Устройство для автоматического разгона и замедления двигателя станка с программным управлением Советский патент 1984 года по МПК G05B19/18 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления. Известно устройство для разгона и торможения исполнительного двигателя станка, содержащее задающий генератор, делитель частоты, суммирующий счетчик, блок управления, реверсивный счетчик, блок ключей, генератор опорных импульсов и блок вычитания, позволяющее получить кри вую разгона и торможения, близкую к линейной в определенном диапазоне частот lj . Недостатками данного устройства являются невысокая точность и малый диапазон частот регулирования. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для автоматического разгона и торможения двигателя станка с программным управлением, содержащее задающий генератор, делитель частоты, реверсивный счетчик, блок сравнения кодов, блок задания скорости, блок управления, накопитель и блок совпадения 21. Недостатком известного устройства является невысокая точность. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического разгона и замедлени дви гателя станка с программным управлением, содержащее генератор импул сов, выход которого соединен с пер вым входом управляемого делителя частоты, подключенного выходом к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первыми выходами блока сравнения, а выходы - с первым и вторым входами первого реверсивного счетчика соответственно, выходная шина которого подключена к пер ВьпЧ входам блока сравнения и к выходу устройства, введен блок управления ускорением, содержащий тр тий и четвертый элементы И, второй реверсивный счетчик, два блока сов падения, элемент ИЛИ-НЕ и два RSтриггера, первые входы третьего и 87J четвертого элементов И подключены к выходу управляемого делителя частоты, вторые входы - к выходам первого и второго RS-триггеров соответственно, а выходы - к входам второго реверсивного счетчика, выходная шина которого соединена с вторым входом управляемого делителя частоты и с первым входом первого и второго блоков совпадения и с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с R-входом второго RS-триггера, выход первого блока совпадения подключен к R-входу первого RS-триггера, S-вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения, выход второго блока совпадения подключен к S-входу второго RS-триггера, второй вход второго блока совпадения соединен шиной с третьим выходом блока сравнения, второй вход которого соединен с первым входом устройства, подключенного вторым входом к второму входу первого блока совпадения. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы его работы, на фиг. 3 - блок-схема блока сравнеУстройство содержит генератор 1 импульсов, управляемый делитель 2 частоты, первый 3 и второй 4 элементы И, первый реверсивный счетчик 5, блок 6 сравнения, блок 7 управления ускорением, состоящий из третьего 8 и четвертого 9 элементов И, второго реверсивного счетчика 10, первого блока 11 совпадения, элемента ИЛИ-НЕ 12, второго блока 13 совпадения, первого 14 и второго 15 триггеров. Елок 6 сравнения (фиг. 3) состоит из АЛУ 16, элементов НЕ 17 и 18, элементов И 19 и 20, одновибратора 21, элементов ИСКЛЮЧАКНЦЕЕ ИЛИ 22-25, 26, 27 - входы блока сравнения, 28-31 - выходы. Устройство выполнено на микросхемах серии 155. (АЛУ - микросхема К155ИПЗ, элементы НЕ - К155ЛН1, элементы И - К155ЛИ1). Код, которьй подан на входы задания вьтолняемой функции, представлен в таблиге.

Номер вьшода К155ИПЗ Код

05 1

06 О

04

03

08 О

о

1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАЗГОНА И З.АМЕДЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ СТАНКА С nPOrPAMI-fflbIM УПРАВЛЕНИЕМ j содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом управляемого делителя частоты, подключенного выходом к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с первыми выходами блока сравнения, а выходы - с первым и вторым входами первого реверсивного счетчика соответственно, выходная шина которого подключена к первым входам блока сравнения и к выходу устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введен блок управления ускорением, содержащий третий и четвертый элементы И, второй реверсивный счетчик, два блока совпадения, элемент ИЛИ-НЕ и два RS-триггера, первые входы третьего и четвертого элементов И подключены к выходу управляемого делителя частоты, вторые входы - к выходам первого и второго RS-триггеров соответственно, а выходы - к входам второго реверсивного счетчика, выходная шина которого соединена с вторым входом управляемого делителя частоты и с первым входом первого и второго блоков совпадения и с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с R -входом второго R5 -триггера, J/ выход первого блока совпадения под- , ключен к R -входу первого R5 - триггера, 5 -вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения, выход второго блока совпадения подключен к 5 -входу второго R5 -триггера, второй вход второго блока совпадения соединен шиной с третьим выходом блока сравнения, второй вход которого соединен с первым входом устройства, подключенного вторым входом к второму входу первого блока совпадения.

. Это соответствует функции А минус В минус 1. На входы А АЛУ 27 подается код на входы В 26 и . Если В А, на выходе CR3 (вывод 16 микросхемы К155 ИПЗ) формируется единичный потен1шал{ если А В - нулевой потенциал. На выходе А В (вывод 14 микросхемы К155 ИПЗ) формируется единичный потенциал, когда на всех выходах FO - F3 единичный потенциал, т.е. при равенстве кодов на входах А и В. В результате, если А В, то формируется единичный потенциал на выходе элемента И 19 (выход 30 Разгон), если А ; В, - на выходе элемента И 20 (выход -29 Торможение) Одновибратор 21 формирует импульс по отрицательному перепаду сигнала А В, т.е. одновременно с формированием сигналов Торможение и Разгон. С выходов FO - F3 код поступает на элементы ИСКПЮЧАИЦЕЕ ИЛИ 22-25, где происходит его сложение по модулю 2 с сигналом переноса CR 3. В результате на выходе элементов 22-25 формируется код абсолютной величины разности А - В в прямом коде, поступающий на выход 31. Остальные блоки {Гёализованы известными способами и пояснений не требуют .

Устройство работает следуюгцим образом.

Величина заданной скорости в виде двоичного кода Ujg подается на вход 27 блока 6 сравнения, где сравнивается с текущим значением скорости . Код текущего значения скорости UOTP подается с реверсивного счетчика 5 на вход 26 блока 6 сравнения, а также на выход устройства и является скоростью отработки.

Если величина кода больше величины кода ( Uc,,p), то блок 6 сравнения формирует на выходе 30 сигнал Разгон, который разрешает прохождение через элемент И 3 импульсов с делителя 2 на сум5мирующий вход реверсивного счетчика 5 . На выходе счетчика происходит увеличение кода с частотой поступакяцих импульсов (режим Разгон) ,

Если Uofp блок 6 сравне0ния формирует на выходе 29 сигнал Торможение, который разрешает прохождение импульсов с делителя 2 на вычитающий вход счетчика 5. В результате код UQYO уменьшается с

5 частотой поступающих импульсов ( режим Торможение).

При совпадении кодов ( Uj-rtp ) блок 6 прекращает формирование сигнала Торможение или Разгон. Это означает, что в счет0чике записан код

Частота выходных импульсов делителя 2 задается блоком 7 управления ускорением. На блок 11 совпадения поступает код величины максимального ускорения а... На втоЛп(

рой вход блока 11 совпадения подается код текущего значения ускорения

отр

Блок 6 сравнения при формирова0нии режима Разгон или Торможение на выходе 28 формирует импульс соответствующий по времени переднему фронту сигнала Торможение или Разгон. Данный импульс уста5навливает триггер 14 в состояние

11 Формированный триггером сигнал Ускорение разрешает прохождение импульсов с выхода делителя 2 через элемент И 8 на суммирующий

0 вход счетчика 10. Код Q , формируемый в счетчике 10, поступает на вход параллельной записи информации делителя 2. Делитель 2 делит частоту импульсов, поступающих на его

5 вход с генератора 1 в соответствии с зависимостью

F

,

где f - частота на выходе делителя 2 F - частота генератора 1; п - разрядность делителя 2, К - величина кода, поступающего

на вход 16.

Чем больше величина кода cioip тем больше частота на выходе делителя 2 . В результате в процессе сигнала Ускорение+ часггота импульсов на выходе делителя 2 и код плавно возрастают (фиг. 2). При совпадении величин кодова|у,д,.и блок 11 совпадения формирует сигнал который сбрасывает триггер 14 в состояние О и тем самым снимает сигнал Ускорение+. В счетчике 10 .устанавливается кодДцщ. С этого времени увеличение кода а р идет с постоянным ускорением, соответствующим кодуОотр Ома1(; достижении кода величины, при которой величина - равна величине кодаао7р блок 13 совпадения формирует сигнал устанавливающий триггер 15 в состояние 1. Триггер 15 формирует сигнал Ускорение-, который разрешает прохождение импульсов с делителя 2 через элемент И 9 на вычитающий вход счетчика 10, В результате в процессе сигнала Ускорение- частота имПульсов на выходе делителя 2 и величина кода0(3,0 начинают плавно уменьшаться (фиг. 2).

Когда величина кодааогрстанет равНа нулю, счетчик 10 обнулится, элемент ИЛИ-НЕ 12 сформирует сигнал, которьй сбросит триггер 15 в состояние о. Триггер 15 прекращает формирование сигнала Ускорение- и в счетчике 10 устанавливается нулевое значение кода Остр, а в счетчике 5 - код и

Ц

мд

отр

Разрядность счетчиков 10 и 15, делителя 2, блока 6 сравнегшя, блоков 11 и 13 совпадения и элемента ИЛИ-НЕ 12 выбирается.в зависимости 5 от необходимой дискретности, точности и плавкости изметшния задаваемых параметров скорости и ускорения при торможении и разгоне.

Реализуемая предлагаемым устрой0 ством функция зависимости скорости от времени при разгоне или торможении позволяет при заданной точности отработки значительно увеличить быстродействие систем в динамичес5 ких режимах работы.

Повьпление быстродействия достигается за счет сокращения времени разгона-торможения по сравнению с известными устройствами. Это особенно

важно в тех случаях, когда системы работают преимущественно в динамических релсимах (например, вычерчивание картографической продукции, когда фрагменты выводимого изобра жения соизмеримы с отрезками разгона-торможения) . В подобных случаях быстродействие устройства определяется его быстродейстием в динамических режимах. Поэтому использова0 ние предлагаемого изобретения позволяет увеличить общую скорость отработки, а следовательно, и прои-зводительность в большинстве случаев в 1,3-1,5 раза.

5 Кроме того, вследствие задания ускорения по экспоненциальному закону, а не скачкообразно, уменьшаются ударные нагрузки в подвижных частях исполнительного механизма, что

0 позволяет увеличить срок их службы, ,а также уменьшить нежелательный шум, возникающий в механизмах при , больших ускорениях (1л- - tf)

Разгон

Se uvufta кода Uomp

Величина кода йотр

Частота на выходе 0елигпеля2

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII

УскоУс froрение рениеТо/ мс сние

УскоУскврениеренав

Фиг.З