Устройство для управления группой шаговых электродвигателей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) 8/00 ЕН ЬСТВУ 61) 1 ар- .ь- та тво СССР 1979.ВЛЕНИЯ ТЕЛЕЙи ч алью по- едены ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИД(71) Белорусский Филиал Росудственного .научно-исследователского энергетического институим.Г.И.Кржижановского(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАГРУППОЙ ШАГОВЬМ ЭЛЕКТРОДВИГАпо авт,св. 9 1043807, о т лю щ е е с я тем, что, с цевваения надежности, в него ввдещиФратор, йВ-триггер, двухтырех- и восьмивходовые элементы И, входы последнего иэ которых подключены к эапреьенным выходам дешифратора, подключенного инФормационными входами к выходам распределителя импульсов, а разрешенными выходами - к входам четырехвходового элемента И, соединенного выходом с 5 -входом триггера, соединенного единичным выходом с установочным входом коммутатора, а Й -вхсдом - с входами одновибраторов и первым входом двухходового элемента И, подключенного выходом к установочному входу распре.делителя импульсов, а вторым входом - к выходу восьмивходового эле мента И.Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлениюнесколькими последовательно работакщими четырехфазными щаговымиэлектродвигателями и может найтиприменение в энергетике, в частности гелиотехнике для управления прецизионным приводом гелиостатов солнечных электростанций,По основному авт.св. 9 1043807известно устройство для управления 10группой щаговых электродвигателейот одного коммутатора, содержащееблок управления, коммутатор каналов,распределитель импульсов, запоминающее устройство и два одновибратора, входы которых подключены к выходу блока управления, выход одно"го одновибратора - к входу записизапоминакщего устройства, соединенного входом считывания с выходомдругого одновибратора, .а информационными входами - с установочнымивходами распределителя импульсов,связанного своими выходами с информационными входами запоминающего устройства 13.Недостатком, этого устройства является возможность настройки наложный цикл коммутации, которая появляется при сбое запоминающего уст- ЗОройства или распределителя импульсов, например, при включении питания или при реверсе. Наличие подергиванийд при первом шаге в режимедробления основного шага такженарушает работу прецизионного привода, работающего в режиме позиционирования, т.е. снижает надежность устройства.Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.40Поставленная цель достигается тем,что в устройство для управления группой щаговых электродвигателей введены дешифраторй 5 -триггер, двух-,четырех- и восьмивходовые элементы 45И, входы последнего из которых под"ключены к запрещенным выходам дешифратора, подключенного информационными входами к выходам распределителя импульсов, а разрешенными выхо-. 50дами - к входам четырехвходового элемента И, соединенного выходом с Фвходом триггера, соединенного единичным выходом с установочным входомкоммутатора, а й-входом - с входами одновибраторов и первым входомдвухвходового элемента И, подключенного выходом к установсчному входу распределителя импульсов, авторым входом - к выходу восьми- бовходового элемента И.Такое выполнение устройства обеспечивает установку коммутатора приповторном включении двигателя нетолько в положении, при котором он 65 был отключен, но и переход на следующий шаг без потерь прн реверсе, Кроме того, устраняется ложная запись положения двигателя в ячейке запоминающего устройства, ликвидируется тем самым настройка на ложный цикл.На чертеже приведена Функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство для управления группой шаговых электродвигателей содержит одновибраторы 1 и 2, блок 3 управления, запоминающее устройство 4, распределитель 5 импульсов (регистр сдвига), й 5 -триггер б, коммутатор 7 фаз, четырехвходовой элемент И 8;" дешифратор 9, восьмивходовой элемент И 10, двухвходовой элемент И 11, коммутатор 12 каналов, задакщий генератор 13, управляемый делитель 14, многоканальное устройство 15 приоритета, регистратор 16 шагов, Формирователь 17 импульсов, импульсный источник 18 тока и шаговые электродвигатели 19. Для ручно" го управления электродвигателями предусмотрены пульты управления 20 и 21, а для автоматического управления, например, отЦВИ - шины 22 и 23 выбора номера двигателя, шины 24 и 25 направления движения, шины 26 и 27 скорости движения и шина 28 контроля числа отработанных шагов. Входы одновибраторов 1 и 2 подключены к выходу блока 3 управления, выход одновибратора 1 - к входу записи запоминающего устройства 4, соединенного входом считывания с выходом одновибратора 2, а информационными выходами - с установочными входами распределителя 5 импульсов, связанного своими выходами с информационными входами запоминакщего устройства 4 и коммутатора 7 фаз, единичный выход Р 5-триггера б соединен с установочным входом коммутаТора 7 фаз, а 5 -вход ЯЭ-триггера б - с выходом четырехвходового элемента И 8, входы которого соединены с разрешенными выходами дешифра-. тора 9, информационные входы которого соединены с соответствукщими выходами распределителя 5 импульсов и инФормационными входами коммутатора 7 фаз, причем запрещенные выходы дешифратора 9 через восьмивходовой элемент И 10 и второй вход двухвходового элемента И 11 соединены со сбросовым входом распределителя 5 импульсов, а первый вхоц двухвходового элемента И 11 подключен к входам одновибраторов 1 и 2 и Р -входу Фэ-триггера б, при.этом управлякщие выходы блока 3 управления по направлению движения соединены соответственно с управляющими входами распределителя 5 и коммутатора 7 фаэ.Ус 1 ройство работает следукщим образом.В исходном состоянии на управлякщие шины 22-25 приходят логические нули, а кнопки пультов 20 и 21 управления отжаты. При этом блок 3 управления вырабатывает логические нули, которые запрещают работу распределителя 5, коммутатора 7 фаз, много канального устройства 15 приоритета, одновибраторов 1 и 2, регистратора 16 шагов. Блок 3 управления предназначен для формирования канальных сигналов (они пост дают н 15У а многоканальное устройство 15 приоритета),сигналов " Вперед, "Назад и вспомо.гательного сигнала "Работа",Устройство допускает работу вдвух режимах: ручном и автоматическом.В режиме ручного управления используются пульты 20 и 21. Если оператор работает с пультом 20 управления, то блок 3 управления вырабатывает один канальный сигнал, сигналы "Вперед" .или Назад, РаботаОдновременно вырабатываться сигналы Вперед и Назадблоком 3управления не могут. При работе с 30пультом 211 вырабатывается второйканальный сигнал, а также остальныесигналы " Вперед" (" Назад ), Работац. В общем случае блок управления предназначен для работы с Й пуль-З 5тами. Каждый пульт снабжен двумякнопками (" Вперед", "Назад ) ипредназначен для управления толькоодним. шаговым электродвигателем 19.При этом допускается одновременноенажатие как всех кнопок на одном 40пульте, так и всех кнопок на всехЙ пультах. В этом случае блок 3управления не вырабатывает сигналов .При нажатии кнопки "Вперед" пульта20 и кнопки "Назад "пульта 21 прежде всего исполняется команда, котораяпоступает быстрее. Затем отрабатывается следукщая команда. Такоепреимущество обеспечивает многоканальное устройство 15 приоритета. 50Это позволяет развести пультыуправления и испольэовать их наразных рабочих местах.В режиме автоматического управ"ления сигналы на блок управления 55поступают от ЦВМ или микропроцессора.(не показаны).При этом наличие логическихединиц на шинах 22-25 означает, чтоуйравление шаговыми двигателями 60принимает на себя ЦИ 1 или микропро"цессор, причем блок 3 управленияавтоматически отключает сигналы,поступакщие от пультов 20 и 21управления. Кроме того, сигналы 65"Скорость 1 и "Скорость 2 " позволяют изменять скорость вращения ротора шагового двигателя. Сигналы управления ско остью поступают от ЦВМ или микропроцессора на шины 26 и 27 и задают коэффициент деления управляемого делителя 14, на счетный вход которого приходят импульсы с выхода задающего генератора 13, Сигналы с выхода управляемого делителя 14 поступают на тактовый вход распределителя 5. Однако распределитель 5 находится в исходном состоянии, так как на шине "Работа" присутствует логическийнуль. С приходом канального сигнала на шину 22 и управлякщих сигналов на шины 24 и 25, блок 3 управления вырабатывает канальный сигнал. Срабатывает многоканальное устройство 15 приоритета, открывается коммутатор 12 каналов по первому каналу, открывается стробирующий вход запоминающего устройства 4, разрешается выдача сигналов на шины "Вперед либо. Назад , готовится к работе коммутатор 7 фаз, распределитель 5, вырабатывается сигнал "Работа , срабатывает одновибратор 2 и на вход считывания запоминающего устройства 4 поступает сигнал логической единицы, который разрешает считывать информацию с ячейки запоминающего устройства 4,Информация поступает на установочные входы распределителя 5 и переписывается в него в параллельном коде. С приходом тактового импульса от управляемого делителя 14 начинается дальнейшая работа распределителя 5.Кроме того, появляется последовательность импульсов на выходной шине 28, которая используется для внешнего контроля числа отработанных шагов. При этом регистратор 16 шагов пересчитывает число тактовых импульсов в число шагов, одновременно расширяет длительность импульсов с целью передачи.их по. мультиплексному каналу передачи данных. После отработки необходимого числа шагов снимается управляющая команда с,шин 22-25. На шинах Вперед , Назад , Работа устанавливаются сигналы логического нуля и срабатывает одновибратор 1 записи. В ячейку запоминающего устройства 4 переписывается текущее значение кода распределителя 5На канальных шинах блока 3 управления и на выходе многоканального устройства 15 приоритета появляются сигналылогического нуля. Схема переходит в исходное состояние.Предположим, что блок управле.ния вырабатывает один канальный /сигнал фВперед ф, фРабота, но с ячейки запоминающего устройства 4 в распределитель 5 переписывается запрещенный коц. По кольцу начинает "крутиться ложный код, а по окончании работы он опять переписывается в эту же ячейку запоминающего устройства 4. Схема переходит в режим настройки на ложный цикл работы. Начало этого режима работы может положить, например, такая манипуляция, как выключение и включение питания запоминающего устройства 4 (источник питания не показан) . При этом ячейки эапоминакщего устройства устанавливаются произвольным образом.Для устранения этого режима работы в предлагаемом устройстве предусмотрены дешифратор 9, восьмивходовой элемент И 10 и двухвходовой элемент И 11.При восьмитактном цикле коммутации для четырехфазного шагового двигателя из шестнадцати разрешенными являются только восемь комбинаций. Следовательно, запрещенных комбинаций может быть также восемь.При появлении на выходах дешифратора 9 сигналов Р 02, Г 04, Р 05,.РОбу РО 9, Р 10, Р 11, Г.13 распределитель переходит в режим настройки на ложный цикл работы, На одном иэ указанных выходов появляется логический нуль, который через элемен" ты И 10 и 11 устанавливает распределитель 5 в нулевое состояние, при котором на выходах Г 1, Р 2, ГЗ, Р 4 появляются логические нули. Отработать ложный код управления шаговый электродвигатель не может, поскольку на управляющий вход коммутатора 7 Фаэ с единичного выхода ЙЗ -триггера Ь приходит логический нуль. При появлении нулевой комбинации на выходе распределителя 5 появляется логический нуль на выходеГОО дешифратора 9, который черезэлемент И 8 запускает Я 5-триггер 6.Появляется логическая единица наединичном выходе КВ-триггера 6,которая разрешает работу коммутатора 7 фаз. Устройство переходит кнормальному циклу работы.10 При поступлении сигнала "Вперед",когда двигатель находится до пускав положении дробного шага, возможноЮ И. подергивание ротора при пуске,Для исключения этого явления необ ходимо перевести распределитель 5в следующее состояние - основногошага, а затем включить двигатель19. Дешифратор 9 при появлении наего выходах РОО, РОЗ, К 12, Р 15 ло;ф гических нулей разрешает .черезэлемент И 8 и триггер 6 подключение двигателя 19 к коммутатору 7,исключая, тем самым, подергиваниеротора при пуске.25формирователь 17 импульсов пред назначен для организации сигналовуправления импульсным источником 18тока. Импульсный источник 18 тока ЗО используется для питания шаговыхэлектродвигателей. Он позволяет при"менять в коммутаторе 12 каналов, атакже в коммутаторе 7 фаз любойключевой элемент: транзистор, тирис тор, оптотиристор. Импульсный источник тока имеет три устойчивых состояния.Первое состояние используетсядля обеспечения необходимого фронтанарастаниятока в фазах шаговогоэлектродвигателя, второе предназначено для протекания номинальноготока в Фазах, третье используетсядля возврата неполностью управляемых вентилей в исходное состояние.Корректор ик подписное а лиал 376/53 ВНИИП и 113035, Тираж 667 "Государственного комитета СС делам изобретений и открытий осква, Ж, Рауюская наб.,Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4