SU1737411A1 - Устройство дл программного управлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах управлени  технологическим оборудованием дл  управлени  циклическими процессами с последо- вательным возбуждением выходов исполнительного блока. В целом устройство  вл етс  функционально полным модулем дл  проектировани  наращиваемых распределенных программируемых контроллеров. Цель изобретени  - расширение области применени  путем обеспечени  произвольного управлени  электроавтоматикой с высокой точностью задани  временных

Description

штА NJ Ы

Х|

ТтТ

Фиг №Г

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 пам ти 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 делител  2 частоты, который делит ее на три частоты: fi, h. f3, причем частоты fi и h поступают на входы синхронизаторов 6 и 7, а частота fa через элемент ИЛ И 13 поступает на вычитающий вход счетчика 3 времени, с

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управлени  технологическим оборудованием дл  управлени  циклическими процессами с последовательным возбуждением выходов исполнительного блока. В целом устройство  вл етс  функционально полным модулем дл  проектировани  наращиваемых распределенных программируемых контроллеров.

Известно устройство дл  программного управлени , состо щее из блока датчиков положени  каретки, логического блока, блока индикации, блока формировани  команд, блока питани .

Недостатками данного устройства  вл ютс  его сложность и низка  надежность из-за большого числа датчиков, устанавливаемых на станке.

Известно также устройство дл  программного управлени  циклическими процессами , содержащее задающий генератор, делитель частоты, блок формировани  интервалов времени, блок набора программы и исполнительные устройства.

Недостатком этого устройства  вл ютс  его ограниченные функциональные возможности , так как оно не может управл ть циклическими процессами с несколькими временными несовпадающими интервалами .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  устройство дл  программного управлени  циклическими процессами, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов , делитель частоты, блок набора программы и исполнительный блок.

Недостатком такого устройства  вл етс  низка  точность его работы.

выхода которого импульс поступает на счетчик 9, в нем устанавливаетс  новый адрес, на выходе блока 8 по вл етс  команда. Дешифратор 10 команды дешифрирует ее номер и включает соответствующий исполнительный орган в блоке 4. Импульсы частоты f поступают через элемент ИЛИ 14 на вход счетчика 3 до тех пор. пока он не переполнитс . При этом его выходной сигнал поступит на вход счетчика 9 адреса и будет выбрана нова  команда с новым временем действи , после чего цикл повтор етс . 5 ил., 2 табл.

Цель изобретени  - расширение области применени  путем обеспечени  произвольного управлени  электроавтоматикой с высокой точностью задани  временных интервалов .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  программного управлени , содержащее генератор импульсов, делитель частоты, счетчик времени, блок набора

программы и исполнительный блок, введены первый и второй синхронизаторы импульсов , блок пам ти 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 делител  частоты, первый и второй выходы которого соединены с первыми

входами первого и второго синхронизатора 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 пам ти программы , а вход записи счетчика времени

подключен к выходу первого синхронизатора импульсов, выход счетчика времени подключен к входам управлени  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 группо-задаю- щих выходов блока набора программы - соответственно к группам адресных и информационных входов блока пам ти программы , втора  группа выходов которого

подключена к входам дешифратора команд, группа выходов которого соединена с группой входов исполнительного блока, выход последнего разр да - с первым входом вто- 45 рого элемента ИЛИ, выход которого через элемент НЕ подключен к второму входу элемента И. выходы Запись адреса кодового слова и Запись кодового слова блока набора программы подключены соответственно ко входам записи счетчика адреса и 50 блока пам ти программы, второй вход второго элемента ИЛИ подключен ко входу задани  предварительной установки блока набора программ, который соединен также с входами предварительной установки счет- 55 чика времени, первого и второго синхронизаторов импульсов, счетчика адреса, входы Набор, Пуск и Предварительна  устра- новка блока набора программ и вход блокировка генератора импульсов  вл ютс  одноименными входами устройства.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - временна  диаграмма его работы; на фиг. 3 - структурна  схема инхронизатрорэ 6(7) импульсов; на фиг. 4 - 5 структурна  схема делител  2 частоты; на фиг. 5 - структурна  схема блока 5 набора программы.

Как видно из фиг. 1. устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 час- 10 тоты, счетчик 3 времени, исполнительный блок 4, блок 5 набора программы, первый 6 и второй 7 синхронизаторы импульсов, блок 8 пам ти программы, счетчик 9 адреса, дешифратор 10 команды, элемент И 11, эле- 15 мент НЕ 12, первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ.

Как видно из фиг. 3, синхронизатор 6(7) состоит из Д-триггера и элемента И 16. Импульс В частоты fa с выхода переполнени  20 счетчика 3 устанавливает выход триггера 15 в состо ние логической единицы, открыва  элемент И 16. Импульс А частоты fi проходит через элемент И 16 на его выход Б и далее на вход параллельной загрузки счет- 25 чика 3. По заднему фронту импульса А триггер 15 установитс  в состо ние логического нул  и закроет элемент И 16 до прихоа следующего импульса В.

Счетчик 3 времени построен на синх- 30 ронных двоичных счетчиках типа К531ИЕ17, сигнал переполнени  которых устанавливатс  по достижению счетчиками состо ни , равного нулю. Этот сигнал стробируетс  входным импульсом частоты fa, и стробиро- 35 ванный сигнал переполнени  строго синхронно с частотой fa поступает на блоки 6-9.

Как видно из фиг. 4, делитель 2 частоты с самовосстановлением состоит из триггеров 17 - 19; дешифратора 20; элементов И 40

21 - 23; элементов ИЛИ 24, 26 и элемента НЕ 25.

Как видно из фиг. 5, блок 5 набора программы состоит из регистра 27 адреса модул , 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 2-2И-2 ИЛИ 36. 38, триггера 39.

Блок 5 набора программы в зависимости от применени  устройства может иметь или не иметь средства повторени  цикла счетное (несчетное)число раз.

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы программа управлени  цикловой(релейной)автоматикой с помощью блока 5 набора программы зано- . ситс  в блок 8 пам ти: при этом адрес каждой команды вводитс  в счетчик 9 адреса, а содержимое команды - в блок 8 пам ти. Формат команды (кодового слова) состоит из номера возбуждаемого выхода, бита операции и кода выдержки времени. Кодовое слово вводитс  через внешний разъем блока 5 (условно обозначен Набор на фиг. 1) от внешнего устройства программировани .

Сигнал предварительной установки ПУ сбрасывает в ноль делитель 2 частоты, счетчики 3 и 9, синхронизаторы импульсов 6, 7. Кроме того, пройд  через элемент ИЛИ 14, сигнал ПУ держит закрытым элемент И 11. В счетчике - ноль, а в нулевой  чейке блока 8 пам ти в разр дах номера команды записан код нулей, поэтому на выходе дешифратора 10 команд отсутствуют возбужденные выходы. Исполнительный блок 4 выключен. Сигналом ПУ триггеры синхронизаторов 6 и 7 устанавливаютс  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 И11. Частота генератора 1 поступает на вход делител  2 частоты, который делит ее на три частоты: f 1, h, fa (см. фиг. 2), причем частоты f 1 и fa поступают на входы синхронизаторов 6 и 7, а частота fa через элемент ИЛ И13 поступает на вычитающий вход счетчика 3 времени. Частоты fi, f2, fa одинаковы и равны f/З и сдвинуты относительно друг друга на 120°.

Так как счетчик 3 времени в нулевом состо нии, то при поступлении с выхода элемента ИЛИ 13 импульса частоты fa на выходе переполнени  счетчика 3 по вл етс  импульс, который поступает на вход счетчика 9 адреса и входы синхронизаторов 6,7.

8счетчике 9 устанавливаетс  новый адрес, на выходе блока 8 пам ти по вл етс  команда .

Точность задани  времени действи  команды определ етс  величиной At 1:f/3 З/f, а диапазон выдержек ТМакс. - величиной Дг -N, где N - период счетчика 3.

Выходной импульс с синхронизатора 6 переписывает из блока 8 пам ти в счетчик 3 врем  действи  команды, а выходной импульс с выхода синхронизатора 7 через элемент ИЛИ 13 вычитает единицу из содержимого счетчика 3, Дешифратор 10 команды дешифрирует ее номер и включает соответствующий исполнительный орган в блокЪ 4.

Импульсы частоты f поступают через элемент ИЛИ 14 на вход счетчика 3 до тех пор, пока он не переполнитс . При этом его выходной сигнал поступит на вход счетчика

9адреса и выбираетс  нова  команда с новым временем действи , после чего цикл повтор етс .

Когда в  чейке блока 8 пам ти окажетс  команда Конец программы, она с выхода дешифратора 10 поступит через элемент ИЛИ 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 задани  времени определ етс  частотой генератора и может быть получена любой.

Делитель 2 частоты (фиг. 4) работает следующим образом.

Если возбужден сигнал ПУ, то работа дешифратора 20 запрещена, а выходы триггеров 17, 18, 19 по асинхронным входам сброса установлены в ноль и закрывают выдачу частот fj, f2, Тз через элементы И 21,22, 23. Как только исчезает сигнал ПУ, разрешаетс  работа дешифратора 20, на информационные входы которого подаетс  трехбитный код состо ни  триггеров 17,18, 19. Выходные сигналы дешифратора 20 совместно с элементами ИЛИ 24, 26 и НЕ 25 обеспечивают синхронное в нормальном режиме и асинхронное при сбое изменение состо ни  триггеров 17,18,19.

Таблица переходов и состо ний триггеров 17,18,19 выгл дит следующим образом (см. табл. 1).

Символом f обозначен синхронный переход; смена состо ний триггеров 17,18,19 происходит по заднему фронту импульса частоты f. Символом х обозначен асинхронный переход при сбое делител  2,

Возникающие при сбое нерабочие состо ни  триггеров 17,18.19, а также первоначальное состо ние О к моменту прихода очередного синхроимпульса частоты f установ т состо ние триггеров под кодом 4 (см. таблицу) и безусловно выдаетс  импульс частоты fa, а ло заднему фронту синхроимпульса частоты f произведена смена состо ний триггеров 17, 18, 19 из состо ни  под кодом 4 (см. таблицу) в состо ние под кодом 1. Далее при нормальной работе делител  2 состо ни  триггеров мен ютс  в соответствии со схемой кодов: 4,2,3,1. Фактически делитель 2 частоты представл ет собой сдвиговый регистр с исправлением ошибки при себе, отдельные биты входов

которого (выходы триггеров 17, 18, 19) управл ют поочередно выдачей импульсов частоты fl, T2, f3.

Сброс делител  2 частоты производитс  сигналом ПУ перед началом исполнени  цикла. По вы влению сигнала Конец программы генератор 1 блокируетс  (см. фиг. 1) и делитель не работает, так как прекращаетс  подача на его вход частоты f. После этого может быть произведено перепрограммирование устройства или возобновлено выполнение прежней программы нажатием кнопок ПУ, Пуск.

Блок 5 набора программ (см. фиг, 5) вы- полн ет следующие функции:

-выбор модул  в соответствии с адресом , заданным из внешнего устройства программировани ;

-передача программы из устройства программировани  в ЗУ модул ;

-организаци  режима работы модул  в соответствии с командой, переданной из устройства программировани .

Блок 5 набора программы работает следующим образом.

Предварительно из внешнего устройства программировани  поступает команда ПУ-К, котора  обнул ет содержимое регистров 27, 33, счетчика 32 и триггера 39. Инверсный выход последнего установитс  в состо ние 1 - возникнет сигнал ПУ,действие которого на элементы устройства дл  программного управлени  описано выше. На все врем  программировани  устройства (модул ) его генератор 1 (см. фиг. заблокирован сигналом Блк и частота f с его выхода не выдаетс .

С началом программировани  внешнее устройство программировани  помещает в

шину кодового слова операнд, состо щий из 3-х полей: пол  адреса модул , пол  параметра цикла работы модул  (число повторений цикла), пол  режима работы модул  - и выдает синхросигналы Выбор модул  (Выбор М) и Запись режима (Зп. реж.).

Но синхросигнал Выбор М из пол  адреса модул  считываетс  код адреса в регистр 27. Выходы регистра 27 подключены к дешифратору 28, последний имеет N + 1 выходов. Такие дешифраторы наход тс  на всех модул х контроллера, однако в каждом из модулей используетс  лишь один из выходов дешифратора, причем в разных модул х не могут использоватьс  одинаковые выходы. Таким образом происходит выбор какого-то l-oro модул . В следующий момент приходит сигнал Зп. режЛ который записывает в счетчик 32 циклов из пол  параметры цикла , число повторений цикла дл  выбранного модул  и одновременно в регистр 33 режима из пол  режима работы записывает код режима работы. Последний состоит из 3 битов , кодируемых в соответствии с табл. 2.

После того как l-ый модуль выбран, установлены режим его работы и число повто- рений цикла, внешнее устройство программировани  передает в блок 8 пам ти модул  программу цикла, т.е. совершает следующие действи  в изложенной последовательности .

Устанавливает на шине адреса кодового слова адрес блока пам ти, по которому должно быть записано очередное кодовое слово. Подает синхросигнал записи адреса кодового слова в счетчик 9 адреса блока 8 пам ти Зп. Адр. КС. Устанавливает на шине кодового слова кодовое слово. Подает синхросигнал записи кодового слова в блок 8 пам ти по адресу, наход щемус  в счетчике адреса 9 Зп. КС.

Така  последовательность действий повтор етс  до тех пор, пока все команды (кодовые слова) цикла программы не записаны в ЗУ - блок 8 пам ти. Далее ликвидируетс  сигнал Блк и вслед за этим, если все другие модули уже запрограммированы, возникает сигнал Пуск. Если установлен один из режимов работы модул , т. е. на одном из выходов регистра 33 режима есть высокий логический уровень, то по сигналу Пуск триггер 39 установитс  в состо ние нул  на инверсном выходе, т.е. сигнал ПУ исчезнет, и начнетс  отработка программы. После того как из блока 8 пам ти извлечена последн   команда Конец программы, одноименный сигнал установит триггер 39 в состо ние единицы на инверсном выходе, т. е. возникнет сигнал ПУ, а сигнал Конец программы исчезнет, так как из блока 8 пам ти 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

программы вычтет единицу из счетчика 32 циклов. Дешифратор 34 установит на своем единственном выходе логический ноль, если содержимое счетчика 32 равно нулю, или

5 логическую единицу, если оно не равно нулю .

На элементы 2-2И-2ИЛИ собраны услови , когда после возникновени  сигнала ПУ, устанавливающего исходное положе0 ние схемы модул  перед началом отработки программы, необходимо автоматически сформировать сигнал Пуск в самом модуле . Это происходит в случае, если счетчик 32 еще не обнулилс  и выбран режим 2 (см.

5 табл. 2) или в случае, если выбран режим 3. Если же выбран режим 4, повторного запуска программы не произойдет, т.е. программа (цикл) отработаетс  однократно.

0 Форм а изобретени 

Устройство дл  программного управлени , содержащее генератор импульсов, делитель частоты, счетчик времени, блок набора программы и исполнительный блок,

5 отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  путем обеспечени  произвольного управлени  электроавтоматикой с высокой точностью задани  временных интервалов, в него вве0 дены первый и второй синхронизаторы импульсов , блок пам ти программы, счетчик адреса, дешифратор команды, элемент И, элемент НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора импульсов

5 подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к информационному входу делител  частоты, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами первого и второго синхронизаторов

0 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 вычита5 ющему входу счетчика времени, кодовые входы которого подключены к первой группе выходов блока пам ти программы, а вход записи счетчика времени - к выходу первого синхронизатора импульсов, выход счетчика

0 времени подключен к входам управлени  первого и второго синхронизаторов импульсов и к суммирующему входу счетчика адреса , задающие входы которого подключены к первому выходу блока набора программы,

5 выходы счетчика адреса и группа задающих выходов блока набора программы - соответственно к группам адресных и информационных входов блока пам ти программы, втора  группа выходов которого подключена к входам дешифратора команд, группа

выходов которого соединена с группой входов исполнительного блока последнего разр да , с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого через элемент НЕ подключен к второму входу элемента И, выходы Запись адреса кодового слова и Запись кодового слова блока набора программы подключены соответственно к входам записи счетчика адреса и блока пам ти программы , второй вход второго элемента ИЛИ

подключен к выходу задани  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 Предварительна  установка блока набора программ и вход Блокировка генератора импульсов  вл ютс  одноименными входами устройства.

Таблица 1

Таблица 2

Выход счетчика J

8

Г

л

1

А

г

§

г

Фиг. 2

Фиг.З

t

и

16

Зп ASp KA

8 Сч одр 9 Фиг. 5

Зп Адр КС

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для программного управления, содержащее генератор импульсов, делитель частоты, счетчик времени, блок набора программы и исполнительный блок, отличающееся 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, группа 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 одноимен10 ными входами устройства.

   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

   Таблица 1

   Код состояний Исходное состояние Синхроимпульс частоты Новое состояние Код состояний Т4 тз Т2 Т4 тз Т2 0 0 0 0 X 1, 0 0 4 1 0 0 1 f 0 1 0 2 2 0 1 0 t 1 0 0 4 3 0 1 1 X 1 0 0 4 4 1 0 0 0 0 1 1 5 1 0 1 X 1 0 0 4 6 1 1 0 X 1 0 0 4 7 1 1 1 X 1 0 0 4

   Таблица 2

   Номер п/п Выходы регистра 33 Режим работы 3 2 1 1 0 0 0 Модуль не должен работать 2 0 0 1 • Модуль должен повторить записанную в ЗУ 8 программу цикла К раз; число К находится в счетчике 32 3 0 1 0 Модуль должен остановить повторение цикла лишь тогда, когда извне поступит сигнал Блк 4 1 0 0 Модуль должен выполнить цикл однократно

   Фиг. 3