Устройство для программного управления технологическими процессами

Союз СоветскикСоциапистическикРеспублик п 187747 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 30,10,81,Бюллетень М 40Дата опубликования описания 03.11.81 йо делам иэабретений и открытийУСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕН ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОБЕССАМИ Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и предназначено для использования в манипуляторах и других объектах при создании робототехнических комплексов.Известно устройство для программного управления технологическими процессами 1Однако это устройство не содержит обратных связей с управляемым объектом, что ограничивает область его применения.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устро ство для программного управления технологическими процессами, содержащее блок памяти и подключенный к первому входу устройства кодовый преобразователь, соединенный выходом с одним входом компаратора 21Это устройство позволяет управлять различными по типу одиночными объектами (например, манипуляторами), однако оно не обеспечивает одновременно 2го управления группой объектов и неимеет шины связи с технологическимоборудованием, Это ограничивает функциональные возможности устройства исужает область его применения.Бель изобретениярасширение области применения устройства,Указанная цель достигается тем, чтов устройство для программного управления технологическими процессами, содержащее блок памяти и подключенный.одним входом к первому входу устройства кодовый преобразователь, соединенныйвыходом с одним входом компаратора,введены блоки регистров, коммутатор,дешифратор, нуль - индикатор, генераторы импульсов, счетчик и ключи, соединенные выходами с выходами устройства ивходами - с выходом первого блока регистров, соединенным с другим входомкомпаратора, и выходом первого генератора импульсов, подключенного входомк первым входам первого блока регисров, блока памяти,.второго генератора20 40 1 Р 1 иулы;ов и счетника и чор("3 уишРф 141 тор - ко второму входу счегцьа и выходу блока памяти, соединенному со вторым входом первого блока регистров иодним входом коммутатора соединенно го другим входом со вторым входом устройства через второй блок регистров,другой вход которого подключен к третьему входу первого блока регистров, другому входу кодового преобразователя, 10третьему входу блока памяти и выходувторого генератора импульсов, третийвход которого через нуль - индикатори третий генератор импульсов соединенсоответственно с выходом и третьим входом счетчика.На фиг. 1 приведена функциональнаясхема устройства ф на фиг, 2 - форматкоманд;на фиг. 3 - управляющие синхроимпульсы.Устройство содержит, шину 1 связис внешним обрудованием, второй блок 2регистров (входной регистр), коммутатор 3, причем регистр 2 и коммутатор3 составляют блок 4 связи с внешнимоборудованием, шину 5 управляющих воздействий, ключи (они же развязывающиеусилители) 6, первый генератор 7 импульсов (формирователь длительности управляющих воздействий), первый блок 8регистров (выходные регистры), причемусилители 6, генератор 7 и регистры 8составляют блок 9 управляющих воздействий, блок 10 памяти, блок 11 управления,состоящий из второго генератора 12 им 35пульсов (синхроимпульсов), нуль- индикатор 13, счетчика 14, третьего (низкочастотного) генератора 15 импульсов идешифратора (команд) 16, шину 17 связи с датчиками, кодовый преобразователь(блок связи с датчиками) 18 и компаратор 19,Блок 4 связи с внешним оборудованиемпредназначен для приема и анализа сигналов состояния внешнего оборудования,45с которым взаимодействуют объекты управления и которое само может являться объектом управления. Внешнее оборудованиеподключается к входу устройства по шине 1, Сигналы от оборудования фиксируются на входном регистре 2 в блоке504 и затем через комутатор 3 этого блокаподключаются к входу блока 10 памяти,где производится анализ состояния этихсигналов. Управляющий вход коммутатора 3 подключен. к выходу блока 10 памяти, По этому входу задается номервнешнего входа, состояние которого нужно подать на вход блока 10 памяти. Блок О управляющих во;.;и й, тинипредназначен для хряиеиия, ф рмнрования длительности, усиления и выдачиуправляющих воздействий на объекты управления, которые подключаются к блокупо шине 5, Блок состоит из ряда выходных регистров 8 (по числу объектовуправления), развязанных усилителями6 и формирователя 7 длительности управляющих воздействий, Информационныевходы регистров 8 связаны с выходомблока 10 памяти.Управляющие входы усилителей 6 подключены к выходу генератора 7, входкоторого, а также управляющие входырегистров 8 подключены к соответствующим выходам дешифратора (команд) 16в блоке 11 управления. Ключи 6 обеспечивают гальваническую развязку и усиление управляющих сигналов,Блок 10 памяти предназначен дляхранения управляющей программы, выборки и выдачи команд в блоки О, 4 и 11.Блок содержит стандартные для памяти элементы: счетчик адреса, запоминающее устройство и выходной регистр,Выход блока подключен к входам блоков4, 9 и 11, первый управляющий входподключен к выходу блока 4, а второй -к выходу дешифратора 16 команд в блоке 11, По последнему входу в блок памяти поступают сигналы изменения счетчика (ветвление программы).Блок 1 1 предназначен для управления работой всех составных частей устройства с помощью сигналов операций исинхроимпульсов, а также для выборкипрограммируемых выдержек времени, Блоксостоит из дешифратора 16 команд, генератора 12 синхроимпульсов, нуль - индикатора 13, счетчика 14, низкочастотного генератора 15,Счетный вход счетчика 14 подключенк выходу низкочастотного генератора 15,управляющий вход которого связан с выходом нуль - индикатора 13, вход йоторого, в свою очередь связан с выходомсчетчика 14, Управляющие входы счетчика 14 и генератора 12 синхроимпульсов подключены к соответствующим выходам дешифратора 16 команд, Выходнуль - индикатора 13 подключен к уп-,равляющему входу генератора 12 синхроимпульсов, По этому входу производится блокировка синхроимпульсов при отсутствии нуля на счетчике 14,Второй управляющий вход генератора12 синхроимпульсов является входомблока для подключения к выходу компя5 87ратора 19 с паяц блокировки синхроимпульсов при пали пш сигнала несравнения, Дешифратор 16 команд соответствуюшими выходами подключается к блокам 10 и 9. Выходы генератора 12 подключаются к входам синхронизации всехблоков,Сигналы операций с выхода дешифратора и синхроимпульсы от генератора 12управляют работой триггерных схем (регистров) во всех блоках устройства,Блок 18 связи с датчиками предназначен для приема сигналов с датчиковположения объектов управления, преобразования их в двоичный код и выдачиего на первый вход компаратора 19 (текушее положение объектов управления),второй вход которого подключен к выходным регистрам 8 блока 9. Выход компаратора 19 подключен к управляюшему входу генератора 12 синхроимпульсов в блоке 11, Компаратор 19 сравнивает текушее положение объектов управления с за-,данным,Устройство работает следуюшим образом.Оно рассчитано на выполнение группыкоманд управления выходными регистрами блока 8 (не менее восемь команд);команды условного пропуска по состоянию одного из входов шины 1; командыбезусловного перехода;команды заданияпрограммируемых выдержек времени; команды условной задержки по состояниюодного иэ входов шины 1; команды остановки,Возможна реализация и других типовкоманд. Команда (фиг. 2) имеет два поля: поле кода команд КК и, поле адреса А,Код команды преобразуется в сигналыотдельных операций дешифратором 16.Сигналы операций управляют занесениемадресной части команды в выходные регистры блока 9, в счетчик адреса блока 10, в счетчик 14,Порядок выборки команд из эапоминаюшего устройства последовательныйпо счетчику адреса и может быть изменен с помощью команд условного и безусловного ветвления путем занесенияадреса с выходного регистра блока 10памяти в счетчик адреса этого блока,При запуске устройства в блоке 11начииает вырабатываться группа управляюших синхроимпульсов (фиг, 3),По импульсу И 1 происходит выборка команды из запоминающего устройства блока 10 памяти. По импульсу И 2происходит фиксашя состояния шин 1 и747 10 15 20 25 Зо 35 40 50 55 6 617 на регистрах в блоках 4 и 18 ПОимпульсу И 4 адрес в блоке памяти увеличивается на единицу, По импульсу ИЗпроисходит исполнение команд.По командам управления выходнымирегистрами 8 информация иэ адреснойчести регистра команд заносится в один/иэ регистров 8 блока 9, Информация свйхода регистра 8 поступает на входусилителя 6, где стробируется сигналомс выхода генератора 7 (в качестве этойсхемы может быть использован, например, одновибратор) и выдается по шине5 на объект управления, который начинает соответствуюшее движение в пространстве,Ввиду того, что заданное на выходерегистра 8 положение координат объектапо сравнению с текущим положением координат на выходе блока 18 изменилось,то на выходе компаратора 19 появляется сигнал несравнения, Этот сигнал поступает на вход генератора 12 и блокируетвыработку импульсов и исполнение очеРредной команды до момента сравнения заданных и текущих координат, Блокировка вииочается только после последней команды изэтой группы команд управления по сигналу из дешифратора 16 команд или по одному из разрядов адреса в команде.Ввиду того, что время выборки и исполнения группы команд управления объектами много меньше времени отработкиуправляющих воздействий этими объектами можно сказать, что управляющие воздействия выдаются одновременно на группу объектов управления.Команда условного пропуска содержит в адресе команды номер входа нашине 1, Этот номер с выхода регистра2 пропускается через коммутатор 3 ипоступает на вход счетчика в блоке 10.Если этот сигнал равен единице, то счетчик адреса должен увеличиться на единииу по импульсу ИЗ и затем, как обычно, еше импульсом И 4, а иначе состоиние счетчика изменяется только импульсом И 4, Этим обеспечивается пропускочередной команды, если нужный сигналприсутствует на входе устройства.По команде безусловного переходапроисходит занесение адреса с выходаблока 10 памяти в счетчик адреса этогоже блока.,По команде задания выдержки временивеличина задержки, указанная в адресекоманды, заносится в счетчик 14, Таккак состояние счетчика 14 стало отличным от нуля, то нуль - индикатор 138774 20 40 50 разрешает работу генератора 15 и одновременно блокирует выработку синхроимпульсов,По сигналам из генератора 15 происходит последовательное вычитание единицы из счетчика 14, Как только егосостояние станет равным нулю, нульиндикатор 13 выключает генератор 12и разрешает выработку синхроимпульсови исполнение, следующей команды, 0В команде условной задержки в ад ресной части указывается номер входа. на шине 1. В результате состояние этого сигнала через блок 4 подается навход блока 10. Если указанный сигнал 5на шине связи равен нулю, то по сигналу операции блокируется увеличение счетчика адреса импульсом И 4. Так как адрес ячейки ЗУ не изменился, то эта команда будет выбираться и исполнятыяповторно до тех пор, пока опрашиваемыйсигнал появится на входе устройства, Команда остановки сбрасывает триггер пуска в генераторе 12 и прекращает работу устройства. 25Таким образом, наличие блока связис внешним оборудованием и блока формирования управляющих воздействий позволяют одновременно управлять группойразнотипных объектов в том числе и технологическим оборудованием. Возможностьветвления по сигналам от внешнего оборудования позволяет строить гибкие программы управления. Прогриммируемыйтаймер позволяет задавать широкий инЗ 5тервал выдержек времени при работе соборудованием, не ийеющим обратнойсвязи с устройством,;Это расширяет функ циональные возможности устройства,Предлагаемый принцип построения устройства позволяет просто изменять егоконфигурацию путем резервирования количества каналов управления.Устройство может быть использовано при автоматизации производственных45процессов для управления манипулятороми сопутствующим им технологическимоборудованием. Особенно эффективно применение устройства в робототехнологических комплексах на основе группы манипуляторов, В этом случае одно предлагаемое. устройство может заменитьряд устройств индивидуального управления манипуляторами и сопутствующимоборудованием, Кроме того, устройствоможет обмениваться сигналами по шииам 1 и 5 не только с объектами управления, но и с аналогичными устройствами, диспетчерскими пультами или ЗВМ,76 8Это позволяет использовать устройство не только в отдельных РТК, но и применять в автоматизированных системах, управляемых ЗВМ,Премущества применения предлагаемого устройства заключаются в том, что оно позволяет управлять группой разнотипных объектов и заменить собой группу устройств индивидуального управления, в сочетании с предлагаемой системой команд строить более гибкие программы управления, допускает связь с управляющей ЭВМ, диспетчерскими пультами или .с аналогичными устройствами с целью синхронизации и передачи отдельных сообщений и может быть рассчитано на переменное число объектов управления, Кроме того, благодарятаймеру, команде условной задержки и блоку связи с внешним оборудованием оно позволяет управлять большим числом технологического оборудования, имеющего широкий разброс рабочих циклов с наличием и без наличия сигналов: обратной связи. формула изобретения.сУстройство для программного управления технологическими процессами, содержащее блок памяти.и подключенный одним входом к первому входу устройства кодовый преобразователь, соединенный выходом с одним входом компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения . устройства эа счет управления группой объектов по замкнутому контуру," оно содержит блоки регистров, коммутатор, дешифратор, нуль - индикатор, генератора импульсов, счетчик и ключи, соединенные выходами с выходами устройства и входами - с выходом первого блока регистров, соединенным с другим входом компаратора, и выходом первого генератора импульсов, подключенного входом к первым входам первого блока и регистров, блока памяти, второго генератора импульсов и счетчика, и через дешифратор - ко второму входу счетчика и выходу блока памяти, соединенному со вторым входом первого блока регистров и одним входом коммутатора, соединенного другим входом со вторым входом устройства через второй блок регистров, другой вход которого подключен к третьему входу первого блока регистров, другому вхо877476 ду кодового преобразователя, третьемувходу блока памяти и выходу второгогенератора импульсов, третий вход которого через нуль - индикатор и третийгенератор импульсов соединен соответственно с выходом и третьим входом счетчика,10Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР472332, кл. б 05 В 19/08, 1974.5 2. Авторское свидетельство СССР596912, кл. О 05 В 19/08, 1976В 77478 иа из Составитель С. ХлебниковТехред С.Мигунова Редактор Ю, Ковач Филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 9611/70 Тираж 943ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам. изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5