Устройство для программного управления Советский патент 1989 года по МПК G05B19/18 

Фиг.1

устройства. Устройство для программного управления содержит блок 1 задания скорости, динамический клапан 2, генератор 3 высокой частоты, регистры 4-6 приращений перемещений по координатам, делители 8-10 с переменным коэффициентом .деления, дешифратор 11, мультиплексоры 12 и 14, элементы И 19-21, 31-39 и сдвиговые регистры 15-17. Данное решение позволяет повысить быстродействие устройства для

программного управления с сохранением его простоты. Упрощается прог- раммировзние, так как отпадает необходимость коррекции скорости обработки в зависимости от перемещения в кадре, улучшаются динамические характеристики. Данное решение позволяет неограничено наращивать количество одновременно управляемых координат без снижения быстродействия устройства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и мо- , жет быть использовано в системах числового программного управления движением исполнительного органа по двум или трем координатам. Цель-изоб-- ретения - повьшение быстродействия 4S ч -iCh (Л

Изобретение относится к автоматике и цифровой вычислительной технике, и может быть использовано в системах числового программного управления движением исполнительного органа по двум или трем координатам.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства с сохранением его простоты.

На фиг. 1 изображена структзФная схема устройства; на.фиг. 2 - функциональная схема регистра приращений; на фиг. 3 - функциональная схема трехкоординатного делителя с переменным коэффициентом деления по первой координате; на фиг. 4 - функциональная схема дешифратора; на фиг. 5 - функциональная схема динамического клапана; на фиг. 6 - временная диаграмма работы ИМС 155ИЕ8; на фиг. 7 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство для программного управления (фиг. 1) содержит блок 1 . задания скорости (БЗС), динамически клапан 2, ге.нератор 3 высокой частоты, регистры 4-7 приращений перемещений по координатам X, Y и Z и ведуще й координате, делители 8-10 с переменным коэффициентом деления по координатам X, Y, Z, дешифратор 11, мультиплексор 12, элемент. 2И- НЕ 13, мультиплексор 14, сдвиговые регистры 15-17 с параллельной записью по каждой из координат X, Y, Z соответственно, элемент НЕ 18, элементы И 19-21, старшие каскады 2224 шестиразрядных делителей с переенным коэффициентом деления по кажой из координат, последующие ка- скады 25-27, младши:е каскады 28-30, элементы И 31-33, элементы И 34-36, элементы И 37-39, элемент НЕ 40, шину Ноль устройства 41, шина приращений по координатам 42, &Y, 43, uZ 44, а также шины f записи 45, Сб1эос 46, Код ведущей ко ординаты 47, Конец отработки кадра 48, Вых. X 49, Вых. Y 50, Вых. Z 51.

Регистр приращений (фиг. 2) содержит первый 52, второй 53, третий 54 регистры хранения. Трехкас- кадный делитель (фиг. 3) Содержит старший 22, последующий 25, млад- ший 28 каскады делителей с переменным коэффициентом деления, второй 31, третий 34 и четвертый 37 элементы И. Дешифратор (фиг. 4) содержит элементы ИЛИ 55-57. Динамический клапан (фиг. 5) содержит первьй 58, второй 59, третий 60, четвертый 61 D-триг- геры, а также пятьй элемент И 62.

Устройство работает следующим об- разом.

В исходное состояние все элементы схемы устанавливаются сигнал ом Сброс (шина 46) , в регистры 4-7 приращений перемещений по координатам X, Y, Z и ведущей координате записываются в

.

двоичном коде соответствующие приращения перемещений по координатам. Запись ведется последовательно с памяти устройства (шины 42-44) с по10

мощью высокой частоты записи f записи (пина 45), вырабатываемой автоматикой устройства (не показано). На управляющие входы первого 12 и второго 14 мультиплексоров подается код ведущей (максимальной) координаты (шина 47), определяемый при расчете управляющих программ. Таким образом, при записи информа- ции на информационный вход регистра 7 ведущей координаты мультиплексор 12 коммутирует максимальную координату. Так как в дальнейшем рассматривается восемйадцатиразрядное устройство для программного управления, то регистры вьшОлняются восемнадцатиразрядными и соединены по схеме сдвигового последовательного регистра. Функциональная схема регистра - приращений перемещения по первой координате представлена на фиг. 2. Такое, же построение и других регистров приращений. Первьй выход регистра-- 52 - старший, т.е. в начале отработ- 25 личина uY 2 , в регистр 6 - велиподанному на его информационные входы. С момента начала заполнения делителя до появления сигнала на его выходе разрешения счета, с выхода делителя снимается количество импульсов, равное по величине числу поданному в двоичном коде на его ин формационные входы. На фиг. 6 представлена временная диаграмма работы делителя. Как видно из диаграммы при уровне 1 на его входе, соответствующим информации 2 на его выходе будет каждый 2 импульс, из подавае- 15 мых на его счетный вход. При наличии высокого уровня на 2 входе - каждый 4, на 2. входе - каждый 8 и т.д.

Таким образом, после того, как импульс с БЗС 1 открывает динамический клапан 2, делители по координатам начинают заполняться импульсами высокой частоты с генератора 3. Пред положим, что в регистр 4 - записана величина UX 2, в регистр 5 - ве20

ки кадра управляющей программы в per гистрах приращений по координатам записаны в двоичном коде приращения перемещений по координатам, в регистре ведущей координаты - приращения максимальной координаты, на шине Код ведущей координаты 47 - информация коде ведущей координаты.

Информация с регистров прираще- .кий по координатам поступает на информационные входы соответствуницих делителей 8-10 с переменным 1 оэффи- циентом деления по каждой из координат. Функциональная схема делителя по первой координате представлена на фиг. 3. Такое же построение делителей и по двум другим координатам. Не используются только выходы разрешения счета младших каскадов.. Все каскады делителя в исходном состоянии сброщены.

При поступлении первого импульса скорост,и из БЗС 1 на вход динамического клапана 2 (функциональная схема представлена на фиг. 4), срабатывают триггеры 60 и 61 и с выхода элемента И 62 высокая частота генератора 3 начинает поступать на счетные входы всех каскадов делителей 8-10.

Работа делителя такова, что на его выходе частота будет пропорциональна тактовой час оте-и, в большей степени, двоичному коду числа.

0

5 личина uY 2 , в регистр 6 - велиподанному на его информационные входы. С момента начала заполнения делителя до появления сигнала на его выходе разрешения счета, с выхода делителя снимается количество импульсов, равное по величине числу, поданному в двоичном коде на его информационные входы. На фиг. 6 представлена временная диаграмма работы делителя. Как видно из диаграммы при уровне 1 на его входе, соответствующим информации 2 на его выходе будет каждый 2 импульс, из подавае- 5 мых на его счетный вход. При наличии высокого уровня на 2 входе - каждый 4, на 2. входе - каждый 8 и т.д.

Таким образом, после того, как импульс с БЗС 1 открывает динамический клапан 2, делители по координатам начинают заполняться импульсами высокой частоты с генератора 3. Предположим, что в регистр 4 - записана величина UX 2, в регистр 5 - ве0

чина UZ 2 + регистр 7

В этом случае, в

5

записано максимальное перемещение, т.е. 2. С регистра 7 информация поступает на дешифратор 11

0 (фиг. 4), который собран на элементах ИЛИ. Если перемещение по ведущей координате такого, что есть информация в разрядах 17-12 ведущей координаты, то на выxoдa k элементов ИЛИ 55 . Следовательно,на вторые входы вторых 31-33 и третьих 34-36 элементов И подаются 1 и заполнение делителя начинается со старшего каскада. Если в шести старших разрядах ве0 ДУЩей координаты информация отсутст- вует, то на выходе элемента ИЛИ 55 О, а на выходе элемента ИЛИ 57 - 1. Следовательно, на выходе элементов И 31-33 - О, т.е. на входы раз5 решения счета вторых каскадов 25-27 подается низкий уровень и заполнение делителей начинается со второго каскада.

Если информация отсутствует в

Q двенадцати старших разрядах ведущей координаты, то на выходах элементов 55 и 57, и на выходах элементов И 31- 36 - низкий уровень, следовательно, сразу начинают заполняться младg шие каскады делителей по координатам, (такая ситуация представлена в примере).

Как видно из временной диаграммы (фиг. 7), после начала заполнения

делителей на выходе элемента И 37 появляется импульс. Он записьгоает 1 в регистр 15, одновременно через мультиплексор 14 и инвертор 18. стро- g бирует информацию на выходах регистров 15-17. В данном случае с выхода элемента И 19 снимается импульс перемещения по координате X. Кроме

Таким образом, дл:я того, чтобы частота следования импульсов перемещения по ведущей координате соответствовала частоте, задаваемой из , блока 1 независимо ют заданного перемещения по координате, необходимо, чтобы частота заполнения делителей, а следовательно, и частота генерато-

того, этот же импульс с мультиплексо- Ю ра, была в ,2 раз вьше частоты, задара 14 закрывает динамический клапан 2, т.е. триггер 58 (фиг. 5) сбрасывает триггер 61, который закрывает элемент И 62, и подача высокой частоты генератора на делитепи прекращается.

С приходом следующего импульса с ВЗС возобновляется подача высокой част.оты на делители, которые ..продолжают заполняться. Этот же импульс блока задания скорости сбрасывает регистры 15-17

В примере сначала появляются импульсы на выходах элементов 38 и 39, которые записывают высокий зфовень в первые .разряды регистров 16 и 17. Затем, по мере заполнения, появляется импульс на выходе элемента 37, который записывает высокий уровень в первьй разряд регистра 15 и, являясь импульсом ведущей координаты, одновременно стробирует элементы И 19-21, с выходов которых снимают-; ся импульсы перемещения по координатам.. Импульс ведущей координаты закрывает динамический клапа н 2, и цик повторяется.

Как видно из временной диаграммы (фиг. 7) до появления импульса разрешения счета по каждой из координат отрабатывается то количество импульсов, которое записано в регистрах приращений перемещений по координатам. Причем частота следования импульсов по ведущей координате равна частоте, задаваемой из 1, Импульс разрешения счета (или импульс переполнения . счетчика) воспринимается автоматикой устройства (не показано) как конец отработки кадра и по нему автоматика вырабатывает, все нёобходи- ,мые сигналы для записи в регистры устройства информации следующего кадра. Если информация по ведущей коор-

динате есть и в старших разрядах, то gg ными выходами регистра приращений

дешифратор 11 не блокирует старшие каскады делителей и заполнение делителей происходит, начиная со старпшх каскадов.

перемещений, выходы - с соответст- вуюшими.входами соответствуюшдх вт рых элементов И вькоды, которых по ключены к информахщонным входам сд

Таким образом, дл:я того, чтобы частота следования импульсов перемещения по ведущей координате соответствовала частоте, задаваемой из , блока 1 независимо ют заданного перемещения по координате, необходимо, чтобы частота заполнения делителей, а следовательно, и частота генерато-

ра, была в ,2 раз вьше частоты, задаваемой из блока 1. Это условие может с большим запасом вьшолняться для самых скоростных устройств.

Формула изобретения

перв.ый и второй входы которого соединены соответственно с выходами генератора высокой частоты, блока задания скорости, и с первым входом элемента 2И-НЕ, второй которого подключен

к шине Сброс устройства, а вькод - к тактирзто1Щ1М входам параллельной записи и к входам выбора режима работы сдвиговых регистров с параллельной записью по каждой координате,

первые информационные входы параллельной записи которьк объединены с первыми информационными выходами тех же сдвиговых регистров соответственно, а вторые информационные входы подключены к шине Логический ноль устройства, вторые информационные выходы сдвиговых регистров по каждой координате соединены с первыми входами первых элемсштов И, вторые

входы которых через первый элемент НЕ соединены с выходом первого мультиплексора и с третьим входом динамического клапана, выходы первых элементов И являются выходами устрой-

Ч

ства, отличающееся тем, что, с целью повьшгения быстродействия устройства, в него введены регистр ведущей координаты, дешифратор, второй мультиплексор, вторые

элементы И и по каждой координате регистр приращений перемещений, делитель с переменным коэффициентом деления, первые информационные входы которого соединены с информацион

перемещений, выходы - с соответст- вуюшими.входами соответствуюшдх вторых элементов И вькоды, которых подключены к информахщонным входам сдвиговьк регистров и к соотв1етствующим входам первого мультиплексора, управляющий вход которого соединен шиной Код ведущей координаты и с управляющим входом второго мульти-. плексора, информационные входы которого соединены с информационными входами регистров приращений, перемещений, по координатам и с шинами этих перемещений, выход второго мультиплексора подключен к информационному входу регистра ведущей координаты,, выходы которого соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с вторыми информационными входами делителей с переменньм коэф- 4)ициентом деления каждой координаты счетные входы которых объединены и соединены с выходом динамического клапана, входы Сброс делителей с переменным коэффициентом деления через второй элемент НЕ подключены к шине сброс устройства, а входы разрешения счета и стробирования - к шине Логический ноль устройства, иина 3апись которого соединена с тактовыми входами регистров приращений перемещений по координатам и регистра ведущей координаты, шина устройства Конец обработки кадkShantiQu

ра соединена с дополнительным выходом.делителя с переменным коэффициентом деления по первой координате.

Фиг. 2

ИЯ ff.W CtOOC

31

22

КЗЛ.

s

JIT

IL

Z5

Hin.n

,..{:

фиг. 3

55

КЗЛ.7

i

2Я

WMBMMM «

Фиг. If

Фиг.5

W

to/ga emp. Kotna t

Wn.f

I

Zl

J7

Kn.n.lSjt

r/

К n.n,31,

I

&$§

г 25

осэ

«сэ

доУ1чд

lip

L. I

:, г

It f l 1

- Vfe f f V

III j I 111 11