Устройство для программного управления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 0307 1 М, Кп.з С 05 В 19/1 рисоединением заявки Но) Приоритет осуди ре венныи ноСССРм изобретепврытий те ний о де убликовано 070383,Бюллетень М 9 53) УДК 621. 50.Дата опубликования описан 0 3.83.Н айденов В.И. Ас ов 1) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛ ключе- в-треуказют обланые возмют егоЦельюширение ограничива функциональ тва и снижа нные недостатк ть применения, ожности устрой ыстродействиеизобретения я функциональных ляется расвозможностей,Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в дискретных системах управления производственными процессами и промышленными объектами, в частности в системах управления робототехнологическими комплексами.Известно устройство для программного управления, содержащее блок ввода переменных, блок памяти, блок задержки, программоноситель с вентилями, элементы И, ИЛИ, НЕ и блок вывода 11.Однако данное устройство обладает ограниченными функциональными воэможностями и областью применения.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство, содержащее задающий блок, первым выходом соединенный с первым входом вентиля, вторым входом подключенного к выходу мультиплексора, второй выход задающего блока соединен с первым входом мультиплексора, вторые входы которого соединены с выходами объекта управления, триггер, первым входом соединенный с выходом элемента задержки, а выходом с первым входом элемента И 12 ,липпович, Н. Н-.-44 емогай.Недостатком данного устройства является, во-первых, то, что оно позволяет управлять исполнительными ор ганами только двухпозиционного типа,запоминающими состояние и после снятия сигнала управления, который устройство вырабатывает импульсно, причем длительность этого импульсного 10 сигнала управления определяетсяпараметрами управляемых исполнительных органов, например, электромагнитов, и должна быть достаточнобольшой для их включения во-Вторых,переход к управлению каждым последующим исполнительным органом возможен лишь по окончании выдержкивремени элемента задержки. Сигналуправления должен быть снят до окончания выдержки времени, в противном случае возможно ложное вние исполнительного органа;тьих, выдержка времени не программи-.руется и строго фиксирована.области применения и повышениебыстродействия устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для программного управления, содержащее первыйтриггер, первый элемент И, элементзадержки, вентильный элемент, связанный первым входом с первым выходом блока задания программы, введены первый мультиплексор, три блокаформирования команд, блок таймеров,компаратор, два коммутатора, триэлемента И, второй триггер, три регистра и второй мультиплексор, подключенный выходом к первому входупервого регистра, связанного выходом с первым входом компаратора,а вторым входом с .первым выходомпервого коммутатора и с первым входом второго регистра, подключенного выходом к второму входу компаратора, а вторым входом к первому входу третьего регистра, к первому входу первого мультиплексора и к второму выходу блока задания программы, соединенного третьим и четвертым выходами соответственно с первым и вторым входами первого коммутатора, подключенного вторым и третьим выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов И, а четвертым выходом к первому входу второго коммутатора, к перному входу третьего элемента И и через элемент задержки к второму входу третьего регистра, к перному входу первого триггера и к первому входу второго триггера, связанного вторым входом с выходом первого элемента И, а выходом - с вторым входом третьего элемента И, соединенного выходом с первым входом первого блока формирования команд и с первым входом второго блока формированич команд, подключенного вторым входом к выходу четвертого элемента И и к второму входу первого блока формирования команд, а третьим входом к первому входу второго мультиплексора, к первому входу третьего блока формирования команд, к третьему входу первого блока формирования команд и к выходу третье- го регистра, а выходами к первйм входам блока таймеров, связанного вторыми входами с выходами третьего блока Формирования команд и с вторыми нходами первого мультиплексора, подключе. ного третьими входами к выходам перного блока формирования команд, а выходом к второму входу вентильного элемента, подключен,ного выходом к второму входу первого элемента И и к второму входу второго элемента И, связанного выходом с вторым входом первого триггера, подключенного выходом к первому входу четвертого элемента И, соединен Блок 1 задания программы фиг.2)содержит генератор 23 тактовых импульсов, формирователь 24 тактов,первый счетчик 25, блок 26 памяти,первый, второй, третий, четвертыйвыходы 27-30.Каждый блок 11-13 формированиякоманд (фиг, 3) содержит дешифратор 31, пятые и шестые элементы И 32и 33, третьи триггеры 34, входы35-37, выходы 38 и 39."0 Блок 15 таймеров (фиг. 4) содержит генератор 49 импульсов, седьмые элементы И 41, элементы НЕ 42, вторые счетчики 43, первые и вторые входы 44 и 45, выходы 46.Первый коммутатор 20 (фиг. 5) содержит дешифратор 47, восьмые элементы И 48, первый и второй входы 49и 50, первый, второй, третий и четвертый выходы 51-54.50В блоке задания программы генератор 23 вырабатывает последователь. ность импульсов заданной частоты.формирователь 24 формирует импульсына своих выходах, которые используются как стробирующие, Счетчик25 (адреса) осуществляет выбор ячей-ки памяти блока 26 в соответствиис кодом на разрядных выходах,В блоке 26 памяти хранится программа управления объектом 4 управления 4. Программа представляет собой последовательность команд (кадров), в соответствии с которой происходит функционирование устройства 5 10 15 20 25 ного вторым входом с вторым выходомпервого коммутатора, причем выходкомпаратора подключен к второму входу второго коммутатора, выходы которого подключены к вторым входамтретьего блока формирования команд,а выходы блока таймеров соединеныс вторыми входами второго мультиплексора.На фиг. 1 дана блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока зада ния программы; на Фиг. 3 - схемаблоков формирования команд; наФиг, 4 - схема блока таймеров 1 нафиг. 5 - схема коммутатора,Устройство содержит блок 1 задания программы, вентильный элемент2, первый мультиплексор 3, объект4 управления, первый триггер 5, элемент 6 задержки", четвертый элементИ 7, второй регистр 8, первый регистр 9, третий регистр 10, третийблок 11 формирования команд, первыйи второй блоки 12 и 13 Формирования команд, компаратор 14, блок 15таймеров, второй мультиплексор 16,первый, второй и третий элементыИ 17-19, первыйи второй коммутаторы 20 и 21, второй триггер 22.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Кадр программы содержит три зоны: зону адреса, зону операции и зону признака инвертирования.В зоне адреса записывается код адреса, Адрес позволяет однозначно идентифицировать каждый триггер блоков 11-13 и каждый информационный вход второго и первого мультиплексоров 3 и 16. В зоне адреса кадра также записывается код выдержки времени для таймеров, находящихся в блоке 15.Зона операции кадра программы может содержать коды следующих операций:00 - запись информации в третийрегистр 10;01 - проверка условий включения;10 - проверка условий отключениями11 - запись кода выдержки времени во второй и первыйрегистры 8 и 9.Признак инвертирования кадра программы управляет работой вентильного элемента 2 и воспринимается устройством вкадрах с кодом операции 01 и 10.Программа составляется после того, как устрзйство информационными входами второго мультиплексора 3 и выходами третьего и первого блоков 11 и 12 формирования команд подключено к объекту 4 управления.В соответствии с алгоритмом функционирования объекта 4 управления определяются условия включения и условия отключения третьих триггеров 34 блоков 12 и 13. Условием включения (отключения) триггера является определенное состояние входной переменной, которое вызывает установку триггера в единичное (нулевое) состояние. Условием включения (отключения) может быть конъюнктивная функция нескольких переменных,На основании указанных условий записывается программа в следующей последоватеЛьности.Идентифицируется один из триг- . геров первого и второго блоков 12 и 13 формирования команд, который управляет требуемым исполнительным органом объекта 4 управления или таймером блока 15, для чего в зоне адреса кадра записывается код триггера, а в зоне опер.-.ции код 00.В зоне операции последующей группы кадров программы записывается . код 01, В зоне адреса записывается код того информационного входа первого мультиплексора 3, через который транслируется состояние входной переменной. Если условием включения является конъюнктивная функция, то каждая переменная в программе записывается отдельным кадром. В зоне признака инвертирования записывают код состояния (О или 1) переменной, которое необходимо для включения триггера. Этим кодом управляется вентильный элемент 2. Когда записаны все кадры с кодом 01 в зоне операции, записывают кадры с кодом 10, Запись кодов в зоне адреса и зоне признака инвертиревания производится аналогично вышеописанному, Далее записывают программу для следующего триггера (исполнительного органа), либо задается выдержка времени для таймера блока 15, идентифицируется триггер блока 11, а следующим кадром в зоне адреса записывают код выдержки для таймера, который управляет данным триггером. В зоне операции записывают код 11.Вентильный элемент 2 содержит логическую схему, которая в случае сигнала логического нуля на его первом входе повторяет на выходе сигнал, поступающий на его второй вход, а в случае сигнала логической единицы на его первом входе производит инвертирование этого сигнала.Первый мультиплексор 3 транслирует на выход код логического состояния входной переменной с одного из информационных входов, к которым подключены дискретного действия воспринимающие элементы объекта 4 управления (технологические датчики, органыуправления и т.п.), а также выходы триггеров блоков 11 и 12Входная переменная определена кодом, поступающим от блока 1 задания программы на первый вход мультиплексо" ра 3.Объект 4 управления содержит дискретного действия воспринимающие элементы и исполнительные органы (электромагниты, сигнальные лампы и т.п.) . Последние управляются третьими триггерами блоков 11 и 12. Элемент 6 задержки выдает на выход импульсный сигнал с задержкой по отношению к сигналу на его входе, достаточной для установки триггера в блоках 12 и 13 в единичное (нулевое) состояние до перезаписи адреса триггера в третьем регистре 10. Во второй регистр 8 записывается код заданной выдержки времени для таймеров блока 15. В первый регистр 9 записывается код текущей выдержки времени таймеров блока 15. В третий регистр 10 записывается адрес триггера блоков 11-13, либо адрес входа мультиплексора 16.Дешифратор 31 каждого блока 11-13 декодирует адреса только тех триггеров, которые находятся в данном блоке.30 На вход 35 дешифратора 31 с третьего регистра 10 поступает код адреса триггера 34, На входы 36 и 37должны поступать импульсы для установки"соответственно в нулевое иединичное состояния того триггера534, код адреса которого поступит навход дешифратора 31. Выходы 38 и 39триггеров 34 являются выходами блоков 11-13.Компаратор 14 производит сравнение кодов заданной и текущей выдержек времени и управляет работой коммутатора 21.Частота генератора 40 определяет величину дискретности отсчета выдержки времени.Мультиплексор 16 в соответствиис кодом, поступившим от третьегорегистра 10 на его первый (адресный)вход, транслирует в,первый регистр9 код текущей выдержки времени соответствующего таймера блока 15,Первый коммутатор 20 распределяет стробирующие импульсы, поступающие на вход 49 и, соответственно,на первые входы элементов И 48 отблока 1 задания программы на четыре выхода 51-54 в соответствии с кодом операции, поступающим на входдешифратора 47 и открывающим однииз элементов И 48 для прохожденияимпульсов.Выходы 51-54 являются первым, вторым, третьим и четвертым выходамипервого коммутатора 20. Второй коммутатор 21 производит распределение З 5импульсов, поступающих на его первый вход от первого коммутатора 20на два выхода, в зависимости отсигнала логический нуль или логическая единица), который поступает 40с выхода компаратора 14,Устройство работает следующимобразом.Последовательность импульсов сгенератора 23 тактовых импульсов 45поступает на Формирователь 24 тактов,который Формирует на своих выходахпоследовательности стробирующих им.=пульсов. Одна из последовательностей поступает на счетный вход первого счетчика 25 (адреса) и производит увеличение его содержимого наединицу за каждый такт, По коду наразрядных выходах счетчика 25 происходит выбор ячейки памяти в блоке 26 и по приходу сигнала на другой вход блока 26 от формирователя24 происходит вывод кадра программы, записанной на данной ячейке навыходы, причем на выход 28 выводится код адреса, на выход 27 - кодпризнака инвертирования", на выход29 - код операции,Синхронно с выводом кадра программы на первый, второй и третий .выходы блока 1, на четвертый выход 5 поступает последовательность стробирующих импульсов от формирователя 24 (выход 30) .Появление на выходах блока 1кадра программы с кодом 00 в зонеоперации кадра разрешает прохождение стробирующего импульса на четвертый выход первого коммутатора 20.Этот импульс, пройдя элемент 6 задержки, производит установку первого 5 и второго 22 триггеров в исходное единичное состояние и производит запись в третий регистр 10 содержимого зоны адреса кадра программы,тем самым определяя третий триггер34 первого блока 12 или второго блока 13, работу которого необходимоорганизовать,Кадры программы, содержащие взоне операции код операции 01, разрешают прохождение стробирующего импульса на третий выход первого коммутатора 20. Сигнал о состоянии переменной, определенной адресом кадра, транслируется на второй входвентильного элемента 2, Вентильныйэлемент 2, в зависимости от кодапризнака инвертирования, поступающего на первый его вход, производитповторение этого сигнала или егоинвертирование. В результате, если сигнал на выходе вентильного элемента 2 равен логической единице,то стробирующий импульс с третьеговыхода первого коммутатора 20 проходит через второй элемент И 18 ипоступает навторой К-вход первоготриггера 5, устанавливая его в нулевое состояние. Если сигнал на выходе вентильного элемента 2 равенлогическому нулю, то этого не происходит. Кадры программы, содержащие в зоне операции код 10, разрешают прохождение стробирующего импульса на второй выход первого коммутатора 20, Аналогично вышеописанному, если сигнал на выходе вентильного элемента 2 равен логической единице, стробирующий импульс через первый элемент И 17 проходит второй к-вход второго триггера 22 и устанавливает его в нулевое состояние. Если сигнал на выходе вентильного элемента 2 равен логическому нулю, этого не происходит. Одновременно с этим, если первый триггер 5 не перебрасывался в нулевое состояние при проверке условий включения, стробирующий импульс проходит через первый элемент И 7 и поступает на Б-вход триггера 34 первого и второго блоков 12 и 13, адрес которого хранится в третьем регистре 10 и устанавливает его в единичное состояние, тем самым включая исполнительный орган объекта 4 управления, либо начиная отсчет выдержки времени таймером в блоке 15.В последнем случае присутствуютсигналы логической единицы на первых и вторых входах 44 и 45 и импульсы от генератора 40 импульсовпроходят на счетный вход одного извторых счетчиков 43, увеличиваяего содержимое, при этом на выход46 поступает код текущей выдержкивремени.Следующий кадр, в котором иден=тифицируетея один из третьих триггеров 34 блоков 12 и 13 и в которомприсутствует код 00, разрешает прохождение стробирующего импульса начетвертый выход первого коммутатора 20. Этот импульс, если при проверке условий отключения предыдущего триггера не произошло перебрасывания второго триггера 22 в нулевоесостояние (т,е. когда условия отключения выполняются), проходит черезтретий элемент И 19 и поступает най-вход триггера 34 одного из блоков12 и 13 и устанавливает этот триггер в нулевое состояние, отключаяисполнительный орган или прекращаяотсчет выдержки времени. Через выдержку времени происходит взведение первого 5 и второго 22 триггеров в исходное единичное состояниеи происходит запись в третий регистр10. Кадром, которым .идентифицируется триггер 34 третьего блока 11 формирования команд, производится выбор входа мультиплексора 16, в результате чего информация транслируется на первый вход первого регистра 9.Кадр программы, в зоне операции которого присутствует код 11, разре-. шает прохождение стробирующего импульса на первый выход первого коммутатора 20. Этот импульс производит запись в первый регистр 9 информации со счетчиков 43 таймеров блока 15, а во второй регистр 8 - код заданной выдержки времени из адресной части кадра.Эта информация с выходов второго 8 и первого 9 регистров поступает соответственно на второй и первый входы компаратора 14, где производится ее сравнение, Если код заданной выдержки времени больше кода действительной выдержки времени, то на выходе компаратора 14 присутствует сигнал логической единицы, и второй вход второго коммутатора 21, соединенный с четвертым выходом первого коммутатора 20, оказывается подключенным к выходу, который связан с к-входами триггеров 34 блока 11, и стробирующие импульсы, поступающие с четвертого выхода коммутатора 20, постоянно воздействуют на вход триггеров.5 10 15 20 25 30 35 Устройство для программного управления, содержащее первый триггер, первый элемент И, элемент задержки, вентильный элемент, связанный первым входом с первым выходом блока задания программы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, области применения и повышения быстродействия устройства, в него введены первый мультиплексор, три блока формирования команд блок таймеров, компаратор, два коммутатора, три элемента И, второй триггер, три регистра и второй мультиплексор, подключенный выходом к первому вхо" ду первого регистра, связанного выходом с первым входом компаратора, а вторым входом с первым выходом первого коммутатора и с первым входом второго регистра, подключенного выходом к второму входу компаратора а вторым входом к первому входу третьего регистра, к первому входу первого мультиплексора и к второму выходу блока задания программы, соединенного третьим и четвертым выходами соответственно с первым и вторым входами первого ком 40 45 50 55 60 65 Когда заданная выдержка временистановится равной действительной,то на выходе компаратора 14 появляется сигнал логического нуля, и импульс от первого коммутатора 20 поступает на Б-входы триггеров 34 блока 11 и устанавливает один из них (выбранный) в единичное состояние, тем самым включая исполнительный орган, этим же сигналом по входу 45 блокируется прохождение импуль- сов на вторые счетчик 43 от генератора 40 импульсов, при этом информация на разрядных выходах счетчиков сохраняется. Этот выбранный триггер остается включенным до тех пор, пока не произойдет отключения соответствующего третьего триггера в блоке 13, в результате чего появляется сигнал логического нуля по входу 44, счетчик 43 обнуляется, на выходе компаратора 14 при последующем опросе появляется сигнал логической единицы, и импульс от первого коммутатора 20 постУпает на К-вход выбранного триггера 34 блока 11 и устанавливает его в нулевое состояние, что вызывает отключение исполнительного органа.Выполнение устройства для программного управления предложенного состава и связей позволит при использовании его в робототехнологическом комплексе получить экономический эффект 2400 руб. (на один РТК). Формула изобретениямутатора, подключенного вторым и третьим выходами к первым входам соответственно первого и второго ,элементов И, а четвертым выходом к первому входу второго коммутатора, к первому входу третьего элемента Й и через элемент задержки к второму входу третьего регистра, к первому входу первого триггера и к первому входу второго триггера, связанного вторым входом с выходом первого элемента И, а выходом с вторым входом третьего элемента И, соединенного выходом с первым входом первого блока формирования команд и с первым входом второго блока формирования команд; подключенного вторым входом к выходу четвертого элемента И и к второму входу первого блока формирования команд, третьим входом к первому входу второго мультиплексора", к первому входу третьего блока формирования команд, к третьему входу первого блока формирования команд и к выходу третьего регистра, а выходами к первым входам блока таймеров, связанного вторыми входами с выходами третьего блока формирования команд ис вторыми входами первого мультиплексора, подключенного третьими входами к выходам первого блока формирования команд, а выходом к второмувходу вентильного элемента, подключенного выходом к второму входу первого элемента И и к второму входувторого элемента И, связанного выходом с вторым входом первого триггера, подключенного выходом к первому входу четвертого элемента И,соединенного вторым входом с вторымвыходом первого коммутатора, причемвыход компаратора подключен к второ 15 му входу второго коммутатора, выходы которого подключены к вторым вхо=дам третьего блока формирования команд, а выходы блока таймеров соединены с вторыми входами второго мульо типлексора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 276516, кл. С 06 Р 7/00, 1969.25 2, Авторское свидетельство СССРР 600525, кл. С 05 В 19/18, 19751003020 оставитель Н. Горбуноваехред Е.Харитончик Корректор И.Ватрушкина Ку ева ак илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,аз 1548/29 Тираж 872 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушская