Многоканальное устройство программного управления шаговыми двигателями Советский патент 1987 года по МПК G05B19/40 

ми двигателями. Устройство содержит блок 1 программного задания и по числу управляемых шаговых двигателей каналы управления 8, каждый из которых состоит из дешифратора 9, счетчика 10, задатчиков 11, 15 кода перемещения, компараторов 12, 16, триггера 13 признака разгона, элемента ИЛИ 14, блока 17 измерения частоты, триггера пуска 18, триггера 19 направления движения, элементов И 20, 21, Устройство позволяет управлять

1

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для использования в устройствах числового программного управления с исполнительными шаговыми двигателями,

Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства,

На фиг,1 представлена функциональная блок-схема многоканального уст- ройства программного управления шаговыми двигателями; на фиг,2 - функциональная схема блока изменения частоты; на фиг,3 - физическая характеристика саморазгона шагового двига- теля и кривые разгона с разными законами.

Многоканальное устройство програм- много управления шаговьпуи двигателя- ми содержит блок программного задания (ЭВМ) 1, состоящий из тактового генератора 2, системного контроллера 3 ЭВМ, центрального процессора 4, запоминающего устройства 5, устройства 6 ввода-вывода и контроллера .7 пре- рывания, каналы 8 управления, состоящие из дешифратора 9, счетчика 10, задатчика 11 кода перемещения, компаратора 12, триггера 13 признака разгона, элемента ИЛИ 14, задатчика 15 кода перемещений, компаратора 16, блока 17 изменения частоты, триггера 18 пуска, триггера 19 направления движения, элементов И 20 и 21, Шины 22, 23, 24, 25, 27 являются соотйет- ственно первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами блока 17 измеот одного блокд задания програь, в качестве которого может быть использована одна управляющая ЭВМ, несколькими шаговыми двигателями, формируя любые, симметричные и несимметричные законы разгона и торможения для каждого шагового двигателя. Необходимые законы формируются путем программного изменения управляющих частот в блоке 17 изменения частоты как для режима разгона, так и для режима торможения, 1 з,п, ф-лы, 3 ил.

нения частоты, а шина 26 - его выходом.

Блок изменения частоты состоит из элемента И 40, триггера 28 признака торможения, элемента ИЛИ 29, счетчика 30 адреса, элемента И ЗГ, элемента ИЛИ 32, элемента 33 задержки, элемента 34 памяти, регистра 35 числа, делителей 36 и 37 частоты, генератора 38 импульсов, элемента И 39,

Задатчик 15 задает код, величина которого определяет суммарное число импульсов унитарного кода, необходимых для реализации закона торможения т,е, определяет момент начала торможения, а задатчик 11 - код, соответ- ствуюцщй значению отрезка, для перемещения вьше которого необходим режим разгона - торможения,

В качестве элемента 34 памяти может быть использована постоянная память, в ячейки которой записаны последовательности чисел, характеризующие, например, параболический закон изменения частоты. Одна последо- вательность записанная с нулевого адреса, задает закон разгона, другая начиная с адреса 1000,,,0001 (где старший разряд определяется триггером 28 признака торможения, а остальные - счетчиком 30 адреса) - закон торможения. При этом одно число несет информацию в виде кодов деления делителей 36 и 37 о выходной частоте унитарных кодов в данный момент времени (например, младшие разряды) и о периоде квантования (старшие разряды) - т.е. промежутке времени, через который необходимо изменить выходную частоту. Поэтому последова- . тельное считывание чисел из памяти позволяет сформировать нужный закон изменения частоты во времени.

Устройство работает следукмцим образом.

Программы для отработки перемещений для всех каналов вводят в запоми нающее устройство 5 через устройства 6 ввода-вывода.

В начале работы блок 1 программного задания по шине сброса через элемент ИЛИ 14 устанавливает триггеры 13, 18, 19, 28 и счетчик 30 (через элемент ИЛИ 29) в нулевое состояние. При этом данный сигнал через элемент ИЛИ 32 и элемент 33 задержки производит считывание из памяти числа, за писанного по нулевому адресу, т.е. в регистре 35 числа устанавливаются коды деления, соответствующие движению с минимальной частотой (частотой приемистости). Затем блок 1 програм- много задания по шинам данных вьщает в счетчик 10 и компаратор 12 код перемещения для очередного отрезка. Этот код сопровождается кодом адреса который по адресным шинам поступает на адресные входы дешифратора 9. Пос ледний формирует импульсный сигнал, по которому код перемещения заносится в счетчик 10, а в компараторе 12 происходит его сравнивание с задан- ным кодом перемещений, при котором необходимо включить разгон,

.Если величина отрезка больше кода, заданного задатчиком 11, то на выходе компаратора 12 формируется сигнал и устанавливается в единичное состояние триггер признака разгона. Если есть необходимость, блок 1 программного задания через дешифратор 9 устанавливает триггер 19 направления в нужное состояние. Исходное его со- стояние определяется шиной сброса.

После этого блок 1 программного задания через дешифратор 9 осущест- вляет пуск путем установки триггера 18 пуска в единичное состояние, после чего канал начинает работать.

Разрешающий сигнал с выхода триггера 18 пуска по шине 25 поступает на вход четвертого элемента И 39 блока .17 изменения частоты. При этом разрешается прохождение импульсов на выход канала управления и в счетчик 10.

Сигнал с. инверсного вькода триггера 18 пуска снимает обнуление с делителей 36 и 37. С регистра 35 чила на входы делителей 36 и 37 часто поступают коды, соответствующие адрсу памяти из последовательности адрсов разгона (в начальный момент на делители частоты поступают коды при нулевом адресе счетчика 30). В зависимости от кодов, поступающих с регистра числа, с выходов делителей 36 и 37 частоты иьтульсы поступают через различные промежутки времени, т.е. величина частоты зависит от кода регистра 35.

Второй делитель 37 частоты определяет частоту, с которой импульсы через пятый элемент И 39 поступают на вход счетчика 10 перемещения и через элемент И 20 или 21 - на вход шагового привода в виде унитарного кода. Делитель 36 частоты определяет промежутки времени, через которые необходимо изменить частоту унитарного кода, т.е. при разгоне сформировать нужный закон увеличения частоты во времени.

На фиг.З приведены различные законы изменения частоты разгона и торможения шаговых двигателей.

Сигналом с делителя 36 частоты через элемент И S1, на другие входы которого поступают разрешаюш;не сигналы с триггеров пуска 18 по шине 25 и разгона 13 по шине 22, изменяется состояние счетчика 30 адреса (увеличивается его содержимое). Этим же сигналом через элемент ИЛИ 32 и элемент 33 задержки происходит обращение к элементам 34 памяти. С выхода элементов памяти поступает число в регистр 35 числа. Число с этого регистра изменяет частоту на выходах делителей 36 и 37 частоты в соответствии с заданным законом разгона шаговых двигателей. Когда величина частоты с выхода делителя 37 достигает максимально допустимого значения макс К нз вход делителя 36 подается код числа, который задает период вьщачи след тощего импульса через элемент И 31 на счетчик 30 адреса больше времени отработки самого, отрезка, т.е. дальнейшего изменения частоты унитарного кода не происходит.

Счетчик 10 работает в режиме вычитания унитарного кода. При достижении счетчиком 10 кода, равного коду торможения, задаваемого задатчи- ком 15 кода перемещения, срабатывает компаратор 16. С его выхода сигнал по шине 23 через элемент И 40 устанавливает триггер 28 признака торможения в единичное состояние. Через элемент ИЛИ 29 происходит обнуление счетчика 30 адреса и опрос элемента 34 памяти.

Так как триггер 28 признака торможения участвует в формировании адреса чисел элемента 34 памяти вместе со счетчиком 30 адреса, то с выходов элемента 34 памяти поступают числа,

одной ЭВМ с реализацией необходимых законов изменения частоты разгона и торможения в каждом канале управления. Устройство легко адаптируется 5 на любой шаговый двигатель, так как имеет два задатчика кода перемещения, позволяющие в удобной для оператора форме задавать коды разгона и торможения.

fO

ормула изобретения

1. Многоканальное устройство программного управления шаговыми двига- соответствующие программе торможения, 15 телями, содержащее блок программного т.е. числа на входе делителей 36 и задания и по числу управляемых шаго- 37 изменяют частоту унитарного кода на выходе делителя 37 по заданному, например, параболическому закону торможения. Причем торможение может осу-20 « второй элементы И, элемент ИЛИ, ществляться более форсированно, как причём группа информационных выходов это позволяют шаговые двигатели.

Как только счетчик 10 обнуляется, с его выхода формируется сигнал, ко- торьй через элемент ИЛИ 14 производит -5 что, с целью повышения быстродейст- обнуление всех триггеров 13, 18, 19, вия и расширения функциональных воз- 28 и счетчика 30 адреса. Через элементы 29, 32, 33 производится обращение к элементу 34 памяти за числом

по- нулевому адресу. С инверсного вы- 30 кода перемещения, триггер признака хода триггера 18 пуска на контроллер разгона, блок изменения частоты, 7 прерываний поступает сигнал, информирующий, что канал перемещения отработал заданное перемещение и необходимо ввести код следующего переме- 35 первого компаратора и входом щения. Этим же сигналом обнуляются стробирования счетчика, выход обну- делители 36 и 37, что запрещает дальнейшую их работу.

вых двига.телеи каналы управления, каждьй из которых содержит счетчик, первый и второй компараторы, первый

счетчика соединена с первой группой информационных входов второго компаратора, отличающееся тем.

можностей устройства, в каждый канал управления дополнительно введены дешифратор, первьй и второй задатчики

триггер пуска и триггер направления движения, причем первый выход дешифратора соединен с входом стробироваления которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами сброса триггера Если вновь поступаемьш код меньше Q признака разгона, триггера пуска и кода, задаваемого вторым задатчиком триггера направления и с третьим

11 кода перемещения, то сигнал с компаратора 12 отсутствует и.триггер 13 признака разгона не устанавливается, Этим запрещается включение триггера 28 по шине 23 через элементы И 40 и 31. Так как при этом в регистре 35 записано число, соответствующее нулевому адресу памяти, то после уставходом блока изменения частоты, выход которого подключен к счетному входу сч.етчика и к первым входам пер- « 5 вого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному, выходам триггера направления, установочный вход которого соединен с третьим выновки в единичное состояние триггера Q ходом дешифратора, подключенного вто- 18 пуска, открывающего элемент И 39, с выхода этого элемента поступает унитарньй код фиксированной частоты, равньй частоте приемистости. Аналорым выходом к установочному входу триггера пуска, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами

гично, независимо друг от друга, ра- . блока изменения частоты, первый вход

ботают и другие каналы.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить количество, управляемых шаговьк двигателей от

которого подключен к прямому выходу триггера признака разгона, подключенного установочным входом к выходу первого компаратора, первая группа

одной ЭВМ с реализацией необходимых законов изменения частоты разгона и торможения в каждом канале управления. Устройство легко адаптируется на любой шаговый двигатель, так как имеет два задатчика кода перемещения, позволяющие в удобной для оператора форме задавать коды разгона и торможения.

ормула изобретения

1. Многоканальное устройство программного управления шаговыми двига- телями, содержащее блок программного задания и по числу управляемых шаго- « второй элементы И, элемент ИЛИ, причём группа информационных выходов

вых двига.телеи каналы управления, каждьй из которых содержит счетчик, первый и второй компараторы, первый

1. Многоканальное устройство программного управления шаговыми двига- телями, содержащее блок программного задания и по числу управляемых шаго- « второй элементы И, элемент ИЛИ, причём группа информационных выходов

что, с целью повышения быстродейст- вия и расширения функциональных воз-

счетчика соединена с первой группой информационных входов второго компаратора, отличающееся тем.

что, с целью повышения быстродейст- вия и расширения функциональных воз-

можностей устройства, в каждый канал управления дополнительно введены дешифратор, первьй и второй задатчики

кода перемещения, триггер признака разгона, блок изменения частоты, первого компаратора и входом стробирования счетчика, выход обну-

триггер пуска и триггер направления движения, причем первый выход дешифратора соединен с входом стробировавходом блока изменения частоты, выход которого подключен к счетному входу сч.етчика и к первым входам пер- 5 вого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному, выходам триггера направления, установочный вход которого соединен с третьим выходом дешифратора, подключенного вто-

рым выходом к установочному входу триггера пуска, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с четвертым и пятым входами

которого подключен к прямому выходу триггера признака разгона, подключенного установочным входом к выходу первого компаратора, первая группа

7

информационных входов которого соединена с информахцюнными выходами первого задатчика кода перемещения, информационные выходы второго задатчика кода перемещения соединены с второй группой информационных входов второго компаратора, выход которого соединен с вторым входом блока изменения частоты, группа информационных выходов блока программного задания подключена к вторым группам информационных входов первых компараторов каждого канала управления и к группам установочных входов счетчиков каждого канала управления, группа адресных выходов блока программного задания подключена к группам адресных входов дешифраторов каждого канала управления, выход сброса блока программного задания подключен к входам сброса дешифраторов каждого канала управления и к первым входам элементов ИЛИ каждого канаша управления, вход прерываний блока программного задания соединен с пятыми входами блоков изменения частоты каждого канала управления, выходами каналов управления являются выходы их первьк и вторых элементов И.

2. Устройство по п,1, отличающееся тем, что блок изменения частоты содержит счетчик адреса, элемент памяти, регистр числа, первый и второй делителе частоты, первый, второй и третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, элемент задержки и триггер признака торможения, причем первые входы первого

2 23

20794 .8

и второго элементов И объединены и являются первым входом блока изменения частоты, вход сброса триггера признака торможения соединен с пер- 5 вым входом первого элемента ИЛИ и

является третьим входом блока изменения частоты, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом обнуления счетчика адреса и первым входом второго

10 элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со счетным входом счетчика адреса и выходом второго элемента И, второй вход которого является чет- вертьтм входом блока изменения часто15 ты и соединен с первым входом третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ через элемент задержки соединен с входом считывания элемента памяти, адресные входы которого соединены с

20 выходом триггера признака торможения и с информационными выходами счетчика адреса, а информационные выходы элемента памяти соединены с входом регистра числа, первая и вторая группы

2-5 информационных выходов которого соединена с установочными входами соответственно первого и второго делителей частоты, информационные входы которых соединены с выходом генератора

30 импульсов, а обнуляющие входы первого и второго делителей объединены и являются пятым входом блока изменения частоты, выход первого делителя частоты подключен к третьему входу вто35 рого элемента И, а выход второго делителя частоты - к второму входу пятого элемента И, выход которого является выходом блока изменения частоты.

Qtf 0,5 О IS 0,7 0,S Ifl Г,Г //

Фи.д

1-фи ическоя хар-ка ujazodow дВиеателя

Z nopo6onuifecKU{j закон разгона

-линейный закон разгона dofnoHc г 1§нГц

{-линейный закон раз- WHadofHaKC-isjSKru

tc

Изобретение относится к средствам автоматического управления и может использоваться в устройствах числового программного управления с исполнительными шаговыми двигателями. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей многоканального устройства программного управления шаговыГ sz Мресные шины Шины данных Шины (/поавяения и cSpoca СО Фи9.Г

Составитель Е.Власов Редактор И.Касарда Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2658/51 Тираж 863 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое п редприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4