Устройство для позиционного программного управления с самоконтролем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОС ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ СТВУ и н х Т 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЙ .И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Авторское свидетельство СССР Р 708304, кл. 0 05 В 19/18, 1962. Авторское свидетельство СССР 9,760031, кл. 0 05 В 19/18, 1978 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОННОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЙ С САМОКОНТРОЛЕМ, содержащее генератор импульсов, первый реверсивный счетчик импульсов, первый триггер, подключенный прямым и инверсным выходами к первым входам первого и второго элементов И, а первым входом - к выходу первого блока совпадения, первый счетчик импульсов, соединенный выходом с первым входом третьего элемента И, три элемента ИЛИ, второй блок совпадения, о т л и ч а ющ е е с я тем,.что, с целью расширения его функциональных возможностей путем использования абсолютных координат конечной точки траектории и обеспечения контроля программ торможения и разгона двигателя, в него введены регистр, второй реверсивный счетчик импульсов, второй счетчик импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, второй триггер, четвертый элемент ИЛИ, четвертый, пятый и шестой элементы И, Шины "Скорость", "Координатан, "Запись", "Направление движения", "Торможение" и элемент НЕ, подключенный входом и вы одом соответственно к первым входам четвертого и пятого элементов И, соединенных вторыми входами с инверсным выходом второго триггера, выходами соответственно - с суммирующим и с вычитающим входами первого реверсивного счетчика импульсов и с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, а третьими входамис выходом генератора импульсов и с первым входом шестого элемента И, подключенного вторым входом к управляющему входу и выходу первого счетчика импульсов, к управляющему входу регистра, к первому и второвходам соответственно второгопервого триггеров и к установоцому входу второго реверсивного счетчика импульсов, а выходом - к входу делителя частоты с переменным коэффициентом деления связанного установочным входом с выходом второго реверсивного счетчика импульсов, подключенного суммирующим и вычитаюрим входами соответственно к выходу второго элемента И, выходу первого элемента И и к третьему входу первого элемента ИЛИ, соединенного выходом со счетным входом второго счетчика импульсов, подключенного сбросовым входом к выходу второго элемента ИЛИ, а выходом - к первому входу первого блока совпадения связанного вторым входом с шиной "Скорость", а выходом - со счетнымвходом первого счетчика импульсов и с первым входом второго элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с установочными входами первого и второго триггеров, со сбросовым входом ервого счетчика импульсов и с выходом третьего элемента ИЛИ, подключенно-. го первым входом к выходу третьего элемента И и к первому входу четвер того элемента ИЛИ, связанного вторым входом с шиной Запись" и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выходом - с управлянврп 1 входом первого реверсивного счетчика импульсов, подключенного выходом к первому входу второго блока совпадения, а устано- . вочным входом - к выходу регистра,1072002 соединенного инФормационным входомс шиной "Координата" и с вторым вхо"дом второго блока совпадения, подключенного выходом к второму входувторого триггера, связанного прямымвыходом с вторым входом третьегоэлемента И, причем вторые входы пер Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано к позиционных системах программного управления станками.Известно устройство для разгона 5и замедления привода систем программного управления станками, содержащее триггеры, схемы И, реверсивныесчетчики, делитель и вентили переноса Г 11. 0Недостатками устройства являютсяего сравнительная сложность и необходимость э выборе участка торможения и разгона двигателя каждыйраз заново, что усложняет програм" 15мирование.. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для позиционного программного управления, содержащее генератор,импульсов, реверсивный счетчик импульсов, триггер, подключенный выходами к соответствующим входам элемента 2 И-ИЛИ, а первым входом - квыходу первого блока совпадения,счетчик имцульсов, второй блок совпа-.дения, элементы ИЛИ, И ,23.Недостатком известного устройства является ограниченность применеяня, т.е. его можно использоватьдншь тогда, когда переход в соседаюю точку записан в виде приращеаия по отношению к предыдущему значеиию, но не в ниде абсолютных координат конечной точки траектории.Целью изобретения является расши-З 5.ранце Функциональнщс возможностейустройства путем использования абсо 1 лютных координат конечной точкитраектории и обеспечение контроляпрограмм торможения и разгона двигатепя,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для позиционногопрограммнога управления с самоконтролем, содержащее генератор импульсов, первый реверсинный счетчикимпульсав, первый триггер, подключенный прямым и инверсиьм выходамик первым входам первого и второго. эламентов И, а первым входом - квыходу первого блока совпадения,Вого и второго элементов И подключены к выходу делителя частоты с пере менным коэффициентом деления, третий вход второго элемента И и вход элемента НЕ соединены соответственно с шинами "Торможение" и "Направление движения". первый счетчик импульсов, соединенный выходом с первым входом третьего элемента И, три элемента ИЛИ,второй блок совпадения, введены регистр, второй реверсивный счетчикимпульсов, второй счетчик импульсов,делитель частоты с переменным коэФФициентом деления, второй триггер,четвертый элемент ИЛИ, четвертый,пятый.и шестой элейенты И, шины"Направление движения", "Торможение" и элемент НЕ, подключенный входом и выходом соответственно к первым входам четвертого и пятого элементовсоединенных вторыми входами с инверсным выходом второго триггера, выходами соответственно - ссуммирующим и с вычитающим входамипервого реверсивного счетчика импульсов и с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, а третьимивходами - с выходом генератора импульсов и с первым входом шестогоэлемента И, подключенного вторымвходом к управляющему входу и выходупервого счетчика импульсов, к управляющему входу регистра, к первомуи второму входам соответственно второго и первого триггеров и к установочному входу второго реверсивного счетчика импульсов, а выходом -к входу делителя частоты с переменным коэФФициентом деления, связанного установочным входом с выходом второго реверсивного счетчика импульсов, подключенного суммирующим и вычитающим входами соответственно квыходу второго элемента И, выходупервого элемйнта И и к третьему входу первого элемента ИЛИ, соединенного выходом со счетным входом второго счетчика импульсов, подключенного сбросовым входом к выходу второгоэлемента ИЛИ, а выходом - к первому входу первого блока, совпадения,связанного вторым входом с шиной"Скорость", а выходом - со счетнымвходом первого счетчика импульсови с первым входом второго элемента ИЛИ, соединенного вторым входомс установочными входами первого ивторого триггеров, со сбросовымвходом первого счетчика импульсови с выходом третьего элемента ИЛИ,подключенного первым входом к выходу третьего элемента И и к первомувходу четвертого элемента ИЛИ, связанно.о вторым вхсдом с шиной "За- . 5пись" и с вторым входом третьегоэлемента ИЛИ, а выходом - с управляющим входом первого реверсивногосчетчика импусов, подключенноговыходом к первому входу второго блока совпадения, а установочным входом - к выходу регистра, соединенного информационным входом с шиной"Координата" и с вторым входом второго блока совпадения, подключенного. выходом к второму входу, второготриггера, связанного прямым выходом с вторым входом третьего,элемента И, причем вторые входыпервого и второго элементов И подключены к выходу делителя частоты с переменным коэффициентомделения, третий вход второгоэлемента И и вход элемента НЕсоединены соответственно с шинами "Торможение" и фНаправление движения 1 .На Фиг. 1 представлена блок-схе"ма предлагаемого устройства, наФиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющиеего работу,Устройство содержит элемент НЕ 1,генератор 2 импульсов, третий и четвертый элементы ИЛИ 3 и 4, четвертый,пятый и шестой элементы И 5-7, регистр 8, первый реверсивныйсчетчик Э импульсов, первый элемент ИЛИ 10,второй счетчик 11 импульсов, второйэлемент ИЛИ 12, делитель 13 частотыс переменным коэффициентом деления,второй реверсивный счетчик 14 импуль сов, первый н второй блоки совпадения 15 и 16, первый счетчик 17 импульсов, второй триггер 18, третийэлемент И 19, первый триггер 20, пер-вый и . второй элемент И 21 45и 22,Как известно, в диапазоне рабочих скоростей и нагрузок для шагового привода характерно взаимооднозначное соответствие между количеством импульсов управления, поданных на шаговый двигатель, и углом поворота его вала или перемещение узлов с ним связанных посредством кинематической передачи. В режиме разгона частота управляющих импульсов должна увеличиваться от частоты приемистости до требуемого значения. При известной скорости нарастания частоты управляю- щих импульсов, подаваемых на вход 60 блока .управления, можно судить в моменте достижения заданной скорости подачи путем подсчета количества импульсов, поступивших на вход блока управления шаговым приводом (фиг. 2,65. Устройство работает следующим образом,Блок программ системы ЧПУ обеспечивает подачу соответствующих сигналоэ по шинам "Скорость", "Коорди" ната", "Записьф и "Направление движения", необходимымх для нормально" го функционирования устройства, а также при выходе исполнительного механизма, приводимого в движение шаговым двигателем, в тбчку, координаты которой соответствуют началу участка торможения-подачу сигнала по шине "Торможения" для перехода в режим замедления скорости шагового движения. Прй выходе исполнительного устройства в точку, соответствующую концу программы, система ЧПУ вырабатывает сигнал, закрывающий прохождение импульсов с выхода устройства на вход шагового привода, управляющего шаговым двигателем. При этом команда на останов шагового двигателя поступает непосредственно в блок шагового привода.По входной шине Координата" на вход блока 16 совпадения и информационный вход регистра 8 подается число, соответствующее точке, в.которую необходимо осуществить перемещение исполнительного устройства, Прн этом в регистр 8 записаны либо координаты исходной точки движения, либо координаты точка, в которую осуществлялось перемещение в предыдущем цикле движения. После этого по шине "Запись" подается импульс, сбрасывающий в ноль содержимое счетчиков 11 и 17, устанавливающий триггеры 18 и 20 в исходное состояние и переписывающий число, содержа" щееся в регистре 8 памяти, в ревер" сивный счетчик 9 фиг. 3). При этом в зависимости от направления перемещения на шину фНаправление движенияф подается уровень, соответ ствующий логическому нулю.нли единице . Пусть, для определенности, это уровень логического нуля, как это показано на Фиг. 3. Это означает, что координата точки, в которую осуществлялось перемещение в предыдущем кадре програюаю, больше, чем координата точки, в которую необходимо осуществить перемещение в данном кадре. При этом импульсы с генератора 2 через элемент И 6 поступают на вычитающий вход ревер" сивного счетчика 9, уменьшая его содержимое и, через элемент ИЛИ 10, поступают на счетный вход счетчика 11, выход которого подключен к первому входу блока 15 совпадения, второй вход которого соединен с шиной "Скоростьф, по которой подается число, соответствующее необходимому участку разгона двигателяот частоты 5 р, до требуемой. Приэтом возможны два варианта - когдасумма длин двух участков разгонаменьше, чем изменение координатыпри перемещении в заданную точкуили, когда эта сумма больше, чемзто изменение.Рассмотрим сначала первый случай фнг. 3).При этом в момент равенства содержимого счетчика 11 и числа, поданного по шине "Скорость" блока 15совпадения вырабатывает импульс,поступающий на вход счетчика 17 ичерез элемент ИЛИ 12 сбрасывающийв ноль содержимое счетчика 11. Далее процесс повторяется до тех пор,пока блока 15 совпадения не выра"ботает второй импульс, устанавливая на выходе счетчика 17 высокийуровень, разрешающий прохождениеимпульсов с выхода генератора 2 через элемент И 7 на вход делителя 13частоты с переменным коэффициентомделения. При этом триггер 18 опрокидывается, запрещая прохождениеимпульсов с генератора 2 на Входреверсивного счетчика 9,Одновременно перецним Фронтомэтого уровня осуществляется записьчисла, поданного по шине "Координата в регистр 8, и числа к , соответствующего начальному коэффициенту деления, в реверсивный счетчик 14.При этом 0 25 г.3где- частота на выходе генератора 2;гр - частота приемистости шагового двигателя,К - начальный коэффициент де 46ления.Информация о коэффициенте деления к введена в него постоянно,Это достигается тем, что.соответствующие установочные входи реверсивного счетчика 14 постоянно соедине. ны либо с общим проводом, имитируяпоступление логического йуля на данные входы, либо соединением последних с шиной питания, что соответст- вОзует поступлению логической едини.цы, т.е. число К постоянно присутствует на установочных входах реверсивного счетчика 14,Запись числа К , соответствующе- фго начальному коэффиаиенту делите яс переменным коэффициентом деления 13, в реверсивный счетчик 14 осуществляет следующим образом. Когдаблок 15 совпадения вырабатывает вто- бОрой импульс совпадения, иа выходесчетчика 17 устанавливается высокийуровень. При этом передним фронтомэтого уровня осуществляется записьинформация в реверсивный счетчик 14 65с его установочных входов, на кото рых постоянно присутствует.:иод, со-ответствующий коэфФициенту деления К. Одновременно высокий потенциал с выхода счетчика 17 поступает на вход элемента И 7, разрешая прохождение импульсов с герератора 2 импульсов на вход делителя с переменным коэффициентом деления.Начальный коэффициент деления К делителя 13 с переменным коэффициентом деления выбирается таким обра" зом, что и при подаче импульсов с выхода генератора 2 через элемент И 7 на вход делителя 13 с переменным коэффициентом деления на его выходе появляется импульсная последовательность с частотой, разной частоте приемистости Гэ используемого шагового движения.Импульсы с выхода делителя 13 частоты с переменным коэффициентом деления поступают на привод шагового двигателя и через элемент И 21 поступают на вход счетчика 11. При этом каждый импульс с выхода эле.мента И 21 уменьшает на единицу содержимое реверсивного счетчика 14, что приводит к уменьшению периода между импульсами с выхода делителя 13 частоты с переменным коэффициентом деления, или к увеличению частоты импульсов управленияб. евп 1 - -Г аМа= -к- - Р увва=ЗщгК-пПри этом, когда содержимое счетчика 11 вновь станет равным числу, поданному по шине "Скорость", на выходе блока 15 совпадения сформируется импульс, опрокидывакщий триггер 20, устанавливая на его инверсном выходе низкий логический уровень, закрывая прохождение импульсов, через элемент И 21. Далее управление шаговым гЕиводом осуществляется на Фйкаироваиной частоте до тех пор, пока по шине фВход торможения" не будет подан высокий логический уровень, разрешающий прохождение импульсов с выхода делителя 13 частоты с переменным коэффициентом делеНия через элемент И 22 на суммирую щий вход реверсивного счетчика 14. При этом частота следования ищпульсов на выходе устройства после каждого импульса уменьшается у Уг ввф" к- ь Увм а в - - -1 с-й- в ЪГи КПосле того, как частота управляющих импульсон станет равной частоте прижимистости 5 ю шагового привода, происходит отключение привода по команде от системы ЧПУ.Рассмотрим теперь работу схемы в том числе, когда сумма длин двух участков разгона больше изменения координаты при перемещении (фиг,ЗВ этом случае содержимое реверсивного счетчика 9 станет равным числу, поданному на шину "Координата" раньше, чем на выходе блока 15 совпадения вырабатывается два импульса. При этом в момент, когда содержимое реверсивного счетчика станет равным числу, поданному по шине . "Координата" на выходе блока 16 совпадения сформируется. импульс, который опрокинет триггер 18, в результате чего прекратится поступление импульсов через элемент И б на вход реверсивного счетчика 9. Одновременно на выходе элемента И 19 сформируется импульс, который через элемент ИЛИ 3 сбросит в исходное состояние счетчики 17 и 11 и вернет триггер 18 в исходное состояние. Этот же импульс по шине "Корекция" поступает в предлагаемое устройство системы ЧПУ, вследствие чего код скорости в последнем уменьшается на единицу, При этом меняется и длительность учаска разгона шагового привода, т.е. меняется нсторону уменьшения код числа, подаваемого по шине "Скоростьф на нходблока 15 совпадения. Импульс с выхода элемента И 19 через эле-:мент илИ 4 поступит также иа входзаписи реверсивного счетчика 9,в результате чего его содержимоестанет равным числу, записанномув регистре 8 памяти, после чего10 процесс анализа длины двух участков разгона и сумматорного требуемого перемещения будет повторен,Он будет протекать аналогично дотех пор, пока не будет удовлетно 35 ряться условнодх 2 й,где ах - приращение координаты приперемещении,Л - длина участка разгона-тор 20можения,Таким образом, в предлагаемомустройстве осуществляется антоматическая коррекция скорости отработки перемещения с учетом возможности25 достижения. на заданном участке перемещения требуемого значения скорости, что исключает как субъ.ктивныеошибки программиста при составлениипрограммы, так и специальное программирование участкон торможения и разгона, так как предлагаемое устройство осуществляет автоматический выборвозможного значения скорости.1072002 Фюзи Ф"юФ842 Подпися ВНИИПИ Эаказ 12Й юв 4 В М 4 ВМыйЮЬ Юв афЮ ЮФЮ филиал ШШ фПатент", г. Ужиород,ектвая