Многоканальное устройство программного управления шаговыми двигателями Советский патент 1989 года по МПК G05B19/18 G05B19/40 

Изобретение относится к автоматическому управлению, предназначено для использования в устройствах числового программного управления с исполнительными шаговыми двигателями и является усовершенствованием изобретения по авт.св. N- 1320794.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг.1 представлена функциональная блок-схема многоканального устройства программного управления шаговыми двигателями; на фиг.2 - функциональная схема блока изменения частоты.

Многоканальное устройство программ- ного управления шаговыми двигателями содержит блок 1 программного задания

(ЭВМ), состоящий из тактового генератора 2, системного контроллера 3 ЭВМ, центрального процессора 4, запоминающего устройства 5, устройства 6 ввода-вывода и контроллера 7 прерывания, каналы 8 управления, состоящие из дешифратора 9, счетчика 10, задатчи- ка 11 кода перемещения, компаратора 12, триггера 13 признака разгона, элемента Ы1И 14, задатчика 15 кода пе- . J ремещений, компаратора 16, блока 17 изменения частоты, триггера 18 пуска, триггера 19 направления движения, элементов К 20 и 21, шины 22-25 (пер- вый-четвертый входы блока 17), шина 26 является его выходом, шина 27 - пятым входом блока 17, регистр 28, шина 29 - шестой вход блока 17.

00

-н|

14)

314

Блок 17 изменения частоты состоит из триггера 30 признака торможения, элемента ИЛИ 31, счетчика 32 адреса, элемента И 33, элемента ИЛИ 34, эле- мента 35 задержки, элемента 36 памяти, регистра 37 числа, делителей 38 и 39 частоты, генератора 40 импульсов, элементов К 41 и 42.

Задатчик 11 задает код, соответствующий значению отрезка, для перемещения свыше которого необходим режим разгона торможения.

В задатчик 15 заносится код, вели- чина которого определяет суммарное число импульсов унитарного кода, необходимых для реализации закона торможения (т.е. определяет момент начала торможения). Величина кода за- висит от крутизны характеристики разгона-торможения: чем круче характеристика разгона-торможения, тем меньше код и меньше требуется времени на разгон и торможение.

В качестве элемента 36 памяти может быть использована постоянная память, в ячейки которой записаны последовательности чисел характеризующие какой-либо закон изменения часто- ты. При этом код с регистра 28 определяет адрес зоны памяти, где записана какая-либо одна последовательность. Сама же последовательность определяется адресами счетчика 32 (для разго- на) или адресами со счетчика 32 и триггера 30 (для торможения).

Количество различных последовательностей чисел, характеризующих различные законы разгона и торможе- ния, задается регистром 28, а количество ячеек, в которых записана одна последовательность, определяется счетчиком 32 адреса. Триггер 30 признака торможения (старший разряд ад- реса) задает две области памяти, в одной из которых (триггер 30 установлен в О), записаны последовательности чисел, характеризующие законы разгона, а в другой (когда триггер 30 установлен в 1) - последовательности чисел, характеризующие законы торможения.

Число, считываемое из памяти, несет информацию (в виде кодов деле- ния делителей 38 и 39) и о выходной частоте унитарных кодов в данный момент времени (например, младшие разряды), и о периоде квантования (стар14«

шие разряды), - т.е. о промежутке времени, через который необходимо изменить выходную частоту. Поэтому последовательное считывание чисел из памяти позволяет сформировать нужный закон изменения частоты вб времени. Дешифратор 9, принимая из блока по адресной шине код адреса, дешифрирует этот код и формирует сигнал только на соответствующем этому коду выходе. Данный сигнал, поступая на стробирующие входы регистра 28, за- датчика 15, счетчика 10 и компаратора 12 или установочные входы триггеров 18 и 19. осуществляет либо запись информации, поступающей по шине данных из ЭВМ 1 в регистр 28, задатчик 15 или в счетчик 10 и компаратор 12, либо взводит триггер 18 или триггер 19.

Устройство работает следующим об- разом.

Программы для обработки перемещений для всех каналов вводятся в запоминающее устройство 5 через устройство 6 ввода-вывода.

В начале работы блок программного задания по шине сброса через элемент ИЛИ 14 устанавливает триггеры 13, 18 19 и 30 и счетчик 32 (ерез элемент ИЛИ 31) в нулевое состояние. При этом данный сигнал через элемент ИЛИ 34 и элемент 35 задержки производит считывание из памяти числа, записанного по начальному адресу, определяемому нулевым значением счетчика 32 адреса и кодом регистра 28. В ячейки с начальными адресами независимо от чения кода регистра 28 записывается один и тот же код, соответствующий движению с минимальной частотой (частотой приемистости).

Затем блок 1 программного задания по шинам данных поочередно выдает в регистр 28 код старших разрядов адреса ячеек элемента 36 памяти, в счетчик 10 и компаратор 12 код перемещения для очередного отрезка, а в задатчик 15 - код, определяющий суммарное число импульсов унитарного кода, необходимых для реализации закона торможения с Эти коды сопровождаются кодами адреса, которые по адресным шинам поступают на адресные входы дешифратора 9. Последний формирует импульсные сигналы, по которым код сташих разрядов адреса ячеек памяти за514

носится в регистр 28, код, необходимый для реализации торможения, - в задатчик 1Ьукод перемещения для очередного отрезка заносится в счетчик 10, а в компараторе 12 происходит его сравнение с заданным 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 13 признака разгона.

Далее, если есть необходимость, блок 1 программного задания через дешифратор 9 устанавливает триггер 19 направления в нужное состояние. Исходное его состояние определяется шиной сброса.

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

Разрешающий сигнал с триггера 18 пуска по шине 25 поступает на вход четвертого элемента И 41 блока 17 изменения частоты 17, при этом разрешается прохождение импульсов на вы- ход канала управления и в счетчик 10.

Сигнал с инверсного выхода триггера 18 пуска снимает обнуление с делителей 38 и 39. С регистра 37 числа на входы делителей 38 и 39 частоты поступают коды, соответствующие адресу памяти из последовательности адресов разгона (в начальный момент на делители 38 и 39 частоты поступают коды из ячейки памяти по начальному адресу, определяемому нулевым значением счетчика 32 адреса и кодом регистра 28). В зависимости от кодов, поступающих с регистра 37 числа, с выходов делителей 38 и 39 частоты бу- дут поступать импульсы через различные промежутки времени, т.е. величина частоты зависит от кода регистра 37.

Второй делитель 39 частоты опреде- ляет частоту, с которой импульсы через пятый элемент И 41 поступают на выход счетчика 10 перемещения и через элементы F 20 или 21 на вход шагового привода в виде унитарного ко- да. Делитель 38 частоты определяет промежутки времени, через которые необходимо изменить частоту унитарного кода, т.е. при разгоне сформировать

Q

5 0

5

о

о 5

5

7146

нужный закон увеличения частоты во времени.

Сигналом с делителя 38 частоты через элемент И 33, на другие входы которого поступают разрешающие сигналы с триггера 18 пуска по шине 25 и триггера 13 признака разгона по шине 22, изменяется состояние счетчика 32 адреса (увеличивается его содержимое) и этим же сигналом через элемент ИЛИ 34 и элемент 35 задержки происходит обращение к элементам 36 памяти и с выходов элемента памяти по- поступает число в регистр 37 числа. Число с этого регистра изменяет частоту на выходах делителей 38 и 39 частоты в соответствии с заданным законом разгона шаговых двигателей. Когда величина частоты с выхода делителя 39 достигает максимально допустимого значения (fMete), на вход делителя ЗЬ подается такой код числа, который задает период выдачи следующего импульса через элемент И 33 на счетчик 32 адреса больше времени отработ- ,ки самого отрезка, т.е. дальнейшего изменения частоты унитарного кода не происходит.

Счетчик 10 работает в гежиме вычитания унитарного кода. При достижении счетчиком 10 кода, равного коду торможения, поступаемого с задатчи- ка 15, срабатывает компаратор 16 и с его выхода сигнал по шине 23 через элемент И 42 устанавливает триггер 30 признака торможения в единичное состояние и через элемент ИЛИ 31 происходят обнуление счетчика 32 адреса и опрос элемента 36 памяти. Так как триггер 30 признака торможения участвует в формировании адреса чисел элемента 36 памяти вместе со счетчиком 32 адреса и регистром 28, то с выхода элемента 36 памяти поступают числа, соответствующие программе торможения, т.е. числа на входе делителей 38 и 39 изменяют частоту унитарного кода на выходе делителя 39 по заданному закону торможения. Причем торможение может осуществляться более форсированно, как это позволяют шаговые двигатели.

Как только счетчик 10 обнулится, с его выхода сформируется сигнал, который через элемент ИЛИ 14 произведет обнуление всех триггеров 13, 18, 19 и 30 и счетчика 32 адреса, а

через элементы 31, 34,и 35 произведет ся обращение к элементу 36 памяти- за числом по начальному адресу. С инверсного выхода триггера 18 пуска на контроллер 7 прерываний поступает сигнал, информирующий, что канал перемещения отработал заданное перемещение и необходимо ввести код следующего перемещения. Этим же сигналом обнуляются делители 38 и 39, запрещая дальнейшую их работу.

Если вновь поступаемый код меньше кода, задаваемого вторым задатчи- ком кода 11 перемещения, то сигнал с компаратора 12 отсутствует и триггер 13 признака разгона не устанавливается. Этим запрещается включение триггера 30 до шине 23 через элемент К 42. Так как при этом в регистре 37 запь- сано число, соответствующее начальному адресу памяти, то после установки в единичное состояние триггера 18 пуска, открывающего элемент К 41, с выхода элемента будет поступать унитар- ный код фиксированной частоты, равной частоте приемистости.

Аналогично независимо один от другого работают и другие каналы.

Таким образом, введение в много- канальное устройство программного управления шаговыми двигателями регистра 28 позволяет задавать для каждого отрезка перемещения нужную крутизну разгона и торможения, соответствую- , щую нагрузке на шаговый привод. При этом в задатчик 15 для каждого отрезка перемещения заносится код, определяющий число импульсов унитарного кода, необходимых для торможения.

Увеличение крутизны характеристик разгона и торможения позволяет уменьшить время на разгон и торможение, тем самым повысить быстродействие устройства.

Фор-мула изобретения

1.Многоканальное устройство программного управления шаговыми двигателями по авт. св. N8 1320794, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введен регистр, информационные выходы которого подключены к информационным входам блока изменения частоты, информационные входы - к группе информационных выходов блока программного задания, а стробирующий вход - к четвертому выходу дешифратора, информационные входы второго эа- датчика кода перемещения присоединены к группе информационных выходов блока программного задания, стробирующий вход второго задатчика кода перемещения соединен с пятым выходом дешифратора.

2.Устройство по п. отличающееся тем, что в блоке изменения частоты адресные входы элемента памяти соединены с информационными входами блока изменения частоты.

адресное шины

У шины данных;

- , у ычны упрайленмя м сл/хжа.

N

51 3

Изобретение относится к автоматическому управлению и предназначено для управления группой однокоординатных станков или других объектов, имеющих шаговый привод, например, для изготовления кодовых жгутов постоянных накопителей БЦВМ. С целью повышения быстродействия устройства многоканальное устройство содержит, кроме блока программного задания дешифратора устройств, счетчика импульсов перемещения с компаратором, второго компаратора, блока изменения частоты, включающего в себя элемент постоянной памяти и программно управляемые делители частоты, еще и регистр, информационные выходы которого подключены к информационным входам блока изменения частоты, а его информационные входы - к группе информационных выходов блока программного задания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ъ

CM

5

cv«

$

$

CM

I