Многоканальное устройство программного управления шаговыми двигателями

 

Изобретение относится к средствам автоматического управления и может использоваться в устройствах числового программного управления с исполнительными шаговыми двигателями. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей многоканального устройства программного управления шаговыГ sz Мресные шины Шины данных Шины (/поавяения и cSpoca СО Фи9.Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 С 05 В 19/40

4 -"Ф АВкние шинн :-Ф Шины 50инб)х -+ шинв упрабяения и Ыааж

Фиб. 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 i ) 3999884/24-24 (22) 28. 11. 85 (46) 30. 06,87. Бюп. М 24 (72) А.Л. Беяогорский, M. С. Староверов, В,Н.Тычинин и А.В.Торопов (53) 62 ° 50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1124252, кл. G 05 В 19/18, 1983 °

Авторское свидетельство СССР

У 842716, кл. С 05 В 19/18, С 05 Л 19/40, 1981. (54) Г1НОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЬМИ ДВИГАТЕЛЯМИ (57) Изобретение относится к средствам автоматического управления и может использоваться в устройствах числового программного управления с исполнительными шаговыми двигателями.

Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение функцио"-альных возможностей многоканального устройства программного управления ааговы1320794 ми двигателями. Устройство содержит от одного блока задания программ, в блок 1 программного задания и по чис- качестве которого может быть испольлу управляемых шаговых двигателей зована одна управляющая ЭВМ, нескольканалы управления 8, каждый из кото- кими шаговыми двигателями, формируя рых состоит из дешифратора 9, счет- любые, симметричные и несимметричные чика 10, задатчиков 11, 15 кода пере- законы разгона и торможения для кажмещения, компараторов 12, 16, триг- дого шагового двигателя. Необходимые гера 13 признака разгона, элемента законы формируются путем программноИЛИ 14, блока 17 измерения частоты, ro изменения управляющих частот в триггера пуска 18, триггера 19 на- блоке 17 изменения частоты как для правления движения, элементов И 20, режима разгона, так и для режима тор21. Устройство позволяет управлять можения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для использования в устройствах числового программного управления с исполнительными шагoBblMH двигателями.

Цель изобретения — повышение быст- . родействия и расширение функциональных возможностей устройства. На фиг,1 представлена функциональная блок-схема многоканального уст- >0 ройства программного управления шаговыми двигателями; на фиг.2 — функциональная схема блока изменения частоты; на фиг.3 — физическая характеристика саморазгона шагового двигателя и кривые разгона с разными законами.

Многоканальное устройство програм-: много управления шаговыми двигателя- .20 ми содержит блок программного задания (ЭВМ) 1, состоящий из тактового генератора 2, системного контроллера 3

ЭВМ, центрального процессора 4, запоминающего устройства 5, устройства 25

6 ввода-вывода и контроллера .7 прерывания, каналы 8 управления, состоящие из дешифратора 9, счетчика 10, задатчика 11 кода перемещения, компаратора 12, триггера 13 признака Зп разгона, элемента ИЛИ 14, задатчика

15 кода перемещений, компаратора 16, блока 17 изменения частоты, триггера

18 пуска, триггера 19 направления движения, элементов И 20 и 21. Шины

22, 23, 24, 25, 27 являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока 17 изме2 нения частоты, а шина 26 — его выходом.

Блок изменения частоты состоит из элемента И 40, триггера 28 признака торможения, элемента ИЛИ 29, счетчика 30 адреса, элемента И 31; элемента ИЛИ 32, элемента 33 задержки, элемента 34 памяти, регистра 35 числа, делителей 36 и 37 частоты, генератора 38 импульсов, элемента И 39.

Задатчик 15 задает код, величина которого определяет суммарное число импульсов унитарного кода, необходимых для реализации закона торможения, т.е, определяет момент начала торможения, а задатчик 11 — код, соответствующий значению отрезка, для перемещения выше которого необходим режим разгона — торможения, В качестве элемента 34 памяти может быть использована постоянная память, в ячейки которой записаны последовательности чисел, характеризующие, например, параболический закон изменения частоты. Одна последовательность, записанная с нулевого адреса, задает закон разгона, другая, начиная с адреса 1000...0001 (где старший разряд определяется триггером 28 признака торможения, а остальные — счетчиком 30 адреса) — закон торможения. При этом одно число несет информацию в виде кодов деления делителей 36 и 37 о выходной частоте унитарных кодов в данный момент времени (напрнмер, мпадшие разряды) и о периоде квантования (старшие раз3 13207 ряды) — т. е. промежутке времени, через который необходимо изменить выI ходкую частоту. Поэтому последова- . тельное считывание чисел из памяти позволяет сформировать нужный закон изменения частоты во времени.

Устройство работает следукнцим образом.

Программы для отработки перемещений для всех каналов вводят в запоми- !О нающее устройство 5 через устройства

6 ввода-вывода.

В начале работы блок 1 программного задания но шине сброса через элемент ИЛИ 14 устанавливает триггеры 15

13, 18, 19, 28 и счетчик 30 (через элемент ИЛИ 29) в нулевое состояние..

При этом данный сигнал через элемент

ИЛИ 32 и элемент 33 задержки производит считывание из памяти числа, за-20 писанного по нулевому адресу, т.е. в регистре 35 числа устанавливаются коды деления, соответствующие движению с минимальной частотой (частотой приемистости). Затем блок 1 программного задания по шинам данных выдает в счетчик 10 и компаратор 12 код перемещения для очередного отрезка.

Этот код сопровождается кодом адреса, который по адресным шинам поступает 3О на адресные входы дешифратора 9. Последний формирует импульсный сигнал, по которому код перемещения заносится в счетчик 10, а в компараторе 12 происходит его сравнивание с задан- 35 ным кодом перемещений, при котором необходимо включить разгон. ,Если величина отрезка больше кода, заданного задатчиком 11, то на выходе компаратора 12 формируется 40 сигнал и устанавливается в единичное состояние триггер признака разгона.

Если есть необходимость, блок 1 программного задания через дешифратор 9 устанавливает триггер 19 направления,45 в нужное состояние. Исходное его со стояние определяется шиной сброса.

После этого блок 1 программного задания через дешифратор 9 осуществляет пуск путем установки триггера

18 пуска в единичное состояние, после чего канал начинает работать.

Разрешающий сигнал с выхода триггера 18 пуска по шине 25 поступает на вход четвертого элемента И 39 блока .17 изменения частоты. При этом разрешается прохождение импульсов на выход канала управления и в счетчик 10 °

94 4

Сигнал с.инверсного выхода триггера 18 пуска снимает обнуление с делителей 36 и 37. С регистра 35 числа на входы делителей 36 и 37 частоты поступают коды, соответствующие адресу памяти из последовательности адресов разгона (в начальный момент на делители частоты поступают коды при нулевом адресе счетчика 30). В зависимости от кодов, поступающих с регистра числа, с выходов делителей

36 и 37 частоты импульсы поступают через различные промежутки времени, т.е. величина частоты зависит от ко" да регистра 35.

Второй делитель 37 частоты определяет частоту, с которой импульсы через пятый элемент И 39 поступают на вход счетчика 10 перемещения и через элемент И 20 или 21 — на вход шагового привода в виде унитарного кода..Делитель 36 частоты определяет промежутки времени, через которые необходимо изменить частоту унитарного кода, т.е. при разгоне сформировать нужный закон увеличения частоты во времени.

На фиг.3 приведены различные законы изменения частоты разгона и торможения шаговых двигателей.

Сигналом с делителя 36 частоты через элемент И 31, на другие входы которого поступают разрешающие сигналы с триггеров пуска 18 по шине 25 и разгона 13 по шине 22, изменяется состояние счетчика 30 адреса (увеличивается его содержимое). Этим же сигналом через элемент ИЛИ 32 и элемент 33 задержки происходит обращение к элементам 34 памяти. С выхода элементов памяти поступает число в регистр 35 числа. Число с этого регистра изменяет частоту на выходах делителей 36 и 37 частоты в соответствии с заданным законом разгона шаговых двигателей. Когда величина частоты с выхода делителя 37 достигает максимально допустимого значения (Х„„„ ), на вход делителя 36 подается код числа, который задает период выдачи следующего импульса через элемент И 31 на счетчик 30 адреса больше времени отработки самого отрезка, т.е. дальнейшего изменения частоты унитарного кода не происходит.

Счетчик 10 работает в режиме вычитания унитарного кода. При достижении счетчиком 10 кода, равного ко94 6 одной ЭВМ с реализацией необходимых законов изменения частоты разгона и торможения в каждом канале управления. Устройство легко адаптируется на любой шаговый двигатель, так как имеет два задатчика кода перемещения, позволяющие в удобной для оператора форме задавать коды разгона и торможения.

13207 ду торможения, задаваемого задатчиком 15 кода перемещения, срабатывает компаратор i á. С его выхода сигнал по шине 23 через элемент И 40 устанавливает триггер 28 признака торможения в единичное состояние. Через элемент ИЛИ 29 происходит обнуление счетчика 30 адреса и опрос элемента

34 памяти.

Так как триггер 28 признака тор- 10 можения участвует в формировании адреса чисел элемента 34 памяти вместе со счетчиком 30 адреса, то с выходов элемента 34 памяти поступают числа, соответствующие программе торможения, 15 т.е. числа на входе делителей 36 и

37 изменяют частоту унитарного кода на выходе делителя 37 по заданному, например, параболическому закону торможения, Причем торможение может осу- 20 ществляться более форсированно, как это позволяют шаговые двигатели.

Как только счетчик 10 обнуляется, с его выхода формируется сигнал, который через элемент ИЛИ 14 производит 25 обнуление всех триггеров 13, 18, 19, 28 и счетчика 30 адреса. Через элементы 29, 32, 33 производится обращение к элементу 34 памяти за числом по нулевому адресу. С инверсного вы- 30 хода триггера 18 пуска на контроллер

7 прерываний поступает сигнал, информирующий, что канал перемещения отработал заданное перемещение и необходимо ввести код следующего переме- 35 щения. Этим же сигналом обнуляются делители Зб и 37, что запрещает дальнейшую их работу.

Если вновь поступаемый код меньше кода, задаваемого вторым задатчиком

11 кода перемещения, то сигнал с компаратора 12 отсутствует и .триггер 13 признака разгона не устанавливается.

Этим запрещается включение триггера

28 по шине 23 через элементы И 40 и 31. Так как при этом в регистре 35 записано число, соответствующее нулевому адресу памяти, то после установки в единичное состояние триггеРа

18 пуска, открывающего элемент И 39, с выхода этого элемента поступает унитарный код фиксированной частоты, равный частоте приемистости. Аналогично, независимо дРуг от друга, Работают и другие каналы.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить количество управляемых шаговых двигателей от

Формула изобретения

1. Многоканальное устройство программного управления шаговыми двигателями, содержащее блок программного задания и по числу управляемых шаговых двигателей каналы управления, каждый из которых содержит счетчик, первый и второй компараторы, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, причем группа информационных выходов счетчика соединена с первой группой информационных входов второго компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей устройства, в каждый канал управления дополнительно введены дешифратор, первый и второй задатчики кода перемещения, триггер признака разгона, блок изменения частоты, триггер пуска и триггер направления движения, причем первый выход дешифратора соединен с входом стробирования первого компаратора и входом стробирования счетчика, выход обнуления которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами сброса триггера признака разгона, триггера пуска и триггера направления и с третьим входом блока изменения частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика и к первым входам пер- вого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному. выходам триггера направления, установочный вход которого соединен с третьим выходом дешифратора, подключенного вторым выходом к установочному входу триггера пуска, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами блока изменения частоты, первый вход которого подключен к прямому выходу триггера признака разгона, подключенного установочным входом к выходу первого компаратора, первая группа

7 13 информационных входов которого соединена с информационными выходами первого задатчика кода перемещения, информационные выходы второго задатчика кода перемещения соединены с второй группой информационных входов второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом блока из-менения частоты, группа информационных выходов блока программного задания подключена к вторым группам информационных входов первых компараторов каждого канала управления и к группам установочных входов счетчиков каждого канала управления, группа адресных выходов блока программного задания подключена к группам адресных входов дешифраторов каждого канала управления, выход сброса блока программного задания подключен к входам сброса дешифраторов каждого канала управления и к первым входам элементов ИЛИ каждого канала управления, вход прерываний блока программного задания соединен с пятыми входами блоков изменения частоты каждого канала управления, выходами каналов управления являются выходы их первых и вторых элементов И.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок изменения частоты содержит счетчик адреса, элемент памяти, регистр числа, первый и второй делителу частоты, первый, второй и третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент задержки и триггер признака торможения, причем первые входы первого

20794 8 и второго элементов И объединены и являются первым входом блока изменения частоты, вход сброса триггера признака торможения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и является третьим входом блока изменения частоты, выход первого элемента

ИЛИ соединен с входом обнуления счетчика адреса и первым входом второго

1О элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика адреса и выходом второго элемента И, второй вход которого является четBppTbIM входом блока изменения часто1

15 ты и соединен с первым входом третьего элемента И, выход второго элемента

ИЛИ через элемент задержки соединен с входом считывания элемента памяти, адресные входы которого соединены с

20 выходом триггера признака торможения и с информационными выходами счетчика адреса, а информационные выходы элемента памяти соединены с входом регистра числа, первая и вторая группы информационных выходов которого соединена с установочными входами соответственно первого и второго делителей частоты, информационные входы которых соединены с выходом генератора

ЗО импульсов, а обнуляющие входы первого и второго делителей объединены и являются пятым входом блока изменения частоты, выход первого делителя частоты подключен к третьему входу второго элемента И, а выход второго делителя частоты — к второму входу пятого элемента И, выход которого является выходом блока изменения час- тоты.

1320794 ЧГС/йМ ХОО-П7 одаао ддиеатспл бопичестд аразгача

8UHdlU ВХОН Р< да/лжи = так/й ейньш гапм раза ба каис= 155кП

Of 0Z О,З ОР 05 О,Е 07 дд ЮЮ 1О P fg

Фиг. д

Составитель Е.Власов

Редактор И. Касарда Техред N.Ìîðã ентал Корректор Л. Пилипенко

Заказ 2658/51 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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