Многоканальное устройство программного управления шаговыми двигателями

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК БО 2 О 7 4 А 1 05 В 19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Г 1" . 151 сОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВИДЕТЕПЬСТ ВТОР ОКОМ(57) И ГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПРОО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЬ 1 МИ ДВИГАУ 24й, М.С,Староверов,оропов е относ обрете оматич ам а кого упр ься в ус жет использова ьог лово программельными ш обретени я и рас СССР1983СР полнит Цель и аговапми вьпп ширение фу огоканаль го управл деиствозможства остен мн ограммно 4 кж Абйкюм шиннФФ Шинь 5 Оинб/х(56) Авторское с В 1124252, кл. САвторское свид В 842716, кл . С С 05 Л 19/40, 19 идетельств05 В 19/18етельство5 В 19/18,ся к средствления и моройствах чис вления с исвигателями. ение быстронкциональныхного устройения ааговы 1320794ми двигателями, Устройство содержит от одного блока задания программ, в блок 1 программного задания и по чис- качестве которого может быть испольлу управляемых шаговых двигателей зованя одна управляющая ЭВМ, несколь- каналы управления 8, каждый из кото- кими щаговыми двигателями, формируя рых состоит из дешифратора 9, счет- любые, симметричные и несимметричные чика 10, задатчиков 11, 15 кода пере- законы разгона и торможения для кажмещения, компараторов 12, 16, триг- дого шагового двигателя. Необходимые гера 13 признака разгона, элемента законы формируются путем программно- ИЛИ 14, блока 17 измерения частоты, го изменения управляющих частот в триггера пуска 18, триггера 19 на- блоке 17 изменения частоты как для правления движения, элементов И 20, режима разгона, так и для режима тор. Устройство позволяет управлять можения, 1 з.п. ф-лы, 3 ил, 1Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для использования в устройствах числового программного управления с исполнительными шаговыми двигателями.Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства.На фиг,1 представлена функциональная блок-схема многоканального уст ройства программного управления шаговыми двигателями; на фиг,2 - функциональная схема блока изменения частоты; на фиг.3 - физическая характеристика саморазгона шагового двигателя и кривые разгона с разными законами. Многоканальное устройство программного управления шаговыми двигателя ми содержит блок программного задания (ЭВМ) 1, состоящийиз тактового генератора 2, системного контроллера 3 ЭВМ, центрального процессора 4, запоминающего устройства 5, устройства д 6 ввода-вывода и контроллера,7 прерывания, каналы 8 управления, состоящие из дешифратора 9, счетчика 10, задатчика 11 кода перемещения, компаратора 12, триггера 13 признака З 0 разгона, элемента ИЛИ 14, задатчика 15 кода перемещений, компаратора 16, блока 17 изменения частоты, триггера 18 пуска, триггера 19 направления движения, элементов И 20 и 21. Шины 22, 23, 24, 25, 27 являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока 17 измегнения частоты, а шина 26 - его выходом.Блок изменения частоты состоит из элемента И 40, триггера 28 признака торможения, элемента ИЛИ 29, счетчика 30 адреса, элемента И 31; элемента ИЛИ 32, элемента 33 задержки, элемента 34 памяти, регистра 35 числа, делителей 36 и 37 частоты, генератора 38 импульсов, элемента И 39. Задатчик 15 задает код, величинакоторого определяет суммарное числоимпульсов унитарного кода, необходимых для реализации закона торможения,т.е, определяет момент начала торможения, а задатчик 11 - код, соответствующий значению отрезка, для перемещения выше которого необходим режим разгона - торможения,В качестве элемента 34 памяти может быть использована постоянная память, в ячейки которой записаны последовательности чисел, характеризующие, например, параболический закон изменения частоты. Одна последовательность, записанная с нулевогоадреса, задает закон разгона, другая,начиная с адреса 10000001 (гдестарший разряд определяется триггером 28 признака торможения, а остальные - счетчиком 30 адреса) - законторможения. При этом одно число несет информацию в виде кодов деленияделителей 36 и 37 о выходной частотеунитарных кодов в данный момент времени (например, мпадшие разряды) ио периоде квантования (старшие разделители частоты поступают коды при нулевом адресе счетчика 30). В зависимости от кодов, поступающих с регистра числа, с выходов делителей 36 и 37 частоты импульсы поступают через различные промежутки времени, т.е. величина частоты зависит от ко" да регистра 35.Второй делитель 37 частоты определяет частоту, с которой импульсы через пятый элемент И 39 поступают на вход счетчика 10 перемещения и через элемент И 20 или 21 - на вход шагового привода в виде унитарного кодаДелитель 36 частоты определяет промежутки времени, через которые необходимо изменить частоту унитарного кода, т.е, при разгоне сформировать нужный закон увеличения частоты во времени.На фиг.3 приведены различные законы изменения частоты разгона и торможения шаговых двигателей.Сигналом с делителя 36 частоты через элемент И 31, на другие входы которого поступают разрешающие сигналы с триггеров пуска 18 по шине 25 и разгона 13 по шине 22, изменяется состояние счетчика 30 адреса (увеличивается его содержимое). Этим же сигналом через элемент ИЛИ 32 и элемент 33 задержки происходит обращение к элементам 34 памяти. С выхода элементов памяти поступает число в регистр 35 числа. Число с этого регистра изменяет частоту на выходах делителей 36 и 37 частоты в соответствии с заданным законом разгона шаговых двигателей. Когда величина частоты с выхода делителя 37 достигает максимально допустимого значения (Г), на вход делителя 36 подается код числа, который задает период выдачи следующего импульса через элемент И 31 на счетчик 30 адреса больше времени отработки самого. отрезка, т.е. дальнейшего изменения частоты унитарного кода не происходит. 3 13207 ряды) - т.е. промежутке времени, через который необходимо изменить выходкую частоту. Поэтому последова- . тельное считывание чисел из памяти позволяет сформировать нужный закон изменения частоты во времени.Устройство работает следукнцим образом.Программы для отработки перемещений для всех каналов вводят в запоми- Ю нающее устройство 5 через устройства 6 ввода-вывода.В начале работы блок 1 программного задания но шине сброса через элемент ИЛИ 14 устанавливает триггеры 15 13, 18, 19, 28 и счетчик 30 (через элемент ИЛИ 29) в нулевое состояние При этом данный сигнал через элемент ИЛИ 32 и элемент 33 задержки производит считывание из памяти числа, записанного по нулевому адресу, т.е. в регистре 35 числа устанавливаются коды деления, соответствующие движению с минимальной частотой (частотой приемистости). Затем блок 1 программного задания по шинам данных выдает в счетчик 10 и компаратор 12 код перемещения для очередного отрезка. Этот код сопровождается кодом адреса, который по адресным шинам поступает 30 на адресные входы дешифратора 9. Последний формирует импульсный сигнал, по которому код перемещения заносится в счетчик 10, а в компараторе 12 происходит его сравнивание с задан ным кодом перемещений, при котором необходимо включить разгон.,Если величина отрезка больше кода, заданного задатчиком 11, то на выходе компаратора 12 формируется 40 сигнал и устанавливается в единичное состояние триггер признака разгона. Если есть необходимость, блок 1 программного задания через дешифратор 9 устанавливает триггер 19 направления,45 в нужное состояние. Исходное его состояние определяется шиной сброса. После этого блок 1 программного задания через дешифратор 9 осущест- О вляет пуск путем установки триггера 18 пуска в единичное состояние, после чего канал начинает работать.Разрешающий сигнал с выхода триггера 18 пуска по шине 25 поступает на вход четвертого элемента И 39 блока .17 изменения частоты. При этом разрешается прохождение импульсов на выход канала управления и в счетчик 1094 4Сигнал с.инверсного выхода триггера 18 пуска снимает обнуление с делителей 36 и 37. С регистра 35 числа на входы делителей 36 и 37 частоты поступают коды, соответствующие адресу памяти из последовательности адресов разгона (в начальный момент на Счетчик 10 работает в режиме вычитания унитарного кода. При достижении счетчиком 10 кода, равного ко94 6одной ЭВМ с реализацией необходимыхзаконов изменения частоты разгона иторможения в каждом канале управления. Устройство легко адаптируетсяна любой шаговый двигатель, так какимеет два задатчика кода перемещения,позволяющие в удобной для оператораформе задавать коды разгона и торможения. 13207 1. Многоканальное устройство программного управления щаговыми двигателями, содержащее блок программного задания и по числу управляемых щаговых двигателей каналы управления, каждый из которых содержит счетчик, первый и второй компараторы, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, причем группа информационных выходов счетчика соединена с первой группой информационных входов второго компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей устройства, в каждый каналуправления дополнительно введены дешифратор, первый и второй задатчикикода перемещения, триггер признакаразгона, блок изменения частоты,триггер пуска и триггер направлениядвижения, причем первый выход дешифратора соединен с входом стробирования первого компаратора и входомстробирования счетчика, выход обнуления которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами сброса триггерапризнака разгона, триггера пуска итриггера направления и с третьимвходом блока изменения частоты, выход которого подключен к счетномувходу счетчика и к первым входам пер-вого и второго элементов И, вторыевходы которых подключены соответственно к прямому и инверсному. выходамтриггера направления, установочныйвход которого соединен с третьим выходом дешифратора; подключенного вторым выходом к установочному входутриггера пуска, прямой и инверсныйвыходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входамиблока изменения частоты, первый входкоторого подключен к прямому выходутриггера признака разгона, подключенного установочным входом к выходупервого компаратора, первая группа Если вновь поступаемый код меньше кода, задаваемого вторым задатчиком 11 кода перемещения, то сигнал с компаратора 12 отсутствует и .триггер 13 признака разгона не устанавливается, Этим запрещается включение триггера 28 по шине 23 через элементы И 40 и 31. Так как при этом в регистре 35 записано число, соответствующее нулевому адресу памяти, то после установки в единичное состояние триггеРа 18 пуска, открывающего элемент И 39, с выхода этого элемента поступает унитарный код Фиксированной частоты, равный частоте приемистости. Аналогично, независимо друг от друга, Ра ботают и другие каналы.Такимобразом, предлагаемое устройство позволяет увеличить количество управляемых шаговых двигателей от ду торможения, задаваемого задатчиком 15 кода перемещения, срабатываеткомпаратор 16, С его выхода сигналпо шине 23 через элемент И 40 устанавливает триггер 28 признака торможения в единичное состояние. Черезэлемент ИЛИ 29 происходит обнулениесчетчика 30 адреса и опрос элемента34 памяти,Так как триггер 28 признака торможения участвует в Формировании адреса чисел элемента 34 памяти вместесо счетчиком 30 адреса, то с выходовэлемента 34 памяти поступают числа,соответствующие программе торможения, 15т.е, числа на входе делителей 36 и37 изменяют частоту унитарного кодана выходе делителя 37 по заданному,например, параболическому закону торможения, Причем торможение может осуществляться более Форсированно, какэто позволяют шаговые двигатели.Как только счетчик 10 обнуляется,с его выхода Формируется сигнал, который через элемент ИЛИ 14 производит 25обнуление всех триггеров 13, 18, 19,28 и счетчика 30 адреса. Через элементы 29, 32, 33 производится обращение к элементу 34 памяти за числомпо нулевому адресу. С инверсного выхода триггера 18 пуска на контроллер7 прерываний поступает сигнал, информирующий, что канал перемещения отработал заданное перемещение и необходимо ввести код следующего перемещения. Этим же сигналом обнуляютсяделители Зб и 37, что запрещает дальнейшую их работу. Формула изобретения7 13 информационных входов которого соединена с информационными выходами первого задатчика кода перемещения, информационные выходы второго задатчика кода перемещения соединены с второй группой информационных входов второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом блока из-. менения частоты, группа информационных выходов блока программного задания подключена к вторым группам информационных входов первых компараторов каждого канала управления и к группам установочных входов счетчиков каждого канала управления, группа адресных выходов блока программного задания подключена к группам адресных входов дешифраторов каждого канала управления, выход сброса блока программного задания подключен к входам сброса дешифраторов каждого канала управления и к первым входам элементов ИЛИ каждого канала управления, вход прерываний блока программного задания соединен с пятыми входами блоков изменения частоты каждого канала управления, выходами каналов управления являются выходы их первых и вторых элементов И. 2, Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок изменения частоты содержит счетчик адреса, элемент памяти, регистр числа, первый и второй делителу частоты, первый, второй и третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент задержки и триггер признака торможения, причем первые входы первого 20794 8и второго элементов И объединены иявляются первым входом блока изменения частоты, вход сброса триггерапризнака торможения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ иявляется третьим входом блока изменения частоты, выход первого элементаИЛИ соединен с входом обнуления счетчика адреса и первым входом второго 1 О элемента ИЛИ, второй вход которогосоединен со счетным входом счетчикаадреса и выходом второго элемента И,второй вход которого является четвертым входом блока изменения часто 15 ты и соединен с первым входом третьего элемента И, выход второго элементаИЛИ через элемент задержки соединенс входом считывания элемента памяти,адресные входы которого соединены с 20 выходом триггера признака торможенияи с информационными выходами счетчикаадреса, а информационные выходы элемента памяти соединены с входом регистра числа, первая и вторая группыинформационных выходов которого соединена с установочными входами соответственно первого и второго делителей частоты, информационные входы которых соединены с выходом генератора 30 импульсов, а обнуляющие входы первого и второго делителей объединены иявляются пятым входом блока изменениячастоты, выход первого делителя частоты подключен к третьему входу вто рого элемента И, а выход второго делителя частоты - к второму входу пятого элемента И, выход которого является выходом блока изменения час-тоты.1320794 Д 2 ОЕ 0708. д ль Е. ВлаМорг ентал оставиехред ор Л.Пилипенк дактор И.Касард ор Тираж 86 аказ 2658/5 Подписноекомитета СССРи открытийушская наб.,НИИПИпо д13035,сударствеам изобре осква, Жого нии Р4/ роизводственно-полиграфическое ЧЕСКОЯ ХОО-КО о 8 ого д 8 цгатпл оопцческод оразгача бныо закон ро до/мщЮк/й ейныо гапю рю- О оаиакс=155 кй иятие, г. Ужгород, ул. Проектная,