Устройство для программного управления

(19) а 05 В 19/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ титу Н а 6 ор ПН Писк ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРФ 411435, кл. 6 05 В 19/18, 1971.Авторское свидетельство СССРМ 337763, кл. 6 05 В 19/18, 1970.(57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах управления технологическим оборудованием для управления циклическими процессами с последовательным возбуждением выходов исполнительного блока. В целом устройство является функционально полным модулем для проектирования наращиваемых распределенных программируемых контроллеров. Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения произвольного управления электроавтоматикой с высокой точностью задания временных1737411 интервалов. Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3 времени, исполнительный блок 4, блок 5 набора программы, первый 6 и второй 7 синхронизаторы импульсов, блок 8 памяти программы, счетчик 9 адреса, дешифратор 10 команды, элемент И 11, элемент НЕ 12, первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ. Частота генератора 1 поступает на вход делителя 2 частоты, который делит ее на три частоты: 11, т 2, тз, причем частоты 11 и 12 поступают на входы синхронизаторов 6 и 7, а частота 1 з через элемент ИЛ И 13 поступает на вычитающий вход счетчика 3 времени, с Изобретение относится к автоматике и. вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления технологическимоборудованием для управления циклическими процессами с последовательным возбуждением выходов исполнительногоблока, В целом устройство является функционально полным модулем для проектирования наращиваемых распределенныхпрограммируемых контроллеров.Известно устройство для программногоуправления, состоящее иэ блока датчиковположения каретки, логического блока, блока индикации, блока формирования команд,блока питания.Недостатками данногоустройства являются его сложность и низкая надежностьиз-за большого числа датчиков, устанавливаемых на станке,Известно также устройство для программного управления циклическими процессами, содержащее задающий генератор,делитель частоты, блок формирования интервалов времени, блок набора программыи исполнительные устройства,Недостатком этого устройства являютсяего ограниченные функциональные воэможности, так как оно не может управлять циклическими процессами с несколькимивременными несовпадающими интервалами,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству являетсяустройство для программного управленияциклическими процессами, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, блок наборапрограммы и исполнительный блок.Недостатком такого устройства является низкая точность его работы. выхода которого импульс поступает на счетчик 9, в нем устанавливается новый адрес, на выходе блока 8 появляется команда, Дешифратор 10 команды дешифрирует ее номер и включает соответствующий исполнительный орган в блоке 4. Импульсы частоты 1 поступают через элемент ИЛИ 14 на вход счетчика 3 до тех пор. пока он не переполнится, При этом его выходной сигнал поступит на вход счетчика 9 адреса и будет выбрана новая команда с новым временем действия. после чего цикл повторяется. 5 ил., 2 табл. Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения произвольного управления электроавтоматикой свысокой точностью задания временных ин 5 тервалов,Указанная цель достигается тем, что вустройство для программного управления,содержащее генератор импульсов, делитель частоты, счетчик времени, блок набора10 программы и исполнительный блок, введены первый и второй синхронизаторы импульсов, блок памяти программы, счетчикадреса, дешифратор команды, элемент И,элемент НЕ, первый и второй элементы15 ИЛИ, причем выход генератора импульсовподключен к первому входу элемента И,выход которого подключен к информационному входу делителя частоты, первый и второй выходы которого соединены с первыми20 входами первого и второго синхронизатораимпульсов соответственно, а третий выходподключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго синхронизатора25 импульсов, а выход первого элементаИЛИ - к вычитающему входу счетчика времени, кодовые входы которого подключенык первой группе выходов блока памяти программы, а вход записи счетчика времени30 подключен к выходу первого синхронизатора импульсов, выход счетчика времени подключен к входам управления первого ивторого синхронизаторов импульсов и ксуммирующему входу счетчика адреса, эа 35 дающие входы которого подключены к первому выходу блока набора программы,выходы счетчика адреса и группо-задающих выходов блока набора программы -соответственно к группам адресных и ин 40 формационных входов блока памяти программы, вторая группа выходов которого50 55 10 15 20 25 ЗО 35 40 подключена к входам дешифратора команд,группа выходов которого соединена с группой входов исполнительного блока, выход. последнего разряда - с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого черезэлемент НЕ подключен к второму входу элемента И, выходы "Запись адреса кодовогослова" и "Запись кодового слова" блока набора программы подключены соответственно ко входам записи счетчика адреса иблока памяти программы, второй вход второго элемента ИЛИ подключен ко входу задания предварительной установки блоканабора программ, который соединен такжес входами предварительной установки счетчика времени, первого и второго синхронизаторов импульсов, счетчика адреса, входы"Набор", "Пуск" и "Предварительная устрановка" блока набора программ и вход "блокировка" генератора импульсов являютсяодноименными входами устройства,На фиг. 1 приведена структурная схемаустройства; на фиг, 2 - временная диаграмма его работы; на фиг, 3 - структурная схемасинхронизатрора б(7) импульсов; на фиг, 4 -структурная схема делителя 2 частоты; нафиг, 5 - структурная схема блока 5 наборапрограммы,Как видно из фиг. 1. устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3 времени, исполнительныйблок 4, блок 5 набора программы, первый би второй 7 синхронизаторы импульсов, блок8 памяти программы, счетчик 9 адреса, дешифратор 10 команды, элемент И 11, элемент НЕ 12, первый 13 и второй 14 элементыИЛИ.Как видно из фиг, 3, синхронизатор 6(7)состоит иэ Д-триггера и элемента И 1 б, Импульс "В" частоты Тз с выхода переполнениясчетчика 3 устанавливает выход триггера 15в состояние логической единицы, открываяэлемент И 16, Импульс "А" частоты 11 проходит через. элемент И 16 на его выход "Б",и далее на вход параллельной загрузки счетчика 3, По заднему фронту импульса "А"триггер 15 установится в состояние логического нуля и закроет элемент И 16 до прихода следующего импульса "В.",Счетчик 3 времени построен на синхронных двоичных счетчиках типа К 531 ИЕ 1,сигнал переполнения которых устанавливается по достижению счетчиками состояния,равного нулю. Этот сигнал стробируетсявходным импульсом частоты з, и стробированный сигнал переполнения строго синхронно с частотой 1 з поступает на блоки 6 - 9.Как видно иэ фиг. 4. делитель 2 частотыс самовосстановлением состоит из триггеров 17 - 19; дешифратора 20; элементов И 21 - 23; элементов ИЛИ 24, 26 и элемента НЕ 25.Как видно из фиг. 5, блок 5 набора программы состоит из регистра 27 адреса модуля, дешифратора 28 адреса, элементов И 29 - 31, счетчика 32 циклов, регистра 33 выбора режима работы; дешифратора 34 содержимого счетчика циклов, элементов ИЛИ 35, 37, элементов 2-2 ИИЛИ 36, 38,триггера 39.Блок 5 набора программы в зависимости от применения устройства может иметь или не иметь средства повторения цикла счетное (несчетное) число раз.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы программа управления цикловой (релейной) автоматикой с помощью блока 5 набора программы заносится в блок 8 памяти; при этом адрес каждой команды вводится в счетчик 9 адреса, а содержимое команды - в блок 8 памяти. Формат команды (кодового слова) состоит из номера возбуждаемого выхода, бита операции и кода выдержки времени. Кодовое слово вводится через .внешний разъем блока 5 (условно обозначен "Набор" на фиг. 1) от внешнего устройства программирова-. ния. Сигнал предварительной установки"ПУ" сбрасывает в ноль делитель 2 частоты, счетчики 3 и 9, синхронизаторы импульсов б, 7. Кроме того, пройдя через элемент ИЛИ 14, сигнал "ПУ" держит закрытым элемент И 11, В счетчике - ноль, а в нулевой ячейке блока 8 памяти в разрядах номера команды записан код нулей, поэтому на выходе дешифратора 10 команд отсутствуют возбужденные выходы. Исполнительный блок 4 выключен. Сигналом "ПУ" триггеры синхронизаторов б и 7 устанавливаются в ноль.При нажатии кнопки "Пуск" на пульте блока 5 набора программы на его выходе исчезает потенциал предварительной установки "ПУ", в результате чего исчезает запрет на входе элемента И 11. Частота генератора 1.поступает на вход делителя 2 частоты, который делит ее на три частоты: 11, 12, 1 з (см, фиг. 2), причем частоты 11 и т 2 поступают на входы синхронизаторов 6 и 7, а частота 1 з через элемент ИЛИ.13 поступает на вычитающий вход счетчика 3 времени. Частоты т 1, т 2, тз одинаковы и равны УЗ и сдвинуты относительно друг друга на 120 О.Так как счетчик 3 времени в нулевом состоянии, то при поступлении с выхода элемента ИЛИ 13 импульса частоты з на выходе переполнения счетчика 3 появляется импульс, который поступает на вход счетчика 9 адреса и входысинхронизаторов 6, 7,В счетчике 9 устанавливается новый адрес,нэ выходе блока 8 памяти появляется команда.Точность задания времени действия команды определяется величиной й - 1 ЯЗ 3/1, а диапазон выдержек Тмакс. - величинойЖ М, где М - период счетчика 3,Выходной импульс с синхронизатора 6переписывает из блока.8 памяти в счетчик 3время действия команды; а выходной импульс с выхода синхронизатора 7 через элемент ИЛИ 13 вычитает единицу изсодержимого счетчика 3. Дешифратор 10 команды дешифрирует ее номер и включаетсоответствующий исполнительный орган вблоА 4,Импульсы частоты 1 поступают черезэлемент ИЛИ 14 на вход счетчика 3 до техпор, пока он не переполнится. При этом еговыходной сигнал поступит на вход счетчика9 адреса и выбирается новая команда с новым временем действия, после чего циклповторяется,Когда в ячейке блока 8 памяти окажетсякоманда "Конец программы", она с выходадешифратора 10 поступит через элементИЛИ 14 на вход элемента НЕ 12, и его выходной сигнал закроет элемент И 11, Обработка программы закончена.Цикл работы хорошо виден на фиг. 2.Точность задания времени определяется частотой генератора и может быть полученалюбой.Делитель 2 частоты (фиг, 4) работаетследующим образом.Если возбужден сигнал "ПУ", то работадешифратора 20 запрещена, а выходы триггеров 17, 18, 19 по асинхронным входамсброса установлены в ноль и закрывают выдачу частот 11, т 2, Тз через элементы И 21, 22,23, Как только исчезает сигнал "ПУ", разрешается работа дешифратора 20, на информационные входы которого подаетсятрехбитный код состояния триггеров 17, 18,19. Выходные сигналы дешифратора 20 совместно с элементами ИЛИ 24, 26 и НЕ 25обеспечивают синхронное в нормальномрежиме и асинхронное при сбое изменениесостояния триггеров 17, 18, 19,Таблица переходов и состояний триггеров 17, 18, 19 выглядит следующим образом(см. табл. 1).Символом 1 обозначен синхронный переход; смена состояний триггеров 17, 18, 19происходит по заднему фронту импульса частоты т. Символом "х" обозначен асинхронный переход при сбое делителя 2,Возникающие при сбое нерабочие состояния триггеров 17, 18. 19, а также первоначальное состояние "0" к моменту прихода очередного синхроимпульса частоты 1 установят состояние триггеров под кодом 4 (см.таблицу) и безусловно выдается импульс ча стоты э, а по заднему фронту синхроимпульса частоты 1 произведена смена состояний триггеров 17, 18, 19 из состояния под кодом 4 (см. таблицу) в состояние под кодом 1, Далее при нормальной работе де лителя 2 состояния триггеров меняются всоответствии со схемой кодов: 4,2,3,1. Фактически делитель 2 частоты представляет собой сдвиговый регистр с исправлением ошибки при себе, отдельные биты входов 15 которого (выходы триггеров 17, 18, 19) управляют поочередно выдачей импульсов частоты 11, 12, 5 з. Сброс делителя 2 частоты производится20 синалом "ПУ" перед началом исполненияцикла. По выявлению сигнала "Конец программы" генератор 1 блокируется (см. фиг,1) и делитель не работает, так кэк прекращается подача на его вход частоты 1.25 После этого может быть произведеноперепрограммировэние устройства или возобновлено выполнение прежней программы нажатием кнопок "ПУ", "Пуск".Блок 5 набора программ (см. фиг, 5) вы 30 полняет следующие функции:- выбор модуля в соответствии с адресом, заданным из внешнего устройства программирования;- передача программы из устройства35 программирования в ЗУ модуля;- организация режима работы модуля всоответствии с командой, переданной из устройства программирования,Блок 5 набора программы работает сле 40 дующим образом,Предварительно из внешнего устройства программирования поступает команда"ПУ-К", которая обнуляет содержимое регистров 27, 33, счетчика 32 и триггера 39. Ин 45 версный выход последнего установится всостояние 1 - возникнетсигнал "ПУ", действие которого на элементы устройства дляпрограммного управления описано выше.На все время программирования устройст 50 ва (модуля) его генератор 1 (см. фиг. 1) заблокирован сигналом "Блк" и частота 1 с еговыхода не выдается.С началом программирования внешнееустройство программирования помещает в55 шину кодового слова операнд, состоящий из3-х полей: поля адреса модуля, поля параметра цикла работы модуля (число повторений цикла), поля режима работы модуля - ивыдает синхросигналы "Выбор модуля"50 55 Но синхросигнал "Выбор М" из поля адреса модуля считывается код адреса в регистр 27. Выходы регистра 27 подключены к дешифратору 28, последний имеет й + 1 выходов. Такие дешифраторы находятся на всех модулях контроллера, однако в каждом из модулей используется лишь один из выходов дешифратора, причем в разных модулях не могут использоваться одинаковые выходы. Таким образом происходит выбор какого-то -ого модуля. В следующий момент приходит сигнал "Зп, реж.", который записывает в счетчик 32 циклов из поля параметры цикла, число повторений цикла для выбранного модуля и одновременно в регистр 33 режима из поля режима работы записывает код режима работы. Последний состоит из 3 битов, кодируемых в соответствии с табл, 2,После того как. 1-ый модуль выбран, установлены режим его работы и число повторений цикла, внешнее устройство программирования передает в блок 8 памяти модуля программу цикла, т.е. совершает следующие действия в изложенной последовательности.Устанавливает на шине адреса кодового слова адрес блока памяти, по которому должно быть записано очередное кодовое слово. Подает синхросигнал записи адреса кодового слова в счетчик 9 адреса блока 8 памяти "Зп. Адр. КС", Устанавливает на шине кодового слова кодовое слово. Подает синхросигнал записи кодового слова в блок 8 памяти по адресу, находящемуся в счетчике адреса 9 "Зп. КС".Такая последовательность действий повторяется до тех пор, пока все команды (кодовые слова) цикла программы не записаны в ЗУ - блок 8 памяти. Далее ликвидируется сигнал "Блк" и вслед за этим, если все другие модули уже запрограммированы, возникает сигнал "Пуск", Если установлен один из режимов работы модуля, т. е, на одном из выходов регистра 33 режима есть высокий логический уровень, то по сигналу "Пуск" триггер 39 установится в состояние нуля на инверсном выходе, т.е, сигнал ПУ исчезнет, и начнется отработка программы, После того как иэ блока 8 памяти извлечена последняя команда "Конец программы", одноименный сигнал установит триггер 39 в состояние единицы на инверсном. выходе, т, е. возникнет сигнал "ПУ"; а сигнал "Конец программы" исчезнет, так как из блока 8 памяти по нулевому адресу извлечена команда "Нет операции" и дешифратор 10 команд переключит уровень единицы с выхода "Конец программы" на неиспользуемый выход (индифферентный). Сформированный таким образом импульсный сигнал "Конец 5 10 15 20 25 30 35 40 программы" вычтет единицу из счетчика 32 циклов. Дешифратор 34 установит на своем единственном выходе логический ноль, если содержимое счетчика 32 равно нулю, или логическую единицу, если оно не равно нулю.На элемен гы 2-2 ИИЛИ собраны условия, когда после возникновения сигнала "ПУ", устанавливающего исходное положение схемы модуля перед началом отработки программы, необходимо автоматически сформировать сигнал "Пуск" в самом модуле. Это происходит в случае, если счетчик 32 еще не обнулился и выбран режим 2 (см. табл. 2) или в случае, если выбран режим 3, Если же выбран режим 4, повторного запуска программы не произойдет, т.е. и рограмма (цикл) отработается однократно,Формула изобретения Устройство для программного управления, содержащее генератор импульсов, делитель частоты, счетчик времени, блок набора программы и исполнительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения произвольного управления электроавтоматикой с высокой точностью задания временных интервалов, в него введены первый и второй синхронизаторы импульсов, блок памяти программы, счетчик адреса, дешифратор команды, элемент И, элемент НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора импульсов подключен к первому входу элемента И; выход которого подключен к информационному входу делителя частоты, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами первого и второго синхронизаторов импульсов соответственно, а третий выход подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго синхронизатора импульсов, а выход первого элемента ИЛИ - к вычитающему входу счетчика времени, кодовые входы которого подключены к первой группе выходов блока памяти программы, а вход записи счетчика времени - к выходу первого синхронизатора импульсов, выход счетчика времени подключен к входам управления первого и второго синхронизаторов импульсов и к суммирующему входу счетчика адреса, задающие входы которого подключены к первому выходу блока набора программы, выходы счетчика адреса и группа задающих выходов блока набора программы - соответственно к группам адресных и информационных входов блока памяти программы, вторая группа выходов которого подключена к входам дешифратора команд, группа12 1737411 Таблица 1 аблица Выхо ы егист а 3 ер ежим работы 3 О О О саназ; О. О выходов которого соединена с группой входов исполнительного блока последнего разряда, с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого через элемент НЕ подключен к второму входу элемента И, выходы 5 "Запись адреса кодового слова" и "Запись кодового слова" блока набора программы подключены соответственно к входам записи счетчика адреса и блока памяти программы, второй вход второго элемента ИЛИ 10 подключен к выходу задания предварительной установки блока набора программ, который соединен также с входами предварительной установки счетчика времени, первого и второго синхронизаторов импульсов, счетчика адреса, входы "Набор", "Пуск" и "Предварительная установка" блока набора программ и вход "Блокировка" генератора импульсов являются одноименными входами устройства.е работатьорить запиу цикла Крсчетчике 32ановить повтоогда, когда из"Блк"олнить цикл оя Модуль не должен Модуль должен поет ную в ЗУ 8 программ число К находится в Модуль должен ост рение цикла лишь т вне поступит сигнал Модуль должен вып нок атновквэ 1890 Тираж- Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СССР стввнно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101 Произ Составитель Н. СарбашеваРедактор М. Недолужеико Техред М.Моргентал Кор:ектор О, Кравцова