Многоканальное устройство для программного управления технологическими процессами Советский патент 1987 года по МПК G05B19/18 G05B19/414 

Изобретение относится к промышленной автоматике и вычислительной тех нике и может найти применение при организации мультипрограммной работы вычислительных машин и систем, в программируемых контроллерах АСУ технологическими процессами, станках с ;. числовым программным управлением.

Целью изобретения является повышение гибкости формирования команд управления.

На фиг.1 представлена функциональная схема многоканального устройства для программного управления технологическими процессами; на фиг.2 - функциональная схема первого (второго) коммутатора; на фиг.З - функциональная схема блока коммутации; на фиг.4 - функциональная схема блока вьщачи импульсов управления; на фиг.5 - временная диаграмма работы устройства. .

Многоканальное устройство для программного управления технологичес кими процессами (фиг.1) i содержит первый запоминающий блок 1, второй 2 и третий 3 запоминающие блоки, первьй 4 и второй 5 регистры адреса, первьй 6 и второй 7 регистры, первьй 8 и второй 9 коммутаторы, блок 10 коммутации, блок 11 вьщачи импульсов управления, триггер 12 запуска, генератор 13 тактовых импульсов, счетчик 14 импульсов, дешифратор 15 с первог по седьмой элементы И 16-22, блок элементов ИЛИ 23, информационньй вхо 24 устройства, управляющий вход 25 устройства и выходы устройства 26.1- 26.п (где п - число каналов управления ),

Первый 8 (второй 9) коммутатор (фиг.2) содержит дешифратор 27, п групп блоков элементов И 28.1-28.п - 30.1-30,п, группу блоков элементов ИЛИ 31.1-31.п.

Блок 10 коммутации (фиг.З) содержит группу дешифраторов 32.1-32.п, группу блоков элементов И 33.1-33.п, группу элементов ИЛИ 34.1-34.п.

Блок 11 вьщачи импульсов управления (фиг.4) содержит блок счетчиков 35.1-35.п, блок элементов ИЛИ 36.1-36.п, группу блоков элементов И 37.1-37.п, блок элементов И 38.1- 38.п и элемент ИЛИ 39.

Рассмотрим работу многоканального устройства для программного управления технологическими процессами.

5

0

5

Б исходном состоянии элементы памяти устройства (за исключением разряда . | второго регистра адреса, определяющего признак конца программы управления) находятся в нулевом состоянии.

Сущность изобретения состоит в расширении области применения устройства за счет расширения функциональных возможностей путем формирования сигналов управления с произвольными моментами начала и длительностью и путем повьш ения гибкости модификации программ выходных управляющих последовательностей. Программа вьщачи импульсов управления формируется в течение такта времени. Такт управления разбивается на микротакты. Длительность импульсов управления кратна микротакту.

В многоканальном устройстве для программного управления реализуются следующие дисциплины выдачи импульсов управления:

формирование импульсов осуществляется в фиксированных микротактах;

формирование импульсов с произвольной длительностью в фиксированных микротактах для всех импульсных последовательностей;

формирование импульсов с произвольной длительностью и произвольным моментом начала в пределах такта.

Многоканальное устройство для программного управления технологическими процессами имеет два уровня: адресньй и операционньй. Адресный уровень управляет операционным. В свою очередь, в операционном уровне 0 программы управления в виде кодов импульсньк последовательностей хранятся в двух запоминающих блоках для раздельного хранения атрибутов (параметров) импульсов-моментов начала вьщачи импульсов и их длительности. Такое кодирование позволяет уменьшить требуемьй объем памяти ввиду исключения повторяющихся кодов. В запоминающем блоке адресного уровня хранятся адреса соответствующих атрибутов, а также коды настройки, которые позволяют вьщать импульсную последовательность на соответствующий выход (канал) устройства..

Работа устройства начинается путем подачи на информационньй вход 24 (фиг.1) кода, определяющего начальный адрес программы вьщачи импульсйой последовательности. При подаче сиг0

5

5

0

5

группы элементов ИЛИ 34.1-34.П блока 10 коммутации (фиг.З) появляется сигнал начала импульса. Сигналы начала 5 импульсов в определенном микротакте с выхода блока 10 коммутации открьгоают блок элементов И 37.1 (i 1,п) блока 11 вьщачи импульсов управления (). Через соответствующий блок

нала с входа 25 на начало работы триггер 12 запуска устанавливается в единичное состояние и разрешает тем самым формиров ание тактовых импульсов с выходов генератора 13. По первому тактовому импульсу с выхода генератора 13, поступающему через элемент И 16 на синхронизирующий вход регистра 4 адреса, информация с входа ю элементов И 37.1 с полей второго ре- 24 через блок элементов ИЛИ 23 за- гистра 7 через коммутатор 9 информа- носится в регистр 4 адреса, вторым тактовым импульсом происходит обращение к запоминающему блоку 1, информация с выходов которого по третьему 15 тактовому импульсу заносится в регистр 5 адреса.

Регистр 5 адреса содержит пять полей и метку-признак. Первое поле ре-; гистра 5 адреса содержит информацию 20 ;ход) устройства 26.1, во-вторых, раз- об адресе очередной импульсной после- |решает прохождение тактовых импуль- довательности (в частном случае она ;сов через элемент И 38.1 на вычитаю-т может быть начальным адресом программы - в этом случае устройство работает в однопрограммном режиме). Во вто- 25 ИЛИ 39 формируется сигнал, разрешаю- ром и четвертом полях содержится ад- ищи поступление тактовых импульсов ресная информация второго 2 и третьего 3 запоминающих блоков для считывания информации о параметрах кодов начала выдачи импульса по соответствующему каналу и параметров длительности импульсов. Третье и пятое поля предназначены для хранения кодов настройки. По четвертому тактовому импульсу с выхода генератора 13 gg прохождение через них тактовых им- через элемент И 19 происходит обраще- пульсов с выходов генератора 13 на

формирование очередной импульсной последовательности. С началом вьтол- нения программы открьшается элемент 40 И 22 и на вычитающие входы счетчиков 35.1-35.п блока И вьщачи поступают импульсы с генератора 13, которые изменяют состояние кодов соответствующих счетчиков по мере изменения но- 45 мера микротакта. Выходной сигнал в канал устройства 26.1 (i 1, п) вьщается до обнуления соответствующего счетчика. После обнуления блока счетчиков 35.1-35.п сигнал логическо- 50 го нуля на выходе элемента ИЛИ 39

разрешает через элементы И 16-20 формирование очередной импульсной последовательности. Далее устройство функ ционирует аналогично рассмотренному.

Первьй 8 и второй 9 коммутаторы осуществляют перестроение (фиг.2) кодо в-полей регистров 6 и 7. Такое оперативное использование кодов одция кодов длин импульсов заносится в счетчики 35.1-35.п, начавшихся в данном микротакте. В результате сос- тоягГМе соответствующего счетчика буг дет отличным от нулевого и на выходе элемента ИЛИ 36.1 появляется единичный сигнал. Этот сигнал, во-первых, выдается в соответствующий канал (выщий выход соответствующего счетчика 35.1 и, в-третьих, на выходе элемента

с выхода генератора 13 через элементы И 21 и 22 на синхронизирующий вход блока 11 выдачи импульсов управ- 30 ления. Кроме того, управляющий сигнал с выхода элемента ИЛИ 39 блока 11 выдачи импульсов управления (фиг.4) поступает, на инверсные входы элемен- тов И 16-20 и запрещает-тем самым

ние к запоминающим блокам 2 и 3. По пятому тактовому импульсу информация с выходов запоминающих блоков 2 и 3 заносится в первый 6 и второй 7 регистры.

По метке-признаку наличия импульсной последовательности регистра 6 открывается элемент И 21 и импульсы с выхода генератора 13 с частотой, определяемой длительностью микротакта, заполняют счетчик 14. Счетчик 14 совместно с дешифратором 15 образуют распределитель импульсов. Сигналы с выходов дешифратора I5 определяют последовательность (номера) микротактов и производят опрос полей регистра 6 через коммутатор 8 на блоке 10 коммутации. В полях регистра 6 хранятся коды начала импульсов программы з равления. При совпадении микротакта с выхода дешифратора 15с кодом начала импульса по определенному каналу, на соответствующем выходе

55

них полей с последующим их использо1509

группы элементов ИЛИ 34.1-34.П блока .:, 10 коммутации (фиг.З) появляется сиг нал начала импульса. Сигналы начала 5 импульсов в определенном микротакте с выхода блока 10 коммутации открьгоают блок элементов И 37.1 (i 1,п) блока 11 вьщачи импульсов управления (). Через соответствующий блок

ю элементов И 37.1 с полей второго ре- гистра 7 через коммутатор 9 информа- 15

элементов И 37.1 с полей второго ре- гистра 7 через коммутатор 9 информа-

;ход) устройства 26.1, во-вторых, раз- |решает прохождение тактовых импуль- ;сов через элемент И 38.1 на вычитаю-т ИЛИ 39 формируется сигнал, разрешаю- ищи поступление тактовых импульсов прохождение через них тактовых им- пульсов с выходов генератора 13 на

ция кодов длин импульсов заносится в счетчики 35.1-35.п, начавшихся в данном микротакте. В результате сос- тоягГМе соответствующего счетчика буг дет отличным от нулевого и на выходе элемента ИЛИ 36.1 появляется единичный сигнал. Этот сигнал, во-первых, выдается в соответствующий канал (вы;ход) устройства 26.1, во-вторых, раз- |решает прохождение тактовых импуль- ;сов через элемент И 38.1 на вычитаю-т ИЛИ 39 формируется сигнал, разрешаю- ищи поступление тактовых импульсов прохождение через них тактовых им- пульсов с выходов генератора 13 на

щий выход соответствующего счетчика 35.1 и, в-третьих, на выходе элемента

;ход) устройства 26.1, во-вторых, раз- |решает прохождение тактовых импуль- ;сов через элемент И 38.1 на вычитаю-т ИЛИ 39 формируется сигнал, разрешаю- ищи поступление тактовых импульсов прохождение через них тактовых им- пульсов с выходов генератора 13 на

с выхода генератора 13 через элементы И 21 и 22 на синхронизирующий вход блока 11 выдачи импульсов управ- ления. Кроме того, управляющий сигнал с выхода элемента ИЛИ 39 блока 11 выдачи импульсов управления (фиг.4) поступает, на инверсные входы элемен- тов И 16-20 и запрещает-тем самым

55

них полей с последующим их использованием для других каналов позволяет уменьшить объем запоминающих блоков 2 и 3, и, следовательно, увеличить функциональную надежность устройства.

При необходимости закончить выдачу импульсов управления, на R-вход триггера 12 запуска подается импульс по которому триггер 12 переходит в нулевое состояние, тем самым запреща формирование тактовых импульсов на выходах генератора 12 (цепи обнулени элементов памяти устройства не показаны). Кроме того, окончание вьщачи программы формирования импульсных последовательностей может быть задано программным способом на основе задания метки-признака окончания работы устройства. На этом устройств заканчивает работу.

Таким образом, многоканальное устройство для программного управления технологическими процессами обладает более гибкой организацией формирования команд управления и широкими функциональными возможностями, а следовательно, и более широкой областью применения за счет:

формирования различных длин им-. пульсных последовательностей;

формирования импульсных последовательностей с перекрытием;

использования одних и тех же программ для их последующей вьщачи в лю бой из п каналов;

простоты модификации программ.

Кроме того, распределенное хранение программ импульсных последовательностей позволяет сократить потребный объем памяти.

Так, для хранения программ управления в известном устройстве потребный объем определяется выражением

W,

N. п

где N - число импульсных последовательностей в i-fi программе (i ГГК); п - разрядность управляющего

слова.

ц

Причем п log( У N; )+т+1.

где m - максимальная длина кода начала вьщачи импульса; 1 - максимальная длина кода длительности импульса.

В общем случае m 1, и тогда имеется определенная избыточность за счет наличия повторяющихся кодов.

В данном устройстве

.

е а

N,(log(a+b)+rn-a+l b) , (Ni -Illcr-);

GO);

G- G-o V(NI -H

1 1

число повторяющихся кодов начал импульсов в j-ft программе;число повторяющихся кодов

длин импульсов в о -и программе. Очевидно, что W, W.

I

ормула изобретени

g

5

0

0

1. Многоканальное устройство для программного управления технологическими процессами, содержащее запоминающий блок, блок вьщачи импульсов управления, регистр адреса, первый и второй регистры, генератор тактовых импульсов, блок элементов ИЛИ, семь элементов И, счетчик импульсов и дешифратор, информационный вход устройства соединен с первым йходом блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом регистра адреса, выход регистра адреса соединен с информационным входом запом.инающего блока, выходы блока выдачи импульсов управления соединены с выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения гибкости формирования команд управления, в него введены триггер запуска, второй и третий запоминающие блоки, второй регистр адреса, первый и второй коммутаторы и бло.к коммутации, причем выход первого запоминающего блока соединен с информационным входом второго регистра адреса, выход первого поля которого соединен с вторым входом блока элементов ИЛИ, первый вькод генератора тактовых импульсов соединен с прямым входом первого элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим входом первого регистра адреса,

5 второй выход генератора тактовых Ш- пульсов соединен с прямым входом второго элемента И, выход которого соединен с управляющим входом первого запоминающего блока, третий выход

5

713

генератора тактовых импульсов соеди- нен с прямым входом третьего элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим входом второго регистра адреса, выход второго поля которого соединен с информационным входом запоминающего блока, четвертый выход генератора тактовых импульсов соединен с прямым входом четвертого эле- мента И, выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего запоминаюпщх блоков, пятый выход

2. Устройство ПО.П.1, отличающееся тем, что первьп (второй) коммутатор, содержит дешифратор, п Iрупп элементов И (где п - количество выходов устройства), группу из п блоковэлементов ИЛИ, причем i-й (1 1, п) информационный вход первого (второго) коммутатора соединен с информаи;ионным входом соответствующей группы блоков элементов И, управляющий вход первого (второго) коммутатора соединен с входом дешифратора, выходы которого соединены с

генератора тактовых импульсов соединен с прямым входом пятого элемен- 15 управляющими входами блоков элементов та И, выход которого соединен с синх- И соответствующих групп, выход 1-го ронизирующими входами первого и вто- блока элементов И j-й группы (i,j рого регистров, в ь1ход второго запо- 1, п) соединен с j-м входом i-ro минающего блока соединен с информаци- . блока элементов ИЛИ группы, выходы онным входом первого регистра, выходы ю которой соединены с выходами первого полей которого соединены с соответ- (второго) коммутатора, ствующими информационными входами- 3, Устройство поп,1,отли- первого коммутатора, вход настройки чающееся тем, что блок комму- которого соединен с выходом третьего тации содержит группу дешифраторов, поля второго адреса, выход четв,ертого 25 группу блоков элементов И, группу поля которого соединен с информацион- элементов ИЛИ, причем информационным входом третьего запоминающего блока, выход которого соединен с информационным входом второго регистра,;

выходы полей второго регистра соеди- 30 группы блоков элементов И, управляюнены с соответствующими информационными входами второго коммутатора, вход управления которого соединен с выходом пятого поля второго регистра адреса, выходы первого коммутатора соединены с соответствующими информационными входами блока коммутации, выходы второго коммутатора соединены с соответствующими информационными

входами блока выдачи импульсов управ- до импульсов управления содержит блок

ления, управляющие входы которого соединены с соответствующими выходами блока коммутации, выход метки- признака первого регистра соединен с первьп4 входом шестого элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика и первым входом седьмого элемента И, выход которого соединен с синхронизирующим входом блока выдачи импульсов управления, управляющий выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента И и инверсными входами первого, второ-, го, третьего, четвертого и пятого

элементов И, шестой выход генератора gg дами соответствующих элементов И тактовых импульсов соединен с вторым о блока элементов И и с соответствующи- входом шестого элемента И,- выход дешифратора соединен с управляющим вхо.дом блока крммута Д1И.

ми выходами блока вьщачи импульсов управления, управляющие входы которого соединены с управляющими входами

8

2. Устройство ПО.П.1, отличающееся тем, что первьп (второй коммутатор, содержит дешифратор, п Iрупп элементов И (где п - количество выходов устройства), группу из п блоковэлементов ИЛИ, причем i-й (1 1, п) информационный вход первого (второго) коммутатора соединен с информаи;ионным входом соответствующей группы блоков элементов И, управляющий вход первого (второго) коммутатора соединен с входом дешифратора, выходы которого соединены с

управляющими входами блоков элементов И соответствующих групп, выход 1-го блока элементов И j-й группы (i,j 1, п) соединен с j-м входом i-ro блока элементов ИЛИ группы, выходы которой соединены с выходами первого (второго) коммутатора, 3, Устройство поп,1,отли- чающееся тем, что блок комму- тации содержит группу дешифраторов, группу блоков элементов И, группу элементов ИЛИ, причем информационные входы блока коммутации соединены с входами ГРЗД1ПЫ дешифраторов, выходы которой соединены с первыми входами

щий вход блока коммутации соединен с вторыми входами группы блоков элементов И, выходы которой соединены с входами группы элементов ШШ, выхо- 2g ды группы элементов ИЛИ соединены с выходами блока коммутации.

А. Устройство по п,1, отличающееся тем, что блок вьщачи

счетчиков, блок элементов И, блок элементов ШШ, группу блоков элементов И, элемент ИЛИ, причем информационные входы блока вьщачи импульсов

управления соединены с информацион- ньми входами соответствующих блоков элементов И группы, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих счетчиков блока

счетчиков, единичные выходы которых соединены с входами соответствующих элементов ШШ блока элементов . ИЛИ, выходы которых соединены с входами элемента ШШ, с первыми входами соответствующих элементов И блока элементов И и с соответствующи-

ми выходами блока вьщачи импульсов управления, управляющие входы которого соединены с управляющими входами

9136150910

соответствующих блоков элементов И йены с вычитающими входами соответст- группы, синхронизирующий вход блока вующих счетчиков блока счетчиков, вьщачи импульсов управления соединен выход элемента ИЛИ соединен с с вторыми входами элементов И блока управляющим выходом блока выдачи элементов И, выходы которых соеди- импульсов управления.

Фиг.1

Фыг.2

Изобретение касается программного управления технологическими процессами, относится к проньшшенной автоматике и вычислительной технике и может найти применение при организации мультипрограммно работы вычислительных машин и систем, в программируемых контроллерах, АСУ технологическими процессами, станках с числовым программным управлением. Целью изобретения является повьшение гибкости формирования команд управления. Устройство содержит три запоминающих блока, блок выдачи импульсов управления, блок коммутации, два компаратора, два регистра адреса, счетчик импульсов, дешифратор, триггер запуска, генератор тактовых импульсов, пять элементов И, блок элементов ИЛИ. Изобретение при использовании дает положительный эффект, заключающийся в расширении области применения за счет формирования различных длин команд управления, а также за счет сокращения потребного объема памяти на основе дифференциального хранения параметров команд управления. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. (П со О5

Л/

3SJ

%1

зи

ЗК2

Фиг.З

38л

W

32w -

Ш

Фуг.«

Фиг. 5

Составитель И.Швец Редактор А.Ворсвич Техред Л,Сердюкова

Заказ 6281/46 Тираж 863Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор Л. Пилипенко