Модуль для программного управления электроприводом

".Й щеы обеКеГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРР 834669, кл. 0 05 В 19/18, 1975.Авторское свидетельство СССРР 1084740, кл. С 05 В 19/18, 1982Авторское свидетельство СССРР 1405028, кл. С 05 В 19/407, 198(54) МОДУЛЬ ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕ 1(ТРОПРИВОДОМ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике иможет быть использовано в системахпрограммного управления электроприводом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей засчет обеспечения режима измененияв реальном масштабе времени величи- . ны максимальной скорости движенияэлектропривода во время отработкизаданн го перемещения. Модуль дляпрограммного управления электроприводом содержит генератор 1 импульсов, управляемые делители 2, 3 частоты, формирователи 9, 18, триггер13, элементы И 11, 12,19-22, элементы НЕ 23, ИЛИ 14, блоки 8, 17управления, усреднитель 24, реверсивный счетчик 5 импульсбв, счетчики перемещения 7 и разгона б,коммутатор 10, регистры задания 4, максимальной 15 и минимальной 16 скорости, Регистры, счетчик перем ния и формирователь 9 подключе магистрали данных, Изобретение спечивает возможность неоднокр ного изменения во время обрабо заданного перемещения величины симальной скорости движения эл тропривода с автоматическим оп лением участка разгона и тормо ния, 3 ил,3 15098Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мо" жет быть использовано в системах программного управления электропри водом, например в координатных столах, графопостроителях, автоматах с программным управлением, промышленных роботах, системах управления гибких производственных модулей,1 ель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения режима изменения в реапьном масштабе времени величины максимальной скорости движения элек тропривода во время отработки заданного перемещения.На Фиг.1 представлена структурнаясхема устройства; на Фиг.2 - графикотработки заданного перемещения безизменения максимальной скорости двикения электропривода во время отработки перемещения; на Фиг.3 - графикотработки заданного перемещения сизменениями максимальной скоростидвижения электропривода во время отработки перемещения.Модуль (Фиг.1) содержит генератор 1 импульсов, первый 2 и второй 3управляемые делители частоты, регистр 4 задания, реверсивный счетчик5 импульсов, счетчик 6 разгона, счетчик 7 перемещения, первый блок 8сравнения, первый Формирователь 9,коммутатор 10, первый 11 и второй 3512 элементы И, триггер 13, элементИЛИ 14, регистр 15 максимальной скорости, регистр 16 минимальной скорости, второй блок 17 сравнения, второй Формирователь 18, четвертый 19, , 40третий 20, пятый 21 и шестой 22 элементы И, элемент 11 Е 23, усреднитель 24,Генератор 1 импульсов вырабатывает постоянную частоту, причем его 45первый выход является выходом опорной частоты, которая преобразуетсяпервым управляемым делителем 2 частоты г, выходную частоту модуля, а второй выход генератора 1 импульсов яв. - ,50ляется выходом частоты разгона-торможения, которая преобразуется вторым управляемым делителем 3 частотыв частоту счета реверсивного счетчика 5 импульсов,Регистр 4 задания предназначендля хранения и выдачи кода-величиныускорения разгона-торможения, определяющего коэффициент деления второ 32 4го управляемого делителя 3 частоты,а также значенИя управляющих координатных сигналов а+ и 11-" - длякоммутатора 10 и признак, запускамодуля на выполнение разгона послезанесения данных в регистры модуля,счетчик 7 перемещения и первый Формирователь 9.Реверсивый счетчик 5 импульсовслужит для суммирования импульсовразгона-торможения при разгоне ивычитании при торможении, причемгруппа его выходов определяет коэффициент деления первого управляемо"го делителя 2 частоты, а также подается на вторую группу входов второ"го блока 17 сравнения.Счетчик 6 разгона осуществляетподсчет импульсов разгона при разгоне или при увеличении скорости - разгоне от движения с некоторой постоянной скорости Чаксс которойвелась отработка перемещения, до но"причем 7фтем суммирования импульсов и вычитает при торможении или уменьшении скорости - притормаживании, когда скорость изменяется до Чпричем31 лакслакс фСчетчик 7 перемещения вычитаеткаждый импульс выходной частоты извеличины заданного перемещения, при"чем его нулевой выход свидетельствует об окончании отработки заданногоперемещения,Первый блок 8 сравнения служитдля определения момента начала тор"можения с текущей скорости до минимальной, а также Фиксирования всегопериода торможения. Момент началаторможения определяется равенствомкодов на выходах счетчика 7 перемещения и реверсивного счетчика 6 разгона.Первый формирователь 9 предназначен для Формирования импульсов с заданными параметрами, например длительностью.Коммутатор 10 в зависимости отзначений управляющих входов выдаетимпульсы выходной частоты на одиниз координатных выходов "+" илиПервый 11 и второй 12 элементы Иразрешают счет реверсивного счетчика 5 импульсов, причем при разгонеили переходе к большей скорости движения электропривода открыт для прохождения импульсов на суммирующийвход первый элемент И 11,а при тор можении или переходе к движению с более низкой скоростью открыт для прохождения импульсов на вычитающий вход второй элемент И 12.Триггер 13 обеспечивает запуск модуля в работу путем выработки разрешающего потенциала, поступающего на третий 20 и четвертый 19 элементы И и позволяющего импульсам с генератора 1 импульсов поступать на тактирующие входы первого 2 и вто" рого 3 управляемых делителей частоты.Элемент ИЛИ 14 обеспечивает объединение сигналов начала торможения с выхода первого блока 8 сравнения и сигнала с выходаМеньше второго блока 17 сравнения, свидетельствующего о необходимости уменьшить скорость электропривода до значения, поступившего в регистр 15 максимальной скорости, Регистр 15 максимальной скорости предназначен для хранения значения кода, соответствующего заданной величине максимальной скорости движения электропривода, В процессе отработки заданного перемещения значение максимальной скорости может меняться произвольное число раз,Регистр 16 минимальной скорости .хранит значение кода, соответствующего минимальной скорости перемещения, а также передает это значение на группу информационных входовреверсивного счетчика 5 импульсов,Второй блок 17 сравнения обеспечивает определение периода разгона до требуемой максимальной скорости периода подразгона от заданной ранее максимальной скорости добольшего значения максимальной скорости, которое занесено по магистрали данных в регистр 15 максимальной скорости в процессе отработкизаданного перемещения, а также определение периода подтормаживания отзаданной ранее максимальной скоростидо меньшего значения максимальнойскорости, которое занесено в регистр15 максимальной скорости в процессеотработки заданного перемещения.Определение первых двух периодовосуществляется путем формированиясигнала на выходе "Больше", а трен 11тьего периода - на выходе Меньшевторого блока 17 сравнения, Поданный признак "Работа" запускает второй формирователь 18, которым формируется короткий импульс, разрешающий перезапись кода минимальной скорости из регистра 16 ми 55 Второй формирователь 18 обеспечивает выработку короткого импульсапри установке в единицу сигнала на5третьем выходе регистра 4 задания.Этим импульсом обеспечиваются установка триггера 13 в единичное состояние, а также перезапись значениякода, соответствующего минимальнойскорости в реверсивный счетчик 5 импульсов,Пятый 21 и шестой 22 элементы Иобеспечивают прохождение импульсовс выхода усреднителя 24 на вычитающий и суммирующий входы реверсивного счетчика 6 разгона, причем приразгоне или подразгоне импульсы проходят через шестой элемент И 22, апри торможении или подтормаживаниичерез пятый элемент И 21,.Инвертор 23 обеспечивает блокировани. прохождения импульсов черезпервый 11 и шестой 22 элементы Ипри осуществлении торможения,Усреднитель 24 предназначен длявыравнивания периода следования импульсов, поступающих с выхода первого управляемого делителя 2 частоты,Модуль работает следующим образом,Перед началом цикла отработкиперемещения триггер 13 сброшен и импульсы с генератора 1 импульсов непоступают на первый 2 и второй 335 управляемые делители.В начале цикла из магистрали данных в регистр 16 минимальной скорости заносится код величины минимальной скорости перемещения, в регистр40 15 максимальной скорости - код величины максимальной скорости перемещения, в первый формирователь 9код длительности формируемых импульсов, в счетчик 7 перемещения - код45 величины требуемого перемещения, врегистр 4 задания (фиг,2) - код величины ускорения разгона-торможения,значения управляющих входов мультиплексора 10 в зависимости от требу 50емого направления перемещения, признак "Работа", поступающий на третий выход регистра 4 задания и являющийся пусковым сигналом модуля.30 где п - код, соответствующий заданному ускорению разгонаторможения, поступающийиэ регистра 4 задания на , 35управляющие входы второго делителя 3 частоты;- разрядность делителя.Импульсы с постоянной частотой Г , соответствующей заданному уско рению, поступают на первые входы первого 11 и второго 12 элементов И. Значение кода на разрядных выхо- дах реверсивного счетчика 5 импульсов поступает на управляющие входы 45 первого управляемого делителя 2 частоты и на вторую группу входов второго блока 17 сравнения, на первую группу входов которого поступает код иэ регистра 15 максимальной скорости.Если значение кода, поступившего с реверсивного счетчика 5 импульсов, меньше значения кода максимальной скорости, поступившего из регистра 15 максимальной скорости (именно эта ситуация имеет место при начале разгона), то второй блок 17 сравнения вырабатывает единичный нимальной скорости в реверсивпый счетчик 5 импульсов и устанавливающий триггер 13 в единичное состояние. С выхода триггера 13 разрешающий потенциал подается на вторые входы третьего 20 и четвертого 19 элементов И и импульсы с генератора 1 импульсов, поступающие на первые входы третьего 20 и х.етвертого 19 элементов И, проходят на тактирующие входы первого 2 и. второго 3 управляемых делителей частоты, На вход первого управляемого делителя 2 частоты подается опорная частота Г (максимально возможная частота на выходе модуля для управления электроприводом)На вход второго управляемого делителя 3 частоты поступает опорная частота Г (максимально возможная частота разгона электропривода), Частота импульсов на выходах управляемых делителей частоты определяется коэффициентом деления - кодом, поступающим на их управляю" щие входы. Частота импульсов на выходе второго управляемого делителя 3 частоты определяется формулойи Г 1Г2 5 О 15 20 25 сигнал на выходе "Больше", Этот сигнал разрешает прохождение импульсовс выхода второго управляемого делителя 3 частоты на суммирующий входреверсивного счетчика 5 импульсовчерез первый элемент И 11, а такжеразрешает прохождение импульсов свыхода усреднителя 24 на суммирующий вход реверсивного счетчика 6разгона через шестои элемент И 22,Импульсы проходят на суммирующиевходы, если их прохождение не заблокировано подачей блокирующего потенциала с выхода инвертора 23 на третьи входы первого 11 и шестого 22элементов И,Перезапись в реверсивный счетчик5 импульсов значения кода минимальной скорости и поступление импульсов на тактирующий вход первогоуправляемого делителя 2 частоты приводят к образованию на выходе последнего импульсов частотой1 о2"пропорциональной коду числа И на управляющих входах этого делителя частоты, поступающему из реверсивного счетчика 5 импульсов, На выходе усреднителя 24 Формируются импульсыЛГоГ - )выхгде М , - коэффициент усреднения,Импульсы Р , запускают первый формирователь 9, который Формирует импульсы требуемой длительности, и через коммутатор 10 поступают на выход модуля.Поступающие на суммирующий вход импульсы с частотой Г увеличивают код на выходах реверсивного счетчика 5 импульсов, а следовательно, и частоту Г на выходе первого управляемого делителя 2 частоты. Одновременно реверсивный счетчик 6 разгона осуществляет подсчет (путем суммирования) импульсов с выхода усреднителя 24, выдаваемых в период разгона.увеличение кода в реверсивном счетчике 5 импульсов, а следовательно, и возрастание частоты Г на выходе первого управляемого делителя 2 частоты, равно как и частоты на выходе модуля, осуществляется до техпор, пока не совпадут значение кода на выходе реверсивного счетчика 5 импульсов и значение кода максимальной скорости, хранимое в регистре 15 максимальной скорости, В этом случае на выходе "Больше" второго блока 17 сравнения формируется сигнал, блокирующий прохождение импульсов через первый 11 и шестой 22 элементы И, т,е. разгон электропривода закончен (Фиг,2) и выполнен переход к движению с постоянной скоростью, определяемой кодом в регистре 15 максимальной скорости.Каждыи из Формируемых усреднителем 24 импульсов поступает на вычитаюший вход счетчика 7 перемещения, в результате чего содержимое счетчика 7 перемещения уменьшается на единицу по каждому из сформированных импульсов. Движение.с постоянной скоростью продолжается до тех пор, пока не сравняются коды на выходах счетчика 7 перемещения и реверсивного счетчика 6 разгона. В этом случае первый блок 8 сравнения вырабатывает разрешающий потенциал, поступление которого на элемент ИЛИ 14 обеспечивает прохождение импульсов частотой Р с выхода первого управ. - ляемого делителя 3 частоты через второй элемент И 12 на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 импульсов, а также прохождение импульсов с выхода усреднителя 24 через пятый элемент И 21 на вычитающий вход реверсивного счетчика 6 разгона. Началась отработка торможения электро- привода до минимальной скорости, Код И на выходах реверсивного счетчика 6 импульсов уменьшается, следовательно, уменьшается частота Р на выходе первого управляемого делителя 2 частоты, а значит, и частота на выходе модуля. Код И уменьшается до значения, равного значению, хранящемуся в регистре 16 минимальной скорости. Торможение осуществляется с таким же ускорением, как и разгон (т.е. 1 м = 1 0 (фиг.2). Торможение осуществляется до тех пор, пока не обнулится счетчик 7 перемещения, сигнал с нулевого выхода которого осуществляет сброс реверсивного счетчика 6 разгона, сброс триггера .13 и формирует сигнал "Конец работы" в магистраль данных об окончании отработки перемещения. Сброс триггера 13 приводит к блоки-ровке прохождения импульсов частотойР и Р с первого и второго выходовгенератора 1 импульсов через третий20 и четвертый 19 элементы И, На этомцикл разгон-движение с постояннойскоростью - торможением (фиг,2, кривая 1) заканчивается,1 ОМодуль обеспечивает отработку перемещения и без,выхода на максимальную скорость (фиг,2, кривая 2), Вэтом случае разгон выполняется аналогично описанному, но когда значение кода в счетчике 7 перемещениястановится равным или меньше значениючисла импульсов разгона, находящемуся в реверсивном счетчике 6разгона, первый блок 8 сравнения через инвертор 23 блокирует продолжение разгона, т.е, поступление импульсов на суммирующие входы реверсивных счетчиков 5 и 6, и через элемент ИЛИ 14 запускает прохождениеимпульсов на вычитающие входы реверсивных счетчиков 5 и 6, т.е. переводит модуль в режим отработки тсрможения, Окончание цикла разгон -торможение (фиг,2, кривая 2) производится аналогично окончанию цикларазгон - движение с постоянной скоростью - торможением.Если в процессе отработки геремеЩения требуется изменить значение макмаксимальной скорости (например,точки а, 0 , ,2 ,на фиг.3), модуль обеспечивает автоматический подразгон до новой скорости (7 С) 7 макс где 1 акс - предыдущеезначение максимальной скорости, точка 0 ) или подтормаживание до новойскорости Ч (Чмркс 7 мск р точ3ка 0 ). Поступление нового значениямаксимальной скорости из магистралиданных в регистр 15 максимальной ско 45 рости в период торможения цикла отработки перемещения не влияет на работу модуля и модуль выполняет торможение электропривода по описанномуранее алгоритму, Если новое значе 50 ние максимальной скорости поступаетв период разгона, то модуль отрабатывает разгон до нового значения максимальной скорости, перемещение спостоянной скоростью, торможение по55 описанным алгоритмам работы,Если новое значение максимальнойскорости заносится в регистр 15 максимальной скорости в период отработ 1509832 1230 ки движения с постоянной скоростью, то в зависимости от величины новой максимальной скорости модуль осуществлят переход к новой скорости пу 5 тем подразгона или подтормаживания. Движение с постоянной скоростью характеризуется тем, что в реверсивном счетчике 5 импульсов хранится код величины старой максимальной скорости, а в реверсивном счетчике 6 разгона - код числа импульсов, выданных модулем при выполнении разгона, заблокировано прохождение импульсов на суммирующие и вычитаю щие входы разрешения суммирования и вычитания реверсивного счетчика 5 импульсов и реверсивного счетчи. - ка 6 разгона, так как на выходах "Больше" и "Меньше" второго блока 17 20 сравнения и выходе первого блока 18 сравнения присутствуют низкие логические уровни сигналов.Если новое значение максимальной скорости, занесенное в регистр 15 25 максимальной скорости, больше старого значения, т,е. Емаксмакс(Г 1 макс ) 1 максф точка се на фиг,4), то второй блок 17 сравнения на выходе "Больше" формирует потенциал высокого уровня, который разрешает прохождение импульсов частоты Г с выхода второго управляемого делителя 3 частоты через первый элемент И 11 на суммирующий вход реверсивно 35 го счетчика 5 импульсов, а также прохождение с выхода усреднителя 24 через шестой элемент И 22 на суммирующий вход реверсивного счетчика 6 разгона. Значение кода в реверсивном счетчике 5 импульсов, а следовательно, и частота на выходе моду. - ля увеличиваются, Одновременно увеличивается значение кода числа импульсов разгона в реверсивном счетчике 6 разгона. Увеличение кодов, а45 значит, и частоты на выходе модуля продолжается до тех пор, пока код на выходе реверсивного счетчика 5 импульсов не станет равным коду, занесенному и регистр 15 максимальной скорости. В этом случае на обоих выходах второго блока 17 сравнения формируются низкие потенциалы, блокирующие прохождение импульсов в реверсивные счетчики 5 и 6, и модуль начинает отрабатывать перемещение с НОВОЙ постоянееой скоростью Ч макс Е макс)Если новое значение максимальнойскорости, занесенное в регистр 15,максимальной скорости, меньше старого значения, т.е. 7 ак к.макскана фиг,4), то второй блок 17сравнения на выходе "Меньше" формирует потенциал высокого уровня, который через элемент ИЛИ 14 разрешаетпрохождение импульсов с выхода второго управляемого делителя 3 частотычерез второй элемент И 12 на вычи-тающий вход реверсивного счетчика5 импульсов и прохождение импульсовс выхода усреднителя 24 через пятыйэлемент И 21 на вычитающий вход реверсивного счетчика 6 разгона. Значение кода в реверсивном счетчике5 импульсов, а следовательнои частота на выходе модуля начинают уменьшаться. Одновременно уменьшаетсязначение кода числа импульсов разгона в реверсивном счетчике 6 разгона, так как производится подтормаживание до более низкой скорости.Уменьшение кодов, а значит, и частоты на выходе модуля продолжается дотех пор, пока код на выходе реверсивного счетчика 5 импульсов не станет Равным значению кода, занесенному в регистр 15 максимальной скоро-,сти, В этом случае на обоих выходахвторого блока 17 сравнения формируются низкие потенциалы, блокирующиепрохождение импульсов в реверсивныесчетчики 5 и 6, и модуль начинаетотрабатывать перемещение с новой постояннОЙ скоростью 1 макс ЕЕ макс) фВ точках ее и г (фиг. 1) модуль работает аналогично рассмотренным точкамсе и е в части изменения значения максимальных скоростей,Таким образом введение новых элементов, блоков с их связями расширяет функциональные возможности модуля для программного управления электроприводом эа счет обеспечения режима изменения в реальном масштабе времени величины максимальной скорости движения электропривода во время отработки заданного перемещения, что обеспечивает также возможность работы модуля с интерполирующим устРойством, путем увеличения или уменьшения скорости движения электропривода во время отработки перемещения по данным, передаваемым интерполнру 159832 4ющим устройством по магистрали данных в регистр максимальной скорости,Формула изобретения5Модуль для программного управления электроприводом, содержащий генератор импульсов, триггер, первый и второй управляемые делители частоты, регистр задания, первый и второй формирователи, первый, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, реьерсивный счетчик импульсов, регистр минимальной скорости, счетчик пере мещения, первый блок сравнения, счетчик разгона, коммутатор, тактовый 1вход которого подключен к выходу первого фор миров ателя, группа управляющих входов коммутатора соединена с первой группой выходов регистра задания, вторая группа выходов которого соединена с группой управляющих входов второго управляемого делителя частоты, третий выход ре гистра задания соединен с входом второго формирователя, а группа вхо дов регистра задания подключена к магистрали данных, при этом первый выход генератора импульсов подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход - с тактовым входом первого управляемого делителя частоты, группа управляющих выходов которого соединена с группой выходов реверсивного счетчика импульсов, группа информационных входов реверсивного счетчика импульсов подключена к группе выходов регистра минимальной скорости, а управляющий вход - к выходу второго формирователя и входу установки в "1" триггера, выходы первого и второго элементов И подключены к суммирующему и вычитающему входу реверсивного счетчика45 импульсов соответственно, первые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу второго управляемого делителя частоты, второй вход второго элемента И со единен с выходом элемента ИЛИ, пер-.вый вход которого подключен к выходу первого блока сравнения, первая группа входов первого блока сравнения соединена с группой выходов счетчика перемещения, а вторая, - с группой выходов счетчика разгона,приэтом нулевой выход счетчика перемещения подключен к входам установки в "О" счетчика разгона триггераи к шине "Конец работы", а группыинформационных входов регистра ми"нимальной скорости и счетчика перемещения подключены к магистрали данных, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения режима изменения в реальном масштабе времени величины максимальнойскорости движения электропривода вовремя отработки заданного перемещения, счетчик разгона выполнен в видереверсивного, а также в него введены четвертый, пятый и шестой элементы И, элемент НЕ, усреднитель, второй блок сравнения и регистр максимальной скорости, группа выходов которого соединена с первой группойвходов второго блока сравнения, вторая группа входов второго блока сравнения подключена к выходам реверсивного счетчика импульсов, выход "Больше" второго блока сравнения соединенс вторым входом первого и первым входом шестого элементов И, а выход"Меньше" - с вторым входом элементаИЛИ, при этом выход первого управляемого делителя частоты подключен квходу усреднителя, выход которого соединен с тактовым входом первого формирователя, вычитающим входом счетчика перемещения, первым входом пятогои вторым входом шестого элементов И,второй вход пятого элемента И подключен к выходу элемента ИЛИ, входэлемента НЕ - к выходу первого блокасравнения, а выход элемента НЕ соединен с третьими входами. первого ишестого элементов И, выходы пятогои шестого элементов И соединены свычитающим и суммирующим входамисчетчика разгона соответственно, второй выход генератора импульсов подключен к первому входу четвертого .элемента И, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход -с тактовым входом второго управляемого делителя частоты, группа управляющих входов первого формирователяи группа информационных входов регистра максимальной скорости подключены к магистрали данных.1509832 ра иск Ь макс Ехай дк Ф иаэс Составитель А,АникинРедактор С.Пекарь Техред Л.Сердокова орректор С.Черн Заказ 5809/43 Тираж 188 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10