Программируемый контроллер

(71) Научно-произвнение по технологиидля животноводстваства 9 ственное объедимашиностроениякормопроизводков И.Н., Фри ление автомапомощью ЭВМ.1983, с.139.льство СССР В 19/18, 1983 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯПРИ ГННТ СССР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ПРОГРАММИРУЕМЫЙ КОНТРОЛЛЕР (57) Изобретение касается циклового программного управления производственным оборудованием, Цель изобретения - упрощение контроллера и расширение области его применения. Про." граммируемый контроллер содержит блок 1 опроса состояния датчиков,блок 2 Формирования выходных сигна" лов, блок 3 памяти данных, адресный счетчик 4, комммутатор 5 адресов, блок б логической обработки, генератор 7 импульсов, программный счетчик 8, блок 9 памяти программы, триг гер 10, коммутатор 11 данных, коммутатор 12 управления, дешифратор 13 адресов опрашиваемых входов и,зле" мент ИЛИ 14. Новым в контроллере158392является наличие триггера, коммутатора данных и коммутатора управления, дешифратора и элемента И 361., которые связаны между собой и с другими элементами. Триггер управляет поочередной работой счетчиков и одноИзобретение относится к управляющим системам с программным управлением и может быть использовано для логического управления станками и автоматическими линиями.Целью изобретения является упрощение программируемого контроллера и расширение области применения,На фиг, 1 представлена функциональная схема контроллера; на фиг. 2 - функциональная схема блока формирования выходных сигналов; на Фиг. 3 - функциональная схема блока логиче ской обработки; на фиг, 4 - Функцчональная схема генератора импульсов; на Фиг. 5 - Функциональная схема третьего коммутатора; на Фиг,б - циклограмма работы генератора импульсов.Программируемый контроллер содер-., жит блок 1 опроса состояния датчиков, блок 2 Формирования выходных сигналов, блок 3 памяти данных, адресный счет 35 чик 4, первый коммутатор 5, блок 6 логической обработки, генератор 7 импульсов, программный счетчик 8 блок 9 памяти программ с выходами кодовопераций Я , Ц ) и адресов данных, (Ц..Ц), триггер 1 О, коммутатор 11, коммутатор 12, дешифратор 13 и элемент ИЛИ 14, Блок 1 может быть реализован на мультиплексоре - интегральной микросхеме К 561 КП 2, выход которой 15 является выходом 15 блока 1 .Блок 2 (Фиг.2) содержит дешифратор 16 и набор 0-триггеров 17 (напри мер,микросхема К 561 ТМ 2) по числу выхо-, дов блока 2.Взводы С триггеров соедине" ны с соответствующими выходами дешифра, тора, а входы В - параллельно и выведены как информационный вход 18 блока 2,Управляющим (синхронизирующим) входом19 служит старший адресный разряд де-.55 шифратора 16. Блок 3 памяти данных может быть реализован на микросхеме К 561 РУЙ, первый коммутатор 5 - на микросхе" ме К 561 ЛС 2. временно переключает все коммутаторы, которые переводят блок памятиданных либо в режим обмена даннымис входным и выходным блоками, либо врежим работы с блоком логической обработки. б ил. Блок 6 логической обработки (Фиг.3) содержит ключи 20-23, Р-триггер 24, выполняющий функцию регистра - аккумулятора результатов логической обработки, элемент И 25, элемент ИЛИ 26 и элемент ИЛИ"НЕ 27, Один из выходов последнего через инвертор 28 соединен с синхронизирующим входом 29 блока 6. Каждый из управляющих входов 30-33 блока 6 соединен с управляющим входом одного из ключей 20-23, Вход 30, кроме того, соединен с вторым входом элемента 27 и непосредственно с управляющим выходом 34 блока 6. Выходы ключей 21-23 соединены параллельно с входом О триггера 24. Выход элемента ИЛИ-НЕ 27 соединен с входом С триггера 24. Выход последнего соединен параллельно с первыми входами элемента И 25 и элемента ИЛИ 26, Информационный вход ключа 21, вторые входы элементов 25 и 26 и выход ключа 20 соединены параллельно и образуют информационный вход-выход 35 блока 6.Генератор 7 импульсов (Фиг,4) содержит генератор 36 тактовых импульсов, счетчик - распределитель 37 импульсов и два БЯ-триггера.38 и 39. Выход 0 счетчика - распределителя 37 является выходом 40 счетных импульсов генератора 7. Блок 9 памяти программы может быть реализован на микросхеме К 573 РФ 5.Третий коммутатор 1 (Фиг.5) со- держит два ключа 41 и 42 и инвертор 43. Управляющие входы ключей связаны с управляющим входом 44 коммутатора 11, первый информационный вход- выход ключа 41 образует первый информационный вход-выход 45 коммутатора, первый информационный вход-выход ключа 42 - второй информационный вход-выход 46 коммутатора, а соединенные параллельно вторые входы-выходы ключей - третий информационный вход"выход 47 коммутатора 11. ВторойО 40 45 50 55 коммутатор 12 может быть организован аналогично третьему.Программируемый контроллер работает следующим образом.Генератор Зб вырабатывает непрерывную равномерную последовательность тактовых импульсов, которые поступают на счетный вход счетчика - распределителя 37, С выхода 40 генератора 7 счетные импульсы поступают на счетные входы адресного счетчика 4и программного счетчика 8, представляющих собой обычные двоичные счет,чики импульсов с параллельными раз"рядными выходами, Предположим, чтов начальный момент триггер 1 О находится в единичном состоянии, когдау него на выходе ( логический О, ана выходе Ц логическая единица,которая, поступая на вход сброса программного счетчика 8, удерживает его,в нулевом состоянии. В то же времяадресный счетчик 4 воспринимает счетные импульсы и содержимое его непрерывно растет, начиная от нуля. Каждый задаваемый адресным счетчиком 4 адрес вызывает соединение какого- либо одного из входов блока 1 с его ,выходом 15, но при условии, что данный адрес предусмотрен предварительной коммутацией выходов дешифратора13 с входами элемента ИЛИ 14 и с вы,хода последнего единичный сигнал по,ступает на управляющий вход Ч блокаВ противном случае выход 15 находится в третьем состоянии, т,е. полностью изолирован от любых сигналов со стороны блока 1.Единичный сигнал с выхода ( триггера 10, поступающий на управляющие входы коммутаторов 5, 11 и 12, устанавливает их в положения, когда у коммутаторов 5 и 1 2 выходы соединены с первыми информационными входами, а у коммутатора 11 третий вход-выход 47 соединен с информационным входом- . выходом 46. От адресного счетчика 4 Мереэ коммутатор 5 на адресные входыблока 3 памяти данных поступает последовательно увеличивающийся адрес. Когда этот адрес совпадает с одним из адресов, выделенных дешифратором3 для входного блока, единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 14 через, коммутатор 12 поступает на вход уп" давления записью/считыванием блока Э и переводит блок памяти данных в режим записи, в других случаях он 5 20 25 30 35 остается в режиме считывания. Таким образом, сигналы с выхода 15 блоказаписываются по тем же адресам в блоке 3 памяти данных, В тех случаях, . когда блок 3 работает в режиме считывания, данные с его выхода через коммутатор 11 поступают на информационный вход 18 блока 2 и фиксируются по тем же адресам в соответствующих Э-триггерах 17 сигналами с выходов дешифратора 16, В период изменения содержимого адресного счетчика 4 от нуля до максимума происходит полный цикл обмена данными блока 3 с блоками 1 и 2, все входные сигналы из блока 1 записываются по тем же адресам в память данных и все выходные сигналы из памяти данных фиксируются по тем же адресам в блоке 2.По сигналу с выхода переполнения адресного счетчика 4, поступающему на второй установочный вход триггера 1 О, последний переключается, сигналы на его выходах Я и Ц меняются на обратные и адресный счетчик обнуляется, а программный счетчик 8 начинает воспринимать счетные импульсы. Одновременно, вследствие изменения сигналов на их управляющих входах коммутаторы 5, 11 и 12 переходят в противоположное положение, когда у коммутаторов 5 и 12 выход соединен с вторым информационным входом, а у коммутатора 1 2 третий вход-выход 47 - с входом-выходом 45. Прекращается цикл обмена данными и начинается цикл программной обработки данных. Непрерывно изменяющийся параллельный двоичный код с разрядных выходов программного счетчика 8 поступает на адресные входы блока 9 памяти программы и производит последовательное циклическое считывание (сканирование) хранящейся в этом блоке информации, записанной предварительно при программировании. Информация записана и считывается в виде слов, образующихся на параллельных выходах блока 9 при каждом значении числа на его адресных входах, т.е, при каждом шаге программы. Каждое слово состоит из двух частей: код операции и адрес данных. В программируемом контроллере код операции поступает в блок 6 логической обработки в виде логической на одном иэ его управляющих входов 30-33 (при логических нчлях на ос 1 5839 2130 тальных из этих входов), Поступившая на один иэ управляющих входов логическая "1" означает команду на выполнение блоком 6 определенных действий, а именно (фиг.З) "1" на входе 31 - запись в аккумулятор 27 текущего значения данных, поступающих с входа- выхода 35; "1" на входе 32 - запись в аккумулятор 24 результата логической операции И текущего значения данных с результатом предыдущей операции; "1" на входе 33 - запись в аккумулятор 24 результата логической операции ИЛИ текущего значения данных 15 с результатом предыдущей операции;на входе ЗО - вывод результата предыдущей операции на вход-выход 35.Запись текущего значения данных и результатов логических операций в аккумулятор 24 производится с помощью синхроимпульсов СЗ, поступающих на вход 29 блока 6 от генератора 7 импульсов. При выводе результата из блока 6 запись в аккумулятор исклю чается с помощью элемента ИЛИ-НЕ 27, используемого в качестве ключа, запираемого логической "1" на входе. Уровень логического сигнала с входа ЗО непосредственно поступает науправляющий выход 34, где означает признак данных, а именно логиче ский "О" - данные, подлежащие логической обработке в блоке 6 (операн"; ды), логическая "1" - выводимые из блока 6 результаты логической обработкиСчитываемый при каждом очередном шаге программы адрес данных поступает через коммутатор 5 на адресные входы 40 блока памяти данных. Одновременно сигнал с выхода 34 блока 6 через коммутатор 12 поступает на вход управления записью/считыванием блока 3 .и определяет его режим: при логическом. 45 "О" значение сигнала считывается из памяти данных и направляется через коммутатор 1 в блок 6 для логической обработки в соответствии с кодом операции на данном шаге пРограммы, при логической "1 " результат предыдущей логической обработки из блока 6 через коммутатор 11 поступает в блок 3 и записывается в память данных.Синхронизация работы блоков памяти программы 9, памяти данных 3, логической обработки 6, и блока 2 обеспечивается синхроимпульсами С 1, С 2 и СЗ, вырабатываемыми генератором 7 импульсов по циклограмме (фиг.б) . Синхроимпульсы С 1 и С 2 образуются на выходах триггеров 38 и 39 (Фиг.4), установочные входы которых подключены квыходам счетчика - распределителя 37в соответствии с циклограммой. Синхроимпульс СЗ образуется непосредственно на одном из выходов счетчикараспределителя 37.По окончании сканирования программы сигнал переполнения программногосчетчика 8 поступает на первый установочный вход триггера 1 О и производит его переключение. Прекращаетсяцикл программной обработки данных иначинается очередной цикл обмена данными, по окончании которого вновь начинается цикл программной обработкиданных и т.д,В цикле программной .обработки данных операндами могут служить любыезаписанные в блоке 3 данные, т.е, нетолько сигналы блока 1, но и результаты всех логических операций, в томчисле и направляемые при обмене данными в блок 2. Если же в блоке 2 фиксировать сигналы по адресам, совпадающим с адресами каких-либо входовблока 2, то сигналы на соответствующих выходах повторяют состояния входов с одинаковыми адресами.Упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей программируемого контроллера позволяетрасширить область его применения,получить более рациональные решенияряда задач автоматизации производства,что в связи с большим распространением программируемых контроллеров в,народном хозяйстве может дать значительный эфФект.формула изобретенияПрограммируемый контроллер, содержащий блок опроса состояния датчиков, блок формирования выходных сигналов, соединенные с объектом управления, блок памяти данных, адресный счетчик, первый коммутатор, блок логической обработки, генератор импульсов, первый выход которого соединен с С-входом программного счетчика, второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно с входами синхронизации блоков памяти программ, памяти данных, логической обработки и блока формирования выходных сигналов, вы 1583921ходы программного счетчика соединены с адресными входами блока памяти программ, выходы кодов операций которого соединены с управляющими входами бло-. ка логической обработки, а выходы адресов данных соединены с первой группой информационных входов первого коммутатора, выходыадресного счетчика соединены с второй группой информацион ных входов первого коммутатора, выходы которого соединены с адресными входами блока памяти данных, о т л и ч а ю -щ.и й с я тем, что, целью его упрощения и расширения области применения 5 в него введены КЯ-триггер, второй и ;третий коммутаторы, дешиФратор и эле- мент ИЛИ, вход Я КЯ-триггера соединен с выходом переполнения программного счетчика, а К-вход КЯ-триггера 20 ,соединен с выходом переполнения адрес 1 ного счетчика, первый выход КЯтриггера соединен с К-входом программно;го счетчика и с первым управляющим входом первого коммутатора, второй25инверсный выход соединен с К-входом адресного счетчика и с вторым управляющим входом первого коммутатора, счетный вход адресного счетчика соеДинен с первым выходом генератора 30 импульсов, выходные параллельные разряды адресного счетчика соединенысоответственно с адресными входамидешифратора, блока опроса состояниядатчиков и блока формирования выход"ных сигналов, выходы дешифратора соединены с входами элемента ИЛИ, выходэлемента ИЛИ соединен с управляющимвходом блока опроса состояния датчиков и с первым информационным входом второго коммутатора, второй ин-Формационный вход которого соединенс управляющим выходом блока логической обработки, выход второго коммутатора соединен с входом управлениязаписью/считыванием блока памяти данных, третий управляющий вход соединен с инверсным выходом КЯ-триггера,вторым управляющим входом первогокоммутатора и управляющим входомтретьего коммутатора, первый информационный вход которого соединен свыходом блока опроса состояния датчиков и входом блока формирования выходных сигналов, второй информационный вход соединен с выходом блока логической обработки, выход третьегокоммутатора соединен с информацианным входом и выходом .блока памятиданных.1583921 Редактор И. Шулла Заказ 2255 Тираж 673 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент"., г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 МоросАо".АпАр фе Ау Счещныо И 1 ПИИ Составитель С. Зубков Техред Л. Олийнык Корректор С.Шевкун