузах на время ввода информации

Т > Т,, сохраняя при этом их равномерность и снимая ограничения на быстродействие устройства ЧПУ.

После окончания ввода очередного кадра интерполятора 3 вновь начинает работу. Однако из-за возникшей при вводе задержки в записи управляющих сигнапов интерполятором в регистры сдвига 6 и 7 наступит момент, когда старшие разряды этих регистров окажутся в нулевом состоянии. В этом случае блок 5 управления открывает элемент И 2. Под действием импульсов более высокой частоты генератора 1 импульсов (f „ > (0 2}" f ) интерполятор 3 вырабатывает управляющие сигналы и происходит быстрое заполнение ими регистров 6 и 7. Как только старший разряд одного из регистров 6 или 7 и его выходной триггер

8 или 9 перейдут в состояние "1", блок 5 управления запрещает прохождение импульсов генератора 1 через элемент И 2 на вход интерполятора 3 и тактовые входы регистров сдвига 6 и 7. Дальнейшая работа устройства будет происходить под воздействием блока задания скорости 4.

Для сохранения постоянства контурной скорости в зависимости от распределения шагов по координатам необходимо менять частоту импульсов блока задания скорости 4. Для этого, когда оба триггера 8 и 9 установятся в состояние "1" (т.е. подготовлен шаг одновременно по обеим координатам), единичные уровни сигналов и с их выходов поступают в блок 5 управления

5. Блок 5 управления сигналом единичного уровня мгновенно уменьшит частоту импульсов блока задания скорости

4. Как только на выходе хотя бы одного выходного триггера 8 или 9 ваэникает состояние "0" (т.е. подготовлен шаг по одной координате), на вы"ходе блока управления вновь установится нулевой уровень сигнала, а в блоке задания скорости 4 прежняя частота импульсов.

Блок 5 управления работает следующим образом. Импульсы, следующие с выхода устройства по координате Х и координате Y (с выходных триггеров

1290263

8 и 9}, поступают на элемент И 11 и при наличии их по обеим координатам запускают триггер 12 (устанавливают состояние "1"), который уменьшает частоту блока 4 задания скорости.

Следующий импульс (-по любой координате) гасит триггер 12 (устанавливает состояние "0") через элемент ИЛИ 13 и таким образом восстанавливает частоту блока задания скорости 4. Элемент задержки 10 задерживает запус кающий импульс на время действия гасящего импульса.

Схема упраВления элементом И 2 и через него всем устройством содержит два элемента И 14 и 16, работающие на элемент ИЛИ-НЕ 15, .и соответствует известной микросхеме К155ЛР1. На входы элемента И 14 поступают сигналы с выходов регистра сдвига 6 и выходного триггера 8, а на входы элемента И 16 — с выходов регистра сдвига 7 и триггера 8 °

В соответствии с выполняемой этой схемой логической функцией элемент

И 2 закрыт, когда старший разряд одного иэ регистров сдвига б или 7 и его триггер 8 или 9 устанавливаются в состояние 1" (уровень логического нуля на выходе элемента ИЛИ-НЕ 15).

В остальных случаях элемент И 2 открыт (уровень логической единицы на выходе элемента 15). Этим обеспечивается управление работой устройства.

Интерполятор 3 в режиме круговой интерполяции работает следующим образом. В зависимости от знака оценочной функции (И) в сумматоре 26 входные импульсы через открытый элемент

И 17 и через элементы И 18 и 19 направляются по координатам Х или Y.

При этом, если И > О, шаг делается по координате Х и удвоенное содержимое реверсивного счетчика 24 через элемент И 20 складывается с содержимым сумматора 26. Кроме того, на младший разряд сумматора 26 через элемент

ИЛИ 29 подается единица. Текущее значение координаты Х увеличивается на единицу, для чего к содержимому реверсивного счетчика 24 прибавляется единица. При И > 0 шаг делается по оси 7 и удвоенное содержимое реверсивного счетчика 25 через элемент

И 21 вычитается из содержимого сумматора 26. Удвоение происходит за счет сдвига на один разряд, К содер:жимому сумматора 26 через элемент

ИЛИ 29 тоже прибавляется единица. Содержимое реверсивного счетчика 25 . уменьшается на единицу. Конец работы наступает при заполнении счетчика

5 27, который закрывает элемент 17 и формирует запрос на следующий кадр.

В счетчик 27 заносится сумма Х„+Y определяющая конечную точку. Должны ли реверсивные счетчики 24 и 25 складывать импульсы или вычитать, зависит от направления обхода окружности и от квадранта, который в настоящий момент отрабатывается. Сигналы управления на элементы И 22 и

23 для этого вырабатывает блок 28 формирования квадрантов. Для того, чтобы интерполятор 3 работал в режиме линейной интерполяции, необходимо, чтобы содержимое реверсивных счетчиков 24 и 25 не удваивалось и к нему, а также к содержимому сумматора 26, не прибавлялась (вычиталась) единица, Это необходимо для стабилизации контурной скорости. Коэффициент деления делителя частоты 31 меняется в зависимости от уровня сигнала с выхода блока управления 5: уровню логическо1 единйцы соответствует коэффициент К, уровню логического нуля—

К,.

Для управления частотой импульсов блока 4 задания скорости от про66Ñ граммы используется узел автоматического разгона и торможения 32.

Формула изобретения

1. Устройство для программного управления, содержащее генератор импульсов, подключенный выходом к первому входу элемента И, связанного вторым входом с первым выходом блока управления, а выходом с частотным входом интерполятора, подключенного усН ll тановочным входом и выходом Запрос соответственно к информационной шине и к управляющему выходу устройства, а информационными выходами по координатам Х и Y — - к информационным входам соответственно первого и второго регистров сдвига, соединенных выходами соответственно с первым и вторым входом блока управления, подключенного третьим и четвертым входом к информационным выходам соответственно по координате Y и по координате Х устройства, а выходам— а единичным выходом соответственно к третьему и четвертому входам блока управления, причем тактовые входы регистров сдвига соединены с выходом элемента И.

I по п. 1, о т л и— тем, что регистр координате выполнен регистр последова2. Устройство ч а ю ш е е с я сдвига по каждой

1О как 11-разрядный тельного сдвига.

7 1290263 ко входу блока задания скорости, связанного установочным входом с информационной шиной устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены гервый и второй RS-xpzrrepb>, каждый из которых подключен R-входом к выходу блока задания скорости, S-входом - к выходу старшего разряда соответственно первого и второго регистров сдвига, 0 М/Ч

1290263

Запрос

Составитель Н. Горбунова

Техред Л.Сердюкова Корректор Г, Решетник

Редактор А. Гулько

Заказ 7899/44

Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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