Устройство для программного управления Советский патент 1992 года по МПК G05B19/18 

штА NJ Ы

Х|

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в системах управления технологическим оборудованием для управления циклическими процессами с последо- вательным возбуждением выходов исполнительного блока. В целом устройство является функционально полным модулем для проектирования наращиваемых распределенных программируемых контроллеров. Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения произвольного управления электроавтоматикой с высокой точностью задания временных

ТтТ

Фиг №Г

интервалов. Устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, счетчик 3 времени, исполнительный блок 4, блок 5 набора программы, первый 6 и второй 7 синхронизаторы импульсов, блок 8 памяти программы, счетчик 9 адреса, дешифратор 10 команды, элемент И 11, элемент НЕ 12, первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ. Частота генератора 1 поступает на вход делителя 2 частоты, который делит ее на три частоты: fi, h. f3, причем частоты fi и h поступают на входы синхронизаторов 6 и 7, а частота fa через элемент ИЛ И 13 поступает на вычитающий вход счетчика 3 времени, с

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах числового программного управления технологическим оборудованием для управления циклическими процессами с последовательным возбуждением выходов исполнительного блока. В целом устройство является функционально полным модулем для проектирования наращиваемых распределенных программируемых контроллеров.

Известно устройство для программного управления, состоящее из блока датчиков положения каретки, логического блока, блока индикации, блока формирования команд, блока питания.

Недостатками данного устройства являются его сложность и низкая надежность из-за большого числа датчиков, устанавливаемых на станке.

Известно также устройство для программного управления циклическими процессами, содержащее задающий генератор, делитель частоты, блок формирования интервалов времени, блок набора программы и исполнительные устройства.

Недостатком этого устройства являются его ограниченные функциональные возможности, так как оно не может управлять циклическими процессами с несколькими временными несовпадающими интервалами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для программного управления циклическими процессами, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, делитель частоты, блок набора программы и исполнительный блок.

Недостатком такого устройства является низкая точность его работы.

выхода которого импульс поступает на счетчик 9, в нем устанавливается новый адрес, на выходе блока 8 появляется команда. Дешифратор 10 команды дешифрирует ее номер и включает соответствующий исполнительный орган в блоке 4. Импульсы частоты f поступают через элемент ИЛИ 14 на вход счетчика 3 до тех пор. пока он не переполнится. При этом его выходной сигнал поступит на вход счетчика 9 адреса и будет выбрана новая команда с новым временем действия, после чего цикл повторяется. 5 ил., 2 табл.

Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения произвольного управления электроавтоматикой с высокой точностью задания временных интервалов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для программного управления, содержащее генератор импульсов, делитель частоты, счетчик времени, блок набора

программы и исполнительный блок, введены первый и второй синхронизаторы импульсов, блок памяти программы, счетчик адреса, дешифратор команды, элемент И, элемент НЕ, первый и второй элементы

ИЛИ, причем выход генератора импульсов подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к информационному входу делителя частоты, первый и второй выходы которого соединены с первыми

входами первого и второго синхронизатора импульсов соответственно, а третий выход подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго синхронизатора

импульсов, а выход первого элемента ИЛИ - к вычитающему входу счетчика времени, кодовые входы которого подключены к первой группе выходов блока памяти программы, а вход записи счетчика времени

подключен к выходу первого синхронизатора импульсов, выход счетчика времени подключен к входам управления первого и второго синхронизаторов импульсов и к суммирующему входу счетчика адреса, задающие входы которого подключены к первому выходу блока набора программы, выходы счетчика адреса и группо-задаю- щих выходов блока набора программы - соответственно к группам адресных и информационных входов блока памяти программы, вторая группа выходов которого

подключена к входам дешифратора команд, группа выходов которого соединена с группой входов исполнительного блока, выход последнего разряда - с первым входом вто- 45 рого элемента ИЛИ, выход которого через элемент НЕ подключен к второму входу элемента И. выходы Запись адреса кодового слова и Запись кодового слова блока набора программы подключены соответственно ко входам записи счетчика адреса и 50 блока памяти программы, второй вход второго элемента ИЛИ подключен ко входу задания предварительной установки блока набора программ, который соединен также с входами предварительной установки счет- 55 чика времени, первого и второго синхронизаторов импульсов, счетчика адреса, входы Набор, Пуск и Предварительная устра- новка блока набора программ и вход блокировка генератора импульсов являются одноименными входами устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы; на фиг. 3 - структурная схема инхронизатрорэ 6(7) импульсов; на фиг. 4 - 5 структурная схема делителя 2 частоты; на фиг. 5 - структурная схема блока 5 набора программы.

Как видно из фиг. 1. устройство содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 час- 10 тоты, счетчик 3 времени, исполнительный блок 4, блок 5 набора программы, первый 6 и второй 7 синхронизаторы импульсов, блок 8 памяти программы, счетчик 9 адреса, дешифратор 10 команды, элемент И 11, эле- 15 мент НЕ 12, первый 13 и второй 14 элементы ИЛИ.

Как видно из фиг. 3, синхронизатор 6(7) состоит из Д-триггера и элемента И 16. Импульс В частоты fa с выхода переполнения 20 счетчика 3 устанавливает выход триггера 15 в состояние логической единицы, открывая элемент И 16. Импульс А частоты fi проходит через элемент И 16 на его выход Б и далее на вход параллельной загрузки счет- 25 чика 3. По заднему фронту импульса А триггер 15 установится в состояние логического нуля и закроет элемент И 16 до прихоа следующего импульса В.

Счетчик 3 времени построен на синх- 30 ронных двоичных счетчиках типа К531ИЕ17, сигнал переполнения которых устанавливатся по достижению счетчиками состояния, равного нулю. Этот сигнал стробируется входным импульсом частоты fa, и стробиро- 35 ванный сигнал переполнения строго синхронно с частотой fa поступает на блоки 6-9.

Как видно из фиг. 4, делитель 2 частоты с самовосстановлением состоит из триггеров 17 - 19; дешифратора 20; элементов И 40

21 - 23; элементов ИЛИ 24, 26 и элемента НЕ 25.

Как видно из фиг. 5, блок 5 набора программы состоит из регистра 27 адреса модуля, дешифратора 28 адреса, элементов И 29 - 31, счетчика 32 циклов, регистра 33 выбора режима работы; дешифратора 34 содержимого счетчика циклов, элементов ИЛИ 35, 37. элементов 2-2И-2 ИЛИ 36. 38, триггера 39.

Блок 5 набора программы в зависимости от применения устройства может иметь или не иметь средства повторения цикла счетное (несчетное)число раз.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы программа управления цикловой(релейной)автоматикой с помощью блока 5 набора программы зано- . сится в блок 8 памяти: при этом адрес каждой команды вводится в счетчик 9 адреса, а содержимое команды - в блок 8 памяти. Формат команды (кодового слова) состоит из номера возбуждаемого выхода, бита операции и кода выдержки времени. Кодовое слово вводится через внешний разъем блока 5 (условно обозначен Набор на фиг. 1) от внешнего устройства программирования.

Сигнал предварительной установки ПУ сбрасывает в ноль делитель 2 частоты, счетчики 3 и 9, синхронизаторы импульсов 6, 7. Кроме того, пройдя через элемент ИЛИ 14, сигнал ПУ держит закрытым элемент И 11. В счетчике - ноль, а в нулевой ячейке блока 8 памяти в разрядах номера команды записан код нулей, поэтому на выходе дешифратора 10 команд отсутствуют возбужденные выходы. Исполнительный блок 4 выключен. Сигналом ПУ триггеры синхронизаторов 6 и 7 устанавливаются в ноль.

При нажатии кнопки Пуск на пульте блока 5 набора программы на его выходе исчезает потенциал предварительной установки ПУ. в результате чего исчезает запрет на входе элемента И11. Частота генератора 1 поступает на вход делителя 2 частоты, который делит ее на три частоты: f 1, h, fa (см. фиг. 2), причем частоты f 1 и fa поступают на входы синхронизаторов 6 и 7, а частота fa через элемент ИЛ И13 поступает на вычитающий вход счетчика 3 времени. Частоты fi, f2, fa одинаковы и равны f/З и сдвинуты относительно друг друга на 120°.

Так как счетчик 3 времени в нулевом состоянии, то при поступлении с выхода элемента ИЛИ 13 импульса частоты fa на выходе переполнения счетчика 3 появляется импульс, который поступает на вход счетчика 9 адреса и входы синхронизаторов 6,7.

8счетчике 9 устанавливается новый адрес, на выходе блока 8 памяти появляется команда.

Точность задания времени действия команды определяется величиной At 1:f/3 З/f, а диапазон выдержек ТМакс. - величиной Дг -N, где N - период счетчика 3.

Выходной импульс с синхронизатора 6 переписывает из блока 8 памяти в счетчик 3 время действия команды, а выходной импульс с выхода синхронизатора 7 через элемент ИЛИ 13 вычитает единицу из содержимого счетчика 3, Дешифратор 10 команды дешифрирует ее номер и включает соответствующий исполнительный орган в блокЪ 4.

Импульсы частоты f поступают через элемент ИЛИ 14 на вход счетчика 3 до тех пор, пока он не переполнится. При этом его выходной сигнал поступит на вход счетчика

9адреса и выбирается новая команда с новым временем действия, после чего цикл повторяется.

Когда в ячейке блока 8 памяти окажется команда Конец программы, она с выхода дешифратора 10 поступит через элемент ИЛИ 14 на вход элемента НЕ 12, и его выходной сигнал закроет элемент И 11, Обработка программы закончена.

Цикл работы хорошо виден на фиг. 2. Точность задания времени определяется частотой генератора и может быть получена любой.

Делитель 2 частоты (фиг. 4) работает следующим образом.

Если возбужден сигнал ПУ, то работа дешифратора 20 запрещена, а выходы триггеров 17, 18, 19 по асинхронным входам сброса установлены в ноль и закрывают выдачу частот fj, f2, Тз через элементы И 21,22, 23. Как только исчезает сигнал ПУ, разрешается работа дешифратора 20, на информационные входы которого подается трехбитный код состояния триггеров 17,18, 19. Выходные сигналы дешифратора 20 совместно с элементами ИЛИ 24, 26 и НЕ 25 обеспечивают синхронное в нормальном режиме и асинхронное при сбое изменение состояния триггеров 17,18,19.

Таблица переходов и состояний триггеров 17,18,19 выглядит следующим образом (см. табл. 1).

Символом f обозначен синхронный переход; смена состояний триггеров 17,18,19 происходит по заднему фронту импульса частоты f. Символом х обозначен асинхронный переход при сбое делителя 2,

Возникающие при сбое нерабочие состояния триггеров 17,18.19, а также первоначальное состояние О к моменту прихода очередного синхроимпульса частоты f установят состояние триггеров под кодом 4 (см. таблицу) и безусловно выдается импульс частоты fa, а ло заднему фронту синхроимпульса частоты f произведена смена состояний триггеров 17, 18, 19 из состояния под кодом 4 (см. таблицу) в состояние под кодом 1. Далее при нормальной работе делителя 2 состояния триггеров меняются в соответствии со схемой кодов: 4,2,3,1. Фактически делитель 2 частоты представляет собой сдвиговый регистр с исправлением ошибки при себе, отдельные биты входов

которого (выходы триггеров 17, 18, 19) управляют поочередно выдачей импульсов частоты fl, T2, f3.

Сброс делителя 2 частоты производится сигналом ПУ перед началом исполнения цикла. По выявлению сигнала Конец программы генератор 1 блокируется (см. фиг. 1) и делитель не работает, так как прекращается подача на его вход частоты f. После этого может быть произведено перепрограммирование устройства или возобновлено выполнение прежней программы нажатием кнопок ПУ, Пуск.

Блок 5 набора программ (см. фиг, 5) вы- полняет следующие функции:

-выбор модуля в соответствии с адресом, заданным из внешнего устройства программирования;

-передача программы из устройства программирования в ЗУ модуля;

-организация режима работы модуля в соответствии с командой, переданной из устройства программирования.

Блок 5 набора программы работает следующим образом.

Предварительно из внешнего устройства программирования поступает команда ПУ-К, которая обнуляет содержимое регистров 27, 33, счетчика 32 и триггера 39. Инверсный выход последнего установится в состояние 1 - возникнет сигнал ПУ,действие которого на элементы устройства для программного управления описано выше. На все время программирования устройства (модуля) его генератор 1 (см. фиг. заблокирован сигналом Блк и частота f с его выхода не выдается.

С началом программирования внешнее устройство программирования помещает в

шину кодового слова операнд, состоящий из 3-х полей: поля адреса модуля, поля параметра цикла работы модуля (число повторений цикла), поля режима работы модуля - и выдает синхросигналы Выбор модуля (Выбор М) и Запись режима (Зп. реж.).

Но синхросигнал Выбор М из поля адреса модуля считывается код адреса в регистр 27. Выходы регистра 27 подключены к дешифратору 28, последний имеет N + 1 выходов. Такие дешифраторы находятся на всех модулях контроллера, однако в каждом из модулей используется лишь один из выходов дешифратора, причем в разных модулях не могут использоваться одинаковые выходы. Таким образом происходит выбор какого-то l-oro модуля. В следующий момент приходит сигнал Зп. режЛ который записывает в счетчик 32 циклов из поля параметры цикла, число повторений цикла для выбранного модуля и одновременно в регистр 33 режима из поля режима работы записывает код режима работы. Последний состоит из 3 битов, кодируемых в соответствии с табл. 2.

После того как l-ый модуль выбран, установлены режим его работы и число повто- рений цикла, внешнее устройство программирования передает в блок 8 памяти модуля программу цикла, т.е. совершает следующие действия в изложенной последовательности.

Устанавливает на шине адреса кодового слова адрес блока памяти, по которому должно быть записано очередное кодовое слово. Подает синхросигнал записи адреса кодового слова в счетчик 9 адреса блока 8 памяти Зп. Адр. КС. Устанавливает на шине кодового слова кодовое слово. Подает синхросигнал записи кодового слова в блок 8 памяти по адресу, находящемуся в счетчике адреса 9 Зп. КС.

Такая последовательность действий повторяется до тех пор, пока все команды (кодовые слова) цикла программы не записаны в ЗУ - блок 8 памяти. Далее ликвидируется сигнал Блк и вслед за этим, если все другие модули уже запрограммированы, возникает сигнал Пуск. Если установлен один из режимов работы модуля, т. е. на одном из выходов регистра 33 режима есть высокий логический уровень, то по сигналу Пуск триггер 39 установится в состояние нуля на инверсном выходе, т.е. сигнал ПУ исчезнет, и начнется отработка программы. После того как из блока 8 памяти извлечена последняя команда Конец программы, одноименный сигнал установит триггер 39 в состояние единицы на инверсном выходе, т. е. возникнет сигнал ПУ, а сигнал Конец программы исчезнет, так как из блока 8 памяти по нулевому адресу извлечена команда Нет операции и дешифратор 10 команд переключит уровень единицы с выхода Конец программы на неиспользуемый выход (индифферентный). Сформированный таким образом импульсный сигнал Конец

программы вычтет единицу из счетчика 32 циклов. Дешифратор 34 установит на своем единственном выходе логический ноль, если содержимое счетчика 32 равно нулю, или

5 логическую единицу, если оно не равно нулю.

На элементы 2-2И-2ИЛИ собраны условия, когда после возникновения сигнала ПУ, устанавливающего исходное положе0 ние схемы модуля перед началом отработки программы, необходимо автоматически сформировать сигнал Пуск в самом модуле. Это происходит в случае, если счетчик 32 еще не обнулился и выбран режим 2 (см.

5 табл. 2) или в случае, если выбран режим 3. Если же выбран режим 4, повторного запуска программы не произойдет, т.е. программа (цикл) отработается однократно.

0 Форм а изобретения

Устройство для программного управления, содержащее генератор импульсов, делитель частоты, счетчик времени, блок набора программы и исполнительный блок,

5 отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения произвольного управления электроавтоматикой с высокой точностью задания временных интервалов, в него вве0 дены первый и второй синхронизаторы импульсов, блок памяти программы, счетчик адреса, дешифратор команды, элемент И, элемент НЕ, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора импульсов

5 подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к информационному входу делителя частоты, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами первого и второго синхронизаторов

0 импульсов соответственно, а третий выход подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго синхронизатора импульсов, а выход первого элемента ИЛИ - к вычита5 ющему входу счетчика времени, кодовые входы которого подключены к первой группе выходов блока памяти программы, а вход записи счетчика времени - к выходу первого синхронизатора импульсов, выход счетчика

0 времени подключен к входам управления первого и второго синхронизаторов импульсов и к суммирующему входу счетчика адреса, задающие входы которого подключены к первому выходу блока набора программы,

5 выходы счетчика адреса и группа задающих выходов блока набора программы - соответственно к группам адресных и информационных входов блока памяти программы, вторая группа выходов которого подключена к входам дешифратора команд, группа

выходов которого соединена с группой входов исполнительного блока последнего разряда, с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого через элемент НЕ подключен к второму входу элемента И, выходы Запись адреса кодового слова и Запись кодового слова блока набора программы подключены соответственно к входам записи счетчика адреса и блока памяти программы, второй вход второго элемента ИЛИ

подключен к выходу задания предварительной установки блока набора программ, который соединен также с входами предварительной установки счетчика времени, первого и второго синхронизаторов импульсов, счетчика адреса, входы Набор, Пуск и Предварительная установка блока набора программ и вход Блокировка генератора импульсов являются одноименными входами устройства.

Таблица 1

Таблица 2

Выход счетчика J

8

Г

л

1

А

г

§

г

Фиг. 2

Фиг.З

t

и

16

Зп ASp KA

8 Сч одр 9 Фиг. 5

Зп Адр КС