Устройство для программного управления объектом с ступенчатым остановом

НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 07.12.85. Бюл. У 45 (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И. Брежнева (72) Э.П. Бобриков, Г.И. Лоппсарев и С.Н. Кукушкин(56) Авторское свидетельство СССР У 1083160, кл. С 05 В 19/18, 1983.Авторское свидетельство СССР В 1130833, кл. С 05 В 19/ 18, 1984.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЬЕКТОМ С 1( -СТУПЕНЧАТЫМ ОСТАНОВОМ, содержащее шифратор, датчик перемещения, подключенный первым и вторым выходами ксуммирующему и вычитающему входамреверсивного счетчика импульсов,сумматор соединенный первым входомс информационным выходом блока ввода, а информационным выходом - спервым входом блоха сравнения,подключенного первым и вторым выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов И,связанных выходами с соответствующими управляющими входами исполнительного блока и с входами элемента ИЛИ-НЕ, подключенного выходомк входу генератора импульсов, соединенного выходом с тактовым входом1 с"ступенчатого распределителя им-, .пульсов, связанного установочнымвходом с управляющим выходом блокаввода, а выходами - с информационным входом исполнительного блока, отличающееся тем,что, с целью повьппения быстродействия, в него введены группы треть.фих и четвертых элементов И, подключенных первьии входами соответственно к прямому и инверсномувыходам переноса сумматора и к вторым входам соответственно первогои второго элементов И, вторымивходами - к соответствующим выходам1-ступенчатого распределителя импульсов, а выходами - к входам шифратора, связанного вьпсодами с вторым входом блока сравнения, причемтретьи входы первого и второго элементов И подключены к управляющемувыходу блока ввода, а выход реверсивного счетчика импульсов - к второму входу сумматора.Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано вразличных системах управления перемещением объекта, например в системах управления перемещением подвижных элементов промьппленных роботов и вспомогательного оборудованияработотехнических комплексов, атакже в системах управления перемещением кислородной фурмы в конвертерах.Цель изобретения - повьппениебыстродействия устройства за счетсокращения времени выбора направления и скорости перемещения объекта,На фиг.1 дана блок-схема устройства, на фиг.2 - зоны действия команд управления устройства-ступенчатого останова.Устройство содержит датчик 1перемещения, реверсивный счетчик 2импульсов блок 3 сравнения, первый4 и второй 5 элементы И, сумматор6, блок 7 ввода, исполнительныйблок 8, элемент ИПИ-НЕ 9, генератор 10 импульсов, 1 -ступенчатыйраспределитель 11 импульсов, шифратор 12, третьи элементы И 13113 четвертые элементы И 14 -14В качестве импульсного датчика 1перемещения может быть использованлюбой известный датчик со схемойформирования импульсов на шинах(+) и (-) в зависимости от направления перемещения объекта.Блок 3 сравнения предназначендля сравнения 11 -разрядного кодарассогласования т - Йп, поступающегос выходов сумматора 6 с и -разрядным кодом числа К; поступающегос информационных выходов шифратора 12, где М - координата точкиостанова объекта (фиг,2); Т - координата текущего положения подвижного объекта; 1 - число, соответствующее расстоянию от заданной точки останова до точки, в которой.производится перевод со скорости 11;на скорость 11; При Т - М х;сигнал "1" присутствует на первом выходе (" Больше" ) блока 3 сравнения,а при Т- М Ох; сигнал "1" присутствует на втором выходе (" Меньше" )блока 3 сравнения,Сумматор 6 представляет собойлюбой из известных сумматоров ком 10 бинационного типа и выполняет непрерывное вычисление кода рассогласования Т- М Это обеспечиваетсятем, что на одни входы сумматора 6 код текущего положения объекта Т поступает с выходов реверсивного счетчика 2 импульсов в прямом двоичном коде, а на другие входы сумматора 6 код заданной точки останова 80 поступает с информационныхвыходов блока 7 ввода в обратномдвоичном коде. В случае несовпаде 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мер, привод) выдает соответствующее управляющее воздействие на объект управления, если на выходе элемента И 4 (или на выходе элемента И 5) будет присутствовать сигнал "1" (что является для вертикального перемещения объекта командой "Спуск" или соответственно командой "Подъем" ), при этом скорость. перемещения определяется номером выхода 1 -ступенчатого распределителя, на котором присутствует сиг 1 -Ступенчатый распределитель 11 имеет 1 выходов и может представлять собой, например, любой известный счетчик, имеющий к устойчивых состояний, к выходам триггеров которого подключен дешифратор с к выходами (1,2)Поступление импульсов на тактовый вход распределителя при наличии на его установочном входе сигнала "1" приводит к последовательному "пробегу" сигналана его выходах (от 1-го до 1 -го, снова от 1-го до 1 -го и т.д.), В случае наличия сигнала "О на установочном входе распределителя на первом выходе распределителя присутния координат Т и Й знак несовпадения и направление перемещения объекта определяются единичным уровнем переноса Р и Г сумматора 6. Если ТЙо (объект находится вьппе точки останова), единичный сигнал присутствует на прямом выходе пере" носа , при этом на информационных выходах сумматора 6 код рассогласо" вания Т- Йо представлен прямым двоичным кодом минус единица, Если Т( 11 (объект находится ниже точки останова), единичный сигнал присутствует. на инверсном выходе переноса 0 а код рассогласования 1- Ко представлен обратным двоичным кодом.Исполнительный элемент 8 (напри1196813 ствует сигнал "1", а на всех остальных выходах распределителя присут-. ствуют сигналы "О" (независимо от поступления импульсов на тактовый вход распределителя).ШиФратор 12 может представлять собой двухмерную координатную матрицу, содержащую 2 1 горизонтальных шин (шин выборки) и И вертикальных шин .(информационных кодовых шин).Установкой, например, диодов в соответствующих узлах координатной сетки, образованных пересечением 1 -й горизонтальной шины (1-й шины выборки) с вертикальными информационными шинами, кодируется число 1(;,причем кодирование чисел Ук осуществляется в прямом двоичном коде минус единица, а кодирование чисел Х Х- в обратном двоичном коде. Это вызвано тем, что в блоке 3 сравнения код чисел )(, Хк расположенных выше точки останова (тМ ), сравнивается с кодом рассогласования Т- Ио представленным на выходных шинах сумматора в прямом двоичном коде минус единица, а код чисел Х.Х к расположенных ниже точки останова (Т (М ), сравнивается с кодом рассогласования Т- Мо представленным обратнымо 1двоичным кодом.Устройство работает следующим образом.Объект неподвижен и находится, например, в точке То (Фиг.2), при этом содержимое реверсивного счетчика 2 однозначно соответствует коду текущего положения объекта (коду точки Т ).Задание точки останова (ввод программы) пока еще не производилось, т.е. как на информационных, так и на управляющем выходе блока 7 присутствуют сигналы "О". Сигнал "1" присутствует на первом выходе распределителя 11, На управляющие входы исполнительного элемента 8 поступают сигналы "О", т.е. на объект управления никакое воздействие не оказывается.Затем производится ввод программы. Код задаваемой точки останова 8, представленный обратным двоичным кодом (инверсное значение Й ), поступает с информационных выходов блока ввода 7 на сумматор б, где вычисляется расстояние Т -Ко,Так 4как объект расположен выше точкиостанова ( ТН )то единичный сигналоформируется на прямом выходе переноса Р сумматора б, при этом на егоинформационных выходах рассогласование Т -йо представлено прямым двоичным кодом минус единица.Так как единичный сигнал с прямого выхода переноса Р сумматора 6разрешает работу двухвходовых элементов И 13,-13, то единичный сигнал с 1-го выхода распределителя11 поступает через элемент И 13 напервую шину выборки шифра ора 12, врезультате чего на выходе (информационных шинах) шифратора 12 формируется п -разрядный код числа Х,(прямой двоичный код минус единица),который сравнивается в блоке сравнения 3 с рассогласованием 1- й предоставленным прямым кодом минус единица.Если Т - 8, Х, то при появленииединичного сигнала на управляющем 25выходе блока 7 ввода, последовавшего за вводом программы, имеемкоманду "Спуск" на скорости У 1 (сигнал "1" присутствует на выходе элемента И 4 и на 1-м выходе распреЗ 0 делителя 11), При этом на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 присутствует сигнал"О", что запрещает работу генератора 10 импульсов.Если Т-Й не больше чем Х, тоу 35 при появлении единичного сигнала науправляющем выходе блока 7 ввода команда на движение не вырабатывается,в результате чего импульс, поступивший с выхода генератора 10 на 40 тактовый вход распределителя 11, переводит последний иэ 1-го во 2-еположение (сигнал "1" будет присутствовать уже на 2-м выходе распределителя). Блок 3 сравнения будет 45 уже сравнивать Т с Х ,.Если Т-йопо-прежнему не больше чем Х то сле 2дующий импульс с выхода генератора10 переводит распределитель 11 в3-е положение и т.д., до тех пор 50 пока рассогласование Т- М не окажется большим числа Х.Если, например, Т-МоХ; то припоявлении сигнала "1" на 1 -м выходе распределителя 11 на всех входах 55 элемента И 4 имеем сигналы "1",что приводит к формированию команды"Спуск",.а до тех пор, пока сигнал "1" поступает на один из входов10 20 25 30 35 50 55 элемента ИЛИ-НЕ 9, с выхода этогоэлемента поступает на вход генератора 10 сигнал "0", запрещающийработу последнего.Таким образом, появление команды"Спуск" на-м такте распределителя11, приводит к спуску объекта управления на скорости, номинал которойопределяется номером 1 -го выходараспределителя 11, на котором присутствует в этот момент сигнал "1". Спуск на скорости 1; производитсядо тех пор, пока Т- К)(;, В моментпрохода объекта точки Н, = И+11 кодтекущего положения Т, находящийся1в реверсивном счетчике 2, принимаетзначение 8; т,е. 7;= И- й,х;,Сигнал"1" исчезает на выходе "Больше" блока 3 сравнения, что приводит к появлению сигнала "О" на выходе элемента И 4 (на выходе элемента И 5уже присутствует сигнал "0", так какобъект находится вьппе точки останова и на выходе Р сумматора 6 присутствует сигнал "0"). Появление сигнала "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9приводит к запуску генератора 10.Поступление импульса с выхода генератора 10 на тактовый вход распределителя 11 приводит к переходу враспределителе 11 сигнала "1" с выходана выход 1 + 1.Если 1 +1 Ато (ввиду того, чтоТ- И,) и 1) снова появится команда"Спуск", но уже на скорости Ч .В момент, когда объект (фиг.2) проходит вниз мимо точки Й (точка отключения двигателя с упреждением при спуске), неравенство Т - Мхсменится на равенство Т-Й = м и затем вследствие движения на неравенство Т- М с Х, Объект входит в зонуостанова, в которой М пс Т сй , Этазона характерна тем, что, пока объект управления находится в ее пределах, ни на выходе элемента И 4, ни на выходе элемента И 5 сигнал "1" не появится. Это объясняется тем,что в этой зоне Т;-И,сУ, при ТИ(объект расположен вьппе точки останова) иТ; -И,х,при 7; с Цо(объект расположен ниже точки останова).Таким образом, если объект находится в зоне останова, то ввиду того, что ни одна из схем совпадения на элементах И 4 и 5 не собирается независимо от положения распределителя 11, будет отсутствовать команда на движение. Если приспуске объект "проскочит" зону останова, т.е. опустится ниже точки Ик то2 К у произойдет возврат объекта в зону останова по следуюппнм причинам. В момент, когда объект спустится в зоне останова, не было уже команды "Спуск" и не было еще команды"Подъем". Вследствие этого, наличие сигнала "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 разрешает генератору 10 формировать импульсы, поступление которых на тактовый вход распределителя 11 приводит к последовательному "пробегу" сигнала "1" на выходах распределителя 11 (1 с,1,2 1,2, 1,2, и т,д.).В момент, когда объект по какой-то причине все же по инерции вьппел за пределы зоны останова (т.е. спустился ниже точки 8), а распре" делитель 11 имел сигнал "1" на 1 -м своем выходе, будет иметь место последовательный "пробег" сигнала "1" с-го выхода на 1 -й выход распределителя 11. В момент, когда сигнал "1" появится на 1 с -м выходе распределителя 11, блок 3 сравнения начнет сравнивать код рассогласования Т- й поступающий с выходов сумо 1матора 6 в обратном коде, и обрат" ный код числа Хпоступающий с выхода шифратора 12 (при Т с М единичным сигналом с выхода Р суммато" ра 6 разрешается работа элементов И 13 -13) . Так как в этот момент Т - М х (т, е. сигнал "1" на втором выходе "Меньше" блока 3 сравнения) и есть сигнал "1" на выходе Р сумматора 6, то на выходе элемента И 5 появится сигнал "1" (команда "Подъем" ) и будет осуществляться подъем на скорости Ч При этом, так как на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 имеется сигнал "0", генератор 10 оказывается заторможенным. При подъеме объекта (возврат в зону останова) в момент прохождения мимо точки Ик (точка отключения двигателя с упрежленнем при подъеме) неравенство Т:Ю с х,к сменяется на равенство Т- н - хи затем, вследствие движения, на неравенство Т-Н, х,В результате команда Подъем исчезает, так как на втором выходе "Меньше" блока 3 сравнения сигнал "1" сменяется на "0". С этого момента генератор 10 "заставляет" распределитель 11 менять свое положение,. но пока объект будет находиться в зоне останова, исполнительный блок 8 не будет оказывать управляющего воздействия на объект управления, т.е, двигатель будет отключен в этом случае с упреждением при подъеме.Предлагаемое устройство, имея простой алгоритм работы, позволяет, помимо многоступенчатого останова, производить реверс перемещения объекта в случае его случайного вы 1196813бега за пределы зоны останрва, атакже позволяет вводить новое задание и во время перемещения объекта,при этом максимальное время, эатра чиваемое на выбор направления искорости перемещения, сокращаетсяпо сравнению с известньщ устройством более чем в два раза и не превьппает фГ Р), где- число сту- О пеней торможения; д - период следования импульсов генератора импульсов(у известного устройства это времясоставляет (21-1)С ). Следовательно, предлагаемое устройство обеспе чивает быструю реакцию исполнительного органа при вводе программы.