Программно-управляемый модуль

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в магистрально-МОдульных системах программного управления электроприводом. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет программирования минимальной скорости перемещения. В состав программно-управляемого модуля входят генератор 1 импульсов, первый и второй управляемые делители 2 и 3 частоты, регистр 4задания, реверсивный счетчик 5, суммирующий счетчик 6 разгона, вычитающий счетчик 7 перемещения, блок 8 совпадения, первый формирователь 9, мультиплексор 10, первый и второй элементы И 11 и 12, RS-триггер 13, элемент ИЛИ 14, вычитающий счетчик 15 максимальной скорости, второй формирователь 17, первый и второй D-триггеры 18 и 19, третий элемент И 20. Преимущество изобретения состоит в расширении функциональных возможностей и повышении производительности управляемых автоматов за счет оптимизации динамических характеристик. 5ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1405028 A i (g1) 4 G 05 В 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ",: ц

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I P к

Вл фю (21) 4100256/24-24 (22) 04.08.86 (46) 23.06.88. Бюл. N - 23 (72) В.Н, Цымбал и В.Н. Яновский (53) 621-503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1177795, кл . G 05 В 19/18, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1327066, кл. G 05 В 19/18, 1986. (54) ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ МОДУЛЬ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в магистрально-модульных системах программного управления электроприводом. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет программирования минимальной скорости перемещения. В состав программно-управляемого модуля входят генератор 1 импульсов, первый и второй управляемые делители 2 и 3 частоты, регистр

4 задания, реверсивный счетчик 5, суммирующий счетчик 6 разгона, вычитающий счетчик 7 перемещения, блок 8 совпадения, первый формирователь 9, мультиплексор 10, первый и второй элементы И 11 и 12, RS-триггер 13, элемент ИЛИ 14, вычитающий счетчик 15 максимальной скорости, второй формирователь 17, первый и второй D-триггеры 18 и 19, третий элемент И 20, Преимущество изобретения состоит в расширении функциональных возможностей и повышении производительности управляемых автоматов за счет оптимизации динамических характеристик.

5 ил.

1405028

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в магистрально-модульных системах программного управления электроприводом, например в

5 графопостроителях, координатных столах, автоматах с программным управлением или промышленных роботах.

Цель изобретения — расширение функ !0 циональных возможностей за счет программирования минимальной скорости перемещения.

На фиг. 1 представлена структурнофункциональная схема модуля; на фиг.2 15 структура регистра задания; на фиг.3структурная схема мультиплексора; на фиг. 4 — график отработки заданного перемещения; на фиг. 5-возможные направления перемещений в зависимости от значений управляемых входом мультиплексора.

Модуль (фиг. 1) содержит генератор

1, первый и второй управляемые дели— тели 2 и 3 частоты, регистр 4 задания, реверсивный счетчик 5 импульсов, суммирующий счетчик 6 разгона, вычитающий счетчик 7 перемещения, блок 8 совпадения, первый формирователь 9, мультиплексор 10, первый и второй элементы И 11 и 12, RS-триггер 13, элемент ИЛИ 14, вычитающий счетчик

15 максимальной скорости, регистр 16 минимальной скорости, второй формирователь 17, первый и второй О-триггеры 18 и 19, а также третий элемент И 20.

В качестве управляемых делителей

2 и 3 частоты может быть применена, например, микросхема

155ИЕ8 бК0.348;006 ТУ!1, у которой коэффициент деления зависит от кода на управляющих входах.

В модуле "Разгон-2" может быть также применена микросхема, например

"Программируемый таймер" KP 580 ВИ53, причем на одной такой микросхеме можно одновременно реализовать вычитающий счетчик 15, максимальной скорости, вычитающий счетчик 7 перемещения и первый формирователь 9. При этом дополнительно расширяются функциональные возможности модуля "Разгон-2", так как указанная микросхема позволяет хранить первоначально занесенные коды. Следовательно, отпадает необхо- 55 димость задания величины максимальной скорости и величины перемещения в начале каждого цикла перемещения, например, значение величин максимальной и минимальной скоростей перемещения может быть задано один раз в начале работы, что повышает быстродействие модуля "Разгон-2".

Генератор 1 вырабатывает постоянную частоту, причем его первый выход является выходом опорной частоты, которая преобразуется первым управляемым делителем 2 частоты в выходную частоту, а его второй выход является выходом частоты разгона-торможения, которая преобразуется вторым управля— емым делителем 3 частоты в частоту счета реверсивного счетчика 5 импульсов, которая характеризует величину ускорения разгона-торможения. Регистр

4 задания принимает с магистрали данных и хранит код величины ускорения разгона-торможения, определяющий коэффициент деления второго управляемого делителя 3 частоты, а также значения управляющих сигналов х, -х, у, -у для мультиплексора 10 и признак "работа", определяющий состояние шины

"Разрешение разгона", Реверсивный счетчик 5 импульсов суммирует импульсы частоты разгона-торможения при разгоне и вычитает при торможении, его разрядные выходы определяют коэффициент деления первого управляемого делителя 2 частоты.

Суммирующий счетчик 6 разгона ведет подсчет импульсов разгона, а вычитающий счетчик 7 перемещения вычитает каждый импульс выходной частоты из величины заданного перемещения, причем его нулевой выход свидетельствует об окончании отработки заданного перемещения. Блок 8 совпадения определяет момент начала торможения путем сравнивания текущего кода вычитающего счетчика 7 перемещения с числом импульсов разгона суммирующего счетчика 6 разгона, а первый формирователь 9 формирует выходные импульсы с заданными параметрами, например длительностью °

Мультиплексор 10 в зависимости от значений управляющих входов выдает импульсы выходной частоты на один из выходов х, -х, у, -у или на одну из пар выходов (+х. +у), (х, -у), (-х, -у), (-х, у). Первый и второй элементы И 11 и 12 разрешают счет реверсивного счетчика 5 импульсов соответственно при разгоне или торможении.

RS-триггер 13 управляет разрешением

140 торможения, а элемент ИЛИ 14 сбрасы- вает первый О-триггер 18, управляющий разрешением разгона, тем самым запрещая разгон. Вычитающий счетчик

15 максимальной скорости вычитает каждый импульс частоты разгона-торможения из кода, соответствующего максимальной величине скорости, и его нулевой выход свидетельствует о достижении максимальной величины скорости.

Регистр 16 минимальной скорости хранит значение кода, соответствующее минимальной скорости перемещения, а также передает это значение на реверсивный счетчик 5 импульсов. Второй

0-триггер 19 управляет разрешением перемещения, т.е. разрешением прохождения через третий элемент И 20 им» пульсов опорной частоты на тактовый вход первого управляемого делителя 2 частоты при выдаче признака отработки заданного перемещения вторым формирователем 17.

Модуль работает следующим образом.

Перед началом работы модуль (фиг.1) устанавливается в исходное состояние (например, командами Z и С при выполнении модуля в стандарте KANAK) .

В начале цикла из магистрали данных заполняется, регистр 4 задания

1фиг. 2), куда заносятся код величины ускорения разгона-торможения, значения управляющих входом мультиплексора 10 (фиг. 3) в зависимости от требуемого направления перемещения и признак "Работа", являющийся пуском модуля, а также заносится код величины требуемого перемещения в вычитающий счетчик 7 перемещения, код величины максимальной скорости перемещения в вычитающий счетчик 15 максимальной скорости и код величины .максимальной скорости перемещения в регистр 16 минимальной скорости.

Занесение информации в регистр 4 задания должно производиться после занесения информации в счетчики 7 и

15, и регистр 16, так как с появлени-м ем "1" в разряде "Работа" происходит пуск модуля.

В первоначальный момент, до установления в "1". признака "Работа" в регистре 4 задания, выходы триггеров

13, 18 и 19 установлены в "0" и, таким образом, запрещают передачу им пульсов соответственно на вычиФающий

5028

n F, F

35

Импульсы с постояннои частотои F соответствующей заданному ускорению, 45

55 вход реверсивного счетчика 5, суммирующий вход реверсивного счетчика 5 и на вход первого управляемого делителя 2 частоты.

На тактовые входы первого и второго управляемых делителей 2 и 3 частоты подается соответственно опорная частота F, через третий элемент И 19 (максимально допустимая частота на выходе модуля) и частота разгонаторможения F< (максимально допустимая частота разгона модуля).

Выходные частоты F u F являются независимыми, поскольку обеспечивают незавйсимые параметры: Г - скорость перемещения электропривода, F — величину ускорения при разгоне †торможении. При этом частота Г выбирается по максимально допустимой скорости перемещения электропривода и равна максимально допустимой частоте на координатных выходах модуля, а F по максимально допустимой величине ускорения разгона-торможения.

Частота импульсов на выходах управляемых делителей частоты определяется коэффициентом деления — кодом, поступающим на их управляющие входы.

Частота импульсов F на выходе второго управляемого делителя 3 частоты где n - код, соответствующий заданному ускорению разгона-торможения, поступающий из регистра 4 задания на управляющие входы делителя 3 частоты. поступают на первые входы элементов

И 11 и 12. При установлении признака

"Работа" регистра 4 задания в "1" второй формирователь 17 формирует короткий импульс, который перезаписывает значение минимальной скорости перемещения из регистра 16 минимальной скорости в реверсивный счетчик 5.

По заднему фронту этого импульса происходит установка триггеров 18 и !9 в "1". Эти триггеры открывают соответственно первый элемент И 11 и третий элемент И 20. Частота, соответствующая коду величины ускорения разгона-торможения, т.е. коэффициенту деления второго управляемого делителя 3 частоть1, подается на суммирующий

5 1405028 вход реверсивного счетчика 5 импуль,сов. Импульсы на суммирующий вход реверсивного счетчика 5 поступают до тех пор, пока из элемента ИЛИ 14 не

Поступит сигнал сброса разрешения разгона, т,е. сброса триггера 18. триггер 18 также разрешает счет сумирующему счетчику 6 разгона и вычиающему счетчику 15 максимальной корости. Таким образом, в суммируюем счетчике 6 разгона хранится инормация о количестве импульсов, потупивших на выход модуля за время азгона.

Одновременно с заполнением реверивного счетчика 5 происходит вычиание с этой же частотой вычитающего четчика 15 максимальной скорости, а акже происходит заполнение суммируюего счетчика 6 разгона и вычитание четчика 7 перемещения выходной часотой F ïåðâîãî управляемого деителя 2 частоты, на управляющие вхоы которого поступает текущий код исла N реверсивного счетчика 5 им— ульсов. Следовательно, частота Feb„ зменяется пропорционально числу N:

Н Fo

Ъ К щения.

Йри этом траектории раз гона и торможения максимально приближены к есТественным траекториям разгона и торможения электроприводов, обеспечиая тем самым оптимальность управлеия.

Импульсы выходной частоты F „,„

< ормируются первым формирователем 9 импульсов, с выхода которого с заданной длительностью, например 0,5 мкс, поступают на вход мультиплексора 10 (нефиг. 3). Сформированные импульсы выходной частоты коммутируются в мультиплексоре 10 в соответствии со з начениями управляющих входов, определяемых регистром 4 задания (фиг.2), Цри этом перемещение задается по одв ому из восьми возможных направлений (фиг. 5).

При достижении максимальной скорости V „ (задано перемещение hl (фиг. 4) или при сравнении кодов счет ч|иков 6 и 7 — перемещение h1 что с видетельствует об отработке на разгоне половины заданной величины пер емещения, а вторая половина должна быть отработана с торможением, сбрасЬ|вается в "0" триггер 18 разрешения

45 разгона, элемент И 11 закрывается и заполнение реверсивного счетчика 5 импульсов прекращается. Далее, если запрет разгона был вызван достижением максимальной скорости, о чем свидетельствует импульс на нулевом выходе вычитающего счетчика 15 максимальной скорости, содержащего в данный момент код 0, перемещение осуществляется с постоянной скоростью Ч до появления сигнала на выходе 8 совпадения. Максимальной скорости перемещения соответствует максимальное значение кода N „с в реверсивном счетчи— ке 5 импульсов,.причем во время разгона до максимальной скорости код на выходе счетчика 5 изменяется от Й до N „ по линейному закону, Если запрет разгона вызван отработкой половины заданного перемещения на разгоне, то сигнал "Больше или равно" с выхода блока 8 совпадения запрещает разгон путем сброса триггера 18 разрешения разгона через элемент ИЛИ

14 и устанавливает триггер 13 разрешения торможения в единичное состояние, который через элемент И 12 разрешает вычитание реверсивного счетчика 5 импульсов и перемещение происходит с торможением. При этом импульсы с частотой F через элемент

И 12 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 импульсов, код которого N линейно уменьшается, уменьшая пропорционально частоту F „,.

Если количество импульсов заданного перемещения в счетчике 7 перемещения (при заданном перемещении 1,, фиг.4) четное, то блок 8 совпадения выдает сигнал при равенстве кодов счетчика

6 разгона и счетчика 7 перемещения, если количество импульсов нечетное, то блок 8 совпадения выдает сигнал, когда код в счетчике 6 разгона на

"1" больше кода в счетчике 7 перемеПри обработке заданного перемещения с достижением максимальной скорости блок 8 совпадения выдает сигнал, свидетельствующий, что оставшиеся импульсы заданного перемещения (хранящиеся в счетчике 7) должны быть отработаны с торможением. При этом обеспечивается отработка равного числа импульсов на разгоне и торможении, поскольку в счетчике 6 зафиксировано число импульсов, отработанных в режи1405028 8 ного перемещения является также лов следним импульсом торможения.

Известный программно-управляемый модуль характеризуется невозможностью программирования величины минимальной скорости перемещения, чем и .объясняется его функциональная ограс ниченность.

Согласно приведенному анализу и расчету получены ориентировочные данные по достигаемому эффекту при использовании программно-управляемого модуля.: функциональное расширение модуля примерно на 25Х вследствие возможности программирования величины максимальной скорости перемещения; повышение производительности управляемых автоматов примерно на

207 за счет возможности оптимизации динамических характеристик, в том числе величины минимальной скорости перемещения.

Перечисленные преимущества обес25 печивают повышение эффективности магистрально-модульных систем программного управления электроприводом, например, в графопостроителях, координатных столах, станках с программным управлением или промышленных роботах, а также функционирования оборудования с программным управлением и вычислительной техники в целом.

50 ме раз гона (до дос тижения мак симальной скорости).

Торможение прекращается при окончании отработки модулем заданного пе ремещения, о чем свидетельствует импульс на нулевом выходе вычитающего счетчика 7 перемещения, содержащего в данный момент код "0 . Этот импуль сбрасывает также суммирующий счетчик

6 разгона, триггер 13 размещения тор можения и триггер 19 размещения пере мещения в "0", запрещая торможение и -блокируя через элемент И 20 подачу импульсов частоты Г на первый управ ляемый делитель 2 частоты, тем самым и частоты Г на выходах модуля. ьык

Этот импульс является сигналом запро са, подтверждающего готовность модуля к отработке следующего цикла, и поступает в магистраль данных. Так заканчивается цикл отработки модулем заданного перемещения.

В результате модуль находится в следующем состоянии: суммирующий счетчик 6 разгона и вычитающий счетчик 15 максимальной скорости сброшены в "0", триггеры 13, 18 и 19, разрешающие режимы работы модуля, — "0

Состояние реверсивного счетчика 5 безразлично, так как в начале каждого цикла происходит перезапись содержимого регистра 16 минимальной скорости в этот счетчик.

Таким образом, модуль готовит к приему нового задания на перемещение.

Задавая в регистр 16 минимальной скорости различные коды скорости, можно менять скорость, с которой начинает.ся отработка двигателем заданной ве40 личины перемещения, т.е. можно производить оптимизацию динамических харектеристик управляемых электромеха.нических приводов.

Из приведенного описания работы модуля следует, что по сравнению с

45 известными модулем предлагаемый реализует принципиально новый способ организации перемещения электропривода с разгоном и торможением, в котором наряду с возможностью про-. граммного управления величинами ускорения разгона-торможения, максимальной и минимальной скоростей перемещения, автоматически определяется момент начала торможения на основе контроля унитарного кода, который формируется с выходной частотой модуля, причем последний импульс заданФормула изобретения

Программно-управляемый модуль, содержащий генератор импульсов первый и второй элементы И, RS-триггер, магистраль данных, элемент ИЛИ, первый управляемый делитель частоты, управляющие входы котороГо соединены с разрядными выходами реверсивного счетчика импульсов, второй управляемый делитель частоты, управляющие входы которого соединены с первыми управляющими выходами регистра задания, вторые управляющие выходы которого соединены с управляющими входами мультиплексора, тактовый вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, первые и вторые информационные входы блока совпадения соединены соответственно с информационными выходами суммирующего счетчика импульсов разгона и вычитающего счетчика импульсов перемещения, выход нуля вычитающего счет" чика импульсов перемещения соединен

0в магистрали

"Ввлич. фюр."

< иуювипдексору

9 .14050 с шиной "Конец работы", магистраль данных соединена с информационными входами регистра задания, информационными входами вычитающего счетчика

5 импульсов максимальной скорости и с шиной "Конец работы", второй выход генератора имнульсов соединен со !

; счетным входом второго управляемого ! делителя частоты, выход которого сое- 10, динен с первым входом первого элемен та И и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера, R"âõîä которого соединен с шиной "Конец работы", а S-вход — с .первым входом элемента ИЛИ и с выходом блока совпадения, второй вход элемента ИЛИ сое" динен с выходом вычитающего счетчика импульсов максимальной скорости, сум- 0 .мирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика импульсов соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расшире- 25 ния функциональных возможностей за счет программирования минимальной скорости перемещения, в него введены регистр минимальной скорости, второй формирователь импульсов, первый и второй О-триггеры, третий элемент И, выход которого соединен с входом первого управляемого делителя частоты, первый и второй входы третьего элемента И соединены соответственно с

28 10 первым выходом генератора импульсов и с прямым выходом первого 0-триггера, С-вход которого соединен с С-входом второго 0-триггера, с управляющим входом реверсивного счетчика импульсов и с выходом второго формирователя импульсов, вход которого соединен с третьим выходом регистра задания, R-вход первого 0-триггера соединен с шиной "Конец работы", R"âõîä второго D-триггера — с выходом элемента ИЛИ, информационные входы первого и второго D-триггеров постоянно соединены с шиной логической единицы, прямой выход второго 0-триггера соединен с входом разрешения счета вычитающего счетчика импульсов максимальной скорости, с вторым входом первого элемента И и с входом разрешения счета суммирующего счетчика импульсов разгона, счетный вход которого соединен со счетным входом вычитающего счетчика импульсов перемещения и с выходом первого формирователя импульсов, вход сброса суммирующего счетчика импульсов разгона соединен с шиной

"Конец работы", разрядные выходы регистра минимальной скорости соединены с информационными входами ревер сивного счетчика импульсов, информационные входы регистра задания — с магистралью данных, а выходы мультиплексора — соответствующими выходами программно-управляемого модуля.

1405028 ю 8b/õÐ рориир

МЯ

V, ) пикс

2 макс мин

Ъ ии

1405028

Тираж 866 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

Редактор В. Бугренкова

Заказ 3104/52

Составитель А. Прусковцов

Техред А.Кравчук Корректор Э. Лончакова