Устройство для программного управления позиционного типа

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике,и может быть использовано для позиционного программного управления ме .таллорежущими станками, а также роботами , особенно с большим числом одновременно работающих координат. Целью изобретения является упрощение устройства с обеспечением независимого разгона-торможения по всем, коорд.инатам. Цель достигается введением в известное устройство для программного управле {ия. четвертого элемента И 8, второго и третьего триггеров 10, 11, второго блока 16 памяти, двоичного счетчика 15, второго дешифратора 19 нулевого состояния, управляемого делителя 17, дв дешифраторов 20, 21 двоичного кода в позиционньп г с двумя каналаь И управления и элемента ИЛИ 23. В данном устройстве для реализации алгоритма проводят организацию программного многокоор,п1 натного счетчика, что обеспечивает возмсокность использования в качестве вычислительного устройства вычитающего двоично-десятичного счетч1 ка, в качестве команд микропрограммного управления - последовательности из трех импульсов, управляемые делители позволяют работать устройству в режиме разделения времени. 7 ил. с СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<51, Г, 05 В 19, 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 428б026/24-24 (22) 17.07.87 (4б) 30,03.89. Бюл, N - 12 (72) Э.Т.Горбенко„ В.А.Семенов и С.A.×óéêèí (53) 621 ° 503 ° 55 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1154653, кл. Г 05 В 19/18, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1251032, кл. G :05 В 19!18, 1985 (прототип). (54) УстРОЙСтВО;1ЛЯ ПРаГРМт11ОГО

УПРАВЛ1 .НИЯ ПОЗИЦИОННОГО ТИПА (57) Изобретенис- относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для позиционного программного управления металлорежущими станками, а также роботами, особенно с болыпим числом одновременно работающих координат. Целью изобретения является упрощение устройства с обеспечением независимого разгона-торможг«н; но всем координатам. Цель,":остнгается введением н известное устройство для программного управления четвертого злеме»тн. (1 8, вторсго н третьего триггеров 10, 11, второго блока 16 памяти, лвоичного счетчика 15, второго деипиЪратора 19

«улевого состояния, управляемого делителя 17, двух решийраторог 2С, 21 двоичного кора в позиционный с двумя кан".лнмн управления » элсмента

ИЛИ 23. Б данном устройстве дчя реализации алгоритма проводят организацию программного многокоорнн«aт»оro счетчика, что обгсгечинае; возможность исг ользования в качестве вычислитель»ого устройства вычнтающет о двоично-десятичного счетчика, в качестве команд микропрограммного управления — последовательности из трех импульсов, управляемые делители позволяют работать устройству в режиме разделения времени. 7 ил.

146950О

Изобретение сттносптся к автоматик» li (тынис(и(те и<ной технике и может б iT» испо.п зовлно для пстзпционного прогрл((м!(Ого упрлвленпя металлорежущпми с 1 л(пслмп р л тл «с«(се pot?OT

1!ель т(зобрстeilпя — 1?лсширение фу((кцпонлльных Возможностей и упро10 пенне устройс (чтл прп многокоординат»Ом упрл»ле!!пп с Обеспечением незявисимого рлзгoi(л — торможения по всем

Первый hsfotc 1 3 памяти имеет двл клнллл .зяти(сr(((13т(г.2) . В варианте из

П((ТП д»О(»т»О-дс СЯТИЧНЫХ раЗрядОВ ОН, орлзог(tll 1 руппой эпемеft toâ 24 памяTlf. И Аормлцио(шые 13ходы элементов г(<(к! л т п Г o e J rt r t t c. н ы с «3< fx o Jt

? 5 islet! ei l тo!3 31 — И. 1И-ПЕ, Инв ертор 26 упр<твт(яет 13ыбОр кой OJ3!toT О из д!3ух

I3IOJtIt(f% к лил !Отт.

Д(зо(»п(ы((с четчпк 15 (фиг. 3) построен tf3 дттух микросхс..млх 27 и 28, Входы II 1(ь(хот!«! д»ух старших рлзряттов микросхемы 27 tte ис.пользуются, каналы управления sssrtHctfo L и обнуления

R Обеих микросхем Объе тинены, Вход50

55 (сОс?1?дтп!дт <ль(.

Пл Апг. 1 приведена функциона.ть- 5 нля схема устройства, ня Аиг.2 — вяp1t;1!!ò с. семы блокл пямяти, нл стиг. 3

c? стл«л с -te. Г<н(lсл бло«:л плмЯ Ги и упpe»st«le?foãо целителя, нл фпг.4 — вариант схс«мы (те(!!Ис трлторя и м((огоклIrHsrr1нОгО rfpHr3nJr

cepfri комлт(дных импульсов, нл фиг . 7—

25 эгноры скоростей, Ус ГрОйcl »О (фпг, 1) сОстОит из блока 1 тз»о,тл прогрлмм и управления, блока ? злцлнпя скорости (ВЗО), упрл«тляемого генератора 3, р".Спределителя 4 импульсов нл трп входл, пер30 зого, Второго, третт е "ri и четвертого элемснто» И 5-8, первого, 13торого и третьего D-трпггеро» 9-11, счетчика 12 адреса, Jf»OH I!In — десяти и(ого счетчика 13, псртзого блока 14 памяти, 35

Jrt3 oIt

17, лерг(ого !1 гтторого дешифряторов

18 !(19 нулевого состояния, первого

Jtetif f i< 3p Q f Op O«3 20 H 2 1 дв ОИч-, 40 ного кодл» позт(циотп(ый с двумя кл»лллми уп1?л(.3лс-.ния, блока многокаf,«3stûfoão прп»одл 22 и элементл ИЛИ 23.

1 ные инвертОры для соглясо»а!!«1«т полярности сигнллов с «зыхода олокл 16 не показаны, Второй блок 16 памяти (сттиг.3) построен нл двух микросхемах 28 и 29.

Цвл старших разряда микросхемы 29 не используются. «3дреснь(е входы обеих микросхем объединены и соединены с выходами счетчика 12 лдреса, à делитель 17 — на микросхеме 30.

Вариант функциональной схемы шест надцятиклнлльного притзодя 22 (фиг.4) образовлн шестнадцатью оди«(яковь(ми каналами, каждый из которых состоит из реверси»ного,г!воичного счетчика

31, вьгходы которого соединены с входами ц«(Арс?л«Залогового преобразователя 32 (разрядность счетчика и ппАролнллогового преобразователя определяется глубиной регулирования привода), усилителем 33,,пвиглтелем 34, датчиком 35 обратной связи, элементом ИЛИ 36, преднязняче(и(ым «тля пе— редлчи в тсянал сложения с»четчикя 31 управляющих импульсов от,г ешифрятора 19 по каналу "+" и импульсов от датчика обратной связи 35 по каналу

Элемент ИЛИ 37 обеспечивает передачу в ка(!Лл В(гчт(тя«!Ия счет ика

31 управля!ощих импульсов по каналу от дешифратора 21 и импульсов от дат.— чика 35 по каналу "+". Позициями

38-58 обозначены связи блоков.

Устройство работает следу(ощим образом.

1

Перед отработкой очередного каттера программы, в котором заданы перемещения по шестнадцати координатам и их знаки от блока 1 ввода программ и управления на вход Р счетчика 12 адреса поступает импульснь(й сигнал начальной установки, «соторь(й переводит его в нулевое состояние. Отработка заданных перемещений состоит из двух циклон: цикла записи информации в регистры блока 12 памяти и цикла собственно отработки перемещений„ Для реалпзянии цитсла записи блок 1 ввода и управления выраблты<<

14 памяти и переключает его нл прием и«(форм<лции пО каналу с Вязи с и«(фОГ3мационными блоками, выходами блока 1 ввода программ.

1469500

Сигнал Запись воздействует также ня П-входы счетчиков 13 и 15 и 17, удерживая их в нулевом состоянии в течение цикла записи. В цикле записи от блока 1 ввода и управления на блок 14 памяти по информационному каналу поступает параллельный двоично-десятичный код заданного перемещения. Старший разряд информационного канала используется для передачи знака перемещения.

Параллельньп» код от блока 1 передается в сопровождении синхроимпульса, который с выхода блока 1 поступает на вход элемента ИЛИ 23, и сигнал с его выхода воздействует на вход управления записью W блока 14 памяти, вследствие чего информация записывается в регистр блока 14 по адресу "0", счетчик 12 адреса установлен в нулевое состояние сигналом начальной установки °

Одновременно сигнал с выхода элемента 23 записывает нуль в регистр блока 16 памяти по адресу "0", так кяк счетчик 15 сигналом "Запись" удерживается в нулевом состоянии, Синхронизирующий сигнал с вьгходя элемента 23 поступает также на вход сложения счетчика 12 адреса и по заднему фронту переводит его в состояние "i". Таким образом, ин-, формация о перемещении по второй координате записана по адресу "1", цикл повторяется для всех 16 координат. На фиг.5 приведена временная диаграмма сигналов для одного разряда информации при поступлении последовательности сигналов "1" — "0"

"1". После выполнения цикла в регистре блока 14 записана информация о знаках перемещений по всем 16 координатам. При этом при отсутствии перемещения по каким либо координатам в соответствующий регистр блока 14 записан нуль. После окончания цикла записи все регистры блока 16 находятся в нулевом состоянии.

После окончания ввода информации сигнал "Запись" на выходе блока 1 меняет полярность. Блок 14 переводится в режим приема информации с выходов счетчика 13, я на управляющий.вход блока 2 задания скорости поступает тактовая чястота. Блок 2 задания скорости, представляющий собой депитель, коэффициент деления которого определяется млксимлльной скоростью перемещения»»спот»н»»тел».»»ьж механизмов, выряблтынлет последогятель?»ость иь»пульсон, Каждый импульс последовательности на выходе блока 2 устанавливает счетчик 12 адреса в нулевое состоя— ние по цепи Запись", вследствие то10 го, что на информационные вхопы счетчика 12 постоянно подан потенциал нуля. Импульс с выхода блока 2 увеличивает также на единицу состояние управляемого делителя 17 и вклю15 чает управляемый генератор 3. Импульс высокой частоты (2 мГц) с выхода генераторл 3 поступает ня вход распределителя 4 импульсов, и Hë его выходах формируются три последователь20 ности импульсов (в соответствии с временной диаграммой на фиг.6). Сдвинутые относительно друг друга три импульса опной» серии используются для выработки команд управления по одной координате.

С помощью команд управления программным способом реализуются 16 работающих ня вычитание двоично-десятичных счетчиков с дешифрлцией ну,левого ссстояния и 16 цифровых инppционньтх звеньев, обеспе »ивлющих независимый разгон и торможение по координатам.

В реализации программного шестнадцатиразрядного счетчика участвует элемент И 5, двоично-десятичный счет. чик 13, блок 14 памяти со счетчикам 12 адреся, первый дешифратор 8

40 нулевого состояния и Р-триггер 10.

Первый импульс серии (фнг.6) поступает ня входы управления записью счетчика 13 D-триггеров 9 и 10.

45 При этом по переднему фронту импульса информация из регистра блока 14 по адресу счетчика 12 (начальный адрес "0") записывается в счетчик 13. Дешифратор 18 определяет нулевое состояние счетчика 13, если оно достигнуто. Сигнал нулевого состояния с выхода дешифраторл 18 поступает ня D-вход триггера 10 и по заднему фронту первого импульса серии состояние дешифратора 18 злписьiвается в триггер 10. По первому импульсу производится также запись в триггер 9 знака перемещения со старшего разряда блока 14 плмяти.

1469500

Второй импульс серн« поступает

IIл сзхо!с, э!се!сеи !я И 5. Если ня выхоие тр!сггеря 10 псзтенцилл нуля, то»а вьсхоссе с хемы И 5, рлботающей !10 отрицательной логике, появляется импульс, который поступает нл нычитлсо-! ций вход счетчика 13 и уменьшает его сос толи!!е Ila ед!!н!!цу, Третий ссмпульс серии через элемент И!!И ?3 посту«лет нл вход упрлнлеиия записью блока 14 памяти и ио переднему фронту переписывает содержимое счетчика н регистр блока 14 по адресу отрлбать!влемой координаты.

Этот же !смпульс по переднему фронту, воздействуя иа К-входы триггеров 10 и I 1, пост! OTalçëI«Iaeò их д!с!! работы

«о следующей !соо1здиилте, адрес которой уc Tall a!ç JIIIlJ Ie Tc J! по заднему фрон у третьего импульса, поступающего нл вход сложения счетчика. 12 адреса. Лнл.т!о! !и!но гсроизводс!тся орган!сзлция счет п«са по второй, третьей J! т.д. коордисслтлм. После реализации c÷åò÷èêa Io шестнадцатой координате с нь!ходя Перенос счетчикл 12 н вход с ткс1!очения упра!зляемого генерлторл 3 поступает импульс

С ЕРИ!! ! «O с ГО З Я IIII PM+ ФРОНТУ ГС иерлтор 3 отклсочлется.

lip!! приходе следующего импул1 са от бз!о!ся 2 пи!сл повторяется. При достижении тем ил« ииьсм счетчиком пулем!ого состояния ил вход элемента

И " от тригг-ра 10 поступает злпрещснсзщ!сй сигилл, и !!уз!евое состояние

«рогрлммиого счетчика ие изменяется.

Ta«IIl! образом, при работе программного c leT«I«ca обеспечивяетсл нырлботка элементом И 5 числя импульсов, равного заданному перемещeJIIIIO с постояииОй слстотОЙ cJIe!Jосзлнил pQBHoH частоте следовлиия импульсов с. выхода блокл 2 задания ско!:îcòè.

Прогрл;!миые инерционные звенья для .Обес«ечеиия рлзго сл и торможения

opl лн!!ЗОнлиы с помО!с!!>ю 1!1зо!"paMìlloÃÎ шеcòllлдцлт!склилльиого счетчика, рея-!

««зон!и!ного нл с сет -и!ке 15, бз!оке 16 памяти «делителе 17. Программный с !с тчик работae r alI;ulorlmllo и. сиихроин0 с прогрс!!!!!и!!с!,пвои сHQ äåñÿт!!чны c!Icò!!и}со!!, Разгон «тор ICJI;OJ;Ile по коордиия и;! oG e с «е с и сн!ю I с !! cзседусс!сс!!!с! Обр;1зом. i!ocëñ ц!склл злп«си внут!зенний иестирлзрядиый счетчик — распределител!. упрлнл:семо! о делителя 17 находится н состоянии нуля. Импульс с выхода блока ? задания скорости увеличивает содержимое счетчика рлспредез!ителя делителя 17 на единицу. После первого и!!пульса с выхода блока 2 код счетчика блока 17 будет

"000001 . При организации разгонаторможения по конкретной координате

10 по первому импульсу серии (фиг.6) в счетчик 15 записывается код программного счетчика этой координаты.

Если на выходе элемента 5 вырабатывается импульс, то содержимое счет1В чика 15 увеличивается нл единицу.

Код с выходов счетчика 15 поступает иа входы управляемого делителя 17, Второй импульс управляющей серии с выхода распределителя 4 поступает

20 на вход синхронизации управляемого делителя 17 и на его выходе при соответствии управляющего кода и состояния внутре!риего счетчика-распределителя управляемого делителя 17 возникает импульс.

Анас!Огично происходит формирование командных импульсов по другим координатам. Импульсы с выхода делителя 17 поступают на вход вычитлния

30 счетчика 15. Таким образом, нследствйе того, что от блока 2 задания скорости поступают импульсы с постоянной частотой следования, а на выходе делителя 17 вырабатываются козч мандные импульсы с возрастающей от нуля частотой следования, увеличивается код счет сика 15, а следовательно, уменьшается коэффициент деления делителя 17 до тех пор, пока не бу40 дут уравнены частоты, поступающие на входы сложения и вычитания счетчика 15.

После того, кяк с выхода элемента И 5 прекращается поступление им45 пульсов ня вход сложения счетчика 15, наступает торможение, так как импульсы продолжают поступать на вход вычитания счетчика 15. При даст!н!се!и!и счетчиком 15 состояния нуля, делитель

50 17 прекращает выдавать импульсы нл выход (эпюры скоростей для двух координат приведены ия фиг.7).

Формирование выходных командных импульсов, поступлющих ия приво1т, 22, происходит следующим образом. Вь!работлнный делителем 17 комяндиы!! импульс синхронный второму импульсу серии (фиг.Ь), поступает ня входы элемеи7 1469500 8 тав -И 7 и 8. В зависимости от знака перемещений по координате триггер 9 находится в состоянии S или R, а следовательно, при знаке "+ импульс возникает на выходе элемента И 7, а при знаке "-" на выходе элемента И 8.

Импульсы с выходов элементов 7 и

8 поступают соответственно на первые входы дешифраторов 20 и 21, На вто- 10 рые входы дешифраторов 20 и 21 поступает разрешающий потенциал с триггера 11, который включается импульсами с выхода элемента ИЛИ 23, а отключается сигналом с выхода элемента 15

И 6. При этом сигнал с выхода элемента И 6 возникает при совпадении сигналов с выхода дешифраторов 18 и

19 нулевого состояния, которые фиксируют соответствие окончания отря- 20 ботки заданного перемещения и состояния торможения.

Блок 14 памяти с двумя каналами записи (фиг.2) работает следующим образом. В режиме записи по сигналу положительной полярности, поступающему от блока 1 ввода программы, блок элементов 25 передает на выходы, а следовательно„ и на входы блока элементов 24 памяти сигналы, посту- 30 лающие на блок 14 памяти по шине от блока 1. Так как эти сигналы поступают в сопровождении сигнала Синхроимпульс", поступающего от блока 1 (фиг.1) на .элемент ИЛИ 23, то с выхо- 35 да этого элемента сигналы Синхроимпульс" поступают на входы управления записью (фиг.2) элементов блока 24 памяти, и производится запись информации о перемещениях от блока 1 в 40 блок 24, в регистры, адрес которых задается счетчиком 12 адреса. Сигналы адреса поступают по четырехпро— водной линии с выхода блока 12 на адресные входы блока 24. При этом, 45 если перемещение по каким-либо осям отсутствует, то с блока 1 на входы блока 24 поступают нулевые сигналы, и в соответствующие регистры блока

24 записывается нуль.

Старший разряд блока 14 используется для записи знака перемещения.

При работе от блока 1 поступает сигнал нулевого уровня. Инвертор 26 в этом режиме на выходе имеет потенциал единицы, который поступает на блок 25, и на информационные входы элементов памяти блока 24 поступают сигналы по шине с выхода двоичнодесятичного счетчика 13. Запись в блок 24 в этом режиме производится по сигналу с выхода распределителя

4 (фиг. 1), который через элемент

ИЛИ 23 воздействует на вход "Запись" элементов блока 24 (фпг.2).

В данном устройстве исходят из того, что алгоритм позиционного управления прост и сводится к организации программного многокоординатного счетчика, что обеспечивает возможность использования в качестве вычислительного устройства системы вычитающий двоично-десятичный счетчик, а в качестве команд микропрограммного управления последовательность из трех импульсов, а также то, что для упрощения устройства управляемые делители современных серий микросхем позволяют использовать его в. режиме разделения времени, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для программного управления позиционного типа, содержащее блок ввода программ и управления, блок задания скорости, 1гпрявляемый генератор, распределите ь импульсов, первый, второй и третий элементы И, первый О-триггер, двоично-десятичный счетчик, первый дешифратор нулевого состояния, первый блок памяти, счетчик адреса и блок многоканального привода, причем информационный выход блока ввода программ и управления подключен к первому каналу вводя первого блока памяти, выход начальной установки подключен к входу устяновки в "0" счетчика адреса, выход тлктовой частоты — к входу блокя задания скорости, выход которого соединен с входом управления записью счетчика адреса и входом Пуск" управляемого генератора, вход <Стоп которого подсоединен к выходу переноса счет<»»»кл адреса, я выход — к входу распределителя импульсов, при этоь»»»ьгхад счетчика адреса соединен с адрес»»ьг»»»» вхо— дами первого блока памяти, выхор старшего разряда которого соединен с D-входом первого триггерл знлкл, а выходы остал»,нь»х рлзряггов — с информационными входлмп дв<.ич»»о-десятичного счетчикл, вь»х<1»1 которого соединен с вторым клн ялом в»<оля блока памяти и входами перво».

I0 ратора нуля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения устройства при многокоординатном

5 управлении с разгоном и торможением, введены четвертый элемент И, второй и третий D-триггеры, второй блок памяти, двоичный счетчик, второй дешифратор нулевого состояния, управ- 1О ляемый делитель, два дешифратора двоичного кода в позиционный с двумя каналами управления и элемент ИЛИ, причем выход управления Запись блока ввода и управления соепинен 1 с входами установки нуля двоично-десятичного счетчика, двоичного счетчика и управляемогo делителя, а также с входом управления выбором канала записи первого блока памяти, первый 0 выход распределителя импульсов соединен с входами управления записью двоичного и двоично-десятичного счетчиков первого, второго и третьего

D-триггеров, второй выход распределителя импульсов соединен с первым .входом первого элемента И и с входом синхронизации управляемого делителя, третий выход распределителя импульсов подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом синхронизации блока звода программ и управления, а выход — с входами установки нуля первого, второго и третьего D-триггеров, входами управления записью обоих блоков памяти и со счетным входом счет ппса адреса, информационные входы которого соединены с источником потенциала Ноль", а информационные выходы подключены к адресным входам второго блока памяти и к информационным входам первого и второго дешифраторов двоичного кода в позиционный, первые управляющие входы которых соединены с выходами третьего

D-триггера, а вторые — соответственна с выходами третьего и четвертого элементов И, при этом выходы дешифраторов двоичного кода в позиционный соединены с входами многоканального привода, D axon третьего триггера соединен с выходом второго элемента

И, первый вход которого coeдинен с выходом второго дешифратора нулевого состояния, а второй вход — с выходом первого цешифратора нулевого состояния и В-входом второго D-триггсра, причем вхопы второго пешифратора нулевого состояния соепинены с управляющими входами управляемого де— лителя, с информационными входами второго блока памяти и выходами двоичного счетчика, счетный вход которого соединен с вхоцом вычитания пво— ично-десятичного счетчика и выходом первого элемента И, второй вход ко— торого соепинен с К-входом второго

D-триггера, причем счетный вход управляемого делителя соединен с выходом блока зацания скорости, а вьхоп, — со счетным входом вычитания двоичного счетчика и с первыми входами третьего и четвертого элементов И, вторые вхопы которых соепинены соответственно с S- и 1 -вхоцами первого триггера.

1469500 мыои

1469500

Составитель ";.Ð!âåö

Техред Л.Сердюкова Корректор, Т.Колб

Редактор И.Касарла

Тираж 788

Подписное

Заказ 2460

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина, 101