Устройство для разгона и торможения электропривода Советский патент 1988 года по МПК G05B19/18 

фиг.1

11

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления электроприводом, например, в графопостроителях, станках с программным управлением, координатных столах, промьшшенных роботах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации функции аварийного торможения и автономной отработки заданно величины перемещения с автоматически определением момента начала торможения .

На фиг. 1 представлена структурна схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема управляемого делителя частоты; на фиг, 3 - возможные зако- tibi изменения рабочей частоты Рров во времени при изменении кода скорос ти (а), кода перемещения (б), кода ускорения (в).

Устройство для разгона и торможения электропривода содержит генератор 1 опорной частоты, первый 2 и второй 3 управляемые делители частоты, счетчик 4 импульсов, элемент НЕ- ИЛИ 5, вычитающий счетчик 6 импульсов, элементы НЕ-И 7, НЕ 8 и И-НЕ 9 П, реверсивный счетчик 12,, блок 13 совпадения, регистр 14 скорости, элементы НЕ 15, ИЛИ 16 и И 17, одновиб- ратор 18j регистр 19 ускорения и элемент И-НЕ 20.

В состав управляемого делителя 2 частоты входят одновибратор 21, счет чик 22 и элемент 23 сравнения.

Генератор 1 опорной частоты предназначен для генерирования импульсов опорной частоты Г, и может быть выполнен как кварцованным, так и без кварца по известным схемам в зависимости от требований.

Управ ля ег«1Ь й делитель 2 частоты предназначен для формирования ряда

ь ГРМ

частот F ----, где v - целое положительное число (v 6 1,2,3s.., ,v )

при этом V.

соответствует мини

мальному значению ускорения при от работке разгона и торможения электропривода.

Управляемый делитель 3 частоты предназначен для выработки изменяю- щеся во времени частоты выходных импульсов во время разгона, торможения и выдачи импульсов постоянной частоты при движении с постоянной ско

0

„т-

,+...+2

т-. - КОД

m -

ростью, т.е. для деления частоты ик- пульсов, поступающих с выхода yrtpaB- ляемого делителя 2 частоты на тактовый вход управляемого делителя 3 частоты. Коэффициент деления последнего V 2

где X XI

где Хд.х,,...,х „., - код на управляющих входах делителя, формируемый реверсивным счетчиком 12. Первый управляемый делитель 3 частоты может быть выполнен на одной или нескольких микросхемах, объединенных обычным способом в каскад для достижения требуемой разрядности.

Элемент НЕ-ШШ 5 используется для

пропуска на выход устройства имуль

сов со счетчика 4 или импульса Пуск с четвертого элемента И-НЕ 20.

Назначение вычитающего счетчика 6 импульсов состоит в хранении кода величины перемещения, т.е. количества

импульсов N

пер

подлежащих выдаче

устройством до момента начала торможения, а также для вычитания логичес,- ких единиц при выдаче импульсов с выхода устройства, т.е. формирования и хранения кода оставшегося числа импульсов, подлежащих вьщаче до момента начала торможения. Вычитающий счетчик может быть выполнен, например, на одной или нескольких микросхемах в режиме вычитания, соединенных в каскад для достижения требуемой разрядности.

40

45

50

55

Реверсивный счетчик 12 служит, для формирования, хранения и вьщачи на управляемый делитель 3 частоты и блок 13 совпадения изменяющегося во время разгона и торможения и неизменного во время движения с постоянной скоростью двоичного кода, соответствующего достигнутому на текущий момент значению выходной рабочей частоты

Рроб «

Блок 13 совпадения предназначен для сравнения кода величины максимальной скорости электроприводаJ т.е. кода заданной максимальной рабочей частоты, хранящегося в регистре 14 скорости, с текущим значением кода рабочей частоты.

Регистр 14 скорости используется для хранения и вьщачи на блок 13 совпадения кода максимальной скорости, которую должен достичь электропривод.

т.е. кода максимальной рабочей частоты.

Второй элемент НЕ 15 предназначен для блокирования прохожцения импульсов рабочей частоты через первый элемент И-НЕ 10 на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 при достижении заданной максимальной рабочей частоты, соответствующей движению с постоянной скоростью.

Одновибратор 18 предназначен для формирования стробирующего импульса на первом входе элемента И 17 в момент, когда импульс рабочей частоты отсутствует на выходах первого и второго элементов И-НЕ 10 и 11, т.е. по спаду импульсов рабочей частоты. Эти исключается появление лишнего импульса на вычитающем входе реверсивного счетчика 12 в момент начала торможения .

Регистр 19 ускорения служит для хранения и вьщачи кода ускорения на управляющие входы второго управляемо го делителя 2 частоты. Код ускорения есть двоичное представление числа v-1

Четвертый элемент И-НЕ 20 предназначен для блокирования прохолсцения сигнала Пуск в режиме торможения, а также в режиме останова, когда вычитающий счетчик 6 обнулен (открыт вычитающий вход реверсивного счетчика 12) с целью устранения возможност пуска устройства до завершения торможения.

Одновибратор 21 (фиг. 2) предназначен для выработки импульса сброса счетчика 22 и для формирования импульсов частоты Fpg /V, подаваемых на тактовый вход первого управляемого делителя 3 частоты.

Счетчик 22 служит для подсчета положительных импульсов, поступающих с выхода генератора 1 оп орной чистоты, и вьщачи кода на элемент 23 сравнения.

Элемент 23 сравнения используется для сравнения кода на выходах счетчика 22 с кодом ускорения и вьщачи разрешающего потенциала на вход одно вибратора 21 в случае равенства указанных кодов.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания производится сброс реверсивного счетчика 12 и счетчика 4 (цепи сброса не показаны) . Импульсы рабочей частоты на вы

10

15

20

86964

ходе устройства отсутствуют, так как коэффициент деления первого управляемого делителя 3 частоты равен бесконечности из-за того, что на управляющие входы последнего поступают логические нули по всем разрядам с реверсивного счетчика 12.

На следующем этапе производится подготовка устройства к работе, которая заключается в подаче кодов перемещения, ускорения, скорости на информационные входы и сигналов Запись 1, Запись 2, Запись 3 на тактбйые входы вычитающего счетчика 6 импульсов, регистра 10 ускорения и регистра 14 скорости. Таким образом, в результате подготовки в вычитающем счетчике 6 импульсов записан код ве0

25

5

30

40

45

5

личины перемещения Nng , т.е. число импульсов, которое должно быть вьща- но устройством до момента начала торможения, в регистре 19 ускорения записан код величины ускорения.v-1, в регистре 14 скорости - код величи-- ны максимальной скорости v.

Генератор 1 опорной частоты непрерывно генерирует импульсы частотой . Импульсы поступают на вход управляемого делителя 2 частоты, на управляющие входы которого поступает код заданной величины ускорения v-1. Управляемый делитель 2 работает следующим образом. Импульсы с генератора 1 опорной частоты поступают на .счетньй вход счетчика 22. Состояние выходов счетчика 22 изменяется под воздействием импульсов F, положительной полярности. Код с выхода счетчика 22 поступает на первые входы схемы 23 сравнения, на вторые входы которой поступает код величины ускорения V-1 с выхода регистра 19 ускорения.

При достижении равенства кодов, которое возникает по спаду импульса Fj. , с выхода элемента 23 сравнения высокий логический уровень поступает на вход одновибратора, на инверсном выходе которого формируется импульс, подаваемый на тактовый вход первого управляемого делителя 3 частоты, а на прямом - импульс сброса счетчика 22. Таким образом, при поступлении на вход управляемого делителя 2 частоты V импульсов на его выходе появляется один импульс, т.е. выходная частота понижается в v раз.

...

V

Импульсы частоты /v с

выхода управляемого делителя 2 часто Tbs поступают на тактовый вход управляемого делителя 3 частоты, но на выход устройства не проходят из-за наличия логических нулей на управляю щих входах управляемого делителя 3 частоты.

Короткий импульс положительной полярности по ВХОДУ Пуск проходит через четвертый элементы И-НЕ 20 и 5 на выход устройства и является первым импульсом рабочей частоты. По спаду импульса код, хранящийся в реверсивном счетчике 12, увеличивается на единицу и становится отличным от нуля и равным единице.

Код с выхода реверсивного счетчика 12 20 в режим отработки торможения, поступает на управляющие входы управ- Импульсы рабочей частоты с выхода ляемого делителя 3 частоты. Коэффц- устройства через элемент И-КЕ 11 на чинают поступать на вычитающий вход реверсивного счетчика 12, что приво- 25 дит к уменьшению кода на его выходах

деления последнего становится равным 2, на его выходе появляются

и, следовательно, к увеличению коэффициента деления управляемого делителя 3 частоты на выходе устройства. Рабочая частота на .выходе устройства

.импульсыг которые поступают на вход счетчика 4, выполняющего функции усреднителя с коэффициентом Nyj.p .

С вьпсода счетчика 4 импульсы проходят на выход устройства. Содержимое реЕврсивного счетчика 12 увеличивает-зо уменьшается до тех пор, пока ревер- ся по каждому импульсу рабочей час- сивньй счетчик 12 не обнулится. Это тоты на выходе устройства. Коэффициент деления управляемого делителя 3 частоты уменьшается. Частота импульприводит к прекращению вьщачи импульсов устройством и отработка цикла разгон -- движение с постоянной скоростью - торможение завершается.

ССЗ if.

на выходе устройства увеличи рстБ вается. Идет процесс разгона. Код с

вькода резерсивного счетчика 12, поступающий на первые входы блока 13 совпадения, сравнивается с кодом заданной максимальной рабочей частоты, поступающим на входы блока 13 совпадения с выходов регистра 14 скорости При достижении максимальной рабочей частоты, т.е. при равенстве .кодов, поступивших на первые и вторые входы блока 13 совпадения, на выходе последнего появляется высокий логический уровень, а на выходе элемента НЕ 15 - низкий логический уровень блокирующий прохождение импульсов с выхода устройства через элемент И-НЕ 10 на суммирующий вход реверсивного счетчика. 12, Состояние выходов последнего с этого момента н коэффици ент деления управляемого делителя 3 частоты остаются неизменными до мо ьлента начала торможения. Устройством осуществляется вьщача импульсов с заданной максимальной частотой Fpue.MOKc

т.е. осуществляется движение с постоянной скоростью.

Импульсы с выхода устройства через элемент И-НЕ 9 поступают на вычитающий вход вычитающего счетчика 6 импульсов и уменьшают его содержимое, Процесс вычитания единиц происходит до тех пор, пока на выход устройства

не будут вьщаны Nf,g импульсов, т.е. пока содержимое вычитающего счетчика 6 импульсов не станет равным нулю, В этом случае на выходе элемента НЕ-И 7 появляется высокий логический

уровень, а на выходе элемента- НЕ 8 - низкий уровень, которьш блокирует элементы И-НЕ 10, 9 и 20, Одновременно производится деблокирование элемента И-НЕ 11 и устройство переходит

и, следовательно, к увеличению коэффициента деления управляемого делителя 3 частоты на выходе устройства. Рабочая частота на .выходе устройства

уменьшается до тех пор, пока ревер- сивньй счетчик 12 не обнулится. Это

о уменьшается до тех пор, пока ревер- сивньй счетчик 12 не обнулится. Это

5

0

5

0

5

приводит к прекращению вьщачи импульсов устройством и отработка цикла разгон -- движение с постоянной скоростью - торможение завершается.

Устройство позволяет осуществить, отработку перемещения, т.е. процесс разгона-торможения и без достижения заданной максимальной скорости з случае малых перемещений, т.е. без выхода на максимальную рабочую частоту (кривая N|r,ep Фиг. Зб) .

Устройство позволяет осуществить аварийное торможение электропривода в любой момент отработки кривой разгона - торможения путем -подачи высокого логического уровня напряжения на вход Торможение аварМное устройства. Поступивший на вход злемен- та ИЛИ 16 .сигнал аварийного торможе- 11ия открывает элемент И 17, а импульс с одновибратора 18 сбрасывает в нуль вычитающий счетчик 6, проходя ,через элемент И 17, т.е. переводит устройство в режим торможения. Одновременно с этим сигнал аварийного торможения сбрасывает в нуль регистр 19 ускорения, что приводят к п-арево- ДУ управляемого делителя 2 частоты

в режим деления частоты с минимальным коэффициентом деления, равным 1, .т.е. торможение осуществляется с максимально возможным ускорением.

В случае внешнего по отношению к устройству определения момента торможения в вьиитающий счетчик 6 импульсов при подготовке устройства к работе заносится максимальная величина кода перемещения. Устройство выполняет отработку разгона, а затем отработку движения с постоянной скоростью. Внешнее торможение осуществляется подачей высокого логического уровня на вход Торможение внешнее устройства. Высокий логический уровень через элемент И1М 16 открывает элемент И 17 и импульс с одновибрато ра 18 сбрасывает вычитающий счетчик 6 в нуль, что приводит к режиму отработки торможения с заданной величиной ускорения.

Устройство позволяет отрабатывать управление разгоном-торможением электропривода при различных значени ях заданной максимальной скорости электропривода, т.е. максимальной рабочей частоты (см. фиг. За), при различных значениях величин перемещения (фиг.36), при различных ускорениях разгона - торможения (фиг.Зв)

Известное устройство для разгона и тЬрможения электропривода характеризуется отсутствием возможности автономной отработки заданной величины перемещения с автоматическим опре- момента торможения, а также возможности вьшолнения экстренного аварийного торможения.

i

Предлагаемое изобретение расширяет функциональные возможности устройства (примерно в 2 раза) вследствие возможности реализации автономной отработки заданной величины перемещения с автоматическим определением момента торможения, а также.выполнения экстренного торможения; снижает динамическую погрешность электропривода за счет ликвидации ступенчатости изменения частоты при разгоне и торможении. Указанные преимущества обеспечивают повышение эффективности управления электроприводом, например, в графопостроителях, станках с программным управлением, координатных столах, промьшшенньк роботах.

0

5

0

5

Q

5

0

5

5

0

Формула изобретения

Устройство для разгона и торможения электропривода, содержащее генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом первого делителя частоты, реверсивньй счетчик, выходы которого соединены с информационными входами второго делителя и с первыми входами блока совпадения, выход второго делителя частоты соединен со входом счетчика импульсов, а также первьм элемент НЕ и элемент ИЛИ, «ыход которого соединен с первым входом элемента И, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации функции аварийного торможения и автономной отработки заданной величины перемещения с автоматическим определением момента начала торможения, введены регистр ускорения, регистр скорости, одновибра- тор, элемент НЕ-И, элемент НЕ-РШИ, второй элемент НЕ, четыре элемента И-НЕ и вычитающий счетчик импульсов, вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого через одновибратор соединен с вычитающим входом вычитающего счетчика импульсов и с выходом первого элемента И- НЕ, первый вход которого подключен к выходу устройства и к первым входам второго и третьего элементов И-НЕ, а второй вход - к выходу второго элемента НЕ, к второму входу второго элемента И-НЕ и к первому входу четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к входу Пуск устройства для разгона и торможения электропривода, а выход четвертого элемента И-НЕ соединен с первым входом элемента НЕ-ИЛИ, выходом подключенного к выходу устройства, а вторым входом - к выходу счетчика импульсов, выход блока совпадения соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ-И и к входу второго элемента НЕ, выход вычитающего счетчика импульсов соединен с входом элемента НЕ-И, выходы регистра ускорения соединены с управляющими входами первого делителя частоты, установочный вход с первым входом элемента ИЛИ I и с первым входом устройства, второй вход которого соединен с вторым вхо- ;,дом элемента ИЛИ, тактовый вход вто- : рого делителя частоты соединен с вы- ходом первого делителя частоты, выходы регистра скорости подключены : к вторым входам блока совпадения, j информационный вход регистра скорости является входом Код скорости,

138696410

тактовый вход - входом Запись 1 устройства, вход Код ускорения которого соединен с информационным входом регистра ускорения, вход Код перемещения - с информационным входом вычитающего счетчика импульсов, тактовые входы регистра ускорения и вычитающ его счетчика импульсов подключены соответственно с входами

llr

10

Запись 2 и Запись 3 устройства для разгона и торможения электропривода.

llr

Запись 2 и Запись 3 устройства для разгона и торможения электропривода.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть исйользовано в системах программного управления электроприводом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет ,реализации функции аварийного торможения и автономной отработки заданКод перемещения Код /с/ арем/я V Зоп1/с1 1 ПрпожёШ о&орииное ; v©T@-T ной величины перемещения с автоматическим определением момента начала торможения. Устройство для разгона и торможения электропривода содержит управляемые делители 3 и 2 частоты, счетчик 4, генератор 1 опорной .частоты, реверсивный счетчик 12, блок 13 совпадения, элемент НЕ 8, элемент И 17, элемент ИЛИ 16, а также регистр 19 ускорения, регистр 14 скорости, одновибратор 18, элемент ИЕ-И 7, элемент НЕ-ИЛИ 5, элемент НЕ 15, элементы И-НЕ 10, 11, 9 и 20, вычитающий счетчик 6, входы Торможение внешнее, Торможение аварийное, Код ускорения, Код скорости, Код перемещения. Устройство обеспечивает повышение эффективности управления электроприводом, например, в графопостроителях, станках с программным управлением, координатных столах, промьшшенных роботах. 3 ил. Код c/fopocma с f (Л 00 00 С35 СО О5 4:;

/fffc 1/с/ оремс/ С Sb/Jfoda pesi/cfTjpa

fpo

ft ров. маис.

WU2.l

(T fOftft

ff centt fpab. muffOfttt