Устройство для управления разгоном и торможением исполнительного двигателя станка Советский патент 1983 года по МПК G05B19/416 

ченного вторым входом к.выходу третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, связанного вторым входом с выходом JK-триггера подключенного S-входом к второму управляющему входу устройства, S-вход второго JK-трнггера соединен с третьим управляющим входом устройства, а прямой выход - с вторым входом четвертого элемента И, связанного выходом с вторым входом третьего элемента ИЛИ, первые информационные входы блока совпадения подключены к выходам соответствующих разрядов второго реверсивного счетчика, вторые информационные входы к выходам блока третьих элементов НЕ и к вторым входам первого и второго дешифраторов, выход блока совпадения соединен с С-входом первого JK-триггера, связанного прямым выходом с вторым входом пятого элемента,,И, выход которого подключен к

тактовому входу блока совпадения и второму входу первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к -второму входу седьм1эго элемента И и через первый элемент НЕ - к выходу старшего разряда первого реверсивного счетчика и к второму входу третьего элемента Л, соединенного выходом с первым вхот дом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента И-ИЛИ, а выход - к выходу устройства, выходы формирователя одиночного импульса соединены с первым и вторым неподвижными контактами третьего двухпозиционного переключателя, подвижный контакт которого подключен к нулевой шине и механически связан с подвижным контактом первого двухпозиционного переключателя, а выходы блока /третьих элементов НЕ соединены с выходами соответствующих разрядов перйого реверсивного счетчика.

i

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления, станками. .....

Известно устройство для разгона торможения, состоящее из последовательно соединенных задающего генератора, первого делителя частоты, реверсивного счетчика, элементов НЕ, второго делителя частоты, второго заданяцего генератора, а также счетчика, задающего делителя и схемы сравнения старших разрядов, причем ее вход подключен к выходам реверсивного счетчика, и задагацего делителя, а выход связан с входом реверсивного счетчика, счетчика и второго делител частоты l .

Недостатками устройства являются его сложность, низкая точность, связанная с оценкой информации только в старших разрядах, значительные нелинейности, приводящие к ползуч.кам при торможении, снижанадим производительность станка, отсутствие коррекций скоростей и режима аварийного торможеТ1ия. Указанные недостатки резко сужают область возможного применения устройства, особенно во многоко/эрдинатных системах числового nporpazviMHoro управления.

Известно также устройство для автоматического разгона и торможения двигателя станка с программным управлением, состоящее из последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, делителя частоты, счетчика-накопителя, управляемого счётчика, реверсивного счетчика, блока вентилей :rl .

Недостатками устройства являются отсутствие в нем режима аварийного торможения, коррекции скорости подачи и работа с изменением ускорения., что также сужает область применения.

Наиболее близким к изобретению является устройство для разгона и торможения исполнительного двигателя станка, содержащее лоследов.ательно соединенные суммирующий счетчик, блок управления, реверсивный счетчик и блЪк ключей, другие входы ко- торого подключены к выходам связанных между собой генератора импульсов и двигателя частоты и последовательно соединенных генератора опоных импульсов и блока вычитания, вход которого подключен к выходу делителя частоты, а выход - к выходу суммирующего, счетчика з .

Недостатками известного устройства являются низкая точность работы, связанная с наличием нелинейностей, и ограничение функциональных возможностей из-за отсутствия возможности обеспечения аварийного останова к пуска, а также коррекции скорости подачи.

Целью изобретения является повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления разгоном и торможением испол.нительного двигателя станка, содержащее блок индикации, генераторы за рощей частоты и частоты ускорения, первый реверсивный счетчик, подключенный суммирующим и вычитающим вхо Дс1ми к выходам первого и второго элементов И, соответственно, а выходами соответствующих разрядов через преобразователь кода - к первым входам элемента И-ИЛИ, вторые входа которого соединены с разрядны ми выходамя счетчика, вход сброса которого подключен к входу сброса первого реверсйвного счетчика, к входу предварительной установки : устройства и к R-входу первого аКЧтриггера, S-вход которого соединен с первым управляющим входом устройства, введены три двухпозиционных переключателя, генератор частоты коррекции, формирователь одиночного, импульса, второй реверси ный счетчик, четыре элемента ИЛИ, шесть элементов .и, второй и третий JK-триггеры, первый и второй элементы НЕ, первый и второй дешифраторы, блок совпадения, блок третьих элементов НЕ и многоканальный синхронизатор, входы которого соединены с выходами формирователя одиночного импульса и генераторов задающей час тоты, частоты ускорения и частоты коррекции, первый и второй выходы с подвижными контактами соответстве но первого и второго двухпозиционт ных переключателей, третий илход с первым входом третьего элемента И и со счетным входом счетчика, а четвертый выход - с первыми входакш четвертого, пятого и шестого элемен тов И, первые неподвижные контакты первого и второго л ухпоэиционных переключателей соединены с первыми входами первого элемента ИЛИ и седь мого элемента И, подключенного выхо дом к суммирующ€(му входу второго ре версивного счетчика, вычитаюций вхо которого соединен с выходом восьмог элемента И, подсоединенного первым входом к первому входу второго элемента КШ и к вторым неподвижным контактам первого и второго двухпозиционных переключателей, второй вход восьмого элемента И подключен к первому входу второго элементами и через второй элемент НЕ - к С-вхо ду второго JK-триггера и к выходу первого дешифратора, первые входы которого соединены с входами блока индикации и с выходами соответствую щих разрядов первого реверсивного счетчика и через второй дешифратор с С-входом тгретьего JK-триггера, подключенного fi-входом к входу упра ления записью второго реверсивного счетчика, к R-входу второго JK-триггера и к входу предварительной установки устройства, второй вход второго элемента И соединен с выходом второго элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходутретьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, связанного вторьо«1 входом с первым выходом третьего JK-триггера, подключенного S-входом к второму управляющему входу устройства, S-вход второго JK-триггера соединен с третьим управляющим входом устройства, а прямой выход - с вторым входом четвертого элемента И, связаниаго выходом с вторым входом третьего элемента ИЛИ, первые информационные входы блока совпадения подключены к выходам соответствующих разрядов второго реверсивного счетчика,; вторые информационные входа - к выходам блока третьих элементов НЕ и к вторым входам первого и второго дешифраторов, выход блока совпадения соединен с С-входом первого JK-триггера, связанного прямым выходом с вторым входом пятого элемента И, выход которого подключен к тактовому входу блока совпадения и к второму входу первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с первьм входом первого элемента И, второй вход которого подключен к второму входу седьмого элемента И и через первый элемент НЕ - к выходу старшего разряда первого реверсивного счетчика и к второму входу третьего элемента И, соединенного выходом с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента И-ИЛИ, а выход - к выходу устройства, выходы формирователя одиночного импульса соединены с первым и вторым неподвижными контактами третьего двухпозиционного переключателя, подвижный контакт которого подключен к нулевой шине и механически связан с подвижным кон тактом первого двухпозиционного переключателя, а входы блока третьих элементов НЕ соединены с входами соответствуквдих разрядов пррво.го реверсивного счетчика. На фиг. -1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 схема многоканального синхронизаТора) на фиг. 3 - схема элементов синхронизации; на фиг. 4 - схема формирователя одиночног6 импульса. Устройство {фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 двухпозиционные переключатели, формирователь 3 одиНОЧН9ГО импульса, генераторы задающей частоты 4, частоты коррекций 5 и частоты ускорения 6, многоканальный синхронизатор 7, второй 8, .первый 9 .и третий iO JK-триггеры, четвертый 11, пятый 12 и шестой 13 элементы И, третий 14, первый 15 и второй 16 элементы ИЛИ, первый 17 и второй 18 реверсивные счетчики, блок 19 третьих элементов НЕ, первый элемент ffE 20, блок 21 управления, блок 22 совпадения, блок 23 индикации (который может включать входной дешифратор), третий двухпозиционный переключатель 24, преобразователь 25 кода, элемент И-ИЛИ 26, счетчик 27, четвертый элемент ИЛИ 28, первый 29 и второй 30 дешиф раторы, третий 31, второй 32, первый 33, седьмой 34 и восьмой 35 элементы И и второй элемент НЕ 36, Синхронизатор 7 (фиг, 2)содержит генератор 37,высокой частоты, коль,цевой сдвигакждий регистр 38, элементы И 39-43 и узлы 44-47 синхро«низации, калсдый из которых состоит (фиг, З) из П -триггеров .48 и 49, элемента 2H-Hi; 50, элементов НЕ 51-,53 и элемента 2НЕ-ИЛИ 54. Формирователь 3 (ч)иг, 4} содер. жит элемент НЕ.55, RS -триггер 56; интегрирующую цепочку, состоящую из резистора 57 и конденсатора 58, эле мент 2И-НЕ 59, элемент НЕ 60 и резистор 61. Устройство работает (фиг, 1) еле ,дующим образом. При включении питания или нажати специальной кнопки вырабатывается сигнал на входе предварительной установки. (ПУ) устройства, который сбрасывает в ноль триггеры 8-10 и счетчики 17 и 27 и, поступая на вход параллельной записи счетчика. 18, записывает в него число 100, которое запаяно на его параллельных входах в виде уставкк. Это числ указывает на то, что устройство фор мирует частоту, соответствующую 100% заданной скорости, т,е. после включения никаких коррекций нет. Импульсы формирователя 3, генераторов 4 задающей частоты i , 5 час- тоты коррекций i и 6 частоты ускорений it, поступают на входы синхронизатора 7, в котором синхрониэирую ся разнесенными тактами высокой синхронизируивдей частоты, поэтому импульсы выходных сигналов синхрони затора 7 , ij, Miu разнесены между собой во времени и никогда не со падают. Кроме того, на выход синхро низатора 7 выводится частота синхронизации fgj; , которая используется для синхронизации внешних сигналов, а именно: Пуск разгона, Тор можение, Аварийное торможение, Поскольку после сигнала на выходе ПУ счетчик 17 находится на нуле, то ю на выходе преобразователя 25 все нули и, следовательно, частота на выходе двоично-десятичного умножите ля, образованного счетчиком 27 и элементом И-ИЛИ 26, равна нулю. Равна нулю и частота на выходе элемента ИЛИ 28, Нулевой код счетчика 17 поступает на индикаторные лампы блока 23, Следовательно, нулевой выходной частоте вмх соответствует нулевая индикация, Пр сигналу Пуск разгона триггер 9 устанавливается в единичное состояние, элемент И 12 открывается , и с его выхода импульсы частоты i,j через элемент ИЛИ 15 и элемент Л 33, открытый сигналом 200 с выхода элемента НЕ 20, поступают на суммирующий вход счетчика 17, Код в этом счетчике начинает возрастать, начиная от нуля, и воздейст)зуя через преобразователь 25 на выходы элемента И-ИЛИ 26, вызывает на его выходе линейные увеличения частоты Эта частота, пройдя через элемент ИЛИ 28, поступает уже в качестве выходной частота igbix выход устройства, Так будет продолжаться до тех пор, пока код в счетчике 17 не окажется равным коду в счетчике 18. Тогда блок 22, который стробируется с выхода элемента И 12, на одну группу входов которого воздействуют прямые выходы счетчика 18, а на вторую - проинвертированные блоком 19 выходы счетчика 17,: вырабатывает сигнал ровно, который поступает на синхровход триггера 9 и своим заднцм фронтом сбрасывает его в нулевое состояние. Поскольку в счетчик 18 первоначально был занесен код 100, то выходная частота устройства будет соответствовать номиналу частоте без коррекции , и на индикаторном табло блока 23 будет гореть число 100, т,е, 100%, При приходе сигнала Торможение триггер 10 устанавливается в состояние единицы, в результате чего, открывается элемент И 13, и частота iij с его- выхода через элементы ИЛИ 14 и 16 и элемент И 32 начинает поступать на вычитаюидий вход счетчика 17. Код в счетчике 17 начинает плавно уменьшаться до тех лор, пока дешифратор 30 /единицы) не выдает сигнал. Дешифратор 30 формирует сигнал, когда код в счетчике 17 окажется равен 1 младшего разряда, . Тогда триггер 10 сбрасывается в О, на выходе устройства частота .igbix принимает минимальное значение п частота ползучки равная ): :200), н-а блоке 23 горит код 001, По сигналу Пуск разгона цикл повторяется, . Коррекция скорости подачи осуществляется следующим образом. В режиме непрерывной коррекции используется переключатель 2. Пусть.

Nij ХОТИМ увеличить скорость подачи. Тогда переводим переключатель 2. в положение Ботьше. При этом частота коррекции ij; , пройдя через контакты переключателя 2 и элемент И 34, постуЯит на суммирующий вход счетчика 1-8, а через элемент ИЛИ 15 и элемент 33 поступит на суммируюЦий вход счетчика 17. В результате коды в обоих счетчиках 17 и 18 начинают плавно и синхронно возрастать, вызывая синхронное и плавное возрастание частотыigbix на выходе элемента ИЛИ 28.. Для удобства контроля процесса коррекции с помощью индикатора блока 23 частоту коррекции следует выбрать в пределах 1-10 Гц.

Возрастание кодов в счетчиках 17 и 18 продолжается до тех пор, пока переключатель 2 находится в положении Больше, как только переключатель отпущен, возрастание кода и выходной частоты прекращается. В случае, если переключатель 2 держать в состоянии Больше слишком долго, возможно переполнение и сбро в О счетчиков 17 и 18, что .немедленно приведет к скачкообразному изменению частот л1в1„)( от максимального значения, равного i-i, , до нуля fiTO вызовет нeдoпycти ый рывок управляющего воздействия на привод, потерю информации, что приведет к браку детали или даже аварии стенка. Чтобы этого не случилось приняты следующие меры. По достижении кодом в счетчиках 17 и 18 значения 200 что соответствует появлению 1 во втором разряде третьей декады прямой выход этого разряда счетчика 17 открывает, элемент И 31, благодаря чему вся частота i пост паёт через элемент ИЛИ 28 на вход устройства, а инверсный сигнал кода 200, взятый с выхода элемента 20, примет нулевое значение и закроет элементы И 33 и 34, запретив тем самым дальнейшее возрастание кодов в счетчиках 17 и 18.

В случае, если желательно вводит коррекцию скорости единичными ступеньками, равными 1%, удобно пользоваться переключателями 1 и 24. Переключатель 24 служит для запуска формирователя 3, причем он срабатывает при Переводе переключателей 1 и 24 как в положение больше, та и в положение Меньше. Переклгочатель 1 служит для комг/ тации синхронизированных выходных сигналов с выхода синхронизатора 7 в канал Больше или Меньше.

При необходимости откорректироват величину подачи в меньшую сторону переключатель 2 переводят в положение Меньше. Тогда импульсы частоты i начинают через элемент И 35 по

тупать на вычитающий вход счетчика 18 и одновременно через элеме 1т ИЛИ 16 и элемент И 32 - на вычитающий вход счетчика 17. Коды в счетчиках 17 и 18 начинают синхронно уменьшаться, и одновременно уменьшается выходная частота, на выходе устройства.

При отпускании переключателя 2 изменение выходной частоты прекращается. Недопустимой является ситуация, при которой значения кодов в счетчиках 17 и 18 перейдут через ноль., в этом случае в счетчиках 17 и 18 устанавливаются все единицы, в результате чего на выходе элемента ИЛИ 28 выходная частота g, скачком возрастает от нуля до максимума, что приведет к потере информации следящим приводом, браку детали, а в худшем случае и к аварии станка. Чтобы этого не произошло, приняты специальные меры, исключащие возможность .перехода через ноль счетчиков 17 и 18. Это достигается тем, что как только код в счетчике 17 ;цостигнет нулевого значения (000), на выходе дешифратора (нуля) 29 появится сигнал, который, пройдя через элемент НЕ 36, закроет элементы И 32 и 35, исключив возникновение опасной- ситуации. При этом выходная частота окажется равной нулю.

Разгон и торможение при введенной коррекции работают полностью аналогично описанным режимам. Так как тop южeниe ведется от кода, заданного в счетчике 17, до кода 001, а разгон - от кода 001 до кода, записанного в счетчике 18, то введение коррекции ни к каким изменениям в работе устройства не приводит.

И, наконец, последним режимом является режим аварийного торможения, необходимей для плавной остановки станка без потери информации. Единственной особенностью режима является то, что при аварийном торможении снижение частоты доводят не до

кода 001, что соответствуетIgbix i 200,а до 000, что соответствует полному отсутствию частоты на выходе..

Разгон после аварийного торможения не имеет особенностей. Реализуется аварийное торможение следующим образом. Сигнал Аварийное торможение устанавливает в 1 триггер 8, который своим единичным выходол откривает элемент И 11, с выхода которого частота {J, через элементы ИЛИ 14 и 16 и элемент И 32 начинает поступать на вычитающий вход счетчика 17. Уменыпениё кода в счетчике 17 приводит к постепенному снижению частоты на выходе элемента ИЛИ 28 до нуля. При нулевом состоянии счетчика 17 сигналом.

с выхода дешифратора (нуля) 29 триггер 8 сбрасывается в ноль, режим аварийного торможения заканчивается .

Синхронизатор (фиг. 2) работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 37 непрерывно вдвигают в 1, записанную в один из разрядов регистра 38, и одновременно стробируют элементы 39-49. В результате, на выходе этих элементов присутствуют пять разнесенных во времени опорных частот: i - f и ice- Частоты f, -14 записывают узлы 44-47, а частота . используется в качестве синхронизирующей частоты внешних сигналов устройства, и кроме того, в случае использования двухкратных узлов 44-47 может быть использована в качестве второго такта всеми схемами синхронизации.

Поэтому эта цель показана пунктиром, так как при однократном ва рианте исполнении узлов синхронизации она не нужна. Сигналы ОИ,i , tv: и iy являются командными для соответствующих узлов 44-47 и появляю ся на их выходах разнесенными во времени в виде ои , f. , i|j и lj . Такое жесткое разнесение сигналов во времени не только обеспечивает надежную работу всего устройства в описанных режимах, но и обеспечивает надежную и правильную работу устройства при положении двух режимов, например разгона или торможения, на коррекцию в плюс или минус.

Синхронизация (фиг. 2) раротает следующим образом.

Первоначально сигналом предварительной установки ПУ триггер 49, а триггер 48 через элементы 2НЕИЛИ 54 и НЕ 52 устанавливаются в ноль. Поэтому такты синхронизирующей частоты через элемент 2И-НЕ 50 и элемент НЕ 51 на выход узла не

проходят. С приходом командного импульса на вход триггера 48 послед- . ,ний перебрасывается в состояние . 1, так как на его D -вход запаян потенциал 1. С единичного выхода 5 триггера 48 этот потенциал воздействует на D-вход триггера 49, поэтому с приходом на его синхровход переднего фронта сигнала Т с выхода элемента 53 триггер 49 устанавли0 вается в состояние 1, при этом нулевой сигнал его обратного входа через элементы 2ЫЕ-ИЛИ 54 и НЕ 52 сбрасывает триггер 48 в ноль. Следующий импульс частоты Т пройдет

5 через элемент 2И-НЕ 5, и через элемент НЕ 51 на выход, а заднийфронт того же сигнала Т через элемент НЕ 53 сбросит в ноль триггер 49, так как на.его D-входе стоит потенQ циал О. Схема в исходное состояние. Частота служит для синхронизации управляющих сигналов в системе ЧПУ (аварийное торможение, пуск рузгона, пуск торможекия).

Форг-шрователь 3 (фиг. 4) работа-: ет следукяцим образом.

При нажатии переключателя 24 в любую из сторон на выходе S-триггера 56 появляется единица, а на выходе R - ноль. Но благодаря задержке в цепи RC цепочки 57 и 58 ноль на втором входе элемента 59 появляется с опозданием, из-за чего на еЛ выходе формируется отрицатель5 ный импульс, который, пройдя через элемент НЕ 60, является выходным сигналом формирователя.

Введение новых элементов в устройство позволяет отказаться от

0 аналогичных генераторов для обеспечения коррекции.скоростей подач. При этом на одном оборудовании оказываются решенными сразу три функции: разгона-торможения, аварийно5 о разгона-торможения и коррекции скоростей подач.

%

фиг.. 2

тп

-Ш1