Устройство для программного управления шаговым двигателем Советский патент 1985 года по МПК G05B19/40 

« Изобретение относится к автомати и может быть использовано в металло режущих станках с числовым програм ным управлением (ЧПУ), оснащенных шаговыми двигателями подач, Известно устройство управления шаговым двигателем, состоящее из блока задания программы и каналов управления, каждый из которых содер жит управляемый вентиль, первый вхо которого подключен к блоку задания программы, стабилизатор тока, вход которого подключен к выходу сумматора, а выход - к соответствующей фазе шарового двигателя и первому входу сумматора, а также реверсивны счетчик и цифроаналоговый преобразо ватель, соединенные последовательно причем вход счетчика подключен к выходу управляемого вентиля, выход к второму входу того же вентиля, а выход цифроаналогового преобразователя соединен с вторым входом сумматора С 11. , Недостатком данного устройства являются сложность и ограниченные функциональные возможности. Наиболее близким к изобретению является устройство для программног управления шаговым двигателем, соде жащее блок задания программы, выход которого через усилитель соединен с входом цифроаналогового преобразо вателя и через синхронизатор - с первым входом реверсивного счетчика другой вход которого также через синхронизатор подключен к выходу делителя частоты, вход которого объединен с входом блока управления двигателем и подключен к выходу схе мы И, первый вход которой соединен с выходом реверсивного счетчика, а второй - с выходом управляемого генератора импульсов, связанного упр авляю1цим входом с выходом цифро аналогового преобразователя C2j, Недостатком известного устройств является то, что оно дозволяет упра лять шаговым двигателем только в системах с импульсной интерполяцией В то же время современные №kpoпроцессорные системы ЧПУ (Электроника НЦ-31, НЦ-80 и др.) работают в, режиме кодовой интерполяции и включают регулятор следящего привода, реализованный программно. Целью изобретения является расши рение области применения устройства 82 а именно возможность управления шаговым двигателем в системах с кодовой интерполяцией и программным регулятором следящего привода. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления шаговым двигателем, содержащее реверсивный счетчик, блок управления шаговым двигателем и блок задания программы, соединенный информационным выходом с входом цифроаналогового преобразователя, подключенного выходом к входу управляемого генератора импульсов, связанного выходом с первым входом первого злемента И, подключенного выходом к входу первого делителя частоты, введены компаратор, второй элемент И, второй делитель частоты и дешифратор, подключенный выходом основной последовательности импульсов к первому информационному входу блока задания программы, выходом смещенной последовательности импульсов - к второму информационному входу блока задания программ, а первым и вторым входами - соответственно к первому и второму выходам реверсивного счетчика, связанного суммирующим входом с выходом первого элемента И, а вычитающим входом - с входом второго делителя частоты и выходом второго элемента И, соединенного первым входом с выходом управляемого генератора импульсов, а вторым входом - с первым выходом компа,ратора, подключенного вторым выходом к второму входу первого элемента И, а входом - к входу управляемого генератора импульсов, причем первьй и второй входы блока управляемого шаговым двигателем соединены с выходами соответственно первого и второго делителей частоты. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функционгшьная схема блока-задания программы; на фиг, 3-схема формирования сигналов обратной связи;на фиг, 4-временная диаграмма импульсов в канале обратной связи. Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 задания программы, цифроаналоговый преобразователь 2, компаратор 3, управляеь-1ый генератор 4 импульсов, первый и .второй элементы И 5 и 6, реверсивный счетчик 7, дешифратор 8, первый 9 и второй 10 делители частоты, блок 11 управления шаговым двигателем, входы и выходы 12-20.

Блок задания программы (фиг, 2) выполнен по ГЗ и содержит процессоры 21 и 22, оперативную память 23, кассетный накопитель 24, адаптер 25 каналов, пульт 26 оператора, контроллеры 27 привода, контроллер 28 импульсных преобразователей и контроллер 29 электроавтоматики станка.

Ввод программ осуществляется с клавиатуры пульта 26 оператора или кассетного накопителя 24. Контроллер 27 привода осуществляет прием установки скорости по координатным ося и формирует на своем выходе 12 двоичиый код цифроаналогового преобразователя. Контроллер 28 импульсных преобразователей предназначен для связи с датчиками обратной связи. На информационные входы 19 и 20

..данного контроллера поступают сигналы датчика, которые в контроллере преобразуются в коды и передаются в

процессор. Контроллер 29 электроавтоматики служит для переключения исполнительных элементов и станка и приема сигналов от конечных выключателей. Адаптер 25 канала служит для согласования общей шины с контроллерами связи со станком. Б блоке реализуется пропорционально-интегральный закон регулирования и производится сравнение кодов уставки заданной скорости перемещения и факти;ческой скорости, формируемой в кана ле обратной связи (блок 28).

Результат сравнения в виде двоичного кода поступает на цифроаналоговый преобразователь 2.

Дешифратор (фиг, 3) представляет собой комбинацию лементов И 30-33 и формирует на своих выходах 19 и 20 импульсы, которые используются как импульсы датчика перемещения для замыкания цепи обратной связи S конт роллере 28 импульсных преобразователей.

Входы дешифратора связаны с выходами 17 и 18 реверсивного счетчика 7 на суммирующий вход 13 или вычитающи вход 14 которого поступает последовательность импульсов унитарного кода. Состояние счетчика распознается дешифратором, на выходе которо формируется основная 19 и смешанная 20 последовательности импульсов датчика перемещения (фиг. 4). Число импульсов определяет величину, а сдвиг по фазе - направление перемещения.

Устройство работает следующим образом.

Двоичный выходной код на выходе 12 блока 1 программы, эквивалентный скорости перемещения, при помощи цифроаналогового преобразователя 2 преобразуется в напряжение, поступающее на входы компаратора 3 и управляемого генератора 4 импульсов частота которого линейно зависит от входного напряжения. Компаратор служит для определения направления перемещения и управляет работой элементов И 5 и 6. Сформированные импульсы генератора через один из элементов И поступают нд вход реверсивного счетчика 7. При положительном входном сигнале счетчик работае на сложение, при отрицательном на вычитание. К счетчику подключен дешифратор 8, на соответствующих выходах которого формируются основная и смещенная последовательности импульсов 19 и 20, необходимые для замыкания цепи обратной .связи. Одновременно импульсы генератора через масштабирующие делители 9 и 10 поступают на информационные входы 15 или 16 блока 11 управления двигателем для отработки.

Таким образом, за счет динамических свойств следящего регулятора в блоке 1 реализуется разгон - торможение шагового двигателя, что существенно увеличивает диапазон рабочих подач. При этом предлагае;мое устройство ЧПУ может быть исполровано дляуправления как следящим, так и щаговым приводами подач, что расширяет область его применения Использование предлагаемого устройства на станках с ЧПУ, оснащенных шаговыми приводами подач, позволит произвести их модернизацию без дополнительных затрат на привод. лл пппппплпппп .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащее реверсивный счетчик, блок управ;Ления шаговым двигателем и блок задания програь мы, соединенный информа:ционным выходом С ВХОДОМ цифроанало:гового преобразователя, подключенного выходом к входу управляемого генератора шпульсов, связанного выходом с первш входом первого элемента И, подключенного выходом к входу первого делителя частоты, отличающе.области применения устройства, в него введены компаратор, второй элемент И, второй делитель гастоты и дешифратор, подключенный выходом основной последовательности импульсов к первому информационному входу блока задания программы, выходом смещенной последовательности импульсов - к второму информационному входу блока задания программ, а первым и вторым входами - соответственно к первому и второму выходам реверсивного счетчика, связанного суммирующим входом с выходом первого элемента И, а вычитающим входом - с входом второго делителя частоты и выходом второго элемента И, соединенного первым входом с выходом управляемого генератора ршпульсов, а вторым входом - с первым выходом компаратора, подключенного вторым выходом к второму входу первого элемента И, а входом - к входу управляемого гене: ратора импульсов, причем первый и второй входы блока управления шаго00 вым :двигателем соединены: с выходами соответственно первого и второго деэо лителей частоты.

17

L Г I

13