Программно-временное устройство

(3% (И) 3(5 Р С 05 В 19/18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф: о, 4 с ,";СФФЖМ(71) Особое конструкторское бюростанкостроения(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 647655, кл. 3 05 В 19/18, 1976.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3348057/18-24,кл. 0 05 В 19/18, 1981 (прототип).(54)(57) ПРОГРАММНО-ВРЕМЕННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный первым выходом к входу делителя частоты и к счетному входу первогосчетчика импульсов, соединенноговыходом с адресным входом первогоблока памяти, подключенного первымвыходом к первому входу блока сравнения, вторым выходом - к информационному входу дешифратора и к адресному входу второго блока памяти,соединенного управляющим входом с вторим выходом генератора тактовых импульсов, а выходом - с информационным входом второго счетчика импульсов и с вторым входом блокасравнения, подключенного выходом к сбросовому входу второго счетчика импульсов и к управляющему входу дешифратора, связанного выходом с входом второго блока памяти, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональ ных возможностей устройства путем одновременного независимого формирсвания временных команд, в него введены коммутатор, первый и второй блоки формирователей импульсов, подключенных входами соответственно к выходам делителя частоты и объекта управления, а выходами - к первым и вторым информационным входам коммутатора, соединенного третьим, информационным входом с третьим выходом первого блока памяти, управляющим входом - с первым выходом генератора тактовых импульсови управляющим входом второго счетчика импульсов, а выходом - со счет ным входом второго счетчика импульсов.30 35 55 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления станками, автоматическими линиями и другими объектами где по технологическому циклу требуется осуществлять различные задержки управляющих сигналов в зависимости от заданного времени или от заданного числа срабатываний входных механизмов и устройств.Известно устройство, содержащее генератор импульсов, группу элементов И, делитель частоты, счетчик времени, дешифратор, запоминающий блоксчетчик номера команды, первый элемент ИЛИ, выходом соединенный со счетным входом. счетчика времени, выход которого подключен к счетному входу счетчика номера команды, выходами подсоединенного к входам запоминающего блока, Выходы запоминающего блока соединены с входами счетчика времени и де" шиФратора, выходы которого соединены с первыми входами группы элементов И. В устройство также введены реверсивный счетчик, токовые ключи, блок коррекции реверсивного счетчика, блок управления реверсивным счетчиком, элеМенты И выбора счетных входов реверсивного счетчика, элемент НЕ, первый и второй элементы И и второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И. Первый . вход элемента И подсоединен к .одному из выходов запоминающего блока, а второй вход - к выходу первого элемента ИЛИ, первый вход которого подсоединен к выходу делителя частоты, а второй - к выходу второго элемента И, первым входом соединенного с одним из выходов дешифратора, а вторым - к первым входам группы элементов И и к выходу генератора импульсов. Выход второго элемента ИЛИ соединен с первыми выходами элементбв И выбора счетных входов реверсивного счетчика, выходы которых подсоединены к соответствующим , счетным входам, вторые входы элементов И соединены соответственно с первым выходом блока управления реверсивным счетчиком, входами соединенного с выходами счетчика номера команды, а вторым выходом - с входом блока коррекции реверсивного счетчика, выходы которого через реверсивный счетчик подсоединены.к входам токовых ключей 1 .Однако устройство имеет только один канал формирования заданного временного интервала для всего диапазона возможных значений временных задержек, Формирование заданных временных интервалов происходит последовательно один за другим в зависимости от номера команды, причем, формирование величины заданного вре-, менного интервала происходит с помощью одних и тех же элементов устройства.Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, состоящие в том, что формирование временных интервалов осуществ 1 О ляется только последовательно и исключена возможность одновременногонезависимого Формирования временныхкоманд. Кроме того, в устройствеисключена возможность счета числасрабатываний входных устройств н механизмов. Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее счетчик времени, первый блок памяти,О соединенный адресными входами,с выходами счетчика команд, первыми информационными выходами - с входамидешифратора, подключенного выходами к первым входам блока элементов И,делитель частоты, связанный счетнымвходом с первым выходом генератораимпульсов, а также схему сравненияи второй блок памяти, соединенныйадресными входами с первыми выходами первого блока памяти, информационными входами - с выходами счетчика времени, управляющи входом -с вторым выходом генератора импульсов, а выходами - с установочнымивходами счетчика времени и с первыми входами схемы сравнения, подключенной вторыми входами к вторымвыходам первого блока памяти, выходом - к вторым входам блока элементов И и к входу сброса счетчика 4 О времени, соединенного счетным вхо. дом с выходом делителя. частоты,подключенного установочными входамик третьим выходам первого блокапамяти,4 Устройство имеет число каналовуправления по числу выходов. Формирование заданных выдержек временипо различным каналам управленияпроисходит независимо друг от друга и одновременно по всем каналам.5 О Текущее значение отсчитываемоговремени по всем каналам управления хранится во втором блоке памяти,а номера каналов управления и величины выдержек времени, которыезаданы, хранятся в первом блокепамяти. Таким образом, формирова ние заданных выдержек времени для всех каналов управления происходит с помощью одних и тех же элементов 6 О и одновременно по всем каналам управления И .Недостатком устройства являютсяограниченные функциональные возможности, состоящие в том, что наряду 65 с формированием выдержек времени1062645 Счетчик 3 является счетчиком команд и представляет собой двоичный 65 счетчик, количество выходов которос отсутствует возможность счета входных импульсов по всем каналам управления, т.е. Формирование временных задержек подачи или снятия управляющих команд в функции заданного программной количества импульсов,поступающих на вход устройства в течение произвольного интервала времени.11 ель изобретения - расширениефункциональных возможностей путемодновременного независимого формироваиия временных команд.Поставленная цель достигается тем, что в программно-временное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный первым выходом к входу делителя частоты и к счетному входу первого счетчика импульсов, соединенного выходом с адресным входом первого блока памяти, подключенного первым выходом к первому входу блока сравнения, вторым выходом - к информационному входу дешифратора и к ад-, ресному входу второго блока памяти, соединенного управляющим входом с вторым выходом генератора тактовых импульсов, а выходом - с информационным входоМ второго счетчика импульсов и с вторым входом блока срав нения, подключенного выходом к сбросовому входу второго счетчика импульсов и к управляющему входу дешифратора, связанного выходом с входом второго блока памяти, введеныкоямутатор, первый и второй блоки формирователей импульсов, подключенных входами соответственно к выходам делителя частоты.и объекта управления, а выходами - к первым и вторыМ информационным входам коммутатора, соединенного третьим информационным входом с третьим выходом первого блока памяти, управляющим входомс первым выходом генератора тактовых импульсов и управлякщим входом второго счетчика импульсов, а выходом - со счетным входом второго счетчика импульсов.Такое выполнение программного устройства позволяет формировать временные задержки выдачи или снятия управляющих сигналов и команд не только в функции заданных программой эталонных временных интервалов, но и в функции от заданного ко-. личества импульсов, поступающих на вход устройства в любые случайные моменты времени (т. е. длительность временного интервала не задана программой).На Фиг. 1 представлена структур- " ная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - структура командного слова, на фиг. 3 - временная диаграмма работы генератора тактовых импульсов. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, первый счетчик 3 импульсов,коммутатор 4, второй счетчик 5 импульсов, второй блок 6,памяти, первый блок 7 памяти, блок 8 сравнения,дешифратор 9, первый и второй блоки формирователей 10 и 11 импульсов, объект 12 управления.Генератор 1 является двухтактнымгенератором импульсов и может бытьвыполнен на одной интегральной микросхеме К 155 ЛАЗ..Блок 7 памяти служит для хранениякомандных слов и представляет собой15 постоянное запоминающее устройство,работающее только в режиме считывания записанной в него информации,Количество командных слов, хранящихся в блоке 7, равно количеству выхо 20 дов устройства и в конкретном примере равно шестидесяти четырем.Блок 7 имеет такое количество первых выходов, сколько разрядов содержит та часть командного слова, кото 25 рая задает число эталонных временных интервалов или поступающих по одному из входов устройства счетныхимпульсов, которое необходимо для.Формирования соответствующего выходЗО ного сигнала устройства. В данномпримере это число может достигатьшестидесяти четырех и, следовательно,блок 7 имеет шесть первых выходов.Блок 7 имеет такое количество вто-рых выходов, сколько разрядов содержит та часть командного слова, которая определяет адрес соответствующего выхода устройства, Так как вданном примере устройство имеетшестьдесят четыре выхода, то блок40 7 имеет шесть вторых выходов,Блок 7 имеет такое количествотретьих выходов, сколько разрядовимеет та часть командного слова, которая определяет ту последователь 45 ность эталонных временных интервалов или последовательность счет+ных импульсов, которая требуетсядля формирования соответствукщеговыходного сигнала. В данном примере5 О суммарное количество этих последовательностей равно шестнадцати и,следовательно, блок 7 имеет четыретретьих выхода.Таким образом, командное словоимеет Шестнадцать разрядов, и объемпамяти блока 7 составляет шестьдесят.четыре шестнадцатиразрядных слова. Блок 7 может быть выполнен, например, на двух соединенных параллельно по адресным входам интеграль ных микросхемах К 573 РФ 1.1062645 Формирователи 10 и 11 являютсяформирователями импульсов, длительность которых равна длительностин цикла работы устройства.Формирователи 10 формируют им 5 пульсы, поступающие с выходов делителя 2 частоты на первые входы комо- мутатора 4. Число формирователей10 равно числу выходов делителя частоты 2.10 Формирователи 11 Формируют импульсы, поступающие с входов устройства на вторые входы коммутатора 4, Число Формирователей 11 равночислу входов устройства,15 В данном примере число .Формирователей 10 равно числу Формирователей11 и.равно восьми,Формирователи 10 так же, как иформирователи 11, могут быть выпол 20 иены, в данном примере, на восьмиинтегральных микросхемах К 155 АГ 1каждый.Дешифратор 9 может быть реализован на пяти интегральных микросхе 5 мах К 155 ИДЗ.В соответствии с количествомвыходов блока 7 каждое командноеслово (Фиг. 2) может быть разбитона три информационных поля: поле13 содержит величину требуемой задержки срабатывания заданного выхода, выраженную в двоичной коде,количество разрядов поля 13 равночислу первых выходов блока 7, в данной примере шести, поле 14 содерЗ 5 жит код адреса, соответствующегоэтой команде выхода устройства,этот адрес также является адресомдля блока 6 оперативной памяти,количество разрядов поля 14 равно40 числу вторых выходов блока 7, в данном примере шести, поле 15 содержит адрес входа коммутатора 4, Если адресуегьгй разрядами поля 15вход коммутатора 4 относится к45 группе его первых информационныхвходов, отсчет выдержки срабатывания заданного в поле 14 выхода устройства производится по эталоннымвременным интервалам - днскретам времени, задаваемым делителем 2 частотыи поступающим с его выходов на первую группу информационных входовкоммутатора 4,го зависит от числа командных слов,хранящихся в блоке 7, и в данномпримере равно шести.Такой;счетчик может быть выполнена двух последовательно соединенныхинтегральных микросхемах К 155 ИЕ 5.Блок б представляет собой оперативное запоминающее устройство, имегщее режимы считывания и записи инФормации.Объем памяти блока 6 в данномпримере составляет шестьдесят четыре шестиразрядных слова.Блок, б может быть выполнен нашести параллельно соединенных поадресным входам микросхемах К 565 РУ 2Блок 8 сравнения предназначендля поразрядного сравнения двух двоичных кодов. Разрядность этих кодовравна,.числу первых выходов блока 7,в данном случае шести. Такая схемаможет быть реализована на двухинтегральных микросхемах К 134 СП 1.Делитель 2 частоты представляетсобой двоичный счетчик, предназначенный для Формирования последовательностей эталонных временных интервалов путем деления частоты сигнала, поступающего на его вход спервого выхода генератора 1.Число выходов делителя 2 частоты определяется количеством последовательностей эталонных импульсов,необходимых для Формирования устройством выходных сигналов. Разрядность счетчика определяется величинами эталонных временных интерваловв каждой из последовательности ичастотой сигнала, поступающегона делитель 2 частрты от генератора 1.В данном примере число выходовравно восьми. Делитель 2 частетыможет быть выполнен на последовательно соединенных интегральныхмикросхемах К 155 ИЕ 5.Счетчик 5 может быть реализован на двух последовательно соединенных интегральных микросхемахК 155 ИЕ 7,Коммутатор 4 предназначен длякоммутации одной из группы последовательностей эталонных временныхинтервалов, поступающих с выходовделителя 2 частоты, либо одной изгруппы последовательностей входныхимпульсных сигналов, поступающихс выходов управляемого объекта через произвольные интервалы времени.Число первых информационных входов коммутатора 4 равно числу выходов делителя 2 частоты, в данномпримере восьмг. Число вторых информационных входов коммутатора 4 равно числу входов устройства и, вданном примере восьми.Коммутатор 4 может быть выполненна одной микросхеме К 155 КП 1. В том случае, когда поле 15 содержит адрес, относящийся к группевторых информационных входов коммутатора 4, выдержка срабатывания заданного выхода устройства происходитчерез определенное количество им пульсов, приходящих через произвольные интервалы времени и поступающихна входы устройства с выходов управляемого объекта 12. Эти импульсымогут быть отождествлены с опреде ленным числом срабатываний различных входных механизмов и устройств,входящих в управляемый объект 12.Количество разрядов поля 15 равно числу третьих выходов блока 7, вданном примере четырем.Устройство работаетследукщим образом.Тактовые импульсы Т 1 (фиг. 3) спервого выхода генератора 1 поступаютна счетный вход счетчика 3, увеличивая его содержимое с каждым импульсом на единицу.Состояние всех разрядов счетчика 3 в каждый момент времени определяет адрес очередной команды, Командное слово, хранящееся по этому 15адресу в блоке 7 памяти команд, появляется одновременно на всех йыходах блока 7: шесть разрядов на первых выходах, шесть разрядов на вторых выходах и четыре разряда на 20третьих выходах.Таким образом, на первых входахблока 8 сравнения появляется в двоичном коде величина требуемой в данной команде выдержки времени или количества импульсов, поступакщихс соответствукщего входа устройства. На вторых выходах блока 7 памяти выставляется в двоичном кодеадрес Ыестиразрядного слова, хранящегося в блоке 6 памяти. Одно-.временно этот код выбирает посредством дешифратора 9 адрес нужного выхода устройства. Четырехраэрядный.двоичный код на третьих выходахблока 7 определяет адрес одного из 35шестнадцати входов коммутатора 4.На управляющий вход блока 6 памяти поступает с второго выхода генератора 1 тактовый сигнал Т 2. Навремя появления такта Т 2 блок 6 пере ходит в режим записи входной инфор-.мации, которая поступает в блок 6с выходовсчетчикае 5, Эта информация записывается по адресу, поступающему с вторых выходов блока 7на адресные входы блока 6,В отсутствии такта 12 блок памяти 6 работает в режиме считыванияхранящейся в нем информации, котораяв соответствии с адресом выставляется на выходахблока 6. Эта информация поступает на вторые входыблока 8 сравнения, который сравнивает ее с заданным количествомвременных эталонных дискрет илисчетных импульсов, поступакщих на,первые входы блока 8 сравнения с.блока 7.В случае равенства кодов на первых и вторых входахна выходе блока 8 сравнения появляется сигнал, 60разрешакщий дешифратору 9 выдачукоманды на включение соответствующего выхода устройства, адрес которого в данный момент выставлен накодовых входах дешифратора 9 вторыми 65 выходами блока 7. Одновременно с этим сигнал с выхода блока 8 сравнения обнуляет счетчик 5.На время такта 12 блок 6 переходит в режим записи информации с информационных входов, которые соединены с выходами счетчика 5. Таким образом, по адресу, стоящему на ад- ресных входах блока 6, в этом случае будут записаны нули.В том случае, когда двоичное число с выхода блока 6 меньше числа на первых выходах блока 7, блок 8 сравнения не выдает сигнал разрешения дешифратору 9 и сигнал на обнуление счетчику 5Тактовый импульс Т 1, поступакщий на счетный вход счетчика 3, одновременно поступает на управляющий вход счетчика 5 и устанавливает его разряды в состояние, в котором находятся выходы блока 6.Таким образом, при отсутствии импульса на счетном входе счетчика 5 его состояние остается неизменным до следующего такта Т 1. Вследствие этого по очередному такту 12 состояние разрядов счетчика 5 запишется снова в ячейки блока 6 по этому же адресу, по которому оно было считано с блока 6 в такте Т 1. Эта информация в блоке 6 останется неизменной до следующего цикла работы устройства.Импульсы, поступакщие на счетный вход счетчика 5, будут соответствовать только определенному адресу, который выставлен на кодовых входах коммутатора 4 третьями выходами блока 7. Этот адрес определяет нужный вход коммутатора 4.Если адресуемый вход принадлежит группе первых информационных входов коммутатора 4, на его выходе будут появляться импульсы только через строго нормированные временные интервалы, которые задаются делителем 2 частоты.Если адресуемый вход выбирается иэ группы вторых информационных входов коммутатора 4, на его выходе импульсы появятся только тогда, когда на соответствующем входе устройства появится сигнал, означающий срабатывание определенного входного механизма или устройства, входящего в управляевый объект 12.Когда на выходе коммутатора 4 при выбранном его входе появится импульс, одновременно независимо от этого по такту Т 1, поступающему на управляющий вход счетчика 5,произойдет установка разрядов счетчика 5. Так как импульс с выхода коммутатора 4 подается на счетный вход счет"чика 5, то в этом случае его состояние изменится на единицу. По очередному такту Т 2 новое значение числа, 1062645 10увеличенное на единицу, находящееся в счетчике 5, запишется по тому же адресу в блок 6.Независимо от результата сравнения в блоке 8 сравнения счетчик 3 переходит к следующей команде в момент начала очередного такта Т 1 и перебирает таким образом все каналы управления объекта 12. После исполнения последней команды счетчик 3 в результате переполнения обнуляется и выдает на адресные входы блока 7 вновь адрес первой по программе команды, имеющей нулевой адрес.Таким образом, весь цикл работы устройства повторяется.В блоке б (оперативной памяти) происходит, таким образом, накопление по определенным адресам количества поступивших строго нормированных временных дискретлибо количества импульсов или срабатываний, поступающих через произвольные интервалы времени с входов устройства. Это накопление для каждой команды происходит по адресу, укаэанному в командном слове, и который является одновременно адресом для блока 6 оперативной памяти и адресом выхода устройства.Как только величина этой накопленной информации сравняется с заданным числом, поступающим с блоКа 7, с первых его выходов, блок 8 сравнения выдаст сигнал на включение соответствующего канала управления объектом 12 и одновременно с этим обнулит счетчик 5. Это нулевое значение запишется в блок 6 по тому же адресу. Таким образом, этот канал управления вновь готов для отсчета временной задержки либо количества срабатываний, заданного в команде входного устройства. Таким образом, предложенное программное устройство может управлятьсложным объектом техники, в частности, металлорежущим станком, выдавая команды управления по несколь ким каналам управления одновременно, формируя при этом эти командыне только с заданной в программевыдержкой времени, но и по истечении заданного в программе числа 10 срабатывания входных механизмови устройств, поступающих черезпроизвольные промежутки времени.Предлагаемое устройство можетбыть использовано на любых станках,автоматических линиях и других установках, где по технологическомуциклу требуется формировать команды управления с заданнойвыдержкойвремени или через заданное количество срабатываний различных ме- ) ханизмов кнопок, конечных выключателей и других входных устройств. Введение в устройство двух группФормирователей и коммутатора позволяет существенно расширить функциипрограммного устройства и областьего применения, так как при этомкоманды управления с выхода устройства Формируются не только чеЗО рез заданные выдержки времени,но и через заданное число срабатываний определенных механизмови устройств, входящих в объектуправления,35Это позволяет с помощью предлагаемого программного устройствастроить системы многоразового,многоциклового управления, учиты 4 ц вающие количество пройденных объектом управления шагов, количествовыполненных операций или другиеимпульсные сигналы от управляемыхобъектов,