Устройство для программного управления объектом с К-ступенчатым остановом Советский патент 1984 года по МПК G05B19/4103 

Изобретение относится к автоматизации производственных процессов и может быть использовано в различных системах управления перемещением объекта, например в системах управления перемещением кислородной фурмы в конвертерах.

Известна счетно-импульсная система программного управления, содержащая генератор импульсов, счетчик импульсов, датчик перемещения, подключенный к реверсивному счетчику, а через него к сравнивающему устройству, второй вход которого соединен с блоком ввода программы, исполнительный орган и логический блок, подключенный к сравнивакнцему устройству, датчику перемещения, генератору импульсов, блоку ввода программы, счетчику импульсов, а через него к исполнительно му органу, к которому подключено и сравнивающее устройство Г П

Недостатками известной системы являются сложный алгоритм работы, невозможность автоматического возврата объекта в зону допустимого останова в случае выбега за эту зону, невозможность корректировки задания во время перемещения объекта.

Наиболее близким к предлагаемому является счетно-импульсное устройство для программного управления объектом с К-ступенчатым остановом, содержащее последовательно соединенные гене ратор импульсов, счетчик импульсов и блок задания исходных состояний реверсивных счетчиков, 2К реверсивн счетчиков, счетные входы которых объединены и подключены к ймпульсному датчику перемещения, информационные установочные входы реверсивных счетчиков соединены с выходами блока задания исходных состояний реверсивных счетчиков, 2К блоков сравнения, первые входы которых объединены и подключены к выходу блока ввода программы, вторые входы блоков срдвнеяия соединены с выходами реверсивных счетчиков соответственно, а в ходал блоков сравнения подключены к логическому блоку, соединенному с исполнительным органом С Недостатком известного устройства является относительная сложность его схемной реали-зации. Цель изобретения - упрощение и повьшение надежности устройства..

Поставленная цель достигается тем, что устройство для программного управления объектом с К-ступенчатым остановом, содержащее 2К реверсивных счетчиков импульсов, подключенных счетными входами к выходу датчика перемещения, а установочными входами - к соответствующим выходам блока задания исходных данных, генератор импульсов, блок ввода, соединенный информационными выходами с первыми входами блока сравнения, исполнительный элемент, содержит коммутатор, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЖ, элемент ИЛИ-НЕ и (2К -И)-канальньА распределитель импульсов, подключенный тактовым входом к выходу генератора импульсов, установочным входом - к управляющему выходу блока ввода, а выходами, начиная с первого, - к соответствукнцим первым входам исполнительного элемента и к соответствующим управляющим входам коммутатора, соединенного информационными входами с выходами реверсивных счетчиков импульсов, а выходами - с вторыми входами блока сравнения, подключенного первым и вторым выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов И, связанных выходами с входами элемента ИЛИ-НЕ и соответственно с вторым и третьим входами исполнительного элемента, а вторыми входами - с выходами соответственно первого и второго элементов ИДИ, подключенных входами к выходам распреде лителя импульсов соответственно от первого по К-и канальные выходы и от. ( К-И) по 2К -и канальные выходы а выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к управляющему входу генератора импульсов. Коммутатор содержит и-разрядные ключи по числу реверсивных счетчиков импульсов и 2К -входовые третьи элементы ШШ, подключённые выходами к соответствующим выходам коммутатора, а входами к одноименным выходам П -разрядных ключей, соединенных информационными входами с соответствующими информационньвш входами коммутатора, а управляющими входами с соответствующими управляющими входами коммутатора. НА фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 структурная схема коммутатора кодов; на фиг. 3 - зоны действия команд управления устройства К -ступенчатого останова и исходные состояния реверсивных счетчиков. Устройство .содержит 2 К реверсивных счетчиков 1,...,l2« импульсов датчик 2 перемещения, блок 3 задания исходных данных, (2К +1)-канальный распределитель 4 импульсов, генератор 5 импульсову блок 6 ввода, исполнительный 7 элемент, коммутатор 8, блок 9 сравнения, первый элемент И 10, первый элемент ШШ 11, второй элемент И 12, второй элемент ШШ 13, элемент ИЛИ-НБ 14, коммутатор содержит 2К -разрядных ключей 15-1,... , каждый из которых содержит .п третьих элементов И 16-(-j- l6-f-j, 2К -входовые третьи элементы ИЛИ 17-}-17 В качестве импульсного датчика 2 перемещения может быть использован любой известный импульсный датчик со схемой формирования импульсов Hia шинах (+) и (-) в зависимости от направления перемещения объекта. Блок 3 задания исходных данньк (состояний реверсивных счетчиков) i предназначен для установки каждого из реверсивных счетчиков .1 -,..., 2 в свое исходное состояние, которое определяется формулой AQJ- х- А-, где АО - число, соответствующее точке Вд (фиг. 3) исходного положения объекта управления; х - число, соот ветствующее расстоянию от заданий точки останова до точки, в которой производится перевод со скорости V на скорость л число, соответствуницее исходному состоянию реверсивного счетчика Ь (точка В.). В 1 исходные состояния реверсивные счетчики устанавливаются, когда объект .управления занимает свое исходное состояние (в точке В). Бсли точка N перевода со скорост „„ „„„. Л..,,„„„ V- на скорость У имеет координату большую, чем координата точки остаI д, ТО А нова NQ, т.е. N Есш К К, то А - А д + X то А Если параметры управляемого о6ъек та неизменны (вес, габариты), то величина А- выбирается заранее (с учетом инерционности исполнительного элемента 7). Интервал между точками N и JHравен интервалу между точками В и В (фиг. 3). Это следует из того. что по мере пе15емещения объекта упр АОения его координата отличается от координаты точки, соответствующей положению i-ro реверсивного счетчика, всегда на одну величину . (2К+1)-канальньй распределитель 4 имеет (2К+1) выход и может представять собой, например, лвдбой известный счетчик, имеющий (2К+1) устойчивых состояний, к выходам триггеров которого подключен дешифратор с (2К+1) выходами (0,1, ..., 2К) . Нулевтзй выход (2К+1)-канального распределителя не используется. Поступление импульсов на тактовый вход распределителя при наличии на его втором (управлякмцем входе сигнала 1 приводит к последовательному пробегу сигнала 1 на его выходах (от 0-го до 2К-го, снова от 0-го до 2К-ГО и т.д.). В случае наличия сигнала О на . втором входе распределителя на нулевом выходе распределителя присутствует сигнал 1 а на всех остальных выходах распределителя присутствуют сигналы О (независимо от поступления импульсов на тактовый вход распределителя) . Генератор 5 импульсов формирует да своем выходе импульсы, если на его 5гправляющем входе присутствует сигнал 1. Блок 6 ввода программь помимо выходных шин кода задания координаты точки останова имеет дополнительный выход. На дополнительном выходе при сутструет сигнал 1, если задан код точки останова. Во время изменения задания на дополнительном выходе сигнал 1 отсутствует (его наличие , возможно, например, после нажатия кнопки Пуск в-блоке ввода программы; Коммутатор 8 предназначен для коммутации п-разрядного входа блока 9 сравнения с выходом п-разрядного 1-го реверсивного счетчика при нали v.-...«. v «- чии сигнала 1 на 1-й шине управления коммутатора 8. При наличии на i-й шине управления коммутатора 8 кодов сигнала 1 п-разрядный код i-ro реверсивного счетчика проходит через i-й п-разрядный клн}ч на выход коммутатора 8. Блок 9 сравнения предназначен для сравнения п-разрядного кода, поступающего с информационного выхода блока ввода программы 6 на первьй вход блока сравнения, с п-разрядным кодом, поступакицим с выхода коммутатора 8 кодов на второй вход блока 9 сравнения . Пусть N -величина кода задания точки останова, поступающего на tвход блока 9 сравнения, а В - вели на кода, поступакадего на 2-й вход блока 9 сравнения. Если B)N(j, то на первом выходе (выходе Больше) блока 9 сравнения присутствует сиг нал 1. Если , то сигнал 1 будет присутствовать на другом выхо де блока 9 сравнения (выход Меньше Исполнительный элемент 7 (наприм привод) выдает соответствующее упра ляющее .воздействие на объект управл ния, если на выходе элемента И 10 (или на выходе элемента И 12) будет присутствовать сигнал 1 (что явля |ется для вертикального перемещения объекта командой Спуск или соответственно командой Подъем) и есл сигнал 1 будетприсутствовать на одном из выходов (2К+1)-канального распределителя (кроме 0-го выхода), что определяет величину скорости перемещения. Устройство работает следующим образом. Объект неподвижен и находится в своем исходном положении AQ. Благодаря блоку 3 реверсивные счетчики ,,,занимают свои исходные со при этом (фиг. тояния А.- А исходному состоянию счетчика 1 соответствует точка В с координатой А АО Т .; исходному состоянию счетчика 1« соответствует точка В , с координатой А j А Q - исходному состоянию счетчика 1К+1 соответствует точка Ъ). с координа той А« АО + исходному состоянию счетчика 2к соответствуе точка В2к с координатой А.2к о гк Задание точки останова (ввод про граммы) пока еще не производилось, т.е. как на информационном, так и . на управляющем выходах блока 6 присутствуют сигналы О. Сигнал 1 присутствует на нулевом выходе распределителя 4. На все входы исполнительного элемента 7 поступают сиг нала О, т.е. на объект управления никакого воздействия не оказывается Затем производится ввод программы Код задаваемой точки останова поступает с информационного выхода блока 6 на 1-й вход блока 9. На управляющем выходе блока 6 сигнал 06 О меняется на 1, в результате чего импульс, поступивший с выхода генератора 5 на тактовый вход распределителя 4, переводит последний из нулевого положения в 1-е положение (на 1-м выходе распределителя 4 появляется сигнал 1, на всех других выходах - сигналы О). Код А счетчика Ц поступает через ключ 15-| коммутатора 8 на второй вход блока 9 (фиг. 1 и 2). Если NJJ, имеем команду Спуск на скорости V (сигнал 1 присутствует на выходе элемента И 10 и на 1-м выходе распределителя 4). При этом на выходе, элемента ИЛИ-НЕ 14 присутствует сигнал О, что влечет остановку генератора 5 импульсов. Если А не больше, чем Ne, то импульс, поступивший с выхода генератора 5 на тактовый вход распределителя 4, переведет последний во 2-е положение (сигнал 1 будет присутствовать уже на 2-м выходе распределите ля). Блок 9 будет уже сравнивать NQ с кодом 2 счетчика l. . Как видно из фиг. 1, пока сигнал 1 присутствует на 1-м выходе распределителя 4, то (если 1 iiК) сигнал 1 поступает с выхода элемента ИЖ 11 на вход элемента И 10. Если при этом текущий код i-ro реверсивного счетчика Т f 7 Кр(т.е. и . Ь Njj) ,то на обоих входах :элемента-И 10 имеем сигналы 1, что ведет к наличию сигнала 1 на выходе И 10 (команда Спуск). Если сигнал 1 присутствует на i-м выходе рах:пределителя (при этом К-И ), то. .сигнал- 1 поступает с выхода элемента ИЛИ 13 на вход элемента И 12. Если при этом текупщй код i-ro реверсивного счетчика T, (т.е. и Б NQ), то на обоих входах элемента 12 имеем сигналы 1, что ведет к аличию сигнала 1 на вщоде И 12 (команда Подъем). Пока сигнал 1 поступает на один з входов элемента ИЖ-НЕ 14 с выхода того элемента поступает на вход геератора 5 сигнал О, запрещающий аботу генератора 5. Таким образом, наличие, например, оманды Спуск приводит к спуску бъекГта управления на скорости, оминал которой V,- определяется иомером i-го выхода (1 i К) распредели теля 4, на котором присутствует в этот момент сигнал 1. Спуск на ско рости V будет производится до тех пока Т 7 NQ. В момент прохода пор, объекта мимо точ-.п N, Т,- N. Сигнал 1 исчезнет на выходе Больше блока 9 сравнения, что приведет к появлению сигнала О на выходе элемента И 10 (на выходе элемента И 12 уже присутствует сигнал- О, так как 1 i К). Появление сигнала 1 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 14 приведет к запуску генератора 5. Поступление импульса с выхода генератора 5 на тактовый вход распределителя 4 приведет к переходу в распределителе 4 сигнала 1 с выхода i на выход i , то ввиду того, что появится команда Cnye но уже на скорости V-. В момент, когда объект будет (фиг. 3) проходить вниз мимо точки N (точка откл19чвния двигателя с упреждением при спуске) неравенство сменится на равенство Tj NQ и затем вследствие движения на неравенство . Объект вошел в зону оста.нова, в которой N T-i N. Эта зона характерна тем, что пока объект управления находится в ее пределах, ни на выходе элемента И 10 ни на выходе элемента И 12 сигнал 1 шё появится. Это объясняется тем, 4t в этой зоне для реверсивного i-ro : счетчика при 1 и T, при K-i-1 i 2K. Таким образом, если объект находится в зоне останова, то ввиду того, что на обоих выходах блока 9 сравнения отсутствует сигнал 1 независимо от положения распределителя 4, будет отсутствовать команда на движение. , / Если при спуске объект проскочит зону останова, т.е. опустится ниже точки , то произойдет возврат объекта в зону останова по следукшдам причинам.:В момент, когда объект спустился в зону останова, не было уже команды Спуск и не было еще команды Подъем. Вследствие этого, наличие сигнала I на выходе элемента : ШШ-НЕ 14 разрешит генератору 5 форг мировать Ю4пульсы, поступление кото.рых на тактовый вход распределители 4 приводило к последовательному про10 бегу сигнала выходах распределителя 4 (К,К+1,...,2К,р,1,2,..., К,К+1,..,, 2К,01,... и т.д.) Если в момент, когда объект по какой-то причине все же по инерции вышел за пределы зоны останова (т.е. спустился ниже точки 2.) распределитель 4 имел Сигнал 1 на i-M своем выходе (i 2К), то будет иметь место последовательный пробег сигнала 1 с выхода i-ro на выход 2К-Й распределителя 4. В момент, когда сигнал 1 появится на 2К-М выходе распределителя 4, блок 9 сравнения начнет сравнивать N с Т-, Так как в этот момент (т.е. сигнал 1 на выходе Меньше блока 9 сравнения и есть сигнал 1 на выходе элемента ИЛИ 13, то на выходе элемента И 12 появится сигнал 1 (команда Подъем) и будет осуществляться подъем. При этом, так как на выходе элемента ШШ-НЕ 14 имеется сигнал О, генератор 5 оказывается заторможенным. При подъеме объекта (возврат в зону останова) в момент прохода мимо .точки N2((точка отключения двигателя с упреждением при подъеме), неравенство сменится на равенство Т2f( -.NO и затем вследствие Движения на неравенство . В результате команда Спуск исчезнет, так как на выходе Меньше блока 9 сравнения сигнал 1 сменится на О, С этого момента генератор 5 заставит распределитель 4 менять свое положение, но пока объект будет находится в зоне останова,исполнительный орган 7 не будет оказывать управляющего воздействия на объект управления т.е.двигатель будет отключен в этом, случае с упреждением при подъеме. Предлагаемое з стройство, имея простой алгоритм работы, позволяет помимо многоступенчатого останова . производить реверс перемещения объек- . та в случае его случайного выбега за пределы зоны останова, а также позволяет вводить новое задание и во время перемещения объекта. По сравнению-с прототипом, имеющим 2К блоков сравнения, данное устройство имеет только один блок сравнения. Поэтому схемная реализация (2К+1)-канального распределителя и коммутатора кодов , чем реализация (2К-1) блоков сравнения.

фиг.1

Щ-п

ч

7/

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ С К -СТУПЕНЧАТШ ОСТАНОВОМ, содержащее 2 К ре- . версивных счетчиков импульсов, под ключенных счетными входами к выходу датчика перемещения, а установочны- , ми входами - к соответствующим выходам блока задания исходных ,; генератор импульсов, блок ввода, соеДиненньй информационными выходами с первыми входами блока сравнения, . исполнительньй элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности устройства, оно содержит коммутатор, первый и второй элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ и

3

Ш-1

1к

15К-И

-1

//Tf/

i2/

Пп

01-КК 1...2к 4

Фиг. 2.

фигЗ