Устройство для программного управления объектом с к ступенчатым остановом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ГОСУД АРСПо ДЕЛ ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СПИ САНИЕ ИЗОБРЕ РСНОМУ СВИДЕТЕльСТВУ К АВТО а" Об(71) Украинский государственный пректный институт "Металлургавтомати(56) 1, Авторское свидетельство ССВ 452808, кл. С 05 В 19/18, 1973.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3335130/18-24,кл. 6 05 В 19/18, 1981 (прототип)(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ С К -СТУПЕНЧАТЫ 6 ОСТАНОВОМ, содержащее 2 К ре- ,версивных счетчиков импульсов, подключенных счетными входами к выходудатчика перемещения, а установочными входами - к соответствующим вы"ходам блока задания исходных данныхгенератор импульсов, блок ввода,соединенный информационными выходамис первыми входами блока сравнения,исполнительный элемент, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью.упрощения и повышения надежности устройства, оно содержит коммутатор,первый и второй элементы И, первый ивторой элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕи (2 К +1)-канальнын распределительимпульсов, подключенный тактовымвходом к выходу генератора импульсов,установочным входом - к управляющему выходу, блока ввода, а выходами,801083160 А начиная с первого, - к соответствующим первым входам исполнительного элемента и к соответствующим управляющим входам коммутатора, соеди" ненного информационными входами с выходами реверсивных счетчиков импуль. сов, а выходами - с вторыми входами блока сравнения, подключенного первым и вторым выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов И, связанных выходами с входами элемента ИЛИ-НЕ и соответственно с вторым и третьим входами исполнительного элемента, а вторыми входами - с выходами соответственноФ первого и второго элементов ИЛИ, подключенных входами к выходам распределителя импульсов соответственно" от первого по Х -й канальные выходы Сф и от (1 +1) по 2 К-й канальные выходы а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к Я управляющему входу генератора импульсов. 2. Устройство по п. 1, р т л ич а ю щ е е с я тем, что коммутатор содержит О-разрядные ключи по числу реверсивных счетчиков импульсов и 2 К -входовые третьи элемечты ИЛИ, подключенные выходами к соответствующим выходам коммутатора, а входами- одноименным выходам ь -разрядных ключей, соединенных информационными входами с соответствующими информационными входами коммутатора, а управляющими входами - с соответствующи ми управляющими входами коммутатора.1083160 Изобретение относится к автоматизации производственных процессов иможет быть использовано в различныхсистемах управления перемещением,объекта, например в системах управления перемещением кислородной фурмыв конвертерах.Известна счетно-импульсная системапрограммного управления, содержащаягенератор импульсов, счетчик импульсов, датчик перемещения, подключенный к реверсивному счетчику, а черезнего к сравнивающему устройству,второй вход которого соединен с блоком ввода программы, исполнительный 15орган и логический блок, подключенныйк сравнивающему устройству, датчикуперемещения, генератору импульсов,блоку ввода программы, счетчику импульсов, а через него к исполнительно 20му органу, к которому подключено исравнивающее устройство Г 13,Недостатками известной системыявляются сложный алгоритм работы,невозможность автоматического возврата объекта в зону допустимого останова в случае выбега за эту зону, невозможность корректировки заданияво время перемещения объекта. 30 Коммутатор содержит ь -разрядные ключи по числу реверсивных счетчиков импульсов и 2 К -входовые третьи элементы ИЛИ, подключенные выходами к соответствующим высодам коммутато-ра, а входами к одноименным выходам о -разрядных ключей, соединенных информационными входами с соответствующими информационньз 4 и входами коммутатора, а управляющими входамис соответствующими управляющими входами коммутатора.На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема коммутатора кодов; Наиболее близким к предлагаемомуявляется счетно-импульсное устройстводля программного управления объектомс К-ступенчатым остановом, содержащее последовательно соединенные гене-З35ратор импульсов, счетчик импульсов и блок задания исходных состояний реверсивных счетчиков, 2 К реверсивных счетчиков, счетные входы которыс объединены и подключены к импульсно му датчику перемещения, информационные установочные входы реверсивных счетчиков соединены с выходами блока задания исходных состояний ревер.сивным счетчиков, 2 К блоков сравне-ния, первые входы которых объединены и подключены к выходу блока ввода программы, вторые входы блоков срав неиия соединены с выходами реверсивных счетчиков соответственно, а выходы блоков сравнения подключены к логическому блоку, соединенному с исполнительным органом 2.Недостатком известного устройства, является относительная сложность его схемкой реализации. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности устройстваПоставленная цель достигается тем, что устройство для программного управления объектом с К -ступенчатым остановом, содержащее 2 К реверсивных счетчиков импульсов, подключенных счетными входами к выходу датчика перемещения, а установочными входами - к соответствующим выходам блока задания исходных данных, генератор импульсов, блок ввода, соединенный информационными выходами с пер. ными входами блока сравнения, исполнительный элемент содержит коммута(тор, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ и (2 К +1)-канальный распределитель импульсов, подключенный тактовым входом к выходу генератора импульсов, установочным входом - к управляющему выходу блока ввода, а выходами, начиная с первого, - к соответствующим первым входам исполнительного элемента и к соответствующим управляющим входам коммутатора, соединенного информационными входами с выходами реверсивным счетчиков импульсов, а выходами - с вторыми входами блока сравнения, подключенного первым и вторым выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов И, связанных выходами с входами элемента ИЛИ-НЕ и соответственно е вторым и третьим входами исполнительного элемента, а вторыми входами - с выходами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, подключенных входами к выходам распределителя импульсов соответственно от первого по К -й канальные выходы и от, ( К+1) по 2 К -й канальные выходы, а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к управляющему входу генератора импульсов.1083160 зна фиг. 3 - зоны действия комайд уп-, равления устройства К -ступенчатого останова и исходные состояния реверсивных счетчиков.Устройство, содержит 2 К реверсивных счетчиков 1, , 12 импульсов датчик 2 иеремещения, блок 3 задания исходных данных, (2 К +1)-канальный распределитель 4 импульсов, генератор 5 импульсов," блок 6 ввода, 10 исполнительный 7 элемент, коммутатор 8, блок 9 сравнения, первый элемент И 10, первый элемент ИЛИ 11, второй элемент И 12, второй элемент ИЛИ 13, элемент ИЛИ-НЕ 14, коммутатор содержит 2 К-разрядных ключей 151 15 щ каждый из которых содержит ,и третьих элементов И 1611- 161 п, 2 К - -входовые третьи элементы ИЛИ 17.1-17иВ качестве импульсного датчика 2 перемещения может быть использован любой известный импульсный датчик со схемой Формирования импульсов иа шинах (+) и (-) в зависимости от направления перемещения объекта. 25 Блок 3 задания исходных данных (состояний реверсивных счетчиков)предназначен для установки каждогоиз реверсивных счетчиков .1 1 К в свое исходное состояние, которое З 0 определяется формулой А, + х = А1 Э где Ао - число, соответствующее точке В (фиг. 3) исходного положения . объекта управления; х - число, соответствующее расстоянию от заданий . 35 точки останова до точки, в которой производится перевод со скорости Ч3 на скорость Ч +, А- число, соот" ветствующее исходному состоянию ре- , версивного счетчика 1; (точка В.). В 40 исходные состояния реверсивные счетчики устанавливаются, когда объект управления занимает свое исходное состояние (в точке В 0).Если точка И; перевода со скорости 45 Ч; на скорость Ч имеет координату большую, чем координата точки остановаВа, т.е, Б;7 Яа, то А =А, -х.0 ЕслийВ 0, тоА А +х0 1Еслй параметры управляемого объекта неизменны (вес, габариты), то ве" личина А выбирается заранее (с уче-: том инерционности исполнительного элемента 7).Интервал между точками Оо и В 55 равен интервалу между точками Во й В (фиг. 3). Это следует из того, что ло мере перемещения объекта управления его координата отличается откоординаты точки, соответствующейположению -го реверсивного счетчика,всегда на одну величину х(2 К+ 1)-канальный распределитель 4имеет (2 К+1) выход и может представлять собой, например, любой известныйсчетчик, имеющий (2 К+1) устойчивыхсостояний, к выходам триггеров которого подключен дешифратор с (2 К+1)выходами (О, 12 К), Нулевой выход(2 К+1)-канального распределителя неиспользуется. Поступление импульсовна тактовый вход распределителя приналичии на его втором (управляющемвходе сигнала "1" приводит к последовательному пробегу сигнала "1" наего выходах (от О-го до 2 К"го, снова от 0-го до 2 К-го и т.д,).В случае наличия сигнала "0" на,втором входе распределителя на нулевом выходе распределителя присутствует сигнал "1" а на всех остальныхвыходах распределителя присутствуютсигналы "0" (независимо от поступления импульсов на тактовый вход распределителя).Генератор 5 импульсов формируетяа своем выходе импульсы, если на егоуправляющем входе присутствует сигнал д 1 ффБлок 6 ввода программы помимовыходных шин кода задания координатыточки останова имеет дополнительныйвыход. На дополнительном выходе присутствует сигнал "1", если заданкод точки останова. Во время измене-ния задания на дополнительном выходе-го реверсивного счетчика при наличии сигнала "1" на -й шине управления коммутатора 8,При наличии на х-й шинеуправления коммутатора 8 кодов сигнала "1" и"разрядный код т-го реверсивного счетчика проходит через -й и-разрядный ключ на" выход коммутатора 8,Блок 9 сравнения предназначен для сравнения и-разрядного кода, поступающего с информационного выхода блока ввода программы 6 на первый вход блока сравнения, с п-разрядным кодом, поступающим с выхода коммутатора 83 108 З 1кодов на второй вход блока 9 сравнения.Пусть Ио-величина кода заданияточки останова, поступающего на 1-йвход блока 9 сравнения, а Б - величина кода, поступающего на 2-й входблока 9 сравнения. Если Б ) Яо, тона первом выходе (выходе "Больше" )блока 9 сравнения присутствует сигнал "1". Если Б( Н, то сигнал "1" 10.будет присутствовать на другом выходе блока 9 сравнения (выход "Иеньше"),Исполнительный элемент 7 (напримерпривод) выдает соответствующее управляющее .воздействие на объект управления, если на выходе элемента И 10(или на выходе элемента И 12) будетприсутствовать сигнал "1" (что явля 1 ется для вертикального перемещенияобъекта командой "Спуск" или соответственно командой "Подъем" ) и еслисигнал "1" будет присутствовать наодном из выходов (2 К+1)-канальногораспределителя (кроме 0-го выхода),что определяет величину скоростиперемещения.Устройство работает следующимобразом,Объект неподвижен и находится всвоем исходном положении А . Благодаря блоку 3 реверсивные счетчики11 1 кзанимают свои исходные состояния А = А + х . При этом (фиг.З)О - 1исходному состоянию счетчика 1 соответствует точка В 1 с координатойА = А - х ,; исходному состоя 0 Мф фнию счетчика 1 к соответствует точка В, с координатой А, = А - хК;исходному состоянию счетчика 1 КФ 1соответствует точка В с координа" 40той А + = А + х , исходномусостоянию счетчика 1 к соответствуетточка Вк с координатой Ак= А з +хЗадание точки останова (ввод про- .граммы) пока еще не производилось,45т.е. как на информационном, так и. на управляющем выходах блока 6 присутствуют сигналы "0". Сигнал "1"присутствует на нулевом выходе распределителя 4. На все входы испол 50йительного элемента 7 поступают сигнала "О", т,е, на объект управленияникакого воздействия не оказывается.Затем производится ввод программы.Код задаваемой точки останова Мз 55,поступает с информационного выходаблока 6 на 1"й вход блока 9. Науправляющем выходе блока 6 сигнал 600 меняется на 1 , в результате чего импульс, поступивший с выхода генератора 5 на тактовый вход распределителя 4, переводит последний из нулевого положения в 1-е положение (на 1-м выходе распределителя 4 появляется сигнал "1", на всех других выходах - сигналы "0").Код А 1 счетчика 1 поступает через ключ 151 коммутатора 8 на второй вход блока 9 (фиг. 1 и 2).Если А 17 Но, имеем. команду Спуск" на скорости Ч(сигнал "1" присутствует на выходе элемента И 10 и на 1-м выходе распределителя 4),При этом на выходе, элемента ИЛИ-ЙЕ 14 присутствует сигнал "0", что влечет остановку генератора 5 импульсов.Если А., не больше, чем Ие, то импульс, поступивший с выхода генератора 5 на тактовый вход распределите" ля 4, переведет последний ва 2-е положение (сигнал "1" будет присутствовать уже на 2-м выходе распределителя) . Блок 9 будет уже сравнивать Н ос кодом А счетчика 1.. Как видно из фиг. 1, пока сигнал "1" присутствует на х-м выходе распределителя 4, то (если 11К) сигнал ",1" поступает с выхода элемента ИЛИ 11 на вход элемента И 10. Если при этом текущий код -го реверсивного счетчика Т 1 7 Мо(т,е. и, сБ 1 Яе),то на обоих входах элемента И 10 имеем сигналы "1", что ведет к наличию сигнала "1" на выходе И 10 (команда "Спуск" ). Если сигнал "1" присутствует на -м выходе распределителя (при этом К+1ь 2 К), тосигнал. "1" поступает с выхода элемента ИЛИ 13 на вход элемента И 12.Если при этом текущий код 1-го реверсивного счетчика Т ( Я (т.е. и Б ( 00), то на обоих входах элементаИ 12 имеем сигналы "1", что ведет к наличию сигнала "1" на выходе И 12 (команда "Подъем" ).Пока сигнал "1" поступает на один из входов элемента ИЛИ-НЕ 14 с выхода этого элемента поступает на вход генератора 5 сигнал "0", запрещающий работу генератора 5.Таким образом, наличие, например, команды "Спуск" приводит к спуску объекта управления на скорости, номинал которой Ч определяется номе108317ром -го выхода (1 (К) распределителя 4, на котором присутствует в этот момент сигнал "1". Спуск на скорости Ч; будет производится до тех пор, пока ТВо, В момент прохода объекта мимо то:. В; Т; = Во, Сиг" нал "1" исчезнет на выходе "Больше" блока 9 сравнения, что приведет к появлению сигнала "О" .на выходе эле" мента И 10 (на выходе элемента И 12 10 уже присутствует сигнал -"О", так как 1 4 хК). Появление сигнала "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 приведет к запуску генератора 5. Поступление импульса с выхода генератора 15 5 на тактовый вход. распределителя 4 приведет к переходу в распределителе 4 сигнала "1" с выхода х на выход 1+1Если, д+1 ( К, то ввиду того, что Т. )В , снова появится команда "Спуск 20н офно уже на скорости Ч;, .В момент, когда объект будет (фиг. 3) проходить вниз мимо точки В к (точка отключения двигателя с упреждением при спуске) неравенство 25 ТВ сменится на равенство Т = ЯвКи затем вследствие движения на нера" венство ТК ( В . Объект вошел в зону останова, в которой В кТ 1 Вгк . Эта зона характерна тем, что пока . 30 объект управления находится в ее пределах, ни на выходе элемента И 10, ни на выходе элемента И 12 сигнал "1.". не появится. Это объясняется тем, чтог в этой зоне для реверсивного ь-го счетчика ТВо при 1К и Т 1.00 при К+1д2 КТаким образом, если объект на" . ходится в зоне останова, то ввиду., того, что на обоих выходах блока 40 9 сравнения отсутствует сигнал "1" . независимо от положения распределителя 4, будет отсутствовать команда на движение.Если при спуске объект проскочит . 5 зону останова, т.е. опустится ниже.точки В , то произойдет возврат объекта в зону останова по следующим причинам.В момент, когда объект спустился : ф в зону останова, не было уже комавды фСпуск" и не быпо еще команды "Подъем". Вследствие этого, наличие сигнала "1" на выходе элементаИЛИ-НЕ 14 разрешит генератору 5 ФоР-. мировать импульсы, поступление которых на тактовый вход распределителя 4 приводило к последовательному про-: 60 8бегу сигнала " 1" на выходах распределителя 4(К,К+12 К,О, 1,2 К,К+12 К,01, и т.д.)Если в момент, когда объект покакой-то причине все же по инерциивышел эа пределы зоны останова (т,е.спустился ниже точки В, а рас"пределитель 4 имел сигнал "1" наъ-и своем выходе .2 К), то будетиметь место последовательный пробег сигнала "1" с выхода 1-го на выход 2 К-й распределителя 4. В момент, когда сигнал "1" появится на2 К-м выходе распределителя 4, блок 9 сравнения начнет сравнивать В 0 с Т 2 Так как в этот момент ТВ (т,е. сигнал "1" на выходе "Меньше" блока 9 сравнения и есть сигнал "1" на выходе элемента ИЛИ 13, то на выходеэлемента И 12 появится сигнал "1" (команда "Подъем" ) и будет осуществляться подъем. При этом, так какна выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 имеет" ся сигнал "О", генератор 5 оказывается заторможенным.При подъеме объекта (возврат в зону останова) в момент прохода мимо .точки В 2 к(точка отключения двигателя с упреждением при подъеме), неравенство Т 2 КВо сменится. на равенство Т= Во и затем вследствиедвижения на.неравенство Т 2 Во. Врезультате команда "Спуск" исчезнет,так как на выходе "Меньше" блока 9сравнениясигнал "1" сменится на"О", С этого момента генератор 5 заставит распределитель 4 менять своеположение, но пока объект будет находится в зове останова,исполнительный орган 7 не будет оказывать управляющего воздействия на объект управленият.е.двигатель будет отключен в этом, случае с упреждением при подъеме.Предлагаемое устройство, имея простой алгоритм работы, позволяетпомимо многоступенчатого останова,производить реверс перемещения объекта в случае, его случайного выбегаза пределы зоны останова, а такжепозволяет вводить новое задание иво время перемещения объекта. Посравнению с прототипом, имеющим 2 Кблоков сравнения, данное устройствоимеет только один блок сравнения. Поэтому схемная реализадия (2 К+1) "ка-. нального распределителя и коммутатора кодов проще, чем реализация (2 К) блоков сравнения.