Цифровая система программного управления

Союз Сфаетскнк Сецнаннстнческнк Ресвчбпнк(22) Заявлено 11. 06.79 (21) 2779091/18-24 Р 1 М с присоединением заявки йо О 05 В 19/18 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 2311,81, Бюллетень ЙЯ 43 Дата опубликования описания 23, 11. 81(54) ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и, в частности к системам, применяемым дляуправления приводами металлообрабатывающих станков, в робототехнике, на мобильных машинах и на другой специальной технике.Известен электрогидравлический привод с цифровым управлением, сос" . тдящий из шагового электродвигателя и следящего гидропривода с мехайи-, ческой обратной связью 13Недостатком такого привода является наличие сложных механических обратных связей с люфтом, трудность получения требуемой величины дискретности и усилия на перестановку дросселирующего гидрораспределителя Скорость рабочего органа задается частотой управляющих импульсов,по" ступающих на шаговый электродвига. - тель, и определяется нагрузкой.Известен также электрогидравличский привОд с Цифровым Управлением, 25 состоящий из электрогидравлических усилителей сопло-заслонка, гидро- распределителя, датчика обратной связи 123 .Недостатком такой схемы является сложность из-за наличия блоков, З 0 позволяющих стыковать дискретную часть с аналоговой и наоборот. Для получения требуемой скорости рабочего органа введена ОСратная связьпо скорости.Известно также электрогидравлическое цифровое устройство регулирования высокой точности для цифрового управления станками, содержащее управляющую программу, с которой поступают управляющие импульсы на шаговый электродвигатель (ШЭД), что вызывает поворот вала ШЭД на фиксированный угол. ШЭД приводит в дей" ствие управляющий элемент гидромотора (гидрораспределитель),ГИдро- мотор через кинематические передачи - одноступенчатый редуктор и передачу винт-гайка - обеспечивает подачу на станке. ШЭД и управляющий элемент гидромотора служат н качестве цифро-аналоговых преобразователей, которые преобразуют подаваемые на них управляющие импульсы через гидромотор в движение подачи. При движении рабочего органа станка фактическое значение снимается с цифрового датчика обратной связи, который кинематически связан с рабочим органом станка и подключен ка 88386850 блоком 13, который, в свою очередь,формирует этот управляющий импульспри записи нового кода заданногоперемещения.В процессе обработки гидродвигателем заданного перемещения и списывания кода в счетчике 2 код на входепреобразователя 3 изменяется. Однаковследствие отсутствия управляющегоимпульса на управляющем входе формирователя 14 выходной код, записан - 40 ный в блоке 15 остается прежним втечение всего цикла отработки. Приэтом анализатор 4 сравнивает значение этого кода с текущим значениемкода в счетчике 2 и формирует сигналы управления элементами Ии ограниналом обратной связи к управляющей программе, Управляющая программа выполняет сравнение заданного и фактического значения положения рабочего органа и производит реверс ВЭД, что после достижения положения, заданного управляющими импульсами ИЭД, закрывает управляющий элемент гидромотора и, тем самым, останавливает гидромотор 3 .Однако известная схема не позволяет осуществить регулирование скорости рабочего органа в широком диапазоне рабочих скоростей, проводить синхронизацию движения двух и более рабочих органов, а также движение двух и более рабочих органов машин с требуемыми и различными наперед заданными скоростями. Уменьшение быстродействия устройства, которое определяется только быстродействием ЮЭД,ограничивается максимально допустимым числом импульсов, которое определяется рабочим ходом управляющего элемента гидромотора. В рассмотренной схеме поступлением определенного числа импульсов с упранляющей программы на ШЭД происходит движение рабочего органа с максимально возможной скоростью, так как рабочий ход управляющего элемента, в котором происходит регулирование скорости гидромотора, незначителен. Рабочий орган привода движется с максимальной скоростью и только при подходе к заданной точке происходит снижение скорости от максимальной до нулевой за счет реверса ИЭД.Все это ограничивает область применения устройства.Цель изобретения - значительное расширение области применения системыУкаэанная цель достигается тем, что в цифровую систему программного управления, содержащую генератор импульсов и последовательно соединенные блок управления, шагоный электродвигатель, управляюций элемент гидродвигателя, гидроднигатель,цифровой датчик обратной связи и реверсинный счетчик, второй вход которого подключен к информационному выходу блока задания программы, а входы блока управления соединены с выходами элементов И, введены последовательно соединенные Функциональный преобразователь, анализатор знака и ограничитель числа импульсов, выход которого подключен к первым входам элементов И, второй вход - к выходу генератора импульсов, третий вход - к управляющему выходу блока задания программы, а четвертые входы - к выходам функционального преоб раэователя, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика и со вторыми нходами анализатора знака, подключенного вторыми выходами ко вторым входам элементон И.На Фиг. 1 представлена схемасистемы; на Фиг. 2 - временная диаграмма работы отдельных блоков схемы.Система содержит блок 1 заданияпрограммы, реверсинный счетчик 2, 5 функциональный преобразователь 3,анализатор 4 знака, ограничитель 5числа импульсов, генератор 6 импульсов, элементы И 7, блок 8 управления, шаговый электродвигатель9, управляющий элемент 10 гидродвигателя, гидродвигатель 11, цифровойдатчик 12 обратной связи, причемпреобразователь 3 содержит блок 13команд, Формирователь 14 функциии блок 15 памяти, анализатор 4блок 16 сравнения кодов и блок 17знака, а ограничитель 5 - блок 18сравнения кодов, счетчик 19 импульсов, В 5-триггер 20, элемент ИЛИ 21и элемент И 22.20 Система работает следующим образом.С блока 1 на счетчик 2 поступаютуправляющие импульсы с максимальнойчастотой, число которых определяет 25 положение рабочего органа гидродвигателя 11. С выхода счетчика 2 кодположения поступает на преобразователь 3 и анализатор 4. Преобразователь 3 Формирует код управления ограничителем числа импульсов в соответствии с кодом положения и выбранным законом управления следующимобразом.Формирователь 14 после того, какв счетчик 2 записан код заданногоперемещения, производит один циклформирования, функции, в результатекоторого н блок 15 записывается кодвеличины открытия управляющего элемента гидродвигателя. Следуюций 40 цикл Формирования производится послеобработки предыдущего задания ипоступления нового кода в счетчик 2,Таким образом преобразователь 3формирует код отклонения управляющегоэлемента гидроднигателя один раз длякаждого нового значения заданногоперемещения, причем запуск формирователя 14 осуществляется по управляющему входу импульсом, формируемымФормула изобретенияЦифровая система программного управления, содержащая генератор импульсов и пОследовательно соединенныеблок управления, шаговый электродвигатель, управляющий элемент гидродвигателя, гидродвигатель, цифровойдатчик обратной связи и реверсивныйсчетчик, второй вход которого подключен к информационному выходу блоказадания программы, а входы блока управления соединены с выходами элементов И, отличающаяся тем,что, с целью расширения области применения системы, в нее введены последовательно соединенные функциональный преобразователь, анализатор знакаи ограничитель числа импульсов, выходкоторого подключен к первым входам .элементов И, второй вход - к выходугенератора импульсов, третий вход - куправляющему выходу блока заданияпрограммы, а четвертые входы - к выходам функционального преобразователя, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика и со вторымивходами анализатора знака, подключенного вторыми выходами ко вторымвходам элементов И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Михеев Ю.Е. и Сосонкин В.Л.Системы автоматического угравлениястанками. М., "Машиностроение", 1978,с. 64, рис. 47.2. Там же, с. 106, рис. 115.3. Патент ФРГ Р 1294716,кл. 42 г 19/18, опублик. 1969 (про"тотип). чителем 5 при их равенстве, а числоимпульсов, проходящих через ограничитель 5, соответствует данномукоду управления и определяет величину перемещения элемента 10.При наличии разрешающего сигналана первом или втором управляющем входе ограничителя 5, этот сигнал проходит через элемент ИЛИ 21 на 5-входВ 5-триггера 20, на прямом выходекоторого устанавливаются единичныйсигнал, поступающий на первый входэлемента И 22. На второй вход элемента И 22 поступают импульсы с генератора б через вход ограничителя 5.По существу элемент И 22 выполняетфункцию управляемого ключа, т.е. 15пропускает на выход импульсы с генератора б при наличии соответствующего сигнала на первом входе. С выходаэлемента И 22 импульсы поступают навход ограничителя 5 и на счетный 20вход счетчика 12, который подсчитывает их,В результате на разрядных выходахсчетчика 19 получаем число прошедшихна выходе импульсов, например:в дво дичном коде, который сравнивается скодом, поступающим с формирователякода в блок 18. При их равенствена выходе этого блока 18 формируется сигнал, возвращающий й 5-триггер20 в исходное состояние, На прямомвыходе триггера 20 устанавливаетсянулевой сигнал, запрещающий прохождение импульсов на выход ограничителя 5,Таким Образом на блок 8 поступаетчисло импульсов, определяемое кодом, сформированным преобразователем3. Это число определяет угол поворота вала электродвигателя 9 иследовательно, величину открытия управляющего элемента 10 гидродвигателя 11.Движение рабоЧего органа гидродвигателя 11 через кинематическую связьприводит к движению датчика 12, скоторого на счетчик 2 поступают импульсы обратной связи, которыесписывают код, поступивший с управляющей программы на счетчик 2,Рабочее движение органа гидродвигателя 11 происходит с постоянной .скоростью, так как управляющий элемент 10 гидродвигателя 11 смеценна строго постоянную величину, и дотех пор пока число импульсов пристирании на счетчике 2 не сравняется с числом импульсов заданных преобразователем 3 на бграничитель 5. Прйсовпадении числа импульсов анализатОр 4 (с помощью блока 16) подаеткоманду на запускающий вход ограничителя 5 и на соответствующий элементИ 7, что вызывает прохождение управляющих импульсов с генератораб через ограничитель 5 на блок 8 иреверс электродвигателя 9, Последний вызовет одновременно и возврат элемента 10 гидродвигателя 11 в исходное положение таким образом, что к моменту окончания перемещения рабочего органа в заданное положение вал электродвигателя 9, следовательно, и элемент 10 возвращается в исходное положение. При необходимости конструктивных ограничений величин рабочих перемещений, выходящих за пределы рабочих ходов управляющих элементов 10 гидродвигателя,подача управляющих импульсов на электродвигатель 9 выше максимального количества невозможна из-за наличия ограничителя 5, настроенного по верхнему пределу на это максимально допустимое количество.Использование в схеме новых блоков позволяет производить от управляющей программы управление положением рабочего органа с соответствующей скоростью, В результате расширен диапазон рабочих скоростей и повышена точность позиционирования, которая определяется только датчиком обратной связи, что позволит увеличить сферу применения системы в различных областях техники.8838 б 8 и оъ го вюдещения Ячююа 6 МЮЙ 1 КЮФИф Юлумгь Составитель Н. Белинкова Техред М.Рейвес Корре С. Иекм ор Н. Рогул каз 10230 4 ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 и Тираж 943 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Рауш