Программное управляющее и контролирующее устройство

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 10.06.80 (21) 2941249/18-24 (31 М.КП,З . С 05 В 19/08 с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий) Заявитель 4 ПРОГ Е УПРАВЛЯЮЩ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛИРУЮЩЕ 2 оты, а йством опления йство о числом производираций. Кроме тогоеменной ошибкидает низкой надежцикла ра мах устр иэ-за нао устр стью.Целью ние и по эт но Изобретение относится к автома тическому управлению и может быть использовано для циклового управл ния робототехническими комплексаИзвестны программные управляющие. устройства, 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 условий1).К недостаткам данных устройств относятся сложность конструкции и невозможность оперативного программирования работы.Наиболее близким к изобретению является программное управляющее устройство, содержащее блок обегания, выходы которого через блок набора программы соединены со входами блока формирования управляющих сигналов 2Это устройство функционирует по временной программе и содержит требующий больших аппаратурных затрат блок обегания, так. как число его ячеек обусловлено продолжительностью зобретения является упрощеышениенадежности устройстУказанная цель достигается ф;ем,что программное управляющее и контролирующее устройство, содержащееблок обегания, выходы которого соединены.с первыми входами блока наборапрограммы, и блок формирования управ ляющих сигналов, который содержит почислу управляемых объектов узлы формирования команд, каждый из которыхсостоит иэ двух первых элементов ИЛИи триггера, выход которого соединенсо входом соответствующего управляемого объекта, а входы - с выходамипервых элементов ИЛИ, входами под"ключенных к первым выходам блока набора программы, содержит первый.эле мент ИЛИ-НЕ, а блок формированияуправляющих сигналов содержит почислу контролируемых объектов узлыподтверждения состояний контролируемых объектов, каждый из которых 30 состоит из первого элемента И, и почислу 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 мирования команд введены третий элемент ЗАПРЕТ, четвертый элемент И и второй элемент ИЛИ-НЕ, причем первый вход первого элемента И соединен с выходом соответствуюцего контролируеО 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 - 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 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 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 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 команды управления объектом. Управляемыми объектами могут быть пневмо- или гидроцилиндры с распределителями и конечными выключателями, гидродвигатель, электродвигатель и т,д. Состояние тако го 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 - осуществлять . информационную связь с контролируемыми объектами, состояние которыхконтролируется не постоянно, а только в некоторые, заранее заданные,моменты цикла. Введение узлов формирования команд позволяет упроститьотладку и доводку устройства, поиски устранение неисправностей. Крометого, достаточно просто изменениемчисла узлов формирования команд расширить или сократить число управляемых объектов, что часто встречается в процессе автоматизации технологического оборудования. На 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 элементыЗАПРЕТ 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 7подтверждения состояния контролируемых объектов. Узел 5 содержит второй элемент ИЛИ-НЕ 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 элементЗАПРЕТ 23.Процесс настройки и программирования предложенного программного управляющего и контролирующего устройства заключается в следуюцем: по числу управляемых объектов выбирается число узлов 5 формирования команда по числу контролируемых объектовчисло узлов 7 подтверждения состояния контролируемых объектов. В зависимости от чиста тактов в алгоритме управления выбирается числоточек обегания в блоке 1 обегания.В каждом такте в блоке 1 обеганиявозбуждается одна из его ячеек и наее выходе появляется единичный сигнал, который поступает на блок 2 набора программы. С помощью блока 2набора программы выход ячейки блока1 обегания соединяется со входамиэлементов ИЛИ 19 и 20 тех узлов 5формирования команд, состояние которых необходимо изменить в этом такте, и со вторыми входами элементовИ 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 своесостояние, которое запоминаетсятриггером 21. Информация об изменен,ном состоянии узла 5 формированиякоманд поступает с выхода триггера21 на управляемый объект 15. Так как,объекту 15 потребуется некотороевремя для отработки команды, то втечение всего этого времени состояние объекта 15 не соответствует состоянию им управляющего узла 5.Информация о состоянии. объекта 15 поступает на входы элементов И 22 иЗАПРЕТ 23 узла 5.Если состояние объекта 15 не соответствует состояниюузла 5, то на выходе элемента ИЛИ-НЕ17 имеет место сигнал рассогласования - логическая единица. Если состояние объекта 15 соответствуетсостоянию узла 5, тогда на выходеэлемента ИЛИ-НЕ 17 имеет место нулевой сигнал. Таким образом, покавсе управляемые объекты 15, на которые поступают в рассматриваемом такте команды управления, их не исполнят, на выходах элементов ИЛИ-НЕ 17соответствующих им узлов 5 формирования команд имеют место единичные сигналы, Если блок 4 формирования управляющих сигналов содержит толькоузлы 5 формирования команд (узлы 6условных переходов и узлы 7 подтверждения состояния контролируемыхобъектов отсутствуют), тогда, кактолько все возбужденные в рассматриваемом такте узлы 5 отработали заданные в этом такте команды, на выходахэлементов ИЛИ-НЕ 17 всех узлов 5 возникают нулевые команды, поступающиена входы многовходового элементаИЛИ-НЕ 3. В результате на выходеэтого элемента появляется единичныйсигнал, который, поступая на входблока 1 обегания, изменяет его состояние. Наступает следующий такт,характеризующийся появлением единичного сигнала на другом выходе блока1 обегания. На некоторые узлы 5 Формирования команд поступают новыекоманды управления, наступает ситуация рассогласования между состояниями этих узлов 5 и состояниями управляеьых ими объектов. На выходахэлементов ИЛИ-НЕ 17 указанных узлов5 появляются единичные сигналы, а навыходе многовходового элемента ИЛИНЕ 3 соответственно - нулевой сигнал.Начинается переходной процесс в объектах управления 15, который заканчивается появлением единичного сигнала на выходе многовходового эле мента ИЛИ-НЕ 3, что является информацией о выполнении всех команд такта и командой для очередного переключения блока 1 обегания, Если блок4, кроме узлов 5 формирования команд, 20 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 появляютсянулевые сигналы. Узлы б используютсядля того, чтобы по внешней командеусловного перехода р, поступающейна первый вход 14, исключить какую либо стадию технологического процесса. Это достигается тем, что выход а блока обегания 1 соединяютчерез блок 2 набора программы с вхо,дом элемента ИЛИ 8 узла 6 условныхпереходов, на первый вход 14 которогоподают команду; а выход элемента1ЗАПРЕТ 11 этого узла соединяют совходом узла 5 Формирования командтакже через блок 2. Если у = О,то единичный сигнал с выхода а чес 40, рез элементы 8 и 11 узла б и черезблок 2 поступает на вход узла 5 формирования команд, что соответствуетисполнению такта, если у = 1, тоуказанная связь блокируется на,эле менте ЗАПРЕТ 11, а на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 узла б появляетсякратковременный единичный сигнал,имитирующий переходный процесс в объекте управления. Кратковременный 5 О единичный импульс поступает на входмноговходового элемента ИЛИ-НЕ 3.После исчезновения единичного сигнала на выходе элемента ЗАПРЕТ 12 узлаб на вход блока 1 обегания поступает единичный сигнал, переключающийего в очередную тактовую позицию, Спомощью узла 7 подтверждения состояния контролируемого объекта осуществляется запрос о состоянии какоголибо контролируемого объекта 16. Ес ли состояние контролируемого объекта16 удовлетворяет условию продолжениятехнологического процесса, то на выходе элемента И 18 узла 7 - нулевойсигнал, в противном случае - сигнал 65 единичный, и технологический процессприостанавливается 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 изобретенияПрограммное управляющее и контролирующее устройство, содержащее блок обегания, выходы которого соединены с первыми входами блока набора про 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 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 - с выходами соответствующих,управляемых объектов, а выходы - со входами второго элемейта 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 управляющих сигналов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. 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,156-1 бЗ (прототип).ка илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,/52 Тираж 914 ИИПИ Государственн по делам изобретен 35, Москва,Ж, Р Заказ 5944 ВН ого к Подписноетета СССРрытийнаб., д.4/б