Устройство для программного регулирования

",1". о",1,Щ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Е;,.Ь.1 О .А 2 бласти приме ре тен ия - расширен иеция за счет расширенип ро г раммно-аппа ратноироксимирующих кривыхщих воздействий. Онадецием реги14 - четвергера 17 и номенклатуры 9 43 .В,.уцтяну, Ткачецко стра зада) того 16 э их связей.ит в расши устройства.8)тельство СССРВ 19/18, 1983.ПРОГРА 2 НОГО РЕ тения сос 1 рименени озможнос ейной ап как роксисится к цифрораммному управпользовано при елин вий свает и здеи еспе рьир пден гулирования и уменьшение суммарных ммируемых мик -У ТП. Пель изоб а ратных затрат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение отн вой автоматике и пролению и может быть ипроектировании прогрроконтроллеров для А формируемых апдля управляю- достигается ввеия 13, второго ементов 1, тригСущность изобререции области путем обеспечеинейной, так и ции управляющих емым вагом. Это е точности реИзобретение относится к автоматике, предназначено для программного регулирования технологическими процессами и является усовершенствованием изобретения по авт. св. М 56006.Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет реализации возможности получения на выходе устройства как линейно, так и нелинейно изменяющихся управляющих воздействий и управления точностью аппроксимации путем изменения коэшфициента деления делителя за время выполнения одной подпрограммы и управления режимом работы задающего генератора.На фиг.1 показана Функциональная схема устройства; на Фиг.2 - пример функциональной схемы генератора импульсов; на фиг.3 - временная диаг - рамма функционирования; на Фиг.4 графики зависимости изменения кода счетчика н случае линейной (а) и нелинейной (б) аппроксимации.Сущность изобретения состоит в расширении области применения устройства за счет расширения номенклатуры аппроксимирующих кривых и управления точностью аппроксимации кривой регулирующего сигнала путем программного изменения частоты следования импульсов задающего генератора. В блоке памяти в каждой микрокоманде выделяются дна разряда, от значения которых зависит подача упранляющих сигналов на входы управления направлением счета регистра задания и на третий вход задающего генератора. Это определяет, как за время ныполне - ния одной подпрограммы изменяется содержимое регистра задания, т.е. коэффициент деления частоты увеличивает-, ся, уменьшается либо остается постоянным и с какой Скоростью происходят эти изменения. Это приводит к тому, что содержимое счетчика изменяется непропорционально отсчитываемому времени, в результате на выходе реверсивного счетчика могут быть получень 1 нелинейные отрезки, Аормируемые с различной точностью.Устройство программного регулирования (Фиг,1) содержит блок 1 памяти, регистр 2 адреса, регистр 3 времени, делитель 4 частоты, ренерсивный счетчик 5, генератор 6 импульсов, регистр 7 задания, первый элемент И 8,5 1 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 второй и первый элементы ИПИ 9 и 10, первый и второй элементы задержки 1 и 12, регистр 12 режима, второй четвертый элементы И 14 - 16, триггер 17 .Первый вход устройстваПуск соединен с первыми входами второго и первого элементов ИЛИ 9 и 10 и первым входом генератора 6 импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И 8 и счетными входами регистра 3 времени и делителя 4 частоты. Второй вход ус 1 ройства соединен с нторым входом генератора 6 импульсов. Группа инверсных выходов регистра 3 времени соединена с входами элемента И 8, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛР 9 и третьим входом элемента ИЛ 10. Выход элемента ИЛИ 9 соединен с п-нходом регистра 2 адреса, группа выходов которого соединена с группой адресных входов блока 1 памяти. Выход переполнения регистра 3 соединен со счетным входом регистра 2 и вто - рым входом элемента ИЛИ 1 О, выход которого соединен через элемент 11 за - держки с ч-входом блока 1 памяти и входом элемента 12 адержки. Выход элемента 2 задержки соединен с нхо 1дами записи регнс гра 3 и регистра 7 задания, группа инФормационных выходов которого соединена г. группой нходон делителя 4, Выход блока 1 памяти соединен с входом запис счетчика 5, выходы которого являются выходами устройства. Первая группа выходон блокапамяти соединена с П-входами счетчика 5 и регистра 7, перный и второй управляющие выходы которого соединены с входами управления на- правлением счета счетчика 5. Вторая группа выходов блока 1 соединена с 0-входом регистра 3. Группа управляющих выходов блока 1 соединена с входами второго элемента И 14 и Э-входом регистра3 режима, первый и второй выходы которого соединены с входами управления направлением счета регистра 7 задания, выход делителя 4 соединен с С-входом регистра 7 задания, вьмод второго элемента 12 задержки соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И 15 и 16, выход второго элемента Р 14 соединен с вторЫм инверсным входом третьего элемента И 15 и вторым входом четвертого элемента И 1 Ь, выход третьего эле1524024 5мента И 15 соединен с входом записи регистра 13 режима, выход четвертого элемента И Ь соединен с К-входом регистра 13 режима и входом Т-триггера .17, выход которого соединен с третьим входом задающего генератора 6.Генератор 6 импульсов (фиг.2) содержит триггер 18, первый и второй элементы и 191 и 19, 2, первый и второй генераторы 20.1 и 20,2 элемент ИЛИ 21,Блок 1 памяти предназначен для хранения программ работы устройства. Информация на выходах блока 1 появляется при поступлении сигнала на вход Ч.Регистр (счетчик) 2 адреса предназначен для задания адреса ячейки блока 1, иэ которой должна быть считана очередная программа. Увеличение на содержимого регистра 2 осуществляется по сигналу, поступающему на вход "+1", а установка и "0" по сигналу на входе К.Регистр (счетчик) 3 времени предназначен для отсчета времени выполнения одной программы, Запись информации в него происходит через входы П по сигналу на входе С, а увеличение на "1" - по сигналам на входе "+1". Сигнал на выходе переполнения 3.1 появляется после того, как в нем записан код 11 на вход "+1" поступит очередной импульс. Этот импульс приводит регистр 3 в нулевое состояние.Делитель 4 частоты предназначен для деления частоты следования импульсов генератора 6. КоэфФициент деления задается .кодом на выходе регистра 7 задания.Реверсивный счетчик 5 предназначен для изменения управляющей уставки и выдачи ее на выход устройства. Запись информации в счетчик 5 осуществляется по сигналу на входе Ч. Счет импульсов производится в зависимости от потенциальных сигналов на входах "+1" и "-1", При поступлении импульсов на вход С при единичном сигнале на входе "+1" ("-1") содержимое счетчика 5 увеличивается (уменьшается).Генератор 6 импульсов предназначен для задания тактовой сетки работы устройства,Пуск генератора 20.1 (20.2) осуществляется при наличии единичного сигнала на выходе элемента И 19.1 (19,2), Генератор 20.1 (20.2) формирует импульсы частот Г, (Гг.1,). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6Разблокировка генератора 20.(20.2) происходит при единичном состоянии триггера 18 и наличии нулевого (единичного) сигнала на третьем входе, поступающего от триггера 17.Регистр (счетчик) 7 заданчя предназначен для хранения и изменения кода, определяющего коэффициент деления делителя 4.Принцип действия и назначение входов регистра 7 задания аналогичны счетчику 5. Срабатывание регистров(счетчиков) 2 3, (5), 7, 13 осуществляется задним фронтом импульсов.Первый элемент И 8 предназначен для определения момента окончания работы устройства в результате выполнения всех программ, хранящихся в блоке 1 памяти. Элемент ИПИ 9 предназначен для формирования сигнала обнуления регистра 2 адреса. Элемент ИПИ 1 О предназначен для формирования сигнала считывания очередной программы из блока 1 памяти. Элемент 11 задержки предназначен для задержки сигнала считывания информации иэ блокапамяти на время срабатывания регистра 2 адреса. Элемент 12 задержки предназначен для задержки сигнала, управляющего записью информации э ре - гистры времени 3 и задания 7 на время срабатывания блока 1 памяти. Регистр 13 режима предназначен для записи кода, управляющего изменением содержимого регистра 7 задания и час - тотой задающего генератора 6.Этот код выбирается двухразрядным. Комбинации 00 на входе элемента И 14 соответствует случай линейной аппроксимирующей кривой, когда изменение содержимого регистра 7 в процессе функционирования устройства при реализации одной подпрограммы не происходит. В этом случае на выходах регистра 13 присутствуют нулевые сигналы. Комбинации 01 (1 0) на 0-входе регистра 13 соответствует случай нелинейной аппроксимации, когда в процессе выполнения подпрограммы происходит увеличение (уменьшение) содержимого регистра 7. Комбинация 11 соответствует переходу на другую частоту задающего генератора 6.Второй элемент И 14 предназначен для формирования сигнала, свидетельствующего о наличии на управляющем выходе блока 1 памяти комбинации 11. Четвертый элемент И 16 предназначендля форм иров ан ия сигнала, уп равляющего обнулением регистра 13 режимаи состоянием Т-триггера 17,Устройство работает следующим об 5разом.В первом такте на вход запускаустройства поступает сигнал, проходящий через элемент ИЛИ 10 на вход элемента 11 и через элемент ИЛИ 9 навход сброса регистра 2 (фиг.2). В результате чего на адресных шинах блока 1, который может быть реализованв виде постоянного запоминающего устройства, устанавливается код начального адреса 00.Во втором такте на входе элемента12 задержки и на управляющем входеблока 1 памяти появляется сигнал,прошедший через элемент 11 задержкис выхода элемента ИЛИ 10, приводящийк появлению на выходах блока 1 информации, запсанной по адресу, установ -ленному в регистре 2.В третьем такте сигнал с выхода 25элемента 12 задержки поступает на управляющие входы регистров 3 и 7, наинформационные входы которых к этомувремени с третьих и вторых выходовблока 1 подаются соответственно кодвремени и код, определяющий частотуследования импульсов делителя частоты и направлене изменения уставки.Если в третьем такте с первого выхода блока 1 памяти на управляющийвход счетчика 5 поступает единица,то с вторых входов блока 1 памяти всчетчик 5 принимается новое значениеуставки, выдаваемое на выход устройства. При этом в тех разрядах регистра 7 задания, которые управляют направлением счета, должны быть нули,запрещающие изменение уставки в счетчике 5 при поступлении сигналов с выхода делителя 4 на счетный вход счетчика 5.В четвертом такте с выхода генератора 6 импульсов на счетные входы делителя 4 и регистра 3 и один из входов элемента И 8 поступает импульс,50который уменьшает на единицу код врегистре 3. Длительность импульсовгенератора 6 меньше времени срабатывания регистра 3. На счетные входыреверсивного счетчика 5 и регистра 755задания поступают импульсы с выходацелителя 4 частоты, частота которыхзависит от кода на информационныхвходах делителя Импульсный .сигнал увеличивает либо уменьшает значение уставки в реверсивном счетчике 5.Содержимое регистра 7 задания изменяется в зависимости от сигналов на выходе регистра 3. Если единичный сигнал присутствует на входе+" регистра 7, то его содержимое при каждом поступлени .".а С-вход сигнала с выхода делителяСудет увеличиваться на единицу, Это приводит к изменению (увеличению) коэффициента деления (кода на входе делтеля 4 частоты), а следовательно, и частоты поступления импульсов на счетный вход реверсивного счетчика. Если сигнал единицы присутствует на входе -1" регистра 7 задания, то его содержимое будет уменьшаться на единицу, вызывая увеличение частоты импульсов на выходе делителя 4, и увеличивая крутизну аппроксимрующей кривой (фиг, 4 б).Если а выходах регистра 13 сигналы отсутствуют, содержимое регистра 7 задания не изменяется и содержимое счетчика 5 изменяется линейно(фиг, 4 а). Если на цвухразрядном выходе блока 1 памят.: присутствует сигнал 11, то о сигналу перехода к очередной программе с выхода второго элемента 12 зацержки прозойдет обнуление регистра 3 и переключение Т- триггера 17 в инверсное состояние. В результате на третий выход генератора 6 поступит сигнал, изменяющий частоту импульсов, Работа устройства при этом не изменяется.Четвертый такт повторяется до техпор, пока на выходе переполнения регистра 3 времени не появится единица, что говорит об окончании очередного интервала времени. По данному сигналу, поступающему на счетный вход регистра 2, его значение увеличивается на единицу, и на адресных входах блокапамяти устанавлвается адрес следующей ячейки памяти. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 10 поступает на вход элемента 11 .Затем устройство переходит ко второму такту.Цикл работы завершается, когда после очередного третьего такта, в котором в регистр 3 времени был принят нулевой код признака конца цикла, в четвертом такте на все входы элемента И 8 поступают еднины. Этоприводит к появлецпс ца его выходесигнала, ироходяпего через элементИЛИ 9 ца вход сброс регистра 2 через второй элемент ИИ 1 О ца входэлемента 11. В этом такте н регистре2 устанавливается нулевой код, соответствующий началу цикла регулиронания, устройство переходит к второмутакту.Для обеспечения варьирования формирования упранляюШих воздействийточностью, например, при аппроксимации участков с различной степеньюкривизны без увеличения объема блокапамяти, исполг зуется триггер 7, который управляв частотой импульсовна выходе генератора 6, Лля изменениясостояния триггера 7 н днухразрядномполе на выходе блока 1 задется код11, которьи вызывает цоинление единичного сигнала ца вьходе элемента И14, В резутате триггер 1/ переходитиз нулевого (единичного) н единичное(нулевое) состояние в звцсимостц оттого, какая частота Г, или Г долюавыдаваться ца выходе генератора 6.Благодаря этому изменяется шаг аг. -проксимациц (цоскольсу изменяетсячастота на выходе генератора 6 и,следовательно, скорость изменениясчетчика 5. В этом случае одна и таже скорость изменения может бытьобеспечена при меньшем коде в регистре 7), что расширяет функциональныевоэможности устройства,Останов устройства происходит припоступлении сигнала на вход остановагенератора 6 импульсов с одноименного входа устройства.Таким образом, отличие н работепредлагаемого устройства от известного состоит в возможности программного изменения режима работы регистра7, а следовательно, и делителя частоты 4. Запись информации по Э-входамв регистр 7 осуцестнляется по сигналу сгхроизаици, поГ тупак ем; иЧ-вход, который являстся нхсГ. еинхРОЦИЗаЦЦИ ЗПЦСЦ ГРЛЛЕГЬЦЕ а К, сд.5Увеличение (уменьшение) содержимогорегистра 7 производится г сицхрс Ги -папам, поступаюШим ца С-вход пр и- личин единичного сцгнл ц нхопси , 11 в 11+ ( -1 ) регистр 7 за ь: п 1. ре;етого, посредством триггер 1, ; ьв -ментов 1 1 4- 6 сбсспсчцн; от и упр:.и -ление генератором 6 оц.гзьюгом) аппроксцмзггии.5 Формула из об сс 1;:иУстройстно для про 1,", ,глцронация по авт. сн6 Ь.,6,отличаюнее с ятем,чт20 цегью р;сширецця обгГ Гц и 1;:и ьпутем унеличе,ия нометур,: ксимирукШих криньх, оцс доло;ль.:оде ржц, реггс.т,) реж 1 Р, е Ртсрг:;че всй элементь 11, триг; е 1, пр 25;ем групп управляющих ныхсдоц блокапамяти соединена входам, н ,. рогсэлемента И, а также с 0-входом регистра режима первый и второй нходкоторого соединены с входами управ.3 О ция направлением счета регистра задания, выход делителя соединен с входом синхронизации регистра задангя,выход второго элемента эагержкц сое -динен с герньми входами третьегочетвертого элементов И, выход цергс- го элемента И соедццес с третьи входом первого элемента 1 ИИ, выход второго элемента И соединен с вторым инверсным входом третьего элемента И, 4 О а также с вторым входом четвертогоэлемента И, выход третьего элементаИ соединен с входом записи регистрарежима, выход четвертого элемента Исоединен с установочным нходом ре гистра режима и входом Т-триггера,выход которого соедицец с третьимвходом генератора импульсов .152404 юульсы Жпульсы иа Аидеат бйб 6 елителя 4 ча,спюlи ат бк Ф частот Составитель И.Швецактор Л, Зайцева Техрсд М,Дидык Корректор И,Васильева 7042 49 Зак ГКНТ С сударственно 11303дательскиц комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гага Производственно афъасьфЪ раж 788 Подписное комитета по изобретениям и открытиям Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5