Устройство для программного управления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться для управления шаговыми приводами. Цель изобретения - сокращение объема памяти, увеличение функциональных возможностей, уменьшение трудоемкости создания и наладки устройства. Устройство формирует импульсную последовательность по информации, хранимой в блоке памяти 1. Эта информация представляет собой таблицу приращений коэффициентов деления частоты генератора 5. Коэффициенты рассчитываются с помощью арифметического блока (сумматора-вычитателя) 3 и накапливающего регистра 4. Устройство самостоятельно производит смену режимов движения. В зависимости от точки в таблице приращений, с которой начинается работа, и от частоты генератора формируются зависимости с различными параметрами. Это обеспечивает адаптацию устройства к величине нагрузки на исполнительный привод. 4 ил.

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИН (5))g С 05 Б 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРственныи нОмитет пО изОБРетениям и ОТНРытиям, пРи Гннт сссР (21) 4313765/24-24 (22) 06.10.87 (46) 15.03,90. Бюл, Ф 10 (71) Опытно-конструкторское бюро

Новгородского политехнического института (72) Л.Д,Иинутин и 10,D,Èèíóòèíà (53) 621 503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 1182489, кл . G 05 В 19/18, 1986, Авторское свидетельство СССР

N- 1462246, кл. С 05 В 19/18, 24,08.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАЫ1НОГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться для управления щаговыми приводами, Цель изобретения — сокращение объема памяти, увеличение

„,SU, 1550476 А 1

2 функциональных возможностей, уменьшение трудоемкости создания и наладки устройства. Устройство формирует импульсную последовательность по информации, хранимой в блоке памяти 1. Эта информация представляет собой таблицу приращений коэффициентов деления частоты генератора 5. Козффкциенты рассчитываются с помощью арифметического блока (сумматора-вычитателя) 3 и накапливающего регистра 4, Устройство самостоятельно производит смену режимов движения. В зависимости от точки в таблице приращений, с которой начинается работа, и от частоты генератора формируются зависимости с различными параметрами. Это обеспечивает адаптацию устройства к величине нагрузки на исполнительный привод. 4 ил.

1550476

Изобретение относится к автоматике вычислительной технике и предназначено для использования в системах управления шаговыми приводами прецизи5 онных координатных столов °

Цель изобретения — сокращение объема памяти, расширение области применения за счет обеспечения почти неограниченного числа вариантов характеристик разгона в части крутизны (ус- . корения) и максимального значения частоты выходных импульсов, приводяее к улучшению динаиики (Еыстродей стиии) привода, аеедеиик ренина дотик- 5 ки, упрощение наладки устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2 — примеры реализации арифметического блока (д) и делителя (5); на фиг. 3 — алгоритм 20 работы устройства; на фиг. 4 — приме1 ры кривых разгона при различных управ:;ляющих сигналах, Устройство содержит блок памяти 1, счетчик адреса 2, арифметический блок 25 (сумматор-вычитатель) 3, регистр 4, генератор 5, делитель частоты 6,, счетчик числа шагов ?, триггер РА3ГОН 8-1, триггер ПУСК 8-2, блок срав нения 9, элементы ИЛИ 10-1 и 10-2, 3р регистр 11, первый вход управления

УПР1 12, вход начальной установки ,НУ 13, второй вход управления УПР2 14, информационный вход N 15, вход запус ка ПУС (16, выход 17.

Устройство работает следующим образомм (фиг. 1-3) .

3 начале работы (блок 1 алгоритма на фиг. 3) на устройство подаются сигналы НУ, УПР1 и УПР2 (блок 2): 40 устройство приводится в исходное состояние — в счетчик 2 и регистр 11 загружается стартовый адрес, триггер

РАЗГОН 8-1 в "0" (состояние "разгон"), триггер ПУСК 8-2 в 0 (состояние 45

"стоп" ), регистр 11 в "0II, Логический

"0" с выхода триггера ПУСК 8-2 запрещает делителю 6 выдачу импульсов на выход 17. Адрес стартового приращения после загрузки в счетчик 2 поступает на адресный вход блока памяти I, Б результате происходит выборка этого начального приращения (блок 3, фиг.3).

Его код появляется на выходе блока памяти l и поступает на один из информационных входов блока 3, Устройство оказывается в исходном состоянии, в котором может находиться произвольное время (блок 4, фиг.3). Дпя запуска устройства на его входы N 15 и

ПУСК 16 подают соответственно число шагов отработки и импульс запуска (блок 5, фиг.3), В счетчик 7 загружается число N триггер 8-2 устанавливается в "1, это означает, что устройство запущено (блок 6, фиг.3). "1" с триггера

8-2 разрешает работу делителю 6. Делитель 6 начинает цикл деления (для схемы, приведенной на фиг. 2б — цикл прямого счета) с нулевого состояния (до этого момента был активный сигнал на его обнуляющем входе), По достижении максимального состояния счетчика (фиг, 2б) формируется импульс переноса, который используется в качестве выходного импульса устройства.

К этому моменту блок 3, находящийся в режиме суммирования, формирует ко-. эффициент деления как сумму предыдущего значения коэффициента и приращения. По импульсу с выхода делителя 6 этот коэффициент записывается в регистр 4 и в следующем цикле будет принят делителем 6. Таким образом, происходит конвейерное формирование и передача значения коэффициента деления для делителя 6. Кроме того, импульс с выхода делителя 6 изменяет состояние счетчиков 2 и 7: содержимое счетчика числа шагов 7 уменьшается на единицу (блок 8, фиг.3), а содержимое счетчика 2 в режиме "разгон" уменьшается, в режиме 55торможениеп увеличивается на единицу, при достижении конца таблицы перестает менять свое состояние (стационарный скоростной режим). Дпя выбора типа изменения содержимого счетчика 2 проводится несколько проверок, Проверяется соотношение между числом, хранимым в регистре 11 (это стартовый адрес таблицы и одновременно число шагов, расходуемых на торможение) и числом в счетчике 7 (текущее количество шагов, которое необходимо отработать приводу). Эту операцию выполняет схема сравнения 9 (блок 9, фиг. 3), Гсли второе число сравнялось с первым, то наступил момент перехода в режим торможения", В противном случае устройство должно либо остаться в режиме разгон (в который устройство устанавливается по сигналу HY co входа НУ 13), либо перейти в стационарный скоростной режим (как указыIt вапось, существует также режим дотяжки, который также является стацио5 15504 нарнь1м, но при минимальной скорости).

Условием перехода в скоростной стационарный режим является достижение конца таблицы, т. е. нулевой ячейки, блока памяти 1 (блок 10, фиг. 3) . Если конец таблицы не дости1нут, счетчик 2 уменыпает сное состояние на единицу (блок 11, фиг. 3). В результате происходит выборка очередного приращения в блоке памяти 1 (блок 12, фиг. 3), суммирование его со значением предыдущего коэффициента с помощью арифметического блока 3 и регистра 4 (блок 13, фиг. 3), Полученный новый коэффициент принимается делителем (блок 7, фиг. 3), начинается новый цикл работы устройства. Если достигнут конец таблицы, т.е. счетчик 2 обнулился, формируется сигнал заема,. который устанавливает в "1" триггер

8-1 (блок 14, фиг. 3) ° Это означает, что разгон закончился. "1 с выхода триггера 8-1 запрещает прохождение импульсов через элемент ИЛИ 10-2 на 25 вычитающий вход счетчика адреса 2.

Счетчик перестает менять свое состояние, находясь н состоянии ГГ...Г (одновременно с формированием сигнала заема счетчик переходит из нулевого состояния н состояние РГ...Р). Для того, чтобы привод перешел в стационарное движение, необходимо, чтобы в ячейке с адресом РГ...Г хранилось приращение, равное нулю. Устройство нач35 нет формировать выходные импульсы с постоянной частотой, определяемой последним коэффициентом, рассчитанным ио таблице приращений, т.е. последний коэффициент участка разгона 4О является также коэффициентом стационарного скоростного режима, Стационарный режим продолжится до момента достижения содержимо го счетчика числа шагов 7 числа шагов, от- 45 водимых на торможение (это число хранится н регистре 11), 3 этом случае происходит смена активных состояний и и на выходах блока сравнения 9; 1 исчезает с первого выхода и появляется на втором, Этим открывается дпя прохождения импульсов элемент ИЛИ 10-1, подключенный к суммирующему входу счетчика 2. Начнется увеличение содержимого этого счетчика, т. е ° про смотр таблицы приращений в обратном порядке (от состояния РГ...F через состояния 00...0, 00...1, 00...2 и т,д. до стартового состояния на.

76 6 адресном входе блока памяти 1) (блок

16, Аиг, 3). При этом выбранные прир ащения (блок 17 фи г. 3) будут нычи— татьсл из теку11п1х значений коэффициентов (блок 18 фиг. 3) н блок 3 и регистре 4, благодаря с мене управляющегоо сигнала иа соответствующем входе блока 3. Устройство начнет формировать кривую торможения. Этот режим будет продолжаться до обнуления счетчика числа нагов 7, Обнуление означает заверыение отработки заданного извне числа шагов (блок 15 фиг. 3), Счетчик 7 Аормирует сигнап заема, который устанавливает .в 0 триггер

S-2, запрещающий работу делителя 6 (блок 19 фиг. 3), Устройство переходит в состояние "стоп" (блок 20, фиг. 3).

На фиг. 4 показаны примеры выходных характеристик устрсйстна. Вся таблица приращений хранит данные, дающие 8 — образный разгон. В этом случаее старт э амедленный, помогающий преодолеть встречаюппгйся н ряде случаен поныл;1енпдй момент сопротивления ири трогании с места. 11аксимальные ускорения приходятся на среднюю часть характеристики, Это обеспечивает минимум временных затрат для выхода на м 1к симан ьные скор ости (поньпп ает ся быстродействие) . 3 завершающей части характеристики н области максимальных скоростей ускорения плавно уменьшаются до нуля (предотвращается опасность пропуска нагов и срыва вращения). На фиг. 4 такая кривая обозначена цифрой 1. Если с помощью сигналов на входе УПР2 14 уменьшить частоту генератора 5, принять старт с самого начала таблицы (со старыих адресов блока памяти 1), то кривая будет иметь тот же характер, но в целом нсе уско— рения будут снижены и снизится максимальная скорость (кривая 2) . Это позволит разгонять привод при повьппенной нагрузке. Если начать Аормировать характеристику с последней трети таблицы, получится очень пологая кривая с минимальными ускорениями (3). Этот закон может использоваться при значительных сопротивлениях приводу, например, при механической обработке.

При холостых проходах ненагруженного привода или при совпадении направления сил на привод и его движения (например, сила тяжести при движении вниз) может применяться ускоренньп1

1550476 разгон (4) ° В нем можно исключить начальную част1ь таблицы (т.е. начальный изгиб 8 †îáðàçí кривой), подав стартовый адрес, приходящийся на начало н иболее крутого участка, на вход

УЙР1 12 и одновременно увеличив частс)ту генератора 5, чтобы не уменьшил 1сь величина максимальной скорости.

B случаях, когда невозможно перед началом движения точно определить число шагов, можно сначала отработать с разгоном и торможением приближенное число шагов, а затем запустить y/ñòðoéс но с минимальной неизменяющейся скоростью, контролируя положение привс1да на каждом шаге (режим "дотяжки", кривая 5). Во всех случаях возможна остановка устройства по сигналу на в оде НУ 13, обеспечивая механическую 0 целостность привода при возникновении аварийной ситуации,,Проведем оценку уменьшения объема блока памяти 1. Определим разрядность кс1да коэффициента. Примем частоту ге- 25 н 1ратора 5 равной 20 ИГц (максимапьн 1я частота для 155 серии), максим 1льная частота выходных импульсов—

15 ХГц (днигатель Д111И-200) . В области вь1соких скоростей дискрет изменения ч .густоты двигателя (минимальный) 10 Гц, (ЕДоме поньппения надежности в части пропуска шагов и срыва вращения, та( к 1я величина дискрета обеспечивает в дз можно ст ь формировать любую кривую с точностью лучше О, 17.. С учетом тогд, что стартовый момент имеет максимальную величину при частоте 50

100 Гц, получаем максимальный коэффициент, равный 20 ИГц/100 Гц = 200000.

Такое число размещается в 18-разрядной сетке. 18 разрядов обеспечивают и минимальный дискрет меньше, чем в

10 Гц. Для 512 ыагов разгона (размер— ности таблицы) н прототипе потребуется 512 «18 — разрядных слов или

9216 бит. Теперь определим разрядность максимально го прир мщения, максимал ьный дискрет частоты при самом быстром разгоне не превьппает 150 Гц. Например, для средней части кривой для последовательных частот 5000 Гц и

5 150 Гц коэАфициенты равны соответственно 4000 и 3880. Разница составляет 120, Это число размещается в 7разряжной сетке, Объем памяти устройства будет составлять 512 к7-разрядных слов или 3584 бита, Объем уменьшился примерно в 2,5 раза, Таким образом, в предлагаемом устройстве существенно уменьыены затраты памяти. Создание и настройка устройства стали менее трудоемкими (умейьшились затраты на программирование, отладки требует только одна кривая), При одной таблице н памяти устройство может формировать почти неограниченное с практической точки зрения число вариантов характеристик разгона. Это обеспечивает широкие адаптационные возможности устройства, приводя к улучшению динамики привода при всех вариантах нагрузки. Введение дополнительного режима дотяжки позволяет использовать устройство н замк— нутых контурах управления в режиме р еал ьно го вр еме ни, Фо р мул а и э о бр е т е ни я

Устройство для программного управления, содержащее блок памяти, счет— чик адреса, счетчик числа ыагон, блок сравнения, два триггера, два элемента ИЛИ, делитель частоты, выход которого подключен к входу счетчика числа шагов и к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, а также к выходу устройства, выход счетчика адреса соединен с входом блока памяти, а выход заема счетчика адреса соединен с 8- входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, первый выход блока сравнения соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, а второй выход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выходы элементов

ИЛИ соединены соответственно с суммируюп1им и нычитающим входами счетчика адреса, информационный вход устройства подключен к информационному входу счетчика числа шагов, вход запуска устройства соединен с С-входами счетчика числа нагов и второго триггера, выход которого соединен с разрешающим входом делителя частоты, счетный вход которого подключен к выходу генератора, выход счетчика числа шагов соединен с первым входом блока сравнения, а выход заема — с первым R-входом второго триггера, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью сокращения объема памяти, расыирения области применения и упрощения нападки устройства, введены арифметический блок и два регистра, причем выход блока памяти соедииен с первым информацион1550476

1О ным входом арифметического устройства, выход которого соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с информационным входом делителя частоты и с

5 вторым входом арифметического устройства, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока сравнения, С-вход первого регистра подключен к выходу делителя частоты, первый управляющий вход устройства соединен

1 с информационными входами счетчика адреса и второго регистра, вход начальной установки устройства подключен к С-входам счетчика адреса и второго регистра, а также к R-входам первого и второго триггеров и первого регистра, второй управляющий вход устройства подключен к управляющему входу генератора, выход второго регистра соединен с вторым входом блока сравнения.

1550476

Номер шага

Составитель С,Зубков

Техред А.Кравчук

Редактор И.Сегляник

Корректор Т,Палий

1аказ 27?

Тираж 670

Подпи сиое

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101