Устройство для программного управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) (11) 1)4 С 05 18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ О(71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления и производства(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к программному управлению и может быть использовано в роботах и манипуляторах, управляемых с помощью программных устройств, и является усовершенствованием изобретения по авт.св.СССР В 1012205. Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения воэможности оперативной реализации алгоритмов, предотвращения аварийных ситуаций. Устройство для проство СССР /18, 1983. РАЗУМНОГО УП 3 ф К АВТОРСКОМУ Е ИЗОБРЕ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕНИЯ 11г.-.),. 111) 1,;,1., А граммного управления содержит блокнабора программ, три группы триггеров, регистр, два счетчика импульсов, дешифраторы, приоритетный шифратор, коммутатор, генератор импульсов, элементы И, группы элементов И,элементы ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, элементзадержки, датчики положения исполнительных элементов, датчики состояния объекта управления и датчикиаварий, Данное устройство позволяеторганизовать постоянный опрос датчиков, при появлении аварийной илипредаварийной ситуаций на объектеуправления формируются сигналы управления, организующие прерываниедля перехода к подпрограмме предотвращения аварийной ситуации или устранение ее последствий. После считывания последней команды этой подпрограммы анализируется состояниедатчиков аварий. По результатам анализа организуется повторение подпрограммы, переход к другой подпрограмме или продолжение основной програм-,мы с команды, на которой произошлопрерывание. 2 ил., 1 табл.1. 12Изобретение относится к программному управлению и может быть использовано в роботах и манипуляторах, управляемых с помощью программных устройств, и является дополнительным к авт.св. У 1012205.Цель изобретения - расширение области применения устройства путем обеспечения возможности оперативной реализации алгоритмов, предотвращения аварийных ситуаций.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства программного управления; на фиг,2 - временная диаграмма работы устройства.Функциональная схема устройства программного управления (фиг.1) содержит блок 1 набора программ, первую группу 2.12;и триггеров, вторую группу 3.13,ш К-триггеров,третью группу 4,14, К-триггеров, регистр 5, первый 6 и второй 7 счетчики импульсов, первый 8, второй 9 и третий 10 дешифраторы, приоритетный шифратор 11, коммутатор 12, генератор 13 импульсов, первый 14, второй 15, третий 16 и четвертый 17 элементы И, первую 18.1181 и вторую 19.1, .,19. 0 группы элементов И, первый 20, второй 21, третий 22 элементы ИЛИ, элемент НЕ 23 пятый 24 и четвертый 25 элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ 26, элемент задержки 27, группу элементов 28.18.кэ я задержки, объекты 29.1, , 29.п уп" равления, датчики 30.1,30.ш положения исполнительных элементов датчики 3.131. 0 состояния объекта управления, датчики 32.1, ,32.р аварий. Кроме того, на фиг.1 испольэова" ны следующие обозначения: 33.1 33.п - первая и вторая группы выхо" дов блока 1 набора программ; 34 - выход конца подпрограммы устранения аварийной ситуации блоканабора программ, 35.1,35.к - третья группа; 36,136.ш - четвертая группа; 37.1,37. 2 - пятая группа выходов блока 1 набора программ;38.1 и 38.2 - первый и второй .выход генератора 13 импульсов соответствен" но.На фиг.2 эпюры напряжений показаны на выходах элементов, номера которых соответствуют обозначениям, принятым на фиг.1.67362 г 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В предлагаемом устройстве условно могут быть выделены средства .хра"нения и считывания команд управления, средства синхронизации, средства органиэации пропуска участкапрограммы, средства организации прерывания.К средствам хранения и считываниякоманд управления относятся блокнабора программ, первая 2.1,2.пгруппа триггеров, первый 6 и второй7 счетчики и первый дешифратор 8.Блок 1 набора программ может бытьвыполнен на основе постоянного,запоминающего устройства статического типа с использованием микросхемК 541 РТ 1 или К 556 РТ 5 и предназначен.для набора и хранения команд управления. Первая группа 2,1,2. итриггеров обеспечивает запоминаниекоманд управления, выдаваемых наобъекты 29.129.п управления.Состояние счетчиков 6 и 7 определяет номер команды, выполняемойв данном такте. Например, счетчик 6содержит информацию о единицах номеров команды, счетчик 7 - о десятах, Через каждые десять тактов состояние счетчика 7 увеличивается наединицу, а счетчик 6 обнуляется.Счетчики 6 и 7 могут быть выполненына микросхемах К 500 ИЕ 136, К 500ИЕ 137, К 155 ИЕ 6, Дешифратор 8обеспечивает считывание команды управления из блока 1 набора программ,код номера которой поступает с выхода счетчиков 6 и 7,Средства синхронизации содержатгенератор 13 импульсов, элементыИ 14, 15 и 16, элементы ИЛИ 20, 21и 25, элемент ИЛИ-НЕ 26, группу элементов 28.128.к задержки, вторую группу 3,1. З,ш триггеров.Генератор 13 импульсов формируетдве последовательности тактовых импульсов, период следования которыхопределяет такт, причем фазы этихпоследовательностей отличаются на половину периода.Первый элемент И 14 запрещает прохождение тактовых импульсов с выхода 38.1 генератора 13 импульсов навход счетчика 6 при появлении единичного сигнала на выходе одного изэлементов ИЛИ 20 или 21, Второй элемент И 15 обеспечивает прохождениесинхроимпульса с второго 38.2 выхода генератора 13 импульсов при нали3 1 чии единичного сигнала на выходе 34 конца подпрограмм устранения аварийной ситуации блока 1 набора прог- рамм. Третий элемент И 16 обеспечивает прохождение синхроимпульса с второго выхода 38.2 генератора 13 им пульсов при появлении на выходе одного из датчиков 32.132.р ава" рий единичного сигнала.Элемент ИЛИ 25 обеспечивает прохождение синхроимпульса с выходов элементов И 15 и 16 на счетчики 6 и 7. Элемент ИЛИ-НЕ 26 формирует сигнал, закрывающий элемент И 16, после записи в регистр 5 информации.Группа элементов задержки 28.1,е,27 ек формирует сигнал "Запрет" различной длительности при появлении на соответствующем выходе 35.1 35.к блока 1 набора программ единичного сигнала. Каждый элемент задержки формирует сигнал Запрет" на определенное число тактов.Группа триггеров 3.13.ш формирует сигнал "Запрет" при появлении на соответствующем выходе 36.1 36.ш единичного сигнала и отсутствии сигнала на выходе соответствующего датчика 30.130.ш положения исполнительных элементов, Конец сигнала Запрет формируется при включении соответствующего датчика 30.1,,30.ш. В качестве этих триггеров взяты асинхронные КБ-триггеры, которые являются разновидностью КБ- триггера. Для КБ-триггера входной набор БК=11 не является запрещенным, а при поступлении его на входы триггера последний устанавливается в нулевое состояние. При всех остальных комбинациях входных сигналов К-триггер функционирует как КБ-триггер.К средствам организации пропуска участка программы относятся второй 9 и третий 10 дешифраторы, третья груп па 4.14. триггеров, первая 18.118.2 и вторая 19.1,9.7 группы элементов И, элемент ИЛИ 22 и элемент НЕ 23.Группа элементов И 18.118. Р формирует единичные сигналы при нахождении опрашиваемых датчиков 31.1, ,31.1 состояния объекта управления во включенном состоянии. Опрос датчиков осуществляется появлением на соответствующем выходе 37,1, 37.1 блока 1 набора программ единичного сигнала. 267362 4Третья группа триггеров 4. 14. 1 фиксирует факт нахождения опрашиваемого датчика 31.131.0 состояния объекта управления во включенном состоянии на определенное число тактов. Элемент ИЛИ 22 формируетсигнал Запрет считывания команд"при нахождении одного из триггеровгруппы 4.14.1 в единичном со 1 О стоянии; элемент НЕ 23 формируетсигнал "Разрешение дешифрации" длядешифраторов 9 и 10.Дешифраторы 9 и 1 О и вторая группа элементов И 19.119.1 выделя 15 ют момент окончания пропуска участка программы.К средствам организации прерывания относятся регистр 5, приоритетный шифратор 11, коммутатор 12, эле-20 мент ИЛИ 24, четвертый элемент И 17и элемент задержки 27.Регистр 5 служит для хранения кода команды, при выполнении которойпроизошло прерывание. Элемент И 1725 и элемент задержки 27 обеспечиваютобнуление регистра 5 после окончанияпрерывания.Приоритетный шифратор 11 формирует код первой команды подпрограммы30 ликвидации аварийной ситуации припоявлении единичного сигнала от одного из датчиков 32,132.р аварий. При этом, в случае появлениясигналов от нескольких датчиков,32.132.р аварий шифратор 11 впервую очередь формирует код, обеспечивающий устранение аварийной ситуации, пользующейся высшим приоритетом (например, сигнал о появлении40 которой идет от датчика с большимпорядковым номером),Для случая Р=З принцип работыэтого шифратора можно пояснить спомощью таблицы.- 45 Шифратор 11 может быть выполненна микросхеме К 500 ИВ 165ЭлементИЛИ 24 формирует единичный сигналпри появлении аварийной ситуации. 50 Коммутатор 12 предназначен дляуправления передачей кода команды в счетчики 6 и 7 в зависимости от наличия сигнала на выходе элемента ИЛИ 24.Датчики 30.1, ,30.ш положения исполнительных элементов представляют собой любые контактные или бес контактные конечные или путевше2К-вход данного триггера поступаетсигнал логической единица, а,на.8 вход - сигнал логического нуля. Вэтом случае триггер возвращается в5 нулевое состояние и на вход соответствующего объекта управления прекращается подача управляющего сигнала.При появлении сигнала логической1 О единицы на одном из выходов 35.1,35.к блока 1 набора программ, навыходе соответствующего элемента28.128.к задержки формируетсясигнал "Запрет". Этот сигнал через15 первый элемент ИЛИ 20 поступает напервый инверсный вход первого элемента И 14 и запрещает прохождениеимпульсов с первого выхода 38.1 генератора 13 импульсов на счетный20 вход первого счетчика 6 (фиг.2). Каждый элемент 28.128.к задержкиформирует сигнал "Запрет" определенной длительности и останавливаетсчитывание программы на определенное25 число тактов.При необходимости проверить положение исполнительного элемента с соответствующего выхода 36.136.шблока 1 набора программ на 8-вход30 одного из К-триггеров второй группы3.13.ш считывается сигнал логической единицы. При отсутствии сигнала от соответствующего датчика30.130.ш положения исполнительного элемента (исполнительный элемент не находится в нужном положении), этот триггер перебрасываетсяв. единичное состояние. На выходеэтого К-триггера формируется сигнал40 "Запрет", который через второй элемент ИЛИ 21 поступает на второй инверсный вход элемента И 14, останавливая считывание программы (фиг,2).Конец сигнала "Запрет" формируется45 после перевода исполнительного элемента в указанное состояние и вклюа чения соответствующего датчика30.130.ш положения. В этом случае соответствующий К-триггер обну.".50 ляется.Триггер не формирует сигнала "Запрет" в том случае, если соответствующий датчик 30.1. ,30,ш положения уже находится во включенном со 55 стоянии .Датчики 31.131.состоянияобъекта управления опрашиваются вслучае, когда при наличии какого-лиФ 1переключатели (датчики положения).Устанавливаются они на рабочих органах манипулятора, загрузочных устройствах, станках и другом оборудовании, входящем в состав роботизированного комплекса. В качестведатчиков 31.131. "состоянияобъектов управления могут использоваться контактные реле. В качестведатчиков 32.132.р.аварий могутбыть использованы контактные реле,определенным образом связанные сприборами для измерения давления,температуры, частоты вращения и т.п.При выходе контролируемого параметра эа допустимые границы последниевыдают на контактные реле управляющие сигналы, включающие их. Под:включенным состоянием любого датчика понимается такое его состояние,когда через датчик на устройствопрограммного управления поступаетсигнал логической единицы.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии все элементы памяти находятся в нулевом состоянии. Цепи установки исходного состояния условно не показаны, Тактовые импульсы с заданной частотой спервого выхода 38.1 генератора 13импульсов через первый элемент И 14поступают на счетный вход счетчика6. Каждый десятый импульс формируетсигнал переполнения счетчика 6, обнуляет его и увеличивает на единицусостояние счетчика 7. Информация ономере команды, которую необходимовыполнять в данном такте, поступаетс выходов счетчиков 6 и 7 на входдешифратора 8. На выходах дешифратора 8 последовательно появляютсясигналы управления, которые поступают на входы блока 1 набора програю. Таким образом, обеспечиваетсяпоследовательное считывание командуправления на выходах блока 1 наборпрограмм,При поступлении сигнала управления на 3-вход одного из триггеров2;12.п первой группы, он перебрасывается в единичное состояние,и на его выходе формируется сигналвключения соответствующего объекта29.129.п управления. Объектуправления находится во включенномсостоянии до момента считывания команды управления, при которой на 67362 б1 бо изменения в процессе работы робо. тизированного комплекса (отсутствие смазки, поломка резца, отключение одного из станков и т,д.) необходимо пропустить участок программы.Запрос состояния определенного датчика 31.131.1 состояния осуществляется при считывании с соответствующего выхода 37.137. 2 блока 1 набора программ сигнала ло- гической единицы. Если спрашиваемый датчик находится во включенном состоянии (есть изменение в работе кемплекса), на выходе соответствующего элемента И первой группы 18.1 18;1, появляется сигнал логической единицы. Этот сигнал поступает на Б-вход соответствующего триггера третьей группы 4.14. 8 триггеров и перебрасывает его в единичное состояние. На выходе третьего элемента ИЛИ 22 появляется единичный сигнал, который поступает на управляющий вход первого дешифратора 8 и запрещает дешифрацию содержимого счетчиков 6 и 7, а следовательно, и продолжение выполнения программы, При этом состояния счетчиков продолжают последовательно изменяться.Сигнал с выхода третьего элемента ИЛИ 22 через элемент НЕ 23 поступает на управляющие входы второго 9 и третьего 10 дешифраторов и разрешает дешифрацию содержимого счетчиков 6 и 7.Выходы дешифраторов 9 и 10 заведены на входы элементов И 19.1 19. 0 второй группы таким образом, чтобы на выходе определенного элемен та И этой группы появился единичный сигнал в такте, когда состояние счет чиков 6 и 7 равно коду команды, с которой необходимо продолжить выполнение программы при пропуске участка программы (спрашиваемый датчик 31.1, ,31. 0 состояния оказался во включенном состоянии).Таким образом, при появлении на выходах счетчиков 6 и 7 кода команды, с которой необходимо продолжить выполнение программы, на выходе соответствующего элемента И второй группы 19.119. 1 появляется единичный сигнал, он поступает на В. - вход соответствующего триггера 4.1, ,4. 1 третьей группы и обнуляет его. На выходе третьего элемента ИЛИ 22 пропадает единичный сигнал, 267362 8 35 При появлении аварии приоритетный шифратор 11 формирует код, на выходе элемента ИЛИ 24 появляется единичный сигнал и открывает элемент И 16. Опрос наличия аварийных ситуаций осуществляется в середине такта выполнения команд импульсами с второго выхода 38.2 генератора 13. В случае появления аварий единичный сигнал на выходе четвертого элемента ИЛИ 24 разрешает прохождение этих импульсов через элемент И 16. По заднему фронту первого импульса на выходе элемента И 16 осуществляет. ся запись содержимого счетчиков 6 и 7 в регистр 5, а кода на выходе приоритетного шифратора 11 через коммутатор 12 в счетчики 6 и 7.Как только произойдет запись информации в регистр 5, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 26 появится сигнал, который закрывает элемент И 16. Тактовые импульсы с первого выхода 38.1 45 50 55 5 1 О 15 20 25 30 и на 7-вход первого дешифратора поступает сигнал резрешения дешифрации(фиг.2). Продолжается выполнениепрограммы. На любом этапе выполненияпрограммы на роботизированном комплексе может появиться аварийная илипредаварийная ситуация, требующаяоперативной реализации алгоритма ееустранения. 0 появлении аварийнойили предаварийной ситуации сигнализирует включение одного из датчиков32.132.р аварий.Для устранения аварийных ситуацийили устранения их последствий, появление которых возможно на роботизированном комплексе, в блоке 1 наборапрограмм записаны подпрограммы. Выход каждого из датчиков 32.132.р аварий заведен на вход приоритетного шифратора 11 таким образом,чтобы на его выходе был сформированкод первой команды подпрограммы устранения возникшей аварийной ситуации или ликвидации ее последствий .При этом в случае включения одновременно нескольких датчиков 32.132.р в первую очередь происходитпереход к подпрограмме ликвидацийаварий, пользующейся большим приоритетом (о которой сигнализирует датчик с большим порядковым номером),а после ее устранения - к подпрограмме устранения аварии с меньшимприоритетом,10 9 1267 генератора 13 импульсов последовательно изменяют состояние счетчиков 6 и 7 и осуществляется реализация подпрограммы устранения аварийной ситуации или ликвидации ее последствий, 0 ее окончании свидетельствует единичный сигнал на выходе 34 блока 1 набора программ. Он открывает второй элемент И 15 и разрешает прохождение синхроимпульса на: входы счетчиков 6 и 7. При этом происходит запись содержимого приоритетного шифратора 11 в счетчики, если сигнал от соответствующего датчика 32. 132.р не исчез и необхо димо повторить подпрограмму или в случае появления сигнала от датчика с большим приоритетом,В том случае, если аварийная ситуация или ее последствия устранены, нулевой сигнал 20 с выхода элемента ИЛИ 24 разрешает перепись содержимого регистра 5 в счетчики 6 и 7; Таким образом осуществляется продолжение выполнения программы с той команды, при выполнении которой произошло прерывание.Сигнал с выхода второго элемента И 15 в этом случае подается через открытый элемент И 17 на вход элемента задержки 27. Задержанный на 30 величину с , которая равна времени записи информации в счетчики 6 и 7, этот импульс обнуляет регистр 5. В дальнейшем устройство работает аналогичным образом, 35 Таким образом, в устройстве для программного управления организуется реализация алгоритмов ликвидации аварийный ситуаций или устранения 40 их последствий, чем достигается расширение области применения, так как организуется постоянный опрос датчиков при появлении аварийной или пред- аварийной ситуации на объекте управ ления, формируются сигналы управления, организующие прерывание, дпя перехода к подпрограмме предотвращения аварийной ситуации или устране 362 10ния ее последствий. После считывания последней команды этой подпрограммы анализируется состояние датчиков аварий. По результатам анализа организуется повторение подпрограммы, переход к другой подпрограмме или продолжение основной программы с команды, на которой произошло прерывание. формула изобретения Устройство для программного управления по авт,св. В 1012205, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения воэможности оперативной реализации алгоритмов и предотвращения аварийных ситуаций, в него введены элемент ИЛИ-НЕ, второй и третий элементы И, четвертый элемент ИЛИ и последовательно соединенные датчики аварий, приоритетный шифратор, пятый элемент ИЛИ, четвертый элемент И, элемент задержки, регистр и коммутатор, выход которого соединен с информационными входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами регистра, синхровход которого соединен с выходом третьего элемента И и через четвертый элемент ИЛИ с синхровходами первого и второго счетчиков импульсов, второй выход генератора импульсов подключен к первому входу второго элемента И и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторыми входами коммутатора и с выходом пятого элемента ИЛИ, третьи входы коммутатора подключены к выходам приоритетного шифратора, третий вход третьего элемента И через элемент ИЛИ-НЕ подключен к выходу регистра, второй вход второго элемента И соединен с четвертым выходом блока набора программ, а выход - с вторыми входами четвертого элемента И и четвертого элемента ИЛИ.1267362Сигнал на выходе датчика 2 2 О, О 1 1 О О 1 О О 1 О О О О О 213 32.2 32.ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, Москв твенного комиретений и от Ж, Раушс рытииая наб., д.4 Произв И,7 Ы 2 й Ы 1 28,7 И 7 ИУ ЮИ М 2 9.1 ЗЛУ Ы.2 И 7639 Ю 8 Ф Составитель И.ШвецТехред А.Кравчук Корректор М.Демч нно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4