Устройство для программного управления

(51) 4 С 05 В 19/415 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к областиавтоматического управления и можетбыть использовано в системах числового программного управления технологическим оборудованием. Наиболее целесообразно его использование в системах индивидуального и групповогоуправления станкамн с ЧПУ от ЭВМ.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит генератор импульсов, элементИ, интерполятор, блок задания скорости, блок управления, первый и второй регистры сдвига, первый и второйВБ-триггеры. Введение первого и второго НЯ-триггеров и новых функциональных связей позволяет достичь поставленную цель за счет формированияшагов по координатам Х и У при длительных паузах на время ввода информации в устройство. 1 з.п.ф-лы. 4 ил.(56) Киселева Б.Г. и др, Программные устройства контурного управления на базе микро-ЭВМ. Электронная промышленность. М. У 17, 1980, с. 28.Авторское свидетельство СССР В 562797, кл. 0 05 В 19/18, 1977.Сб. Фазовые системы числового программного управления станками /Под ред. Киселева В. М. М,; Машиностроение, 1976, с. 139, рис. 76.Сб. Способы подготовки программ и интерполяторы для контурных систем числового управления станками. М.: Машиностроение, 1970, с, 96, рис. 44, с. 48, рис. 13. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИзобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах числового программного управления технологическимоборудованием, в частности в системах 5индивидуального и группового управления станками с ЧПУ от ЗВМ.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства числового программного управления; на фиг. 2-4 - функциональные схемы блока управления, блоксхемы интерполятора и блок-схемы блока задания скорости соответственно.Устройство содержит (фиг. 1) генератор 1 импульсов, элемент И 2,интерполятор 3, блок 4 задания скорости, блок 5 управления, первый ивторой регистры сдвига 6 и 7, первый 20и второй ББ-триггеры 8 и 9,Блок управления 5 (фиг. 2) содержит элемент задержки 10, элемент И 11,триггер .12, элемент ИЛИ 13, элементИ 14, элемент ИЛИ-НЕ 15 и элементИ 16. Часть блока управления, включающая элементы 10-13, представляетсхему управления частоты блока задания скорости 4 и обеспечивает постоянство контурной скорости методомопределения наличия шага по обеим координатным осям, а часть включающаяэлементы 14-16 - схему управленияэлементом И 2 и через него остальными блоками устройства. 35Интерполятор 3 (Фиг. 3) содержитэлементы И 17-23, служащие для управления потоками импульсов От генератора импульсов 1, реверсивные счетчики 24 и 25, куда заносят начальные 40координаты окружности Х , У , сумматор 26, в котором вычисляется значение оценочной Функции, счетчик 27 числа шагов, блок 28 Формирования квадрантов и элемент ИЛИ 29,Блок 4 задания скорости (Фиг. 4)содержит генератор импульсов 30, управляемый делитель частоты 31 и узелразгона и торможения 32. Генераторимпульсов 30 вырабатывает импульсыпостоянной частоты. В делителечастоты 31 осуществляется коррекция частоты импульсов генератора импульсовпутем деления на коэфФициенты К, илиК , где К,с К К/К, "- 1,41,1Известно, что задержка сигналовиа выходе интерполятора нарушает ихравномерное следование, При этом в станке Возникают дополнительные динамические нагрузки, которые могут нарушить его работоспособность или ухудшить качество обработки детали, Одной из причин возникновения таких задержек является пауза в работе интерполятора на время ввода в него очередного кадра управляющей программы. Поэтому всегда стремятся уменьшить ее длительность так, чтобы вы-. полнялось услоВие Т В ( ТВс ГДе ТВ - Время ВВОДа кадра а Т 63 с период следования импульсов блока задания скорости интерполятора.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы элемент И 2 открыт, Все разряды регистров сдвига 6 и 7 и выходные триггеры 8 и 9 установлены В нулевое состояние, интерполятор 3 вырабатывает сигнал запроса На Ввод первого кадра управ 1 яющей программы. После окончания ввода кадра интерполятор 3 под воздействием импульсов генератора 1, поступающих на его вход через открытый элемент И 2, начинает вырабатывать управляющие сигналы, котОрые поступают на соответствующие информационные входы (координатных) регистров сдвига 6 и 7, Под воздействием тех же импульсов генератора, поступающих через открытый элемент И 2 на тактовые входы регистров сдвига 6 и 7, управляющие сигналы интерполятора 3 по каждой из координат Х и У последовательно, друг за другом, записываются в младший разряд соответствующих регистров сдвига 6 и 7. Одновременно с приходом каждого тактового импульса содержимое каждого разряда регистров сдвига 6 и 7 передается соседнему старшему разряду.В результате этого в регистрах сдвига 6 и 7 одновременно с записью управляющих сигналов интерполятора 3 осуществляется их последовательный сдвиг в старшие разряды и в триггеры 8 и 9. Информация О состоянии старших разряцов регистра сдвига 6 и 7 и (выходных) триггеров 8 и 9 поступает на соответствующие входы блока управления 5.Так как частота Г, генератора 1 импульсов выше частоты импульсов:гбЗС блока задания скорости 4 (Г,(И + + 2)Г ) где И - количество разрядов регистров сдвига, то к момен 1290263ту поступления импульса блока задания скорости 4 на нулевые входы выходных триггеров 8 и 9 старший разряд одного из регистров сдвига 6 или7 (или обоих регистров) и его выход 5ной триггер 8 или 9 установятся всостояние "1", При этом блок управ -ления 5 вырабатывает сигнал, которыйзакрывает элемент И 2 и останавливает работу интерполятора 3, Таким образом, устройство находится в состоянии, когда один управляющий сигналинтерполятора 3 готов для выработкишага по координате, а следующий - кпередаче его в выходной триггер, Это 15обеспечивает на каждый импульс блоказадания скорости 4 выдачу шага покоординате, которая в данном кадреявляется максимальной.Импульсы блока 4 задания скорости 20поступают на входы установки в "О"триггеров 8 и 9, Под их воздействиемоба триггера 8 и 9 переходят в состояние "О", при этом тот из них,который находился в состоянии "1", 25вырабатывает шаг по координате, аблок 5 управления вновь открываетэлемент И 2 и возобновляет работу интерполятора 3,30Описанный процесс выдачи шагов по координатам продолжается и в паузах в работе интерполятора 3 на время ввода в него информации очередного кадра. Это происходит потому, что каждый импульс блока задания скорости 4, работа которого продолжается и в паузы, устанавливает выходные тригге-. ры 8 и 9 в состояние "О"При нулевых уровнях сигналов выходных триггеров 840 и 9 блок управления 5 открывает элемент И 2 и импульсы генератора 1 поступают на тактовые входы регистров сдвига 6 и 7, осуществляя сдвиги записанных в них ранее управляющих сигналов интерполятора 3, который во время ввода кадра на импульсы с выхода элемента И 2 не реагирует, Сдвиги продолжаются до тех пор, пока старший разряд одного из регистров 6 или 50 7 и его соответствующий выходной триггер 8 или 9 не установятся в состояние "1", Это приводит к тому, что исчезает разрешающий сигнал с выхода блока 5 управления и элемент И 2 закрывается, Приход очередного импульса блока задания скорости 4 вновь устанавливает триггера 8 и 9 в состояние О и т,д. Сдвиг оставшихся управляющих сигналов интерполятора 3, накопленныхв регистрах сдвига 6 и 7, позволяетпродолжать формирование шагов по координатам Х и У и при длительныхпаузах на время ввода информацииТТь,з, сохраняя при этом ихравномерность и снимая ограниченияна быстродействие устройства ЧПУ.После окончания ввода очередногокадра интерполятора 3 вновь начинаетработу. Однако из-за возникшей привводе задержки в записи управляющихсигнапов интерполятором в регистрысдвига 6 и 7 наступит момент, когдастаршие разряды этих регистров окажутся в нулевом состоянии. В этомслучае блок 5 управления открываетэлемент И 2. Под действием импульсовболее высокой частоты генератора 1импульсов (Г 3 (Б.2)" Г ) интерполятор 3 вырабатывает управляющиесигналы и происходит быстрое заполнение ими регистров б и 7. Как только старший разряд одного из регистров б или 7 и его выходной триггер8 или 9 перейдут в состояние "1",блок 5 управления запрещает прохождение импульсов генератора 1 черезэлемент И 2 на вход интерполятора 3и тактовые входы регистров сдвига 6и 7. Дальнейшая работа устройствабудет происходить под воздействиемблока задания скорости 4,Для сохранения постоянства контурной скорости в зависимости от распределения шагов по координатам необходимо менять частоту импульсов блоказадания скорости 4. Для этого, когда оба триггера 8 и 9 установятся всостояние "1" (т.е. Подготовлен шагодновременно по обеим координатам),единичные уровни сигналов и с их выходов поступают в блок 5 управления5. Блок 5 управления сигналом единичного уровня мгновенно уменьшит частоту импульсов блока задания скорости4. Как только на выходе хотя бы одного выходного триггера 8 или 9 ваэникает состояние "О" (т,е, подготов.лен шаг по одной координате), на выходе блока управления вновь установится нулевой уровень сигнала, а вблоке задания скорости 4 прежняя частота импульсов,Блок 5 управления работает следующим образом. Импульсы, следующие свыхода устройства по координате Хи координате 1 (с выходных триггеров1290263 25 30 35 40 45 50 55 8 и 9), поступают на элемент И 11 ипри наличии их по обеим координатамзапускают триггер 12 (устанавливаютсостояние "1"), который уменьшаетчастоту блока 4 задания скорости.Следующий импульс (по любой координате) гасит триггер 12 (устанавливаетсостояние "0") через элемент ИЛИ 13и таким образом восстанавливает частоту блока задания скорости 4. Элемент задержки 10 задерживает запускающий импульс на время действия гасящего импульса,Схема управления элементом И 2 и через него всем устройством содержит два элемента И 14 и 16, работающие на элемент ИЛИ-НЕ 15, .и соответствует известной микросхеме К 155 ЛР 1. На входы элемента И 14 поступают сигналы с выходов регистра сдвига 6 и выходного триггера 8, а на входы элемента И 16 - с выходов регистра сдвига 7 и триггера 8В соответствии с выполняемой этой схемой логической функцией элемент И 2 закрыт, когда старший разряд одного иэ регистров сдвига 6 или 7 и его триггер 8 или 9 устанавливаются в состояние "1" (уровень логического нуля на выходе элемента ИЛИ-НЕ 15). В остальных случаях элемент И 2 открыт (уровень логической единицы на выходе элемента 15). Этим обеспечивается управление работой устройства.Интерполятор 3 в режиме круговой интерполяции работает следующим образом. В зависимости от знака оценочной функции (И) в сумматоре 26 входные импульсы через открытый элемент И 17 и через элементы И 18 и 19 направляются по координатам Х или У. При этом, если ИО, шаг делается по координате Х и удвоенное содержимое реверсивного счетчика 24 через элемент И 20 складывается с содержимым сумматора 26. Кроме того, на младший разряд сумматора 26 черезов элемент ИЛИ 29 подается единица. Текущее значение координаты Х увеличивается на единицу, для чего к содержимому реверсивного счетчика 24 прибавляется единица. При И0 шаг делается по оси 7 и удвоенное содержимое реверсивного счетчика 25 через элемент И 21 вычитается из содержимого сумматора 26. Удвоение происходит за счет сдвига на один разряд, К содержимому сумматора 26 через элемент ИЛИ 29 тоже прибавляется единица, Содержимое реверсивного счетчика 25 .уменьшается на единицу. Конец работы наступает при заполнении счетчика5 27, который закрывает элемент 17 иформирует запрос на следующий кадр.В счетчик 27 заносится сумма Х+У;определяющая конечную точку. Должныли реверсивные счетчики 24 и 25складывать импульсы или вычитать,зависит от направления обхода окружности и от квадранта, который в настоящий момент отрабатывается. Сигналы управления на элементы И 22 и1523 для этого вырабатывает блок 28формирования квадрантов. Для того,чтобы интерполятор 3 работал в режиме линейной интерполяции, необходимо, чтобы содержимое реверсивныхсчетчиков 24 и 25 не удваивалось ик нему, а также к содержимому сумматора 26, не прибавлялась (вычиталась)единица,Это необходимо для стабилизации контурной скорости. КоэФфициент деления делителя частоты 31 меняется в зависимости от уровня сигнала с выхода блока управления 5: уровню логическо 1 единйцы соответствует коэффициент К , уровню логического нуля - К,.Дпя управления частотой импульсовблока 4 задания скорости от про Сграммы используется узел автоматического разгона и торможения 32,Формула изобретения 1, Устройство для программного управления, содержащее генератор им" пульсов, подключенный выходом к перво му входу элемента И, связанного вторым входом с первым выходом блока уп. равления, а выходом с частотным входом интерполятора, подключенного усН 11 тановочным входом и выходом Запрос соответственно к информационной шине и к управляющему выходу устройства, а информационными выходами по координатам Х и 7 - к информационным входам соответственно первого и второго регистров сдвига, соединенных выходами соответственно с первым и вторым входом блока управления, подключенного третьим и четвертым входом к информационным выходам соответственно по координате У и по координате Х устройства, а выходам -а единичным выходом соответственнок третьему и четвертомувходам блокауправления, причем тактовые входырегистров сдвига соединены с выходомэлемента И. по п. 1, о т л и -тем, что регистр координате выполнен регистр последова 2. Устройствоч а ю ш е е с ясдвига по каждой10 как И-разрядныйтельного сдвига. 7 32902 бЗко входу блока задания скорости,связанного установочным входом с информационной шиной устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены гервый и второй ВЯ-триггеры, каждый из которыхподключен В-входом к выходу блоказадания скорости, Б-входом - к выходу старшего разряда соответственнопервого и второго регистров сдвига,Р МР 1