Устройство для программного управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А ЯО 117591 3 Ш С 05 В 19/18Г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо делАм изОБРетений и отнР 1 ытий(71) Специальное конструкторскоебюро испытательных машин Производственного объединения "Точмашприбор",(56) 1. Патент ФРГ У 2213436,кл. 42 к 34/04, 1974.2. Авторское свидетельство СССР(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГОУПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор,импульсов, блок управления и после"довательно соединенные делительчастоты, первый коммутатор, первыйреверсивный счетчик, первый цифроаналоговый преобразователь, сумми"рующий усилитель, первый блок триггеров и первый логический блок, вы"ход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, выход дат"чика обратной связи соединен с вторым входом суммирующего усилителя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности управления,в него введены второй коммутатор, второй датчик обратной связи и последо-,вательно соединенные третий коммутатор, второй реверсивный счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь, второй суммирующий усилитель, второй блок триггеров и второй.логический блок, выход которого подключен к второму входу второго реверсивного счетчика, выход датчика обратной связи подключен к второму входу второго суммирующего усилителя, выходы первого и второго суммирующих усилителей подключены к первому и второму входам второго коммутатора, третий вход которого соединен с первым выходом блока управления с вторым входом первого и первым входом третьего коммутаторов, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, а третьи входы первого и третьего коммутаторов соединены с выходом генератора импульсов, первый и второй входы блока управления соединены с выходами первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, второй выход блока управления соединен с вторым входом делителя частоты, выход второго коммутатора подключен к исполнительному органу, а первый выход блока управления соединен с вторыми входами первого и второго логических блоков.Изобретение относится к автоматиКе и, в частности, может быть использовано для управления испытательнымимашинами с электрогидравлическимприводом. 5Известно устройство управления испытательными машинами, содержащее двазадающих устройства, два суммирующих усилителя, ограничительное устройство, коммутаторы, исполнительный 1 Оорган, объект управления (образец)и два датчика обратной связи - перемещения штока цилиндра и усилиядприложенного к образцу.С помощью задающего устройства, 15суммирующих усилителей и исполнительного органа регулируется состояниеобъекта по одному иэ датчиков обратной связи выход которого подсоединен на второй вход первого суммирующего усилителя (например, усилие,приложенное к образцу) . В ограничительном устройстве предварительно задается величина, соответствующая второму датчику обратной связи. Выход 25второго датчика обратной связи подсоединен к второму входу второго суммирующего усилителя.При превышении выходного сигнала первого суммирующего усилителя, предварительно заданнойвеличины в ограничительном устройстве передается управление спомощью коммутаторов на второй датчик обратной связи, Дальнейшее регулирование по второму датчику обратной связи осуществляется от второгозадающего устройства1,В процессе испытания возникает задача неоднократной программно-управляемой передачи управления. Однако 4 О использование комбинированного управления вносит погрешность в задание закона нагружения, а задание наперед заданной точки перехода к второму датчику обратной связи исключает воз можность программной передачи управления по другим критериям.Наиболее близким к изобретению является программный регулятор, содержащий генератор импульсов, делитель 50 частоты, коммутатор, реверсивный счетЧик, цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, исполнительный орган, триггер, логический блок, блок управления, объект управления и 55 . датчик обратной связи. Перед работой триггер и счетчик сбрасываются в ис. Ходное состояние, логический блок 91 2удерживает счетчик в режиме "Сложение". При этом коммутатор подсоединяет выход генератора к входу счетчика. При включении устройства импульсы поступают на счетчик. Как только сигнал преобразователя превышает сигнал датчика, на выходе суммирующего усилителя появляется сигнал, вызывающий срабатывание триггера, который переключает коммутатор, подсоединяя выход делителя частоты к реверсивному счетчику, а логический блокк выходу блока управления для управления работой по программе. Состояние датчика обратной связи записано в реверсивный счетчик и устройство начинает работы по программе3Однако известное устройство не имеет возможности неоднократной программно-управляемой безударной передачи сигналов управления с одного датчика обратной связи на другой, так как во время записи состояния сигналов нового датчика на входе исполнительного органа скачком меняется сигнал, что приводит к резкому изменению сигнала состояния объекта (удару) .Цель изобретения - повышение точности управления путем получения неоднократной программно-управляемой безударной передачи нового значения, сигналов управления с одного датчика обратной связи на другой.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления, содержащее генератор импульсов, блок управления и последовательно соединенные делитель частоты, первый коммутаторупервый реверсивный счетчик, первый цифроаналоговый преобразователь, суммирующий усилитель, первый блок триггеров и первый логический блок, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, выход датчика обратной связи соединен с вторым входом суммирующего усилителя, введены второй коммутатор, второй датчик обратной связи и последовательно соединенные третий коммутатор, второй реверсивный счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь, второй суммирующий усилитель, второй блок триггеров и второй логический блок, выход которого подключен к второму входу второго реверсивного счетчика, выход датчика обратной связи подключен к второму входу1117 звторого суммирующего усилителя,выходы первого и второго суммирующих усилителей подключены к первомуи второму входам второго коммутатора,третий вход которого соединен с пер 5вым выходом блока управления и с вторым входом первого и первым входомтретьего коммутаторов, второй входкоторого подключен к выходу. делителя частоты, а третьи входы первогои третьего коммутаторов соединеныс выходом генератора импульсов, первый и второй входы блока управлениясоединены с выходами первого и второго реверсивных счетчиков соответ 15ственно, второй выход блока управления соединен с вторым входом делителя частоты, выход второго коммутатора подключен к исполнительномуоргану, а первый выход блока управления соединен с вторым входами пер 20вого и второго логических блоков.На фиг. 1 представлена Функциональная схема предлагаемого устройства,на фиг. 2 - Функциональная схема бло 25ка управлениями на фиг. 3 в . Функциональная схема коммутатора, на фиг.4 - функциональная схема блока триггеров, на фиг. 5 - функциональнаясхема логического блока.Устройство содержит блок 1 управления,генератор 2 импульсов, делитель3 частоты, коммутаторы 4 и 5, реверсивные счетчики 6 и 7, цифроаналоговые преобразователи 8 и 9, суммирующие усилители 10 и 11, блоки триггеров 12 и 13, логические блоки 14 и15, коммутатор 16, исполнительныйорган 17, объект 18 управления, датчики 19 и 20 обратной связи,Блок управления выполняет функции 40задания программы управления для управляемого делителя 3, реверсивныхсчетчиков 6 и 7, логических блоков 14и 15, сравнения задания реверсивного счетчика с его текущим значением, 45выработки управляющего сигнала коммутатором 16 и переключения программы управления.Блок управления для однозонной испытательной машины, работающей в зоне 50сжатия или растяжения и не имеющейзнаковых разрядов в реверсивных счет-чиках 6 и 7 и цифроаналоговых преобразователях 8 и 9 (фиг. 2)состоит изкоммутатора 21, сумматора 22, двоичного счетчика 23 и устройства 24 хранения программы. В блок управленияприходят коды 25 и 26 с выходов ре 591 4версивных счетчиков б и 7, В управляемый делитель 3 подается код 27, влогические блоки 14 и 15, коммутаторы 4, 5 и 16 - сигналы 28 и 29 режима, в логические блоки 14 н 15 - сигнал 30 сложения. Элементы 21-23 могутбыть выполнены, нанрпмер, на микросхемах серии 155, устройство 24хранения программы - на микросхемахпостоянного запоминающего устройстваК 556 РТ 4, оперативного запоминающегоустройства или программных переключателях типа ПП 10 с коммутатором на,микросхемах серии К 155. Исходное положение в блоке управления устанавливается сигналом Начальная установкапрограммы", по которому выходной кодсчетчика 23 устанавливается в "0",устройство хранения программы выдаеткоды из нулевого адреса, По сигналам28 и 29, например, логический блок14 и коммутатор 4 устанавливаются врежим управления, логический блок 15и коммутатор 5 - в режим измерения,коммутатор 16 подключает к исполнительному органу сигнал с сумматора10. По сигналу 28 код 25 счетчикаб подключается к входам А сумматора22 с помощью кОммутатора 21.Блок управления работает следующим образом.В процессе работы изменяетсякод 25 со счетчика 6. Направлениесчета на . сближение с кодом задания выдается сумматором 22 в видесигнала 30. Когда код 25 сравнивается с кодом задания, вырабатываетсясигнал равенства кодов в сумматоре22, по которому изменяется состояниесчетчика 23. Изменяется код адресана входе устройства 24 хранения программы, которое выдает новые кодызадания программы, Если передача управления с датчика 19 на датчик 20не нужна, то сигналы 28 и 29 не изменяются. На вход В сумматора 22поступает новый код задания, исчезает сигнал "Равно", сигналом 30 задается направление счета.на сближениес кодом задания реверсивному счетчику 6. Если необходима передача управления с датчика 19 на датчик 20,сигналы 28 и 29 изменяются, По сигналу 28 подключается код 26 к входамА сумматора 22 с помощью коммутато-,ра 21. Дальнейшая работа осуществляется аналогично,Генератор 2 импульсов предназначен для формирования импульсов для5 11175 реверсивных счетчиков 6 и 7 в режимах измерения и управления. Он может бьггь выполнен на элементах серии К 155,Управляемый делитель 3 частоты предназначен для деления частоты следования импульсов с генератора 2 . по программе, задаваемой блокам 1 управления. Он может бьггь выполнен на микросхеме К 155 ИЕ 8.1 ОКоммутаторы 4 и 5 предназначены для переключения последовательности импульсов, приходящих с генератора 2 и управляемого делителя 3 на счетные входы реверсивных счетчиков 6 и 7, и управления пуском в режиме управления, Они могут быть выполнены на элементах серии К 155 (фиг . 3) . К коммутатору 4(5) приходят сигнал 28(29) управления из блока 1 управления и последовательности 3 1 и 32 импульсов с генератора 2 и делителя 3 частоты соответственйо и выдается последовательность 33 импульсов на счетные входы реверсивных счетчиков 6 и 7.Реверсивные счетчики 6 и 7 предназначены для счета импульсов путем сложения или вычитания в режимах управления или измерения. Они могут быть выполнены на микросхемах К 155 ИЕ 7.Цифроаналоговые преобразователи 8 и 9 предназначены для преобразования кода реверсивных счетчиков 6 и 7 в напряжение. Они могут бьггь выполнены при помощи устройств Ф 7077.Суммирукщие усилители 10 и 11 предназначены для сравнения аналоговых сигналов цифроаналоговых преобразователей 8 и 9 и усилителей датчи. 40 ков 19 и 20 и усиления разностного сигнала, Они могут быть выполнены на микросхемах К 553 УД 2. Блоки триггеров 12 и 13 предназна 45 чены для формирования сигналов сложения и вычитания для реверсивных счетчиков 6 и 7 из выходного сигнала суммирукщих усилителей 10 и 11 . Блок триггеров (фиг, 4) состоит из предварительного усилителя 34, компараторов 35 и 36, усилителей.Формирователей 37 и 38 и триггеров 39 и 40, В блок триггеров приходит сигнал 4 1 с суммирующего усилителя 10(11) и выдает сигналы вычитания 42 и сложения 43 в режиме измерения в логический блок 14(15) . 91 бБлок триггеров работает следую,образом.Сигнал 4 1 усиливается предварительным усилителем 34 до величины,обеспечивающей устойчивую работу ка;параторов 35 и 36, Компаратор 35имеет порог срабатывания в областиположительных напряжений, компаратор36 - в области отрицательных напряжений. Усилители-формирователи 37 и38 согласуют уровни напряжений компараторов с уровнями ТТЛ, Настройкойпорогов срабатывания компараторовобеспечивается устойчивая зона "0".Сигнал с компаратора 35, имеющегоположительный порог срабатывания, по.ступает на триггер 39, формирующийсигнал 42 вычитания, Сигнал с компаратора 36, имеющего отрицательныйпорог срабатывания, поступает натриггер 40, формирующий сигнал 43сложения. Для устранения помех триггеры 39 и 40 тактируются.Логические блоки 14 и 15 предназначены для формирования сигналовсложения и вычитания для реверсивных счетчиков в режимах управленияи измерения с учетом знаков, В однозонной испытательной машине логический блок упрощается и его функцияводится к переключению сигналов сло.ения и вычитания в зависимости отрежима. К логическому блоку 14(15)приходят сигналы вычитания 42 и сложения 43 для следящего режима изблока триггеров 12(13), сигнал 30сложения и сигнал 28(29) управлениярежимом из блока 1 управления (фиг.5).Логический блок 14(15) выдает сигналы44 и 45 в реверсивный счетчик 6(7).Логические блоки могут быть выполнены на микросхемах серии К 155.Коммутатор 16 предназначен для переключения аналогового управляющегосигнала исполнительным органом 17от суммирующих усилителей 10 и 11 посигналу 28 блока управления и представляет собой переключающий контакт, управляемый одним сигналом.Коммутатор может бьггь выполнен намикросхеме К 590 КН 2,Устройство работает следующим образом.Блоком 1 управления задается про -грамма управления и обеспечивается управление в двух режимах: управленияи измерения. Исходное состояние задается внутри блока управления выходом на начальный адрес программы./Остальные блоки устанавливаются в исходное положение по программе путем поочередного включения в режим измерения. По сигналу блока управления, например, коммутатор 4 и логический блок 14 устанавливаются в режим управления, коммутатор 5 и логический блок 15 - в режим измерения. Коммутатор 16 подключает сигнал с сумматора 10 к исполнительному 10 органу 17. По сигналу "Пуск", поступающему на коммутатор 4, импульсы с выхода генератора 2 через делитель 3 частоты поступают на вход счетчика 6, соединенного с преобразователем 15 8, с выхода которого подаются на суммирующий усилитель 10, формирующий команду через коммутатор 16 исполнительному органу 17, воздействующему на объект 18. Состояние объекта контролируется датчиком 19 обратной связи, выход которого соединен с вторым входом суммируюшего усилителя 10. В то же время контролируется состояние датчика 20 блоком триггеров 13, которые срабатывают на положительную или отрицательную разность суммирующего усилителя 11 и включают через логический блок 15 вычитание или сложение реверсивного счетчика 7, Импульсы с выхода генератора 2, минуя делитель 3, поступают через коммутатор 5 в счетчик 7 который начинает работать в усЭкоренном режиме. Как только сигнал35 с преобразователя 9 становится равным сигналу датчика 20, на выходе суммирующего усилителя появляется сигнал, вызывающий срабатывание триггеров 13, которые запрещают прохождение импульсов на входе счетчика 7.40 Таким образом, записывается текущее состояние датчика 20 в счетчик 7.По программной команде блока 1 управления о передаче управления на датчик 20 обратной связи блокируется ло 45 гическим блоком 15 управление от блока триггеров 13, коммутатором 16 выход суммирующего усилителя 11 подключается к исполнительному органу 17, разрешается управление логическим блоком 14 от блока триггеров 12, выход делителя 3 частоты подключается коммутатором 5 к входу счетчикалогический блок 15 включается на управлениеВ результате импульсы с выхода генератора 2 через делитель 3 и коммутатор 5 поступают на вход счетчика 7, соединенного с преобразовате 591 8 лем 9, с выхода которого сигнал подается на суммируюций усилитель 11, формирующий через коммутатор 16 команду исполнительному органу 17, воз - действующему на объект 18, Теперь состояние объекта контролируется датчиком 20 обратной связи. Устройство продолжает выполнять заданную программу, Состояние датчика 19 записывает - ся в счетчик 6 с помощью блока триггеров 12, логического блока 14, коммутатора 4, цифроаналогового преобра - зователя 8 и суммирующего усилител 3 10. Передача управления на датчик 19 аналогична .Применение предлагаемого устройства позволяет программно задавать закон нагружения, комбинируя управление от разных датчиков обратной связи, что расширяет возможности осуществления методик испытания, дает возможность достоверного повторения программы нагружения, предохраняет объект управления (образец) от повреждений при передаче управления, т,е. осуществлять безударный зажим образцов, проводить без остановки испьггания образцов на растяжение с передачей управления на другой датчик в зоне пластической деформации согласно ГОСТ 1497-73, проводить испытания образцов на малоцикловую и многоцикловую усталость, комбинируя мягкий и жесткий режимы по программе.Кроме того, за счет высокой достоверности при статических испытаниях, исключения потерь времени при переходах с датчика на датчик и увеличения скорости нагружения образца в пластической области предлагаемое устройство позволяет повысить произ -водительность испытательных машин на207 и соответственно увеличить эффективность их работы. Работа устройства проверена на макете разрывной машины. Устройство использовано в разработке универсальной машины на растяжение-сжатие усилием 10000 кН, установки ИТПи изгибной машины.Предлагаемое устройство не требует специальной синхронизации. Иинимальный период следования импульсовгенератора должен бьггь больше задержки прохождения сигнала переключениярежимов, последняя должна бьггь меньше времени реакции управления с исполнительным органом на управляющиисиг нал .1111591 г Составитель И.ШвецРедактор О.Юрковецкая Техред О.Неце Коррект рохма аз 7218/31 Тираж 841 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушскодписно тета СССРкрытийая наб д. 4/5 Патент", г, Ужгород,Проектная, 4 Фили