Программное управляющее и контролирующее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<>951238 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено10.06.80 (21) 2941249/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 50 82. Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 150882.

f31) hh. К в.з

G 05 В 19/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (З) УДК 621.503...55(088.8) П.М.Атлас, Е.О.Барский, Г.A.Áåðåçèí, Э.A

В.Ф.Власов, A.A.Åðøoâ, Ю.С.Почтарь, В.В. и Б.С.Шевченко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ И КОНТРОЛИРУЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано для циклового управления робототехническими комплексами .

Известны программные управляющиеустройства, построенные по стандартной позиционной структуре и содержащие блок логических условий, соединенный через блок обегания с блоком выходов, который в свою очередь связан с объектом управления, а . также датчики контроля состояния объекта управления, соединенные с блоком логических условий (1). 15

К недостаткам данных устройств оТносятся сложность конструкции и невозможность оперативного программирования работы.

Наиболее близким к изобретению 20 является программное управляющее устройство, содержащее блок обегания, выходы которого через блок набора программы соединены со входами блока формирования управляющих сигналов (2j . 25

Это устройство функционирует по временной программе и содержит требующий больших аппаратурных затрат блок обегания, так. как число его ячеек обусловлено продолжительностью 30 цикла работы, а не числом произвсди-

max устройством операций. Кроме того, иэ-за накопления временной ошибки это устройство обладает низкой надежностью.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности устройства. указанная цель достигается тем, что программное управляющее и контролирующее устройство, содержащее блок обегания, выходы которого соединены.с первыми входами блока набора программы, и блок формирования управляющих сигналов, который содержит по числу управляемых объектов узлы формирования команд, каждый из которых состоит иэ двух первых элементов ИЛИ и триггера, выход которого соединен со входом соответствующего управляемого объекта, а входы - с выходами первых элементов ИЛИ, входами подключенных к первым выходам блока набора программы, содержит первый.элемент ИЛИ-НЕ, а блок формирования управляющих сигналов содержит по числу контролируемых объектов узлы подтверждения состояний контролируемых объектов, каждый из которых состоит из первого элемента И, и по

951238 числу условных переходов программы узлы условных переходов, каждый иэ которых состоит из второго элемента

ИЛИ, первого и втррого элементов

ЗАПРЕТ, второго и третьего элементов

И и интегратора, а в каждый узел фор- 5 мирования команд введены третий элемент ЗАПРЕТ, четвертый элемент И и второй элемент ИЛИ-НЕ, причем первый вход первого элемента И соединен с выходом соответствуюцего контролируе-10 мого объекта, выход второго элемента

ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И и с прямым входом первого элемента ЗАПРЕТ, выход Которого сое-,,динен со вторым входом блока набора программы, выход второго элемента

И вЂ” с первым входом третьего элемента И и прямым входом второго элемента ЗАПРЕТ, а через интегратор — со вторым входом третьего элемента И,вы-20 ход которого соединен с инверсным входом второго элемента ЗАПРЕТ, первый вход четвертого элемента И и инверсный вход третьего элемента ЗАПРЕТ соединены с выходом триггера, втоРой и прямой входы — с выходами соответствующих управляемых объектов, а вы ходы — со входами второго элемента

ИЛИ-НЕ, входы первого элемента И и второго элемента ИЛИ соединены со вторыми выходами блока набора програм 0 мы, выходы первого элемента И,вторых элементов ИЛИ-НЕ и ЗАПРЕТ соединены со входами первого элемента ИЛИ-НЕ, а соединенные между собой инверсный вход первого элемента ЗАПРЕТ и вто- 35 рой вход второго элемента И подключены ко входу блока формирования управляющих сигналов.

Включение узлов формирования команд в структуру блока формирования 40 управляюцих сигналОв позволяет существенно уменьшить число ячеек в блоке обегания, а также перейти от задания временных интервалов между отдельными тактами к заданию перехо- 45 да.от одного такта к другому по отработке управляюцих воздействий. При этом описание работы устройства может быть составлено на языке относительно крупных обобценных технологических команд, расшифровка которых производится с помоцью узлов формирования команд, каждый из которых управляет объектом управления и выдает сигнал квитирования об окончании выполнения коман ра управления объектом. Управляемыми объектами могут быть пневмо- или гидроцилиндры с распределителями и конечными выключателями, гидродвигатель, электродвигатель и т.д. Состояние тако- 60

ro управляемого объекта постоянно контролируется узлом формирования команд. Каждый узел формирования команд может быть многократно использован в течение цикла, что приводит 65 к суцественной экономии аппаратуры.

Включение узлов условных переходов позволяет простыми средствами реализовать альтернативные продолжения в алгоритме управлйнйй, а узлов подтверждеНия состояний контролируемых объектов — осуществлятьинформационную связь с контролируемыми объектами, состояние которых контролируется не постоянно, а только в некоторые, заранее заданные, моменты цикла. Введение узлов формирования команд позволяет упростить отладку и доводку устройства, поиск и устранение неисправностей. Кроме того, достаточно просто изменением числа узлов формирования команд расширить или сократить число управляемых объектов, что часто встречается в процессе автоматизации технологического оборудования.

Ма чертеже показана структурная схема программного управляюцего и контролирующего устройства.

Программное управляющее и контролирующее устройство содержит блок 1 обегания, блок 2 набора программы, первый элемент ИЛИ-НЕ 3 и блок 4 формирования управляющих сигналов, состояций из узлов 5 формирования команд, узлов 6 условных переходов и узлов 7 подтверждения состояний контролируемых объектов.

Каждый узел 6 содержит первый элемент ИЛИ 8, второй и третий элементы И 9 и 10, первый и второй элементы

ЗАПРЕТ 11 и 12, интегратор 13 и первые входы 14.

Позицией 15 на чертеже обозначена совокупность управляемых объектов, которые управляются и контролируются в каждом такте алгоритма управления. Каждому объекту управления 15 поставлен в соответствие свой узел 5 формирования команд.

Позицией 16 на чертеже обозначена совокупность контролируемых объектов, поведение которых контролируется изредка, по мере необходимости.

Состояние контролируемых объектов контролируется с помоцью узлов 7 подтверждения состояния контролируемых объектов. Узел 5 содержит второй элемент ИЛИ-HE 17. Каждый узел

7 подтверждения состояния контролируемого объекта содержит первый элемент И 18, Каждый узел 5 формирования команд содержит первые,многовходовые элементы ИЛИ 19 и 20, триггер с раздельными входами 21 и четвертый элемент И 22, третий элемент

ЗАПРЕТ 23.

Процесс настройки и программирования предложенного программного управляющего и контролирующего устройства заключается в следуюцем: по числу управляемых объектов выбирает951238 ся число узлов 5 формирования команд а по числу контролируемых объектов число узлов 7 подтверждения состояния контролируемых объектов. В зависимости от чиста тактов в алгоритме управления выбирается число точек обегания в блоке 1 обегания.

В каждом такте в блоке 1 обегания возбуждается одна из его ячеек и на ее выходе появляется единичный сигнал, который поступает на блок 2 на бора программы. С помощью блока 2 набора программы выход ячейки блока

1 обегания соединяется со входами элементов ИЛИ 19 и 20 тех узлов 5 формирования команд, состояние которых необходимо изменить в этом такте, и со вторыми входами элементов

И 18 тех узлов 7 подтверждения состояния контролируемых объектов, которые в данном такте должны проконтролировать свой контролируемый объект 16. Узлы 5 формирования команд, на которые поступают команды в рассматриваемом такте, изменяют свое состояние, которое запоминается триггером 21. Информация об изменен,ном состоянии узла 5 формирования команд поступает с выхода триггера

21 на управляемый объект 15. Так как ,объекту 15 потребуется некоторое время для отработки команды, то в течение всего этого времени состояние объекта 15 не соответствует состоянию им управляющего узла 5.Híформация о состоянии объекта 15 поступает на входы элементов И 22 и

ЗАПРЕТ 23 узла 5.Если состояние объекта 15 не соответствует состоянию узла 5, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ

17 имеет место сигнал рассогласования — логическая единица. Если со.стояние объекта 15 соответствует состоянию узла 5, тогда на выходе элемента ИЛИ-НЕ 17 имеет место нулевой сигнал. Таким образом, пока все управляемые объекты 15, на которые поступают в рассматриваемом такте команды управления, их не исполнят, на выходах элементов ИЛИ-НЕ 17 соответствующих им узлов 5 формирования команд имеют место единичные сигналы. Если блок 4 формирования управляющих сигналов содержит только узлы 5 формирования команд (узлы 6 условных переходов и узлы 7 подтверждения состояния контролируемых объектов отсутствуют), тогда, как только все возбужденные в рассматриваемом такте узлы 5 отработали заданные в этом такте команды, на выходах элементов ИЛИ-НЕ 17 всех узлов 5 возникают нулевые команды, поступающие на входы многовходового элемента

ИЛИ-НЕ 3. В результате на выходе этого элемента появляется единичный: сигнал, который, поступая на вход блока 1 обегания, изменяет его состояние. Наступает следующий такт, характеризующийся появлением единичного сигнала на другом выходе блока

1 обегания. На некоторые узлы 5 формирования команд поступают новые команды управления, наступает ситуация рассогласования между состояниями этих узлов 5 и состояниями управляемых ими объектов. На выходах элементов ИЛИ-HE 17 указанных узлов

5 появляются единичные сигналы, а на выходе многовходового элемента ИЛИНЕ 3 соответственно — нулевой сигнал.

Начинается переходной процесс в объектах управления 15, который заканчивается появлением единичного сигнала на выходе многовходового эле15 мента ИЛИ-НЕ 3, что является информацией о выполнении всех команд такта и командой для очередного переключения блока 1 обегания. Если блок

4, кроме узлов 5 формирования команд, 2О содержит также узлы б условных переходов и узлы 7 подтверждения состояния контролируемых объектов, то переключение блока 1 обегания происходит только тогда, когда на всех

25 входах элемента ИЛЙ-НЕ 3 появляются нулевые сигналы. Узлы б используются для того, чтобы по внешней команде условного перехода р поступающей на первый вход 14, исключить какую3 либо стадию технологического процесса. Это достигается тем, что выход а„- блока обегания 1 соединяют через блок 2 набора программы с вхо,дом элемента ИЛИ 8 узла 6 условных переходов, на первый вход 14 которого подают команду ; а выход элемента

ЗАПРЕТ 11 этого узла соединяют со входом узла 5 формирования команд также через блок 2. Если у = О, ° то единичный сигнал с выхода а чес

40. рез элементы 8 и 11 узла б и через блок 2 поступает на вход узла 5 формирования.команд, что соответствует исполнению такта, если g = 1, то указанная связь блокируется на,эле45 менте ЗАПРЕТ 11, а на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 узла б появляется кратковременный единичный сигнал, имитирующий переходный процесс в объекте управления. Кратковременный

5р единичный импульс поступает на вход многовходового элемента ИЛИ-НЕ 3.

После исчезновения единичного сигнала на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 узла б на вход блока 1 обегания поступает единичный сигнал, переключающий его в очередную тактовую позицию. С помощью узла 7 подтверждения состояния контролируемого объекта осуществляется запрос о состоянии какоголибо контролируемого объекта 16. Ес40 ли состояние контролируемого объекта

16 удовлетворяет условию продолжения технологического процесса, то на выходе элемента И 18 узла 7 — нулевой сигнал, в противном случае — сигнал

65 единичный, и технологический процесс

951238 приостанавливается до тех пор, пока состояние запрашиваемого контролируемого объекта не удовлетворяет условию продолжения процесса.

Использование данного программного управляющего и контролирующего устройства позволяет осуществить управление робототехническим комплексом простыми и надежными средствами, дает воэможность существенно упростить наладку оборудования и предо- О ставляет эффективные возможности для оперативного изменения алгоритма управления технологическим процессом.

Формула изобретения

Программное управляющее и контролирующее устройство, содержащее блок обегания, выходы которого соединены с первыми входами блока набора про- 2О граммы, и блок формирования управляющих сигналов, который содержит по числу. управляемых объектов узлы формирования команд, каждый из которых состоит из двух первых элементов ИЛИ и триггера, выход которого соединен со входом соответствующего управляемого объекта, а входы — с выходами первых элементов ИЛИ, входами подключенных к первым выходам, блока набора программы, о т л и ч а.ю щ е— е с я тем, что, с целью упрошения и повышения надежности устройства, оно ,содержит первый элемент ИЛИ-НЕ, а блок формирования управляющих сигналов содержит по числу контролируемых объектов узлы подтверждения состояний контролируемых объектов, каждый из которых состоит из первого элемента И, и по числу условных переходов программы узлы условных перехо- 40 дов, каждый из которых состоит из второго элемента ИЛИ, первого и второго элеМентов ЗАПРЕТ, второго и третьего элементов И и интегратора, а в каждый узел формирования команд введены третий элемент ЗАПРЕТ,четвертый элемент И и второй элемент

ИЛИ-НЕ, причем первый вход первого элемента И соединен с выходом соответствующего контролируемого объекта, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И и с пряьым входом первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен со вторым входом блока набора программы, выход второго элемента И— с первым входом третьего элемента И и прямым входом второго элемента

ЗАПРЕТ, а через интегратор со вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с инверсным входом второго элемента ЗАПРЕТ, первый вход четвертого элемента И и инверсный вход третьего элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом триггера, второй и прямой входы - c выходами соответствующих,управляемых объектов, а выходы— со входами второго элемента ИЛИ-НЕ, входы первого элемента И и второго элемента ИЛИ соединены со вторыми выходами блока набора программы, выходы первого элемента И, вторых элементов ИЛИ-НЕ, и ЗАПРЕТ соединены со входами первого элемента ИЛИ-НЕ, а соединенные между собой инверсный вход первого элемента ЗАПРЕТ и второй вход второго элемента И подключены ко входу блока формирования управля ющих сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Построение пневматических дискретных управляющих устройств на базе аппаратуры системы ЦИКЛ. ИПУ. М., 1973, с.48-50.

2 . Атлас П.М. и др. Опыт создания пневматического программного устройства управления промышленным роботом. Сб. "Пневматика и гидравлика", вып.7. М., "Машиностроение", 1979, с.156-1бЗ (прототип).

951238

Составитель Ю.йпарин

Редактор М.Дылын Техред д.Бабинец Корректор В.Бутяга

Заказ 5944/52 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная,4