Устройство для разгона и торможения электропривода

(54) МО(57) тине томас Я спеет бь рограмм ого управлен ль изобретен альных возмож и функции ав втономной от ия электроприя - расширени остей за счет рийного тормо аботки заданводом. Ц функцион еализац жения и ОО ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ СТРОИСТВО ДЛЯ РАЗГОНА И ТЭЛЕКТРОПРИВОДАзобретение относится к аввычислительной технике ить использовано в система ной величины перемещения с автоматическим определением момента начала торможения. Устройство для разгона и торможения электропривода содержит управляемые делители 3 и 2 частоты, счетчик 4, генератор 1 опорной .часто ты, реверсивный счетчик 12, блок 13 совпадения, элемент НЕ 8, элемент И 17, элемент ИЛИ 16, а также регистр 19 ускорения, регистр 14 скорости, одновибратор 18, элемент НЕ-И 7, элемент НЕ-ИЛИ 5, элемент НЕ 15, элементы И-НЕ 10, 11, 9 и 20, вычитающий счетчик б, входы "Торможение внешнее", "Торможение аварийное",Код ускорения", "Код скорости "Код перемещения". Устройство обе чивает повышение эффективности управления электроприводом, например, в графопостроителях, станках с программным управлением, координатных столах, промьпппенных роботах. 3 ил.ХдИзобретение относится к автомати, ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления электроприводом наУпример, в графопостроителях, станках с программным управлением, координатных столах, промьппленных роботах.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации функции аварийного тормо, жения и автономной отработки заданнойвеличины перемещения с автоматическим определением момента начала торможения. 15На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема управляемого делителя частоты; на фиг, 3 - возможные закоры изменения рабочей частоты Р2 О во времени при изменении кода скорости (а), кода перемещения (б), кода ускорения (в).Устройство для разгона и торможения электропривода содержит генератор 1 опорной частоты, первый 2 и второй 3 управляемые делители частоты, счетчик 4 импульсов, элемент НЕИЛИ 5, вычитающий счетчик 6 импульсов, элементы НЕ-И 7, НЕ 8 и И-НЕ 9 - 3 Ореверсивный счетчик 12, блок 13 совпадения, регистр 14 скорости, элементы НЕ 15, ИЛИ 16 и И 17, одновибратор 18, регистр 19 ускорения и элемент И-НЕ 20.В состав управляемого делителя 2 частоты входят одновибратор 21, счетчик 22 и элемент 23 сравнения.Генератор 1 опорной частоты предназначен для генерирования импульсов опорной частоты Р, и может быть выполнен как кварцованным, так и беэ кварца по известным схемам в зависи" мости от требований.Управляемый делитель 2 частоты45 предназначен для формирования рядаРгаличастот Р = в в ., где ч - целое положичтельное число (ч б 1,2,3ч )при этом ч соответствует минимакс5 О мальному значению ускорения при отработке разгона и торможения электропривода.Управляемый делитель 3 частоты предназначен для выработки изменяющеся во времени частоты выходных им 55 пульсов во время разгона, торможения и вьдачи импульсов постоянной частоты при движении с постоянной ско- . ростью, т.е. для деления частоты импульсов, поступающих с выхода уПравляемого делителя 2 частоты на тактовый вход управляемого делителя 3 частоты. Коэффициент деления последнего2Н,мО ф 2 Ф где И=2 х х,2х, где хх ,х , - код на управляющих входах делителя, формируемый реверсивным счетчиком 12. Первый управляемый делитель 3 частоты может быть выполнен на одной или нескольких микросхемах, объединенных обычнь 1 м способом в каскад для достижения требуемой разрядности.Элемент НЕ-ИЛИ 5 используется для пропуска на выход устройства имуль- - сов со счетчика 4 или импульса "Пуск" счетвертого элемента И-НЕ 20.Назначение вычитающего счетчика 6 Импульсов состоит в хранении кода величины перемещения, т.е. количества импульсов И, , подлежащих вьдаче устройством до момента начала торможения, а также для вычитания логических единиц при вьдаче импульсов с выхода устройства, т,е. формирования и хранения кода оставшегося числа импульсов, подлежащих вьдаче до момента начала торможения. Вычитающий счетчик может быть выполнен, например, на одной или нескольких микросхемах в режиме вычитания, соединенных в каскад для достижения требуемой разрядности. 1Реверсивный счетчик 12 служит дляформирования, хранения и вьдачи на .управляемый делитель 3 частоты и блок13 совпадения изменяющегося во времяразгона и торможения и неизменногово время движения с постоянной скоростью двоичного кода, соответствующего достигнутому на текущич моментзначению выходной рабочей частотыБлок 13 совпадения предназначендля сравнения кода величины максимальной скорости электропривода, т.е.кода заданной максимальной рабочейчастоты, хранящегося в регистре 14скорости, с текущим значением кодарабочей частоты,Регистр 14 скорости используетсядля хранения и выдачи на блок 13 совпадения кода максимальной скорости,которую должен достичь электропривод, 1386964т.е. кода максимальной рабочей частоты.Второй элемент НЕ 15 предназначендля блокирования прохождения импульсов рабочей частоты через первый элемент И-НЕ 10 на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 при достижении заданной максимальной рабочейчастоты, соответствующей движениюс постоянной скоростью.Одновибратор 18 предназначен дляформирования стробирующего импульсана первом входе элемента И 17 в момент, когда импульс рабочей частотыотсутствует на выходах первого и второго элементов И-НЕ 10 и 11, т.е. поспаду импульсов рабочей частоты. Этимисключается появление лишнего импульса на вычитающем входе реверсивногосчетчика 12 в момент начала торможения,Регистр 19 ускорения служит дляхранения и выдачи кода ускорения науправляющие входы второго управляемого делителя 2 частоты. Код ускоренияесть двоичное представление числа ч.Четвертый элемент И-НЕ 20 предназначен для блокирования прохождениясигнала "Пуск" в режиме торможения,а также в режиме останова, когда вычитающий счетчик 6 обнулен открытвычитающий вход реверсивного счетчика 12) с целью устранения возможностипуска устройства до завершения торможения.35Одновибратор 21 (фиг. 2) предна 4значен для выработки импульса сбросасчетчика 22 и для формирования импульсов частоты Р/ч, подаваемыхна тактовый вход первого управляемого делителя 3 частоты.Счетчик 22 служит для подсчетаположительных импульсов, поступающихс выхода генератора 1 опорной частоты, и выдачи кода на элемент 23 срав 45нения,Элемент 23 сравнения используетсядля сравнения кода на выходах счетчика 22 с кодом ускорения и выдачиразрешающего потенциала на вход одновибратора 21 в случае равенства указанных кодов,Устройство работает следующим образом.После включения питания производится сброс реверсивного счетчика 12и счетчика 4 (цепи сброса не показаны). Импульсы рабочей частоты на выходе устройства отсутствуют, так каккоэффициент деления первого управляемого делителя 3 частоты равен бесконечности из-за того, что на управляющие входы последнего поступают логические нули по всем разрядам с реверсивного счетчика 12,На следующем этапе производитсяподготовка устройства к работе, которая заключается в подаче кодов перемещения, ускорения, скорости на информационные входы и сигналов "Запись 1", "Запись 2", "Запись 3" натактовые входы вычитающего счетчика 6импульсов, регистра 10 ускорения ирегистра 14 скорости. Таким образом,в результате подготовки в вычитающемсчетчике 6 импульсов записан код величины перемещения И , т.е, числоимпульсов, которое должно быть выдано устройством до момента начала торможения, в регистре 19 ускорениязаписан код величины ускорения ч,в регистре 14 скорости - код величины максимальной скорости ч.Генератор 1 опорной частоты непрерывно генерирует импульсы частотойР, , Импульсы поступают на вход управляемого делителя 2 частоты, науправляющие входы которого поступаеткод заданной величины ускорения ч.Управляемый делитель 2 работает следующим образом. Импульсы с генератора 1 опорной частоты поступают насчетный вход счетчика 22. Состояниевыходов счетчика 22 изменяется подвоздействием импульсов Рположительной полярности. Код с выходасчетчика 22 поступает на первые входы схемы 23 сравнения, на вторые входы которой поступает код величиныускорения чс выхода регистра 19ускорения,При достижении равенства кодов, которое возникает по спаду импульса Рген с вы ода элемента 23 сравнения высокий логический уровень поступает на вход одновибратора, на инверсном выходе .которого формируется импульс, подаваемый на тактовый вход первого управляемого делителя 3 частоты, а на прямом - импульс сброса счетчика 22. Таким образом, при поступлении на вход управляемого делителя 2 частоты ч импульсов на его выходе появляется один импульс, т.е. выходная частота понижается в ч раз.Р гцГ= - "="-. Импульсы частоты Е /у сГЕН , выхода управляемого делителя 2 часто: ты поступают на тактовый вход управляемого делителя 3 частоты, но на выход устройства не проходят из-за наличия логических нулей на управляющих входах управляемого делителя 3 частоты. 10Короткий импульс положительной полярности по входу "Пуск" проходитчерез четвертый элементы И-НЕ 20 иНЕ-ИЛИ 5 на выход устройства и явля, ется первым импульсом рабочей частоты. По спаду импульса код, хранящий-ся в реверсивном счетчике 12, увели чивается на единицу и становится отличным от нуля и равным единицеКод с выхода реверсивного счетчика 12 20 поступает на управляющие входы управ-ляемого делителя 3 частоты. Коэффициент деления последнего становится1 Юравным 2 , на его выходе появляются импульсы, которые поступают на вход 25счетчика 4, выполняющего Функцииусреднителя с коэффициентом МС выхода счетчика 4 импульсы проходят на выход устройства. Содержимоереверсивного счетчика 12 увеличивает ся по каждому импульсу рабочей частоты на выходе устройства. Коэффициент деления управляемого делителя 3 частоты уменьшается. Частота импуль."сов Е на выходе устройства увеличи 5 35 вается. Идет процесс разгона. Код с выхода реверсивного счетчика 12, поступающий на первые входы блока 13 совпадения, сравнивается с кодом заданнсй максимальнои рабочей частоты, поступающим на входы блока 13 .совпадения с выходов регистра 14 скорости.При достижении максимальной рабочей частоты, т.е. при равенстве кодов, поступивших на первые и вторыевходы блока 13 совпадения, на выходе последнего появляется высокий логический уровень, а на выходе элемента НЕ 15 - низкий логический уровень, блокируниций прохождение импульсов с50 выхода устройства через элемент И-НЕ10 на суммирующий вход реверсивногосчетчика 12. Состояние выходов последнего с этого момента и коэффициент деления управляемого делителя 3г 5частоты остаются неизменными до момечта начала торможения, Устройством осуществлчется выдача импульсов с заданной максимальной частотой Г , ,т,еосуществляется движение с постоянной скоростью.Импульсы с выхода устройства через элемент И-НЕ 9 поступают на вычитающий вход вычитающего счетчика 6импульсов и уменьшают его содержимое,Процесс вычитания единиц происходитдо тех пор, пока на выход устройстване будут выданы И, импульсов, т.е,пока содержимое вычитающего счетчика 6 импульсов не станет равным нулю.В этом случае на выходе элемента НЕ-И7 появляется высокий логическийуровень, а на выходе элемента НЕ 8 -низкий уровень, который блокируетэлементы И-НЕ 10, 9 и 20. Одновременно производится деблокирование элемента И-НЕ 11 и устройство переходитв режим отработки торможения.Импульсы рабочей частоты с выходаустройства через элемент И-НЕ 11 начинают поступать на вычитающий входреверсивного счетчика 12, что приводит к уменьшению кода на его выходахи, следовательно, к увеличению коэффициента деления управляемого делителя 3 частоты на выходе устройства,Рабочая частота на,выходе устройствауменьшается до тех пор пока реверсивный счетчик 12 не обнулится. Этоприводит к прекращению выдачи импульсов устройством и отработка цикла разгон - движение с постояннойскоростью - тормбжение завершается.Устройство позволяет осуществить.отработку перемещения, т.е. процессразгона-торможения и без достижениязаданной максимальной скорости зслучае малых перемещений, т.е. безвыхода на максимальную рабочую частоту Ьривая М , Фиг, Зб),Устройство позволяет осуществитьаварийное торможение электроприводав любой момент отработки кривой разгона - торможения путем подачи высокого логического уровня напряженияна вход "Торможение аварийное" . стройства, Поступивший н, вход элемента ИЛИ 16 сигнал аварийного торможения открывает элемент И 17, а импульс с одновибратора 18 сбрасываетв нуль вычитающий счетчик 6, проходя,через элемент И 17 т.е. переводитустройство в режим торможения, Одновременно с этим сигнал аварийноготорможения сбрасывает в нуль регистр19 ускорения, что приводит к переводу управляемого делителя 2 частотыв режим деления частоты с минимальным коэффициентом деления, равным 1, .т.е. торможение осуществляется с максимально возможным ускорением.5В случае внешнего по отношению к устройству определения момента торможения в вычитающий счетчик 6 импульсов при подготовке устройства к работе заносится максимальная величина кода перемещения. Устройство выполняет отработку разгона, а затем отработку движения с постоянной скоростью. Внешнее торможение осуществляется подачей высокого логического уровня на вход "Торможение внешнее" устройства. Высокий логический уровень через элемент ИЛИ 16 открывает элемент И 17 и импульс с одновибратора 18 сбрасывает вычитающий счетчик 6 20 в нуль, что приводит к режиму отработки торможения с заданной величиной ускорения.Устройство позволяет отрабатывать управление разгоном-торможением 25 электропривода при различных значениях заданной максимальной скорости электропривода, т.е. максимальной рабочей частоты (см. фиг. За), при различных значениях величин перемещения (фиг.Зб), при различных ускорениях разгона - торможения (фиг.Зв).Известное устройство для разгона и торможения электропривода характеризуется отсутствием возможности автономной бтработки заданной величи 35 ны перемещения с автоматическим определением момента торможения, а также возможности выполнения экстренного аварийного торможения.40Предлагаемое изобретение расширяет функциональные возможности устройства (примерно в 2 раза) вследствие возможности реализации автономной отработки заданной величины перемещения с автоматическим определением момента торможения, а также выполнения экстренного торможения;снижает динамическую погрешностьэлектропривода за счет ликвидацииступенчатости изменения частоты приразгоне и торможении, Указанные преимущества обеспечивают повышение эффективности управления электроприводом, например, в графопостроителях, 55станках с программным управлением,координатных столах, промьппленныхроботах,Формула изобретения Устройство для разгона и торможения электропривода, содержащее генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом первого делителя частоты, реверсивный счетчик, выходы которого соединены с информационными входами второго делителя и с первыми входами блока совпадения, выход второго делителя частоты соединен со входом счетчика импульсов, а также первый элемент НЕ и элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом элемента И, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации функции аварийного торможения и автономной отработки заданной величины перемещения с автоматическим определением момента начала торможения, введены регистр ускорения, регистр скорости, одновибратор, элемент НЕ-И, элемент НЕ-ИЛИ, второй элемент НЕ, четыре элемента И-НЕ и вычитающий счетчик импульсов, вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого через одновибратор соединен с вычитающим входом вычитающего счетчика импульсов и с выходом первого элемента ИНЕ, первый вход которого подключен к выходу устройства и к первым входам второго и третьего элементов И-НЕ, а второй вход - к выходу второго элемента НЕ, к второму входу второго элемента И-НЕ и к первому входу четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к входу "Пуск" устройства для разгона и торможения электропривода, а выход четвертого элемента И-НЕ соединен с первым входом элемента НЕ-ИЛИ, выходом подключенного к выходу устройства, а вторым входом - к выходу счетчика импульсов, выход блока совпадения соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ-И и к входу второго элемента НЕ, выход вычитающего счетчика импульсов соединен с входом элемента НЕ-И, выходы регистра ускорения со"1386964 Ядускореьояс бьцода регистра ф ЯРУ а Щрд а;. 866 Заказ 1495/46 Подписно гр. пр-тие, г, Ужгород, ул, Проектная,Произвединены с управляющими входами первого делителя частоты, установочный вход - с первым входом элемента ИЛИ ,и с первым входом устройства, второйвход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, тактовый вход второго делителя частоты соединен с выхоцом первого делителя частоты, выходы регистра скорости подключены к вторым входам блока совпадения, информационный вход регистра скорос, ти является входом "Код скорости",тактовый вход - входом Запись 1устройства, вход "Код ускорения"которого соединен с информационнымвходом регистра ускорения, вход Кодперемещения" - с информационным входом вычитающего счетчика импульсов,тактовые входы регистра ускоренияи вычитающего счетчика импульсов подключены соответственно с входами