Устройство для управления электродвигателем Советский патент 1989 года по МПК G05B19/18 G05B19/40 

Изобретение относится к автоматике, а именно к элементам позиционирования шагового привода, и может быть использовано в системах программного управления станками.

Цель изобретения - расширение области применения устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для управления электродвигателем; на фиг.2 - блок-схема блока управления; на фиг.З - схемы первого и второго формирователей импульса реверса ускорения и сигнала блокировки соответственно; на фиг.5 - временная диаграмма сигналов, связанных со сменой состояний второго реверсивного счетчика 7.

Устройство для управления электродвигателем (фиг.I) содержит блок 1 управления, синхронные триггеры 2

и 3, преобразователь 4 код - частота, элемент И 5, генератор 6 импульсов, реверсивный счетчик 7 импульсов, задатчик 8 кода ускорения, блок 9 совпадения кодов, элемент И 10, элемент ИЛИ 11, реверсивный счетчик 12 импульсов, синхронный триггер 13, RS- триггер 14, блок 15 совпадения кодов, задатчик 16 кода максимальной скорости.

Блок 1 управления (фиг.2) содержит счетчик 17 импульсов, блок 18 стробирования, элемент ИЛИ 19, одно- вибратор 20, формирователи 21,22 импульса реверса ускорения и сигнала блокировки, элементы ИЛИ 23 и 24, инвертор 25.

Формирователь 21 импульса реверса ускорения и сигнала блокировки (фиг.З) содержит элементы И 26 и 27,

N0

&

А,

а14

элемент ИЛИ 28, триггер 29, элемент И 30.

Формирователь 22 импульса реверса ускорения и сигнала блокировки (фиг.4) содержит триггер 31, элементы И 32,33, триггер 34, инверторы 35 и 36.

На фиг.5 представлены временные диаграммы сигналов, связанных с сменой состояний реверсивного счетчика 7: а - на первом выходе генератора 6 импульсов; б - на втором выходе генератора 6 импульсов; в - на третьем выходе генератора 6 импульсов; г - на выходе синхронного триггера 3| д - на выходе устройства для управления электродвигателем; е - импульсы смены состояния реверсивного счетчика 7 импульсов; ж - на выходе элемента ИЛИ 11 (пересчетные импульсы реверсивного счетчика 12 импульсов); з - на выходе переполнения при счете на вычитание реверсивного счетчика 12 импульсов.

Римскими цифрами обозначены: I - временной интервал, определяемый текущим состоянием реверсивного счетчика 12 импульсов; II - импульсы, пересчитанные на стожение реверсивным счетчиком 12 импульсов, количество определяется кодом задат- чика 16 кода максимальной скорости; III - импульсы, пересчитанные на сложение реверсивным счетчиком 7 импульсов после блокировки элемента И 10 сигналом с выхода блока 15 совпадения кодов; IV - импульсыэ пересчитанные на вычитание реверсивным счетчиком 7 импульсов после сброса синхронного триггера 13; V - импульсы, пересчитанные на вычитание реверсивным счетчиком 12 импульсов,

На диаграммах е и х отмечены состояния реверсивных счетчиков 7,12 импульсов соответственно после очередного пересчетного импульса, Диаграммы отражают случай отработки заданного перемещения с выходом на максимальную скорость. ч

Генератор 6 импульсов является многофазным тактовым генератором, вырабатывающим на выходах импульсные последовательностиэ причем импульсы на втором и третьем выходах разнесены во времени один относительно другого и относительно фронтов импульсов на первом выходе и приходятся на каждый полупериод им25

28734

иульсной последовательности на первом выходе.

Устройство для управления электро5 двигателем работает следующим образом.

В блок 1 управления по информационной шине заносится код заданного перемещения при прохождении импульса

10 записи, поступающего с линии Запись данных устройства для управления электродвигателя задним фронтом импульса записи, устанавливается синхронный триггер 2, что приводит к ус15 тановке синхронного триггера 3 передним фронтом очередного импульса с выхода преобразователя 4 код - частота, поступающего при этом через элемент И 5 на выход устройства для уп20 равления электродвигателем, вызывая перемещение рабочего органа привода на одну дискрету, а также поступающего на первый вход блока 1 управления, где производится контроль количества импульсов отработки заданного перемещения и формирование управляющих сигналов на выходах блока 1 управления при помощи импульсных последовательностей с выходов генератора 6 импуль30 сов.

Реверсивный счетчик 7 импульсов, с которого после установки синхронного триггера 3 снимается сигнал сброса, пересчитывает импульсы с второго

35 выхода генератора 6 импульсов, через временной интервал, определяемый за- датчиком 8 кода ускорения и при помощи блока 9 совпадения кодов, выходной сигнал которого через второй

40 вход элемента И 10, второй вход элемента ИЛИ 11 поступает на первый вход сброса реверсивного счетчика 7 импульсов, формирует импульс, поступающий на счетный вход.реверсивного

45 счетчика 12 импульсов, который также освобождается от сигнала сброса после установки синхронного триггера 3. Исходное состояние синхронного триггера 13 и RS-триггера 14 устанавлио вается так, что-реализуется пересчет на сложение реверсивных счетчиков 7, 12 импульсов.

Возрастание состояния реверсивного счетчика 12 импульсов приводит к

5 пропорциональному увеличению частоты следования выходных импульсов вплоть до максимального значения, если блоком 1 управления до этого момента времени не выработаны сигналы, приводящие к реверс;, ускорения электропривода. Состояние реверсивного счетчика 12 импульсов, соответствующее максимальной скорости электропривода, определяется блоком 15 совпадения кодов при помощи задатчика 16 кода максимальной скорости. Выходной сигнал блока 15 совпадения кодов поступает на первый вход элемента И 10 и блоки- рует формирование пересчетных импульсов для реверсивного счетчика 12 импульсов, при этом реверсивный счетчик 7.импульсов продолжает пересчет импульсов на сложение без переполне- ния, что обеспечивается его соответствующей разрядностью.

После реверса ускорения, что соответствует реверсу направления счета реверсивных счетчиков 7,12 импуль- сов, считываются накопленные ранее импульсы реверсивного счетчика 7 импульсов до возникновения импульса на выходе переполнения при счете на вычитание, поступающего через первый

вход элемента ИЛИ 11 на первый вход сброса реверсивного счетчика 7 импульсов и счетный вход реверсивного счетчика 12 импульсов и задним фронтом устанавливающего синхронный триг гер 13, выходной сигнал которого вновь устанавливает направление счета реверсивного счетчика 7 импульсов - сложение. Состояние реверсивного счетчика 12 импульсов уменьша- ется до нулевого, появление импульса на его выходе переполнения при счете на вычитание, являющегося признаком окончания отработки заданного перемещения, приводит к сбросу синхрон- ных триггеров 2,3 и блокировке прохождения выходных импульсов преобразователя 4 код - частота через элемент И 5 на выход устройства.

Код заданного перемещения по им- пульсу записи данных принимается в блоке 1 управления счетчиком 17 импульсов, выполняющим пересчет импульсов с второго и третьего выходов генератора 6 импульсов, совпадающих с выходными импульсами устройства, что обеспечивается блоком 18 стробирова- ния. Импульс с выхода переполнения счетчика 17 импульсов является признаком отработки половины заданного перемещения, если в счетчик 17 импульсов заносится код заданного перемещения, уменьшенный на единицу. Поэтому на счетный вход счетчика 17

- ю 15

14728736

импульсов через элемент 5

0

5

0 5 0

5 0 5

тупает импульс от оцновибратора 20 при установке синхронного триггера 3.

Необходимость связи между выходом синхронного триггера 3 и вторым входом блока 1 управления возникает в том случае, когда в счетчике 17 импульсов имеется возможность записи лишь кода заданного перемещения без уменьшения на единицу. Тогда установка синхронного триггера 3 вызывает формирование одновибратором 20 импульса, поступающего через элемент ИЛИ 19 на счетный вход счетчика 17 импульсов, уменьшая его состояние на единицу до прихода импульсов пересчета с выхода блока 18 стробирования. Импульс переполнения, являющийся признаком окончания разгона, поступает на входы формирователей 21,22 импульса реверса ускорения и сигнала блокировки, выходные сигналы которых поступают на соответствующие выходы блока 1 управления через элементы ИЛИ 23,24 соответственно. Включение того или иного формирователя в работу определяет сигнал на линии Режим, подключенной к вторым входам управления - формирователя 21 импульса реверса ускорения и сигнала блокировки через инвертор 25, а формирователя 22 импульса реверса ускорения и сигнала блокировки - непосредственно.

В формирователе 21 импульса реверса ускорения и сигнала блокировки импульс переполнения поступает на первые входы элементов И 26, 27 соответственно, при помощи которых определяется, нечетным или четным счетным входным импульсом с выхода блока 18 стробирования вызвано формирование импульса переполнения счетчиком 17. В первом случае импульс переполнения, совпав с импульсом на втором выходе генератора 6 импульсов, поступает через элемент ИЛИ 28 на первый выход формирователя 21 импульса реверса ускорения и сигнала блокировки. Во втором случае импульс переполнения устанавливает триггер 29, сбрасываемый импульсом с выхода элемента 30 И во время следующего по счету выходного импульса устройства.

При заданном перемещении, выраженном четным числом, импульс окончания разгона и импульс реверса ускорения совпадают, если же заданное перемещение выражается нечетным числом, то

эти импульсы разнесены и приходятся на соседние выходные импульсы устройства для управления электродвигателем, при этом триггер 29 блокирует пересчет на сложение реверсивного счетчика 7 импульсов, что позволяет получить временную диаграмму смены состояний реверсивного счетчика 7 импульсов, симметричную относительно середины временного интервала межд импульсом окончания разгона и импульсом реверса ускорения. Импульс на выходе переполнения при счете на вычитание реверсивного счетчика 12 им- пульсов возникает после последнего из заданного для отработки перемещения выходного импульса устройства для управления электродвигателем и является признаком окончания отработки заданного перемещения. Этот импульс поступает на входы сброса синхронных триггеров 2 и 3, блокируя дальнейшее формирование выходных импульсов устройства.

Режим работы устройства, при котором начало торможения электродвигателя регламентируется не заданным перемещением, а сигналом по линии Торможение, реализуется при нали- чии сигнала 1 на линии Режим, блокирующего элементы И 26,27.

В данном режиме код, переписываемый в счетчик 17 импульсов до начала перемещения, определяет максимальную скорость, до которой разгоняется двигатель, а также величины пути разгона и торможения. Импульс переполнения с выхода счетчика 17 импульсов устанавливает триггер 31 и, если сигнал на торможение к этому времени не появился, выходной сигнал элемента И 32 проходит на второй выход блока 1 управления, блокируя пересчет реверсивного счетчика импульсов, ско- рость привода при этом постоянна.

В случае, когда на линии Режим присутствует сигнал О, заблокирована установка триггера 31, сигналы управления на первом и втором выхо- дах блока 1 управления формируются от формирователя 21 импульса реверса ускорения и сигнала блокировки, и начало торможения определяется величинами заданного и фактически отрабо- тайного перемещений.

При появлении сигнала на линии Торможение сигнал блокировки с второго выхода блока 1 управления

снимается, и при элемента И 33 и триггера 34 формируется импульс, эквивалентный но действию импульсу реверса ускорения.

Формула изобретения

1. Устройство для управления электродвигателем, содержащее генератор имп .в, первым выходом подключенный к входу синхронизации преобразователя код - частота, первый реверсивный счетчик импульсов, входом направления счета подключенный к выходу RS-триггера, а выходом - к входу преобразователя код - частота и первому входу первого блока совпадения кодов, вторым входом соединенного с задатчиком кода максимальной скорости, а выходе. с первым входом первого элемента л, вторым входом соединенного с выходом второго блока совпадения кодов, первый вход которого соединен с выходом задатчи- ка кода ускорения, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены второй реверсивный счетчик импульсов, блок управления, три синхронных триггера, второй элемент И, элемент ИЛИ, блок управления первым и вторым входами стробирования, входом синхронизации соединенный соответственно с первым, вторым и третьим выходами генератора импульсов, информационными входами - с информационной шиной устройства для управления электродвигателем, входом записи и начальной установки - с линией сигнала записи данных устройства для управления, с которой также соединены входы установки RS-триггера и первого синхронного триггера и синхровход второго синхронного триггера, первым входом блок управления соединен с выходом второго элемента И, являющегося выходом устройства для управления электродвигателем, первым и вторым входами управления - соответственно с линиями Режим и Торможение, входом блокировки - с выходом RS-триггера, первым выходом - с входами сброса RS-триггера и первого синхронного триггера, вторым выходом - с входом блокировки счета на сложение второго реверсивного счетчика импульсов, вход блокировки счета и счетный вход второго реверсивного

счетчика импутьсов соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора импульсов, вход направления счета - выходам первого синхронного триггера, выходом - с вторым входом второго блока совпадения кодов, выходом переполнения при счете на вычитание - с синхровходом первого синхронного триггера и первым входом элемента ИЛИ, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом первого элемента И, а его выход - со счетным входом первого реверсивного счетчика импульсов и первым входом сброса второго реверсивного счетчика импульсов, второй вход сброса второго реверсивного счетчика, вход сброса первого реверсивного счетчика и первый вход второго элемента И соединены с выходом третьего синхронного триггера, входы сброса второго и третьего синхронных триггеров соединены с выходом переполнения при счете на вычитание первого реверсивного счетчика, выход второго синхронного триггера соединен с D-входом третьего синхронного триггера и вторым входом второго элемента И, выход преобразователя код - частота соединен с синхровходом третьего синхронного триггера и третьим входом второго элемента И.

2.Устройство по п., о т л и - чающееся тем, что выход третьего синхронного триггера соединен с вторым входом блока управления.

3.Устройство по пп.1 и 2, о т - ли чающееся тем, что блок управления содержит счетчик импульсов, блок стробирования, первый и второй формирователи импульса реверса ускорения и сигнала блокировки, три элемента ИЛИ, инвертор, одновиб- ратор, вход блока стробирования и первый вход управления первого формирователя импульса реверса и сигнала блокировки соединены и являются первым входом блока управления, первый вход стробирования блока стробирования, первые входы стробирования первого и второго формирователей импульса реверса ускорения и сигнала блокировки соединены и являются первым входом стробирования блока управления, вторые входы стробирования блока стробирования и первого формирователя импульса реверса и сигнала блокировки соединены и являются вторым входом стробирования блока управ

72873 0

ления, вход одновибратора является вторым входом блока управления, информационные входы счетчика нмиуль- сов являются информационными входами блока управления, вход записи счетчика импульсов и вход начальной установки второго формирователя импульса реверса и сигнала блокировки соецинеIQ ны и являются входом записи и начальной установки блока управления, вход сброса счетчика импульсов является входом блокировки блока управления, вход инвертора и первый вход управ15 ления второго формирователя импульса реверса и сигнала блокировки соединены и являются первым входом управления блока управления, второй вход управления и вход синхронизации второг

20 го формирователя импульса реверса и сигнала блокировки являются соответственно вторым входом управления и входом синхронизации блока управления, выходы первого и второго эле25 ментов ИЛИ являются соответственно первым и вторым выходами блока управления, выход переполнения счетчика импульсов соединен с входами первого и второго формирователей им30 пульса реверса и сигнала блокировки, счетный вход - с выходом третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом блока стробирования, а второй вход - с выходом оць о,5 вибратора, первый элемент ИЛИ двумя входами соединен соответственно с первыми выходами, а второй элемент ИЛИ - с вторыми выходами формирователей импульса реверса и сигнала

4Q блокировки, выход инвертора соединен

с вторым входом управления первого 4 формирователя импульса реверса и сигнала блокировки.

4. Устройство по п.З, о т л и 45 чающееся- .тем, что первый формирователь импульса реверса ускорения и сигнала блокировки содержит три элемента И, триггер, элемент ИЛИ, первые входы первого и второго элеJQ ментов И соединены и являются входом формирователя, вторые входы первого и второго элементов И соединены и являются первым входом управления формирователя, третьи входы первого и

ее второго элементов И являются соответственно первым и вторым входами стробирования формирователя, первый вход третьего элемента И является вторым входом управления формирователя, выход элемента ИЛИ - первым выходом формирователя, выход триггера соединен с вторым входом третьего элемента И и является вторым выходом перво- го формирователя, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым входом элемента ИЛИ и входом установки триггера, вход сброса триггера соединен с- вторым входом элемента ИЛИ и выходом третьего элемента И, третий вход которого соединен с третьим входом первого элемента И.

5, Устройство по п.З, о т л и - чающееся тем, что второй формирователь импульса реверса ускорения и сигнала блокировки содержит два триггера, два элемента И и два инвертора, вход установки и вход раз- решения установки первого триггера является соответственно входом и первым входом управления, вход сброса первого триггера и вход установки второго триггера соединены и являются входом начальной установки, первый и второй входы первого элемента И являются соответственно входом синхронизации и входом стробирования, третий вход первого элемента И и вход первого инвертора соединены и являются вторым входом управления, выход второго инвертора является первым выходом второго формирователя, выход второго элемента И является вторым выходом второго формирователя, первый вход второго элемента И соединен с выходом первого триггера, второй вход второго элемента И соединен с выходом первого инвертора, вход сброса второго триггера соединен с выходом первого элемента И, выход второго триггера соединен с четвертым входом первого элемента И и входом второго инвертора.

Изобретение относится к автоматике, а именно к элементам позиционирования шагового привода, и может быть использовано в системах программного управления станками. Цель изобретения - расширение области применения. Устройство для управления электродвигателем содержит блок управления, синхронные триггеры, RS - триггер, преобразователь код-частота, элементы И, элементы ИЛИ, генератор импульсов, реверсивные счетчики импульсов, задатчик кода ускорения, задатчик кода максимальной скорости, блоки совпадения кодов, счетчик импульсов, блок стробирования, одновибратор, формирователи импульса реверса ускорения сигнала блокировки, инверторы, триггеры. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

Фиг.1

начальной установки

Информационные faofo/

food

второй вход Первый вход c/npofa wSww

/

3/77O0OU б/Од C/7 00&№OS0M#.

Первый food

уяроблемя

25

Јлю0ой дход ул00#лемуя

ЙХОд CVHWMMffWV

Фаё.З

21

fJepfo/й

бшад

второй

21

Г

Фиг. г

Ш1ЛПЛ

Ј

§

1 ПQEL..

-Н

LJUJUUL1JULJULJUL

. / 2 N-1 N+ON- f1 Н #-11 О; N-1N+QN-1N+Q

Ш& ..,

....L.4

j м, J

м-1 о

&usA

.шшшшпл

ii ми

и

....L

м-1 о