Устройство для программного управления Советский патент 1991 года по МПК G05B19/414 

Изобретение относится к автоматике и цифровой технике и предназначена для программного управления объектами, которые работают по заданной синхронной ини асинхронной циклограмме, и может быть использовано АСУ технологическими процессами в качестве локального контроллера.

Известно устройство программого управления, содержащее блок памяти, адресный регистр, регистр микрокоманд, дешифратор, узел формирования адреса и блок синхросигналов (TJ.

Недостатком этого устройства является узкая область применения.

Наиболее близким к. предлагаемому является устройство лля программного управления, содержащее блок памяч

ти, выходной регистр, входной счетчик, счетчик адреса, дешифратор и элемент задержки, причем выход счетчика адреса соединен с адресным входом блока памяти, выход которого соединен с входом выходного регистра, первый вход входного счетчика является входом устройства, выход входного счетчика соединен с управляющим входом блока памяти и входом элемента задержки, выход которого соединен с входом счетчика адреса, второй вход входного счетчика подключен к выходу младших разрядов выходного регистра, выход старших разрядов которого соединен с входом дешифратора, выход дешиЛратора является выходом устройства 2J.

сд

ОЭ 4

Недостатком устройства является узкая область применения, обусловленная невозможностью применения его для управления объектами с изме- няющимся случайным образом тактом работы и невозможностью организации работы устройства в ручном режиме для пошагового контроля работы управляемого объекта.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения возможности работы устройства в ручном синхронном, полусинхронном и асинхронном режимах работы.

Введение триггера управления и его связей позволяет управлять устройством в синхронном и полусинхронном режимах,

Введение триггера пуска и его связей позволяет управлять пуском и остановом устройства в синхронном и полусинхронном режимах.

Введение первого и третьего эле- ментов И,первой группы элементов ИЛИ5 второго и четвертого элементов И5 второй группы элементов ИЛИ и их связей, а также новых связей второго

счетчика импульсов позволяет формировать соответственно период следования первого импульса синхронизации в синхронном режиме и сдвиг второго импульса синхронизации относительно первого в синхронном и полусинхронном режимах с заданными временными характеристиками.

Введение пятого элемента И и связей позволяет управлять устройством в полусинхронном режиме.

Введение шестого элемента И и его связей служит для управления вторым счетчиком.

Введение седьмого и восьмого элементов И и их связей позволяет управлять поступлением внешних импульсов синхронизации в асинхронном

режиме.

i

Введение девятого элемента И и его связей позволяет управлять по- i отуплением внешних импульсов синхронизации в полусинхронном режиме.

Введение первого и второго элементов ИЛИ и их связей служит -для формирования соответственно первого и второго импульсов синхронизации во всех режимах работы.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Введение третьего элемента ИЛИ и его связей служит для управления триггером управления.

Введение одновибратора и его связей позволяет синхронизировать работу устройства.

Введение блока задания режима и его связей позволяет задавать начальный адрес программы и устанавливать режим работы устройства.

Введение новых связей блока памяти команд позволяет выдавать на управляемый объект подготовительные операции и задавать временные характеристики первого и второго импульсов синхронизации.

Введение новой связи первого счетчика импульсов позволяет формировать очередной адрес программы.

При использовании предлагаемого устройства получен положительный эффект, состоящий в расширении области применения устройства путем увеличения числа реализуемых режимов управления .

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для программного управления , на фиг. 2 - функциональная схема блока задания режима; на фиг. 3 и k - временная диаграмма работы устройства.

Устройство для программного управления содержит блок 1 памяти команд, выходной регистр 2, первый 3 и второй счетчики импульсов, триггер 5 управления, триггер 6 пуска, генератор 7 тактовых импульсов, первый 8, второй 9, третий 10, четвертый 11, пятый 12, шестой 13, седьмой Ik, восьмой 15 и девятый 16 элементы И, первую 17 и вторую 18 группы элементов ИЛИ, первый 19, второй 20 и третий 21 элементы ИЛИ, одновибратор 22 и блок 23 задания режима, входы 24 и 25 готовности устройства, выходы 26 подготовительных операций, выходы 27 команд и выход 28 синхронизации устройства, выходы 29 кода начального адреса, выход 30 начальной установки, первой 31 и второй 32 выходы синхронизации, выходы 33 и 3 управления, выходы 35 пуска и 36 останова.

Кроме того, на фиг. 2 изображены генератор 37 уровня логической единицы, одновибраторы 38, 39 и +0, кнопки - 1-45, тумблеры 6, 7 и 8.

Рассмотрим назначение элементов предлагаемого устройства.

Блок 1 пймяти команд представляет собой постоянное запоминающее устройство и предназначен для хранения команд, считываемых с его выхода 1.1, подготовительных операций, считываемых с выхода 1.2, обратного кода временного интервала следования первого импульса синхронизации, считываемого с выхода 1.3, и обратного кода временного сдвига второго импульса синхронизации относительно первого, считываемого с выхода 1.4 блока 1 памяти команд.

Выходной регистр 2 предназначен для записи, хранения и выдачи команд. Запись поступающей на информационный вход выходного регистра 2 информации с выхода блока 1 памяти команд осуществляется по заднему фронту импульса, поступающего на его вход записи .

Счетчик 3 импульсов предназначен для формирования адреса очередной ячейки блока 1 памяти команд. Начальный адрес, поступающий на информационный вход счетчика 3 Импульсов с выхода 29 блока 23 задания режима, записывается в него по заднему фрон10

00537b

Генератор 7 тактовых импульсов предназначен для синхронизации работы устройства. Формирование импульсов на выходе генератора 7 тактовых импульсов происходит только при наличии единичного сигнала на его входе.

Элемент И 8 служит для управления элементом И10. Единичный сигнал на его выходе появится в том случае, если на выходах всех элементов ИЛИ группы элементов ИЛИ 17 будут присущ ствовать единичные сигналы.

Элемент И 9 служит для управления элементом И 11. Единичный сигнал на его выходе появится только при наличии единичных сигналов на выходах группы элементов ИЛИ 18.

Элемент И 10 предназначен для формирования первого импульса синхронизации в синхронном режиме. Импульс, поступающий на один из его входов с выхода генератора 7 тактовых импульсов, пройдет на его вход, если на другой его вход поступит единичный сигнал с выхода элемента И 8.

Элемент И 11 предназначен для формирования второго импульса синхронизации в синхронном и полусинхронном

15

20

25

Изобретение относится к автоматике и цифровой технике и может быть использовано в АСУ ТП в качестве локального контроллера. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем учеличения числа реализуемых режимов управления. В устройство, содержащее блок памяти команд, выходной регистр, два счетчика импульсов, введены триггер управления, триггер пуска, генератор 7 тактовых импульсов, восемь элементов И, две группы элементов ИЛИ, три элемента ИЛИ, одновибратор и блок задания режима с соответствующими связями. Запись кода подготовительных операций и кода команд осуществляется в одной ячейке блока памяти. Обеспечена возможность работы устройства в ручном, синхронном, полусинхронном и асинхронном режимах. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

ту импульса, поступающего на его вход 30 режимах. Импульс, поступающий на его

записи с выхода 30 блока 23 задания режима. Очередной адрес формируется путем увеличения содержимого счетчика 3 на единицу по заднему фронту импульса, поступающего на его счетный вход.

Счетчик Ц импульсов предназначен для подсчета импульсов, поступающих на его счетный вход. По заднему фронту импульса, поступившего на счетный вход счетчика 4, его содержимое увеличивается на единицу.Обнуление счетчика 4 происходит при подаче на его R-вход единичного сигнала.

Триггер 5 управления предназначен для управления устройством в синхронном и полусинхронном режимах. По заднему фронту каждого импульса, поступающего на его вход, триггер 5 меняет свое состояние на противоположное.

Триггер 6 пуска предназначен для управления генератором 7 тактовых импульсов. В единичное состояние триггер 6 пуска переходит по единичному импульсу, поступившему на его S-вход с выхода 35 блока 23 зёдания режима, а в нулевое - по единичному импульсу, поступившему на его R-вход с выхода 36 блока 23 задания режима.

первый вход с выхода генератора 7 тактовых импульсов, пройдет на его выход, если на второй его вход поступит единичный сигнал.с выхода элемента И 9.

Элемент И 12 предназначен для управления элементом И 13. Единичный сигнал на его выходе Формируется, если триггер 5 управления находится

в нулевом состоянии, а на выходе 33 управления блока задания режима присутствует единичный сигнал.

Элемент И 13 служит для управления счетчиком 4. Импульсы, формируемые

на .выходе генератора 7 тактовых импульсов, пройдут через элемент И 13 на счетный вход счетчика Ц импульсов, если на выходе элемента И 12 и на выходе 34 управления блока 23 задания

режима будут присутствовать нулевые сигналы.

Элемент И 14 управляет поступлением импульсов с входа 24 готовности устройства в асинхронном режиме. Импульсы, поступающие на вход 24 устройства, пройдут на выход элемента И 14 при наличии единичного сигнала на выходе 34 блока 23 задания режима.

Элемент И 15 управляет поступлением импульсов с входа 25 готовности в асинхронном режиме. Импульсы, поступающие на вход 25 устройства, про дут на выход элемента И 15, если на выходе 3 блока 23 задания режима сформирован единичный сигнал.

Элемент И 16 управляет поступле- нием импульсов с входа 2k устройства в полусинхронном режиме Импульсы, поступающие на вход 2k устройства, пройдут на выход элемента И 16 при наличии единичного сигнала на выходе 33 блока 23 задания режима.

Группа элементов ИЛИ 17 преднзз- начена для задания периода следования первых импульсов синхронизаци-и при синхронном режиме. На первые входы элементов группы поступает поразрядно обратный код периода с выхода 1.3 блока 1 памяти, а на вторые входы элементов группы поступает поразрядно код с выходов счетчика k,

Таким образом, в исходном состоянии на выходах тех элементов группы ИЛИ 17, которые соответствуют коду периода, присутствуют нулевые сигналы, а на остальных элементах группы - единичные,После того, как счетчик k отсчитает число импульсор, соответствующее периоду следования первого импульса синхронизации, на выходах всех элементов группы 17 присутствуют единичные сигналы.

Группа элементов ИЛИ 18 предназначена для задания временного интер- вала сдвига второго импульса синхронизации относительно первого импульса при синхронном и полусинхронном режимах. На первые входы элементов группы поступает поразрядно обратный код сдвига с выхода 1,k блока 1 памяти команд, а на вторые входы элементов группы поступает поразрядно код с выходов счетчика k импульсов. При поступлении на счетный вход счетчика k числа импульсов, соответствующего временному интервалу сдвига второго импульса синхронизации фтносительно первого импульса, на выходах всех элементов группы присутствуют единичные сигналы.

Элемент ИЛИ 19 формирует первый импульс синхронизации во всех режимах работы устройства.

10

15

-v

20

25

7005378

Элемент ИЛИ 20 формирует второй импульс синхронизации во всех режимах работы устройства.

Элемент ИЛИ 21 предназначен для управления триггером 5 управления,,

Одновибратор 22 предназначен для формирования импульса сброса для счетчика k импульсов и управляющих сигналов для триггера 5 управления. Он формирует на своем выходе единичный импульс по заднему фронту импульса, поступившего на его вход.

При отжатом (разомкнутом) состоянии кнопок и тумблеров блока 23 задания режима на их выходных контактах присутствует нулевой сигнал.

Предлагаемое устройство работает в следующих режимах:

ручном , когда первый и второй импульсы синхронизации формируются оператором путем нажатия соответствующих кнопок 23 блока задания режима. По первому импульсу синхронизации происходит формирование адреса очередной команды и выдача на объект управления подготовительных операций, а по второму импульсу - выдача команды;

синхронном , когда первый и второй импульсы синхронизации Формируются в требуемые моменты времени, определяемые информацией, хранимой в блоке 1 памяти команд, автоматически;

полусинхронном, когда первый импульс синхронизации формируется с приходом на вход 2k устройства импульса готовности от объекта управления, а второй импульс синхронизации формируется устройством автоматически в соответствии с информацией, считываемой с третьего выхода 1,k блока 1 памяти;

асинхронном, когда первый импульс синхронизации формируется с приходом импульса готовности на вход 2k устройства, а второй импульс синхронизации - с приходом импульса готовности на вход 25 устройства.

Перед началом работы все элементы памят устройства устанавливают в нуль. Цепи начальной установки на фиг,1 условно не показаны. Кроме того, оператором на группе тумблеров 6 блока 23 задания режима набирается код начального адреса путем включения (замыкания) тумблеров, соответствующих единичным разрядам кода

30

35

40

45

50

55

начального адреса. В результате с выхода 29 блока 23 задания режима на информационный вход счетчика 3 им- пульсов поступает код начального ад- реса. Затем при нажатии кнопки 1 блока 23 на вход одновибратора 38 поступает единичный сигнал с выхода генератора 37 уровня логической единицы, по переднему фронту которого одновибратор 38 блока 23 формирует на выходе 30 начальной установки блока 23 единичный импульс. Импульс с выхода 30 блока 23 поступает на вход записи счетчика 3 импульсов и по его заднему фронту в счетчик 3 записывается начальный адрес. Перечисленные выше операции выполняются всегда перед началом работы устройства независимо от режима.

Устройство работает следующим образом.

В ручном режиме работы (фиг.За) после задания начального адреса оператор, нажимая поочередно кнопки 42 и 43, формирует на выходах 31 и 32 блока 23 задания режима первый и второй импульсы синхронизации соответственно. Первый импульс синхронизации с выхода 31 блока 23 через элемент ИЛИ 19 поступает на счетный вход счетчика 3 импульсов и по его заднему фронту последний увеличивает свое состояние на единицу, т.е. происходит Формирование очередного адреса, в соответствии с которым с выхода 26 устройства на объект управления поступают подготовительные операции. Второй импульс синхронизации с выхода 32 блока 23 через эле- мент ИЛИ 20 поступает на вход записи выходного регистра 2 и по его заднему фронту в регистр 2 записывается команда, считываемая из блока 1 памяти команд в соответствии с ад- ресом, храняшимся в счетчике 3.

Так, например, при первом нажатии кнопки в выходной регистр 2 записывается команда, хранящаяся в

блоке 1 памяти команд по начальному адресу. При нажатии кнопки k2 счетчик 3 увеличивает свое состояние на единицу и на выходе блока 1 памяти команд считывается следующая команда, и т.д.

В синхронном режиме при записи в счетчик 3 импульсов начального адреса программы на выходе 1.1 блока 1 памяти считывается команда, на выхогQ $ 0

5 0 5 о 5

0

5

де 1.2 блока 1 памяти - подготовительные операции, которые поступают на объект управления, на выходе 1Л - код, определяющий временной сдвиг второго импульса синхронизации относительно первого. Коды с выходов 1.3 и 1. блока 1 памяти команд поступают на входы элементов соответственно первой 17 и второй 18 групп элементов ИЛИ и задают необходимое количе- - ство импульсов, после поступления которого на вход счетчика импульсов формируют второй и первый им- пуль-сы синхронизации.

При нажатии кнопки № блока 23 задания режима триггер 6 пуска переходит в единичное состояние и генератор 7 начинает формировать на своем выходе последовательность тактовых импульсов (фиг.36). Так как на выходах 33 и 3 управления блока 23 присутствуют нулевые сигналы, то элемент И 13 открыт. Тактовые импульсы с выхода генератора 7 поступают через элемент И 13 на счетный вход счетчика и он считает их количество. При поступлении на вход счетчика 3 числа тактовых импульсов, соответствующего сдвигу между первым и вторым импульсами синхронизации, на выходах всех элементов группы элементов ИЛИ 18 появляются единичные сигналы, на выходе элемента И 9 формируется единичный сигнал, который открывает элемент И 11. Следующий тактовый импульс, сформированный генератором 7, проходит через открытый элемент И 11 и через элемент ИЛИ 20 в качестве второго импульса синхронизации на вход записи регистра 3 и через элемент ИЛИ 21 на вход триггера 5 управления. По заднему фронту этого импульса триггер 5 переходит в .единичное состояние, а в выходной регистр 2 записывается команда, хранящаяся в блоке 1 памяти по начальному адресу. Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 5 управления закрывает элемент И 11.

Когда количество поступивших на счетный вход счетчика k импульсов достигает числа, соответствующего интервалу следования первого импульса синхронизации, на выходах всех элементов ИЛИ 17 присутствуют единичные сигналы, на выходе элемента И 8, появляется единичный сигнал, который открывает элемент И 10. Следующий тактовый импульс, сформированный генератором 7, прохолит через открытый элемент И 10 и через элемент ИЛИ 19 в качестве первого импульса синхронизации поступает на счетный вход счетчика 3 импульсов и на вход одновибратора 22. По заднему фронту этого импульса счетиик 3 импульсов увеличивает свое состояние на единицу, т.е. формирует очередной адрес, а одновибратор 22 , формирует на своем выходе единичный импульс, который обнуляет счетчик 4 импульсов и, пройдя через элемент ИЛИ 21 на вход триггера 5 управлени переводит его в нулевое состояние (по заднему фронту). В соответствии с новым адресом, на выходах блока 1 памяти команд считывается новая информация и алгоритм работы устройства повторяется, и т.д„

Для останова устройства оператор нажимает кнопку 45 блока 23 задания режима, на выходе 36 блока 23 появляется единичный сиг-нал, который переводит триггер 6 пуска в нулевое состояние, и генератор 7 перестает формировать на своем выходе последовательность тактовых импульсов.

Полусинхронный режим работы отличается от синхронного тем, что перед началом работы оператор на блоке 23 задания режима дополнительно включает тумблер 47 и на выходе 33 блока 23 присутствует единичный сигнал, который открывает элемент И 1б и элемент И 12.

После того нажатием кнопки 44 блока 23 оператор формирует на выходе 36 пуска блока 23 задания режима единичный сигнал. По этому сигналу триггер 6 пуска переходит в единичное состояние и генератор 7 формирует на своем выходе последовательность тактовых импульсов (фиг.ЗЫ, которые через открытый элемент И 13 поступают на счетный вход счетчика 4 импульсов. Когда количество импульсов, поступивших на счетный вхо счетчика 4, достигает числа, соответствующего временному интервалу сдвига второго импульса синхрониза- ции относительно первого, на выхода всех элементов группы элемента ИЛИ 18 присутствуют единичные сигналы на выходе элемента И 9 появляется единичный сигнал, который открывает элемент И 11. Следующий тактовый

5

0

5

0

5

0

5

0

5

импульс, сформированный генератором 7, проходит через открытый элемент И 11 и элемент ИЛИ 20 в качестве второго импульса синхронизации на вход записи выходного регистра 2 и через элемент ИЛИ 21 на вход триггера 5 управления.

По заднему фронту этого импульса в счетчик 3 записывается команда, считываемая с выхода 1.. 1 из блока 1 памяти команд по начальному адресу, а триггер 5 управления переходит в единичное состояние. Единичный сигнал с прямого выхода триггера S поступает на вход элемента И 12 и на его выходе появляется единичный сигнал, который закрывает элемент И 13, и тактовые имплуьсы с выхода генератора 7 перестают поступать на счетный вход счетчика 4. А нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 5 управления закрывает элемент И 11 .

Импульс готовности, поступивший на вход 2k устройства, проходит через открытый элемент И 16 и элемент ИЛИ 19 на счетный вход счетчика 3 импульсов и на вход одновибратора 22. По заднему фронту этого импульса счетчик 3 импульсов формирует следующий адрес, а одновибратор

22формирует на свом выходе единичный импульс, который обнуляет счетчик 4 импульсов, и по его заднему фронту триггер 5 управления переходи в нулевое состояние. На выходе элемента И 12 появляется нулевой сигнал и элемент И 13 открывается. Тактовые импульсы, формируемые генератором 7, начинают поступать через открытый элемент И 13 на счетный вход счетчика 4, алгоритм работы устройства повторяется.

По окончании работы в полусинхронном режиме оператор нажатием кнопки 45 формирует на выходе 36 блока

23единичный сигнал, который обнуляет триггер 6 пуска, и выключает тумб лер 47 блока 23„

Для работы в асинхронном режиме оператор записывает начальный адрес и включает тумблер 48 блока 23 задания режима, в результате на выходе 34 блока 23 появляется единичный сигнал, который открывает элементы И 11 и И 15 и закрывает эле мент И 13.

13

Импульс готовности (йиг.ЗзК поступивший на вход 25 устройства, проходит через открытый элемент И 15 и элемент ИЛИ 20 в качестве второго импульса синхронизации на вход записи выходного регистра 2 и по его заднему Фронту в регистр 2 запишется команда, считываемая с выхода 1.1 блока 1 памяти команд по начальному адресу.

Импульс, поступивший на вход 2k устройства, проходит через открытый элемент И 1 и через элемент ИЛИ 19 в качестве первого импульса синхронизации на счетный вход счетчика 3 импульсов, по заднему фронту которого последний формирует следующий адрес.

Команда, считываемая с выхода 1.1 блока 1 памяти команд, по этому адресу запишется в выходной регистр 2 по заднему фронту импульса, поступившего на вход 25 устройства,и т.р,

По окончании работы в асинхронном режиме оператор выключает тумблер 8 блока 23 задания режима, на выходе 3 блока 23 пропадает единичный сигнал и элементы И 1А и И 15 оказываются закрытыми.

Устройство позволяет управлять объектами, требующими выполнение перед каждой командой подготовительных операций, с существенно меньшими затратами памяти, что значительно расширяет область применения устройства .

Устройство за счет реализации полусинхронного, асинхронного и ручного режимов позволяет управлять еще одним классом объектов, у которых время выполнения команд может изменяться случайным образом, что в значительной мере расширяет область применения устройства.

Формула изобретения

0053/14

ния путем увеличения числа реализу- | емых режимов управления, устройства дополнительно содержит триггер пуска,

, триггер управления, с первого по восьмой элементы И, первую и вторую группы элементов ИЛИ, первый, второй и третий элементы ИЛИ, одновибра- тор и блок задания режима, причем

10 выходы кода начального адреса блока задания режима соединены с соответствующими информационными входами первого счетчика импульсов, вход записи которого подключен к выходу

15 нача-льной установки блока задания режима, вторая и третья группы выходов блока памяти команд поразрядно соединены с первыми входами элементов ИЛИ, соответственно первой и

20 второй групп, вторые входы элементов ИЛИ обеих групп подключены к соответствующим разрядам выхода второго счетчика импульсов, выходы элементов ИЛИ первой и второй групп соеди25 нены с соответствующими входами соответственно первого и второго элементов И, первый и второй выходы синхронизации блока задания режима соединены с первыми входами соответст30 венно первого и второго элементов МЛИ, первый выход управления блока задания режима соединен с первыми входами пятого и девятого элементов И, второй выход управления блока зада3j. ния режима подключен к первым входам шестого,седьмого и восьмого элементов И, выходы пуска и останова блока задания режима соединены соответственно с установочным входом и входом

40 сброса триггера пуска, выход которого соединен с входом пуска генератора тактовых импульсов, первый вход го° товностм устройства соединен с вторыми входами седьмого и десятого эледс ментов И, второй вход готовности устройства соединен с вторым входом восьмого элемента И, выход выходного регистра соединен с выходом команд устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с выходом синхронизации устройства, с первыми входами третьего и четвертого элементов И и с вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выход первого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход вто

50

55

рого элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход Которого сое/зимен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выходы седьмого и девятого элементов И соединены со- ртветстеенно с третьим и четвертым входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом Первого счетчика и входом одновибра- тора, выход восьмого элемента И соединен с третьим входом второго эле- Йента ИЛИ, выход которого соединен с бходом записи выходного регистра и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со счет

5

ным входом триггера управления, выход одновибратора соединен с входом сброса второго счетчика импульсов и с вторым входом третье го элемента ИЛИ,ин версный выход триггера управления соединен с третьим входом четвертого элемента И, а прямой выход триггера управления - с вторым входом пятого элемента И, выход которого соединен с третьим входом шестого элемента И.

п п п

47

23

(П. П П П П( ( П П П П П П Н Г Л L L J ГГ