Устройство для циклового программного управления Советский патент 1987 года по МПК G05B19/08 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах программного управления двухпозицион- ными объектами, в частности в системах управления промышленными роботами.

Цель изобретения - расширение области применения устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для циклового программного управления; на фиг. 2 - функциональная схема блока датчиков; на фиг. 3 - функ- циональная схема блока управления; на фиг. 4 - функциональная схема логического блока.

Устройство для циклового программного управления содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов и ключ 2, а также первый триггер 3, первый элемент И 4 первый распределитель 5, первый блок 6 набора программы, блок 7 датчиков, первый блок 8 сравнения, блоки 9i...9n управления, объекты 10|... 10п управления, тай- мер 11, логический блок 12, первый элемент ИЛИ 13, генератор 14 тактовых импульсов, второй блок 15 набора программы, второй элемент ИЛИ 16, формирователь 17 одиночных импульсов, третий элемент И 18, четвертый элемент И 19, второй триггер 20, третий элемент ИЛИ 21, второй распределитель 22, вторые элементы И 23:, ...23/, четвертый элемент ИЛИ 24, третий распределитель 25, блок 26 выбора команд, пятый триггер 27, второй 28 и третий 29 блоки сравнения, пятый элемент И 30, блок 31 памяти, дешифратор 32, третий блок 33 набора программы, второй блок 34 датчиков.

Блок 7 датчиков содержит элементы ИЛИ 35i,...35, датчики 36i,...36t положения, элементы И 37l,...37.

Каждый блок управления содержит первый 38 и второй 39 элементы ИЛИ, третий элемент ИЛИ 40, RS-триггер 41, ключ 42. Логический блок содержит RS-триггер 43, одновибратор 44, элемент 46 задержки.

Распределитель 5 состоит из счетчика импульсов и дешифратора. Счетчик импульсов двоичный, выполненный, например, на микросхемах К 511 ТВ 1, причем счетный вход счетчика является первым входом распределителя 5, а установочный вход - вторым. Дешифратор может быть выполнен, например, на логических элементах серии К 511.

В качестве блоков 6, 15 и 33 набора программы может быть использовано наборное поле, состоящее из двухпроводных гнезд типа ГК-2.

Генератор 14 тактовых импульсов содержит генератор импульсов и схему запрета, имеющую два входа «разрещение такта и «запрет такта, которые соответственно являются первым и вторым входами генера- тора 14 тактовых импульсов.

Генератор 14 тактовых импульсов может быть выполнен на логических элементах серии К 511.

5

5

0

0

п

5

0

5

5

Блок 17 формирования одиночного импульса представляет собой одновибратор, формирующий одиночные импульсы по отрицательному фронту сигналов, поступающих на его входы. Блок 17 формирования одиночного импульса может быть вьшол- нен на микросхеме К 511 ЛА1 с использованием дифференцирующей цепочки.

Распределитель 22 может быть выполнен как распределитель 5, причем первый его вход является счетным, а второй - установочным.

Распределитель 25 может быть выполнен как и распределитель 5, причем единственный вход его является счетным.

Блок 26 выбора команд представляет собой полупроводниковое запоминающее устройство типа матриц, строки которой являются входами, а столбцы - выходами блока. В качестве элементов памяти могут быть применены диоды типа КД 522.

Блок 31 памяти представляет собой набор триггеров, имеющий общий для всех триггеров вход записи, который является вторым входом блока памяти и общий установочный вход, который является третьим входом блока памяти. В качестве триггеров могут быть использованы, например, микросхемы К 511 ТВ.

Блок 34 датчиков представляет собой совокупность датчиков состояния внешней среды.

Устройство работает следующим образом.

До начала работы все блоки предварительно установлены в нулевое состояние. На вторые входы третьего 18 и четвертого 19 элементов И поступают разрешающие сигналы с выходов второго 20 и пятого 27 триггеров соответственно. На второй вход первого элемента И 4 поступает запрещающий сигнал с выхода первого триггера 3. Устройство готово к работе.

ГЗосле нажатия ключа 2 последовательность импульсов с генератора 1 через третий элемент И 18 и третий элемент ИЛИ 21 поступает на счетный вход второго распределителя 22, а также через четвертый элемент И 19 - на счетный вход третьего распределителя 25. Распределители 22 и 25 предназначены для последовательного распределения программных сигналов, которые поступают на первые входы вторых элементов И 23,..23k и на входы блока 26 выбора команд соответственно.

На вторые входы вторых элементов И 23,...23k разрешающие сигналы с блока 15 набора программы не поступают, так как на него не приходят разрешающие сигналы ни с блока 6 набора программы, ни с блока 33 набора программы.

В блоке 26 выбора с помощью диодов заданы код выполняемой подпрограммы, код последующей подпрограммы и код условия перехода из одной подпрограммы в другую. Программа работы устройства состоит из набора подпрограмм, причем после

довательность перехода из одной в другую задается с помощью кода условия перехода.

Блок 28 сравнения осуществляет сравнение кода условия перехода, поступаемо- го со вторых выходов блока 26 выбора, с кодом состояния внещней среды, поступаемого с дополнительного блока 34 датчиков. При совпадении кодов блок 28 сравнения выдает сигнал «совпадения 1.

Блок 29 сравнения осуществляет сравнение кода выполняемой подпрограммы, поступаемого с третьих выходов блока 26 выбора, с кодом, записанным в блоке 31 памяти. В блок памяти 31 записывается код последующей подпрограммы, поступаемый с первых выходов блока 26 выбора, по сигналу «запись с выхода пятого элемента И 30. При совпадении кодов, поступающих на блок 29 сравнения, вырабатывается сигнал «совпадения 2.

При появлении сигналов «совпадения 1 и «совпадения 2 пятый элемент И 30 вырабатывает сигнал «запись, который записывает в блок 31 памяти код новой подпрограммы и устанавливает триггер 27 в единичное состояние. На втором входе четвертого элемента И 19 появляется запрещающий сигнал, что вызывает прекращение счета распределителя 25.

Код программы, поступающий на де- щифратор 32, после записи в блоке 31 памяти, дещифруется и с одного из выходов дешифратора 32 поступает через третий 33 и второй 15 блоки набора программы на один из вторых входов вторых элементов И 23i,... 23. На соответствующем щаге распределителя 22 на первом входе выбранного элемента И из элементов 23i,...23ft появляется также разрещающий сигнал, что вызывает появление сигнала «подпрограмма найдена на выходе четвертого элемента ИЛИ 24.

Сигнал «подпрограмма найдена устанавливает триггер 20 в единичное состояние, что приводит к появлению на втором входе третьего элемента И 18 запрещающего сигнала, и поступает на второй вход логического блока 12.

Отрицательный фронт сигнала с первого выхода триггера 20 приводит к появлению на выходе формирователя 17 одиночного импульса счетного импульса, который через третий элемент ИЛИ 21 поступает на первый вход распределителя 22. Распределитель 22 делает следующий щаг, при этом сигнал на выходе четвертого элемента ИЛИ 24 становится нулевым.

Установка триггера 20 в единичное состояние приводит к появлению на втором входе первого элемента И 4 разрещающего сигнала. Последовательность импульсов с выхода ключа 2 через первый элемент И 4 и первый элемент ИЛИ 13 поступает на счетный вход распределителя 5. На такте распределителя 5, соответствующем набору на блоке

5

0

5

5

6 набора программы, на втором входе одного из вторых элементов И 23i,...,23fe, на первом входе которого уже присутствовал единичный сигнал с выхода распределителя 22,

f появляется единичный сигнал. Это приводит к появлению на выходе четвертого элемента ИЛИ 24 сигнала «подпрограмма найдена, который поступает на логический блок 12.

Со следующего щага распределителя

0 5 сигналы управления от блока 6 набора программы согласно набранной программе поступают через блоки 9i,...9n управления на объекты 10i,...,10n управления, а также на блок 7 датчиков. Так идет выполнение одной повторяющейся серии выходных сигналов, при этом с первого до последнего щага выполнения этой серии второй элемент ИЛИ

16вырабатывает сигнал «наличие команды который формируется из сигналов, поступае- мых с блоков 9i,...,9n управления и блока 7 датчиков.

Появление сигнала «наличие команды устанавливает триггер 3 в нулевое состояние, что обеспечивает появление на втором входе первого элемента И 4 запрещающего сигнала. Счетные импульсы через первый элемент ИЛИ 13 на вход распределителя 5 теперь поступают с выхода генератора 14 тактовых импульсов, у которых на входе «разрешение такта появился единичный сигнал.

Генератор 14 тактовых импульсов обеспечивает необходимое время между двумя выполняемыми шагами работы устройства. В случае несовпадения сигналов с первых выходов блоков 9|,...9„ управления и блока 7 датчиков блок 8 сравнения вырабатывает единичный сигнал на вход «запрет такта генератора 14 тактовых импульсов, что запрещает выполнение следующего шага распределителем 5.

По окончании выполнения одной серии выходных сигналов сигнал на выходе второго элемента ИЛИ 16 становится нулевым, что прекращает работу генератора 14 тактовых импульсов и вызывает формирование счетного импульса формирователем

17одиночного импульса по отрицательному фронту сигнала со второго элемента ИЛИ 16.

Далее следует аналогичное выполнение следующих серий выходных сигналов для одной подпрограммы. Начало каждой серии производится сигналом с блока ,15 набора программы, который поступает на блок 6 набора программы. После выполнения последней серии одной подпрограммы логический блок 12 вырабатывает сигнал «конец подпрограммы, свидетельствующий об окончании подпрограммы, состоящей из нескольких серий выходных сигналов.

Сигнал «конец подпрограммы« на выходе логического блока 12 появляется в том случае, если за время, заданное таймером 11 после пропадания сигнала «наличие коман5

0

5

0

распределители, третий и четвертый элементы ИЛИ, второй блок датчиков, второй и третий блоки сравнения, пятый элемент И, второй и третий блоки набора программы, при этом первый вход и второй вход первого элемента ИЛИ соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с первым входом первого распределителя, выходы первого блока набора программы подключены к входам блоков управления.

ды с выхода второго элемента ИЛИ 16, не появляется сигнал «подпрограмма найдена на выходе четвертого элемента ИЛИ 24. Сигнал «конец подпрограммы устанавливает в исходное состояние распределитель 5, распределитель 22, триггеры 20 и 27, а также блок 31 памяти.

После выполнения одной подпрограммы осуществляется выполнение следующей, заданной блоком 26 выбора команд по сигналам, приходящим с блока 34 датчиков. 10 первого блока датчиков и второго блока

При этом в разных подпрограммах возмож-набора программы, первые выходы блоков

но использование повторяющихся серий вы-управления соединены с вторыми входами

ходных сигналов без дополнительного их на-первого блока сравнения, выход которого

бора, что обеспечивается блоком 15 набораподключен к второму входу генератора такпрограммы.товых импульсов, входы второго элемента

В устройстве реализован адаптивный (в ИЛИ соединены с вторыми выходами блоков

функции от состояния внещней среды) вы-управления и первого блока датчиков, а

бор подпрограмм, из которых состоит про-выход - с / -входом первого триггера, перграмма, причем устройство обладает возмож-выми входами генератора тактовых импульностью использования повторяющихся серийсов, формирователя одиночного импульса и выходных сигналов в разных подпрограм- 20 таймера, выход которого соединен с

мах без дополнительного их набора. Все этопервым входом логического блока, выход

увеличивает удельную емкость памяти, облег-ключа подключен к первым входам третьего

чает процесс программирования, позволяети четвертого элементов И, второй вход третьпроизводить адаптивное управление, в част-его элемента И соединен с вторым входом

ности промыщленными роботами, что расши-формирователя одиночного импульса и с ин- ряет функциональные возможности и расши- 25 версным выходом второго триггера, прямой

ряет область применения устройства.выход которого подключен к S-входу первого

триггера, выход третьего элемента И подКроме того, устройство обладает высо-ключен к первому входу третьего элемен- кой помехоустойчивостью, которая обуслов- та ИЛИ, второй вход третьего элемента

лена введением гальванической развязкиИЛИ соединен с выходом формирователя

между устройством и объектами управления, использованием микросхем высокоуровневой серии К 511 и использованием энергонезависимой памяти.

Формула изобретения

35

одиночного импульса, а выход - с первым входом второго распределителя, выходы которого подключены к первым входам вторых элементов И, вторые входы вторых элементов И подключены к выходам второго блока набора программы, выходы - к входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с S-входом второго триггера и вторым входом логического блока, выход четвертого элемента И подключен к входу третьего распределителя, выход которого

одиночного импульса, а выход - с первым входом второго распределителя, выходы которого подключены к первым входам вторых элементов И, вторые входы вторых элементов И подключены к выходам второго блока набора программы, выходы - к входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с S-входом второго триггера и вторым входом логического блока, выход четвертого элемента И подключен к входу третьего распределителя, выход которого

45

1. Устройство для циклового программного управления, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и ключ, а также первый триггер, первый, второй,

третий и четвертый элементы И, первый 40 подключен к входу блока выбора, второй распределитель, первый блок набора про- вход четвертого элемента И соединен с

прямым выходом третьего триггера, первые выходы блока выбора команд подключены к первым входам блоКа памяти, первые входы второго и третьего блоков сравнения соединены с вторым и третьим выходами блока выбора команд соответственно, а выходы - с входами пятого элемента И, выход которого подключен к второму входу блока памяти и к R-входу третьего триггера, S-вход го соединен с первым входом первого эле- CQ которого соединен с вторыми входами перво- мента ИЛИ, выходы первого распредели-го распределителя, R-входом второго триггетеля подключены к входам первого блока набора программы, первые выходы первого блока датчиков соединены с первыми входами первого блока сравнения, отличающееся

тем, что, с целью расширения области при- 55 сравнения и через дешифратор с третьим менения устройства, в него введены блокблоком набора программы, выходы которого

выбора команд, блок памяти, дешифратор,подключены к входам второго блока набовторой и третий триггеры, второй и третийра программы, выходы второго блока датчиграммы, первый блок датчиков, первый блок сравнения, по числу объектов управления - блоки управления, таймер, генератор тактовых импульсов, формирователь одиночного импульса, первый и второй эле- ментЕ) ИЛИ, выход ключа соединен с первым входом первого элемента И, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход которора с вторыми входами второго распределителя, с третьим входом блока памяти и с выходом логического блока, выходы блока памяти соединены с вторыми входами третьего блораспределители, третий и четвертый элементы ИЛИ, второй блок датчиков, второй и третий блоки сравнения, пятый элемент И, второй и третий блоки набора программы, при этом первый вход и второй вход первого элемента ИЛИ соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с первым входом первого распределителя, выходы первого блока набора программы подключены к входам блоков управления.

первого блока датчиков и второго блока

одиночного импульса, а выход - с первым входом второго распределителя, выходы которого подключены к первым входам вторых элементов И, вторые входы вторых элементов И подключены к выходам второго блока набора программы, выходы - к входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с S-входом второго триггера и вторым входом логического блока, выход четвертого элемента И подключен к входу третьего распределителя, выход которого

подключен к входу блока выбора, второй вход четвертого элемента И соединен с

сравнения и через дешифратор с третьим блоком набора программы, выходы которого

ра с вторыми входами второго распределителя, с третьим входом блока памяти и с выходом логического блока, выходы блока памяти соединены с вторыми входами третьего блоков соединены с вторыми входами второго блока сравнения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, первый блок датчиков содержит датчики положения, элементы И, элементы ИЛИ, входы которых являются входами блока датчиков, а выходы - вторыми выходами блока датчиков, выходы элементов И являются первыми выходами блока датчиков, при этом выходы элементов ИЛИ

ча является первым выходом блока управления, при этом выход первого элемента ИЛИ подключен к 5-входу / 5-триггера и к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к У -входу / 5-триггера и к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход / 5-триггера соединен с входом ключа.

4. Устройство по п. I, отличающееся

м.-....., -К -- -«. --.V....V....V.-. тем, что логический блок содержит одноподключены к первым входам элементов И, вибратор, элемент И, элемент задержки,

а выходы датчиков положения подключены/ 5-триггер, выход которого подключен

к вторым входам элементов И.к первому входу элемента И, выход одновибратора - к второму входу элемента И и

3. Устройство по п. 1, отличающеесявходу элемента задержки, выход которого

тем, что, каждый из блоков управления15 соединен с -входом / 5-триггера, 5-вход

содержит S-триггер, ключ, три элементакоторого является вторым входом логиче- ИЛИ, входы первого и второго элементов ИЛИ являются входами блока управления, выход третьего элемента ИЛИ является вторым выходом блока управления, выход клюского блока, вход одновибратора является первым входом логического блока, выход элемента И является выходом логического блока.

ча является первым выходом блока управления, при этом выход первого элемента ИЛИ подключен к 5-входу / 5-триггера и к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к У -входу / 5-триггера и к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход / 5-триггера соединен с входом ключа.

4. Устройство по п. I, отличающееся

которого является вторым входом логиче-

ского блока, вход одновибратора является первым входом логического блока, выход элемента И является выходом логического блока.

Фиг2

Фиг.д

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах программного управления двухпозиционными объектами, в частности промышленными роботами. Устройство позволяет реализовать адаптивный в функции от состояния 2 внешней среды выбор подпрограмм и двухуровневый метод программирования, что расширяет его функциональные возможности и область применения. Адаптивный выбор подпрограммы обеспечивает блок выбора команд. В блок памяти осуш,ествля- ется запись номера подпрограммы, необходимой для выполнения по сигналам второго блока 34 датчиков. Номер подпрограммы дешифрируется дешифратором. Двухуровневый метод программирования, суш,ность которого заключается в использовании повто- ряюш,ихся серий выходных сигналов в разных подпрограммах без дополнительного их набора, реализуется с помощью второго распределителя, вторых элементов И и второго блока набора программы, на входы которого поступают сигналы с третьего блока набора программы 33 и с первого блока набора программы. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. i (Л со ьо ел Ю

4У

2

5