Устройство для программного управления

(191 (11)51)5 С 05 Б 19/18 6 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ юл,1 Отрукторское бюролитехнического и Сл Сп ГОсудАРственныи нОмитетпО изОБРетениям и ОТНРытиямпРи Гннт сссР н двторсному свидяткльста(56) Авторское свидетельство СССР1182489, кл . С 05 В 19/18, 1986,Авторское свидетельство СССР1462246, кл. С 05 В 19/18, 24,08.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАЫЯОГО УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться для управления щаговыми приводами, Цель изобретения - сокращение объема памяти, увеличение ъфункциональных возможностей, уменьшение трудоемкости создания и наладки устройства. Устройство формирует импульсную последовательность по информации, хранимой в блоке памяти 1. Эта информация представляет собой таблицу приращений козффициентов деления частоты генератора 5. Козф 4 кциенты рассчитываются с помощью арифметического блока (сумматора-вычитателя) 3 и накапливающего регистра 4, Устройство самостоятельно производит смену режимов движения. В зависимости от точки в таблице приращений, с которой начинается работа, и от частоты генератора формируются зависимости с различными параметрами. Это обеспечивает адаптацию устройства к величине нагрузки на исполнительный привод. 4 ил, 1550476Изобретение относится к автоматикевычислительной технике и предназначено для использования в системах управления щаговыми приводами прецизи 5онных координатных столовЦель изобретения - сокращение объеМа памяти, расширение области применения за счет обеспечения почти неограниченного числа вариантов характеристик разгона в части крутизны (ус- .орения) и максимального значениячастоты выходных импульсов, приводяее к улучшению динамики (быстродействия) привода, введения режима дотяжукир упрощение наладки устройства,На фиг, 1 приведена функциональнаясхема устройства; на фиг, 2 - примерыреализации арифметического блока (с 1)и делителя (о); на фиг. 3 - алгоритм 2 Оработы устройства; на фиг. 4 - примеры кривых разгона при различных управ,;ляющих сигналах,Устройство содержит блок памяти 1,счетчик адреса 2, арифметический блок 25,счетчик числа шагов , триггер РАЗГОН 8-1, триггер ПУСК 8-2, блок сравнения 9, элементы ИЛИ 10-1 и 10-2, Зпрегистр 11, первый вход управленияУПР 1 12, вход начальной установки,НУ 13, второй вход управления УПР 2 14,информационный вход Н 15, вход запуска ПУСК 16, выход 17,Устройство работает следующим образом (фиг, 1-3),3 начале работы (блок 1 алгоритмана фиг. 3) на устройство подаютсясигналы ИУ, УПР 1 и УПР 2 (блок 2);устройство приводится в исходное состояние - в счетчик 2 и регистр 11загружается стартовый адрес, триггерРАЗГОН 8-1 в "О" (состояние "разгон"),триггер ПУСК 8-2 в "О" (состояниестоп"), регистр 11 вО, Логический"О" с выхода триггера ПУСК 8-2 запрещает делителю 6 выдачу импульсов навыход 17. Адрес стартового приращенияпосле загрузки в счетчик 2 поступаетна адресный вход блока памяти 1. Брезультате происходит выборка этогоначального приращения (блок 3, фиг,З),Его код появляется на выходе блокапамяти 1 и поступает на один из информацион 1 ых входов блока 3, Устройство оказывается в исходном состоянии, в котором может находиться произвольное время (блок 4, фиг.З). Дпя запуска устройства на его входы 11 15 и ПУСК 16 подают соответственно число шагов отработки и импульс запуска (блок 5, фиг.З), В счетчик 7 загружается число Б, триггер 8-2 устанавливается в "1", это означает, что устройство запущено (блок 6, фиг,З). )1 п с триггера 8-2 разрешает работу делителю 6, Делитель 6 начинает цикл деления (для схемы, приведенной на фиг. 2 б - цикл прямого счета) с нулевого состояния (до этого момента был активный сигнал на его обнуляющем входе), По достижении максимального состояния счетчика (фиг, 2 б) формируется импульс переноса, который используется в качестве выходного импульса устройства. К этому моменту блок 3, находящийся в режиме суммирования, формирует коэффициент деления как сумму предыдущего значения коэффициента и приращения. По импульсу с выхода делителя 6 этот коэффициент записывается в регистр 4 и в следующем цикле будет принят делителем 6, Таким образом, происходит конвейерное Формирование и передача значения коэффициента деления для делителя 6, Кроме того, импульс с выхода делителя 6 изменяет состояние счетчиков 2 и 7: содержимое счетчика числа шагов 7 уменьшается на единицу (блок 8, фиг.З), а содерю- мое счетчика 2 в режиме "разгон" уменьшается, в режиме торможение увеличивается на единицу, при достижении конца таблицы перестает менять свое состояние (стационарный скоростной режим). Дпя выбора типа изменения содержимого счетчика 2 проводится несколько проверок, Проверяется соотношение между числом, хранимым в регистре 11 (это стартовый адрес таблицы и одновременно число шагов, расходуемых на торможение) и числом в счетчике 7 (текущее количество шагов, которое необходимо отработать приводу). Эту операцию выполняет схема сравнения 9 (блок 9, фиг. 3). Гсли второе число сравнялось с первым, то наступил момент перехода в режимторможения", В противном случае устройство должно либо остаться в режиме разгон (в который устройство устанавливается по сигналу НУ со входа НУ 13), либо перейти в стационарный скоростной режим (как указы 1 вапось,существует также режим дотяжки , который также является стацио5 15504парным, цо при минимальной скорости),Условием перехода в скоростной стационарный режим является достижениеконца таблицы, т,е. нулевой ячейки, блока памяти 1 (блок 10, Фиг.3). Если конец таблицы це достигнут, счетчик 2 уменыпает сное состояние наединицу (блок 11, Фиг. 3). В результате происходит выборка очередногоприращения в блоке памяти 1 (блок 12,фиг. 3), суммирование его со значением предыдущего коэффициента с помощьюарифметического блока 3 и регистра 4(блок 13, фиг. 3), Полученный новыйкоэффициент принимается делителем(блок 7, Фиг. 3), начинается новыйцикл работы устройства. Если достигнут конец таблицы, т.е. счетчик 2 обнулился, формируется сигнал заема,.который устанавливает н "1" триггер8-1 (блок 14, Фиг. 3)Это означает,что разгон закончился. "1 с выходатриггера 8-1 запрещает прохождениеимпульсов через элемент ИЛИ 10-2 на 25вычитающий вход счетчика адреса 2.Счетчик перестает менять свое состояние, находясь н состоянии ГГГ (одновременно с Формированием сигналазаема счетчик переходит из нулевогосостояния н состояние РГР). Длятого, чтобы привод перешел в стационарное движение, необходимо, чтобы вячейке с адресом РГГ хранилось приращение, равное нулю. Устройство цач 35нет Формировать выходные импульсы спостоянной частотой, определяемойпоследним коэффициентом, рассчитанным ио таблице приращений, т.е. последний коэффициент участка разгона 4 Оявляется также коэффициентом стационарного скоростного режима,Стационарный режим продолжится домомента достижения содержимого счетчика числа шагов 7 числа шагов, отводимых на торможение (это число хранится н регистре 11), 3 этом случаепроисходит смена активных состоянийи ина выходах блока сравнения 9; 1 исчезает с первого выхода и появляетсяна втором, Этим открывается дпя прохождения импульсов элемент ИЛИ 10-1,подключенный к суммирующему входусчетчика 2, Начнется увеличение содержимого этого счетчика т е просмотр таблицы приращений в обратномпорядке (от состояния РГР черезсостояния 000, 001, 002и т,д. до стартового состояния на. 76 6адресном входе блока памяти 1) (блок16, Аиг, 3). При этом выбранные приращения (блок 17 Фиг. 3) будут нычи -татьсл из текущих значений коэффициентов (блок 18 фиг. 3) н блок 3 ц регистре 4, благодаря смене управляющего сигнала ца соответствующем входеблока 3. Устройство начнет формировать кривую торможения, Этот режимбудет продолжаться до обнуления счетчика числа шагов 7, Обнуление означает заверыенце отработки заданногоизвне числа шагов (блок 15 Фиг. 3),Счетчик 7 Аормирует сигнап заема, который устанавливает .в 0 триггер8-2, запрещающий работу делителя 6(блок 19 Фиг, 3), Устройство переходит в состояние "стоп" (Глок 20,Фиг. 3),На Фиг. 4 показаны примеры выходных характеристик устрсцстна. Всятаблица приращений хранит данные,дающие 8 - образный разгон. В этом случае старт замедленный, помогающийпреодолеть встречаюппьйся н ряде случаен поньппснцьй момент сопротивленияири троганци с места. 11 аксимальныеускорения приходятся на среднюю частьхарактеристики, Это обеспечивает минимум временных затрат для выхода намаксимальные скорости (поньппаетсябыстродействие). 3 завершающей частихарактеристики н области максимальныхскоростей ускорения плавно уменьшаются до нуля (предотнращается опасностьпропуска шагов и срыва вращения), НаФиг, 4 такая кривая обозначена цифрой 1, Если с помощью сигналов навходе УПР 2 14 уменьшить частоту генератора 5, принять старт с самого начала таблицы (со старыих адресов блока памяти 1), то кривая будет иметьтот же характер, но в целом нсе уско -рения будут снижены и снизится максимальная скорость (кривая 2). Это позволит разгонять привод при повьппеннойнагрузке. Если начать Аормировать характеристику с последней трети таблицы, получится очень пологая кривая сминимальными ускорениями (3). Этотзакон может использоваться при значительных сопротивлениях приводу, например, при механической обработке. При холостых проходах ненагружецного привода или при совпадении направления сил на привод и его движения (например, сила тяжести при движении вниз) может применяться ускоренныйразгон (4)В нем можно исключить начальнуюю част 1 ь таблицы (т.е. начальныйизгиб 8 в образн кривой), подав стартовый адрес, приходящийся на началонаиболее крутого участка, на вход5УПР 1 12 и,одновременно увеличив частоту генератора 5, чтобы не уменьшил 1 сь величина максимальной скорости.В случаях, когда невозможно перед началом движения точно определить числошагов, можно сначала отработать сразгоном и торможением приближенноечисло шагов, а затем запустить устройсно с минимальной неизменяющейсяскоростью, контролируя положение привс 1 да на каждом шаге (режим дотяжки",кривая 5). Во всех случаях возможнаостановка устройства по сигналу наводе НУ 13, обеспечивая механическую 20целостность привода при возникновенииаварийной ситуации,,Проведем оценку уменьшения объемаблока памяти 1. Определим разрядностькдда коэФФициента. Примем частоту ген 6 ратора 5 равной 20 11 Гц (максимапьн 1 я частота для 155 серии), максим 1 льная частота выходных импульсов -15 КГц (днигатель Д 111 И). В областивь 1 соких скоростей дискрет измененияч.густоты двигателя (минимальцый) 10 Гц,Кроме поньппения надежности в частипропуска шагов и срыва вращения, так 1 я величина дискрета обеспечиваетвдзможность Формировать любую кривуюс точностью лучше О, 17 С учетом тогд, что стартовый момент имеет максимальную величину при частоте 50100 Гц, получаем максимальный коэффициент, равный 20 ИГц/100 Гц = 200000.Такое число размещается в 18-разрядной сетке. 13 разрядов обеспечиваюти минимальный дискрет меньше, чем в10 Гц. Для 512 ыагов разгона (размер -ности таблицы) н прототипе потребуется 512 18 - разрядных слов или9216 бит, Теперь определим разрядность.,м пксимальцого приращения, 11 аксимальный дискрет частоты при самом быстромразгоне не превьпдает 150 Гц. Например, для средней части кривой дляпоследовательных частот 5000 Гц и5150 Гц коэАФицценты равны соответственно 4000 и 3830. Разница составляе г 120, Это число размещается в 7 разряжцой сетке, Объем памяти устройства будет составлять 512 к 7-разрядныхслов или 3584 бита, Объем уменьшилсяпримерно в 2,5 раза,Таким образом, в предлагаемом устройстве существенно уменьыены затраты памяти. Создание и настройка устройства стали менее трудоемкими(умейьшились затраты на программирование, отладки требует только однакривая), При одной таблице н памятиустройство может Формировать почтинеограниченное с практической точкизрения число вариантов характеристикразгона. Это обеспечивает широкиеадаптационные возможности устройства,приводя к улучшению динамики приводапри всех вариантах нагрузки. Введениедополнительного режима дотяжки позволяет использовать устройство н замк -нутых контурах управления в режимереального времени,Формула изобретенияУстройство для программного управления, содержащее блок памяти, счет - чик адреса, счетчик числа ыагон, блок сравнения, два триггера, два элемента ИЛИ, делитель частоты, выход которого подключен к входу счетчика числа шагов и к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, а также к выходу устройства, выход счетчика адреса соединен с входом блока памяти, а выход заема счетчика адреса соединен с 8-входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, первый выход блока сравнения соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, а второй выход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ соединены соответственно с суммирующим и нычитающим входами счетчика адреса, инФормационный вход устройства подключен к инФормационному входу счетчика числа шагов, вход запуска устройства соединен с С-входами счетчика числа нагов и второго триггера, выход которого соединен с разрешающим входом делителя частоты, счетный вход которого подключен к выходу генератора, выход счетчика числа шагов соединен с первым входом блока сравнения, а выход заема - с первым Й-входом второго триггера, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью сокращения объема памяти, расыирения области применения и упрощения наладки устройства, введены ариФметический блок и два регистра, причем выход блока памяти соединен с первым инФормационным входом арифметического устройства, выход которого соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с информационным входом делителя частоты и с5 вторым входом арифметического устройства, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока сравнения, С-вход первого регистра подключен к выходу делителя частоты, первый управляющий вход устройства соединен 1 с информационными входами счетчикаадреса и второго регистра, вход начальной установки устройства подключен к С-входам счетчика адреса и второго регистра, а также к Е-входам первого и второго триггеров и первогорегистра, второй управляющий вход устройства подключен к управляющему входу генератора, выход второго регистрасоединен с вторым входом блока сравнения.лий рректор акая 27 ираж 6 Подпис ретениям и открытиям при ГКНТ ССС ушская наб., д, 4/5 Государственного комитета по из 113035, Москва, Ж,роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10