Цифровое устройство числового программного управления Советский патент 1978 года по МПК G05B19/18 G05B19/4155 

Изобретение о гносится к области автоматизации уп()авленпя контурным перемещением рабочих органов автоматических устройств и 1редназначено для использования в системах числового ирограммшло 4ipaB,ieiiiiH.

l1:(BCCi; i) иифровые устройства числового iipoipaxjMHoro управления, содержани1е 6;ioK ввол-а 1|), соединенный с блокол; )а1,ле11ия вводом, выход которого нодключен к )юму наконителю. а к соотве7ству1он1им выходам буферного наконителя подсоединеиы оиеративные регистры и вычислитель, блок управления нриводами станка, управляемый генератор и блок технологических автоматов, причем блок управления вводом, оперативные регистры, вычислитель и управляемый генератор соединены также с пультом упраЕменг.я,

Предлагаемое устройство отличается тем, что в него Еведеиы блок управления программой, блок управления командой, схема нриорнтета и схема контроля результатов вычислений, а буферный накопитель, оперативные регистры и вычислитель выполнены в виде единого магнитного матричного накопителя с обихими разрядными шипами.

При этом группы адресных шин матричжнч) накопителя, соответствующие буферному накопителю, онеративным регистрам и вычислителю, через дешифраторы адреса и импульсные формирователи тока связань- с соответствующими выходами блоков управления командой и блока унравл.ения программой, другие выход 1| которого подключены к входам блока правления вгю.аом,

пульта управления, схемы управлешгя приводами станка, схемы контроля резуЛьт, вычислений и схемы приоритета. Вхо.ды блока управления программой соединены с соответствующими выхода.мн блока управления командой, схемы контроля пезультатов вычислений, пульта управления и схемы приоритета. Разрядные и;ины матричного накопителя через усилители и ключи подсоединены к регистру регенерации, схеме контроля результатов вычислений, управляемому генератору п блоку технологичееких автоматов.

Кроме того, схема приоритета имеет двухнозиционные и трехпозиционные ключи, сердечники регенерации состояния ключей и импульсные формирователи тока. Обмотк 1

считывания двухпозиционных и трехпозиционного ключей подсоединены к обмоткам записи сердечников регенерации, в цепь считывания которых включены обмотки записи импульсных формирователей тока и обмотки сброса ключей.

Это позволяет уменьшить количество используемой аппаратуры, упростить устройство и повысить его надежность.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема приоритета.

Функциональная схема содержит .магнитный матричный накопитель 1, состоящий из буферного запоминающего блока 2, оперативного запоминающего блока 3, функциональной части 4; дешифратор 5 адреса буферного запоминающего блока, дешифратор ,6 адреса оперативного запоминающего блока, импульсные формирователи 7 тока, усилители 8 воспроизведения, ключи 9, регистр 10 регенерации, схему 11 контроля результатов вычислений, управляемый генератор 12, блок 13 те.хнологических автоматов, схему 14 приоритета, блок 15 управ.чения вводом, блок 16 управления программой, блок 17 управления командой, регистры 18 и 19 адреса, пульт 20 управления, блок 21 управления приводами станка.

Схема приоритета включает в себя сердечники 22 и 23 с обмотка.ми 24 и 25, образующие двухпозиционный ключ, сердечники 26 и 27 с обмотками 28 и 29, образующие второй двухпозиционный ; ключ, сердечники 30, 31 и 32 с обмотками 33, 34 и 35, образующие трехпозиционный ключ, формирователи 36 и 37 тока, сердечники 38-44 регенерации, диодные узлы 45 и 46, сердечники 47, 48 и 49 выходных формирователей, диодные уз.ты 50 и 51, выходные формирователи 52.

Устройство работает следующим образо.м.

Пуск производится и.мпульсом тока, поступающим из пульта 20 на вход 53 блока 16. Как правило, блок управления начинает функционировать, осуществляя програ.мму передачи информации из блока 2 в блок 3. Эта программа ос П1ео г шляется в виде Г1осле.:1овательности команд, возбуждаемых по выходу 54 блока 16, и соответствует каждой команде, адресной информации, поступающей на входы дещи(|)раторов 6 и 5. регистров 18 и 19. Выполнив очередную команду, блок 17 по выходу 55 возбуждает сигнал окончания, яв.яюшийся запросо.1 на очередную команду из б/юка 16. Любая из выполняемых команд заключается в возбуждении соответст зующих управляюии1х С11гь1алов с выходов 56 блока 17. Эти сигналы в виде и.миульсов тока обеспечивают в соответствующие такты возбуждение де1П1и|)ратора 5 (считывание и запись блока 2); деи1пфратора 6 (счптьи апие и запись блока 3); передачу адреса из регистра 19 или 18 в дещифратор 6; возбуждение уг равляюп1.их вход,ов фор.п1рователей 7, обеспечивающих и.мпульсы различной амплитуды и полярности, в оби№м случае, однрвре.менно в адресных ипшах нескольких ячеек функциональной частр 4 накопителя.

В зависимости от амплитуды и полярности адресного тока в адресной шине ячейки

О выполняется та или иная логическая операция над всеми разрядами слова, хранящегося в этой ячейке, и слова, поступающего по разрядным шина.м записи. При это.м в такт считывания функциональной части может

J быть проведено .либо считывание одной ячейки импульсом тока -I, что соответствует появлению сигнала на входе усилителя 8 i-ro разряда а ( один разряд хранивпдегося в линейке слова), либо считывание одной ячейки импульсо.м +1, что

0 соответств ет появлению сигна.чов на входе усилителя i-ro разряда а , .1ибо считывание одновременно двух., ячеек гокалп; -I. что соответст ует появ.ченик} сиша.юв на входе усилите,-|я i-ro разряда а i v а с 1.2но.мер считывае.мой ячейки), либо считывание

S двух ячеек токами , что соответствует а }v а I, либо, наконец, одновременно считывание одной ячейки током , а дру1Ч)Г1 J. что соответств ч т выходным c-nrna. V а i- Пос.-1едисй из операппп c.ic;iyeT

0 по.1ьзоБаться .иниь при условии, что

л а

- 0.

В такт записи в люОоИ ячеИке может проводит1)СЯ и.Ill обычная запись с iipe.Uiaрительн1 |. счигыва И1см (гаи1ением1, что соответствует состоянию сердеч1П1ка i-ro разряда после bf (b;, - значение двоичного разряда с.юва, поступающего по разрядным шинам записи)., n.ni за1П1сь без предварительпого считыва1П1н, что соответствует сост() сердечника .

или запись при условии адрссиогч) тока, ранного -I. что соотвстствххт состояпию сердечника после записи а-лЬ. Все перечисленные онерацпи в такт записи могут Р5ыполняться одновремсп1)0 в .ы:ом числе ячеек при пр0 1зволы1ом сочетащ-п: c)iie5 раций в различных ячейках. TaKoii же набор логических операций может б1з1Т1, выполнен в адресах п в с. )аботь; пакоппте.тя с коэфсЬициенто.м селекции, равным -3.

Импульсы с иыходов уси.чителя i;)i нимоП1Ик/почей 9 ком.мутацип MOiXi юдар,;: i ;,ся

0

на различные о.юки или раз.л) входы одного и того же блока. Одип из ключей, возбуждае пз11( от блока 7 по выходу 56 в случае выполнения операции сдр.ига слова паодин разряд Р.ле5 И, обеспсчннаст нодсоедппснпе выхода уси..1я i-ro разряда к входу подготовкн регистра 10 (i - )-го разряда.

1{алпчпе функниона.пьного полного lUiбора логических операций в линейках ф нкциональной части 4, а также операции сдвига ири помощи ключа коммутации позволяет выполнять в предлагаемом устройстве любую логическую или вычислительную операцию, выразив алгоритм ее выполнения через элементарные операции. Из возможных операций вычислений в списке команд присутствуют команды сложения, вычитания, прибавления единицы, вычитания единицы, умножения на десять и другие.

С целью убыстрения операций типа еложения один из ключей коммутации подключает выходы усилителя к входам считывания разрядов регистра 10 по спаду импульса тока на выходе этого усилителя. Такая коммутация с наличием запуска формирователя записи (i +0-го разряда от формирователя i-ro разряда в регистр позволяет осуществлять операцию сложения со сквозным переносом между разрядами. Возникающие при запуске друг от друга импульсы формирователей записи записывают в одну из ячеек слово, соответствующее переносам в i-й разряд. Импульс тока в адресной шине этой ячейки имеет длительность, превышающую сумму естественных задержек от разряда .к разряду и длительности импульса разрядной записи.

Любая из команд выполняется следующим образом. Слово или слова из ячеек блока 2 или 3 переписываются в ячейки функциональной части 4. Адреса этих ячеек предварительно введены с выхода 57 блока 16 в дешифраторы 5 и 6, регистры 18 и 19, Введенная информация преобразуется в функциональной части по алгоритму, соответствующему данной команде и выраженному через упоминавщиеся эле.ментарные операции.

Последовательность управляющих сигналов, необходимую для выполнения этого алгоритма, обеспечивает блок 17 по выходу 56.

Результат исполнения команды передается блоком 3 или 2 в ячейку результата в соответствии с адресом ячейки, указанным от блока 16.

Выпо;гнив описанным образом програ.мму передачи из блока 2 в блок 3 и выявив при этом характерные особенности последующих программ (по информации фразы переданной из блока 2), блок 16 обеспечивает настройку схемы 14 приоритета по входу 58 в рсжи.м, соответствующий либо экви.шстантниглу, либо безэквидистантному контурному управлению. Кроме того, по выходу 59 блок 16 посылает сигнал пуска программоносителя 60 в блок 15. При этг)м начало отработки из блока 2 фразы соршещается с вводом в блок 2 очередной фра.ы.

Отработка фразы, ввод следующей фразы с преобразованием десятичного кода в двоичный и определение координат эквидистантного контура осуществляются в режиме

разделения BpeMeiiii между указанными потребителями при помощи схемы I приоритета.

На вход 61 схемы приоритета поступают из блока 15 сигналы запроса на выполнение программы передачи очередной строки,принятой от програ.м.моносителя, в блок 2.

В случае передачи числовой информации, например приращений, передача строк одного и того же слова проводится по программе, обеспечивающей и преобразование десятичного кода в двоичный. Значение самой передаваемой в блок 2 строки поступает по выходу 62 из блока 15 в результате импульса считывания с выхода 59 блока 16.

На вход 63 схемы приоритета подается от генератора 12 сигнал запроса на выполнение програм.мы определения координаты, ю которой необходимо сделать следуюи ее элементарное перемещение, т. е. следующий шаг. Частота шагов, а следовательно, и линейная скорость перемещения зависит от частоты генератора, так как появлению импульса на входе 64 блока 21 управления приводами станков соответств)ет элементарное перемещение по одной из координат. По какой именно из координат нужно сде.1ать uiar, определяет спгнал с выхода 65 б.юка 16, ЯВЛЯЮП1ИЙСЯ резу,1ьтатом выполне; ия программ вычислений одного шага {в числе, например, вычис.юние оценочных функщ.й).

Помимо вычислений оценочных функций, хранящихся в определенных ячейках блока 3, в этой же программе шага проводятся вычисления текущего значения координат (определение ячейки, а контрольные вычисления по определению конца отработки фразы) по величинам заданн1з1х п|1ирашений. Частота шагов, она же частота генератора 12, определяется числом, поступающим на вход генератора от усилителя 8 через соответствующий ключ коммутацщ во время передачи информации фразы пз блока 2 в блок 3. Кроме того, из.мененпе частоты генератора возможно осуществлять воздействием с выхода 66 пхмьта 20. Сигнал с выхода 67 схемы 21 управления приводами поступает па привод стайка (по соответствующим координатам), а также в качесте сигнала обратной связи на вход генератора с целью стабилизации задаваемой скорости при различных значениях угла иаклона обрабатывае.мого контура.

Выполнение программы определения эквидистантного конт}фа проводится во все свободные от указанных двух программ про.межутки времени, вплоть до конца разложения радиуса инструмента (R) на два составляющих вектора. Конец этого разложения соответствует появлению сигнала сброса программы вычисления эквидистантного контура, поступающего по . входу 58 в схему 14 от блока 16. Величина R-, необходимая для контроля конца разложения R, подается в блок 3 из блока 15 с выхода 62, а в блок 15 поступает с выхода 68 пульта 20.

Окончание любой из упомянутых программ сопровождается сигналом окончания программы, проходящим на вход 6.9 схемы 14 из блока 16. После постхпления сигнала на вход 69 схема приоритета в зависимости от сигналов запроса (входы 61, 63), от установленного приоритета, а также от установленного режима работы (вход 58) выдает сигнал в блок 16 о начале выполнения одной из програм.м по входу 70.

Разветвление внутри программ в зависимости от результатов вычисления осуществляется при помощи контрольной схемы 11. На вход этой схемы поступает информация с выходов усилителя через соответствующие ключи 9 коммутации. то.м числе и информация о значении знакового разряда. По выходу 71 блок 16 возбуждает схе.му 11 контроля в случае наличия разветвления на данном щаге программы. Контрольная информация (в ответ на сигнал с выхода 71) подается на вход 72 блока 16.

В функцию схемы управления входит также обеспечение выполнения программ ввода значения R с пульта 20 в блок 3; ввода с пу.чьта числа щагов до конца отработки фразы, соответствующего выдаче Сигнала, разгоиа - торможения до нового значения скорости в конце очередной фразы, а также програ.м.мы аварийного отвода инструмента в случае возникновения сбоя.

Все iipoi-раммы выполняются без участия схемы. 14 приоритета, так как при ис|1ОЛг;е11ИИ любой из них принципиально отсутствует необходимость работы по иной пр01рамме.

В схеме приоритета ключ на сердечниках 22 и 23 хранит информацию о наличии запроса на программу передачи строки из блок-а 15 в блок 2. Запрос поступает в виде импульса тока на входе 73.

Ключ на сердечниках 30, 31 и 32 хранит информацию о режиме работы схемы приоритета. Если наибольщей проводимостью обладает цепь, содержащая об.мотку 33, то требуется вычисление эквидистантного контура. Когда наибольщую проводимость имеет цепь, содержащая обмотку 34, то вычислений эквидистантного контура не требуется. Если же наибольщая проводимость наблюдается у цепи с об.моткой 35, то схема приоритета находится в нерабочем состоянии (сигналы на выходах 74 отсутствуют). Намагничивание сердечника 32 в направлении, соответствующем низкому импедансу его обмотки считывания, проводится сигналом конца отработки фразы, а также сигналом начальной установки.

Настройка ключа на сердечниках 30, 31 и 32 в один из двух рабочих режимов осуществляется по иастроечным входам 75. Импульс тока, проходящий на вход 75 и па обмотки установки лищь сердечников 30,31 и 32, соответствует концу разложения радиуса инструмента на два составляющих вектора, после чего вычисления координат эквидистантного контура считываются заверщенны.ми.

В случае окончания вычислителем очередной программы па вход 76 подготовки

формирователя 36 тока поступает импульс тока в нечетно.м такте. В четном такте формирователь срабатывает, в результате чего подготавливается формирователь 37 к в соответствии с состоянием сердечников 22-32

проводится запись в сердечники 38 и 39. В резулр тате пмпульса тока формирователя 36, проходящего по одному из диодов узла 45 и одному из диодов узла 46, осуществляется запись на один из сердечников 38-41 и на один из сердечников 42, 43

и 44.

В следующий нечетный такт срабатывает фор.мпрователь 37, в результате чего устанавливаются сердечники 22--32 и сердечники 47, 48 и 49 выходных формирователей 52. Импульс тока от формирователи 37 проходит по одному из четырех диодов узла 50 и одному из трех диодов узла 51. При этом в зависимости от наличия загфосов ;in6o не подготавливается ни один из сердечников 47, 48 и 49, либо только одии

из них. Так как первая очередь в данной схе.че отдана блоку 15, то всегда от Hviny.ibса формирователя 37 обеспечивается сбрюс ключа на сердечниках 22 и 23. Сбро.с ключа на сердечниках 26 и 27 осуществляется лиDJЬ в случае наличия запроса от ге;1ератора и

Так как вычисления эквидиатагтюго контура проводятся лишь в свободюе время (без запросов), то сброс ключа на сердечниках 30, 31 и 32 может быть осуиюствлеп лищь и.мпульсом на входе 75.

В следующем четном такте происход1 т считывание ио входу 77 выходных формирователей, и сигнал о начале очередной программы в блок 16 поступает с выходов 74. Чтобы не потерять запрос (нечетный такт), случайно совпадающий с импульсом формирователя 37, обмотки записи на сердечниках с обмотками 22-32 от входов 78, 73 и 75 выполнены с преобладанием по МДС по сравнению с обмотками записи на этих сердечниках в цепи формирователя 37.

Формула изобретения

1. Цифровое устройство числового программного управления, содержащее блок ввода программы, соединенный с блоком управления вводом, выход которого подключен к буферному накопителю, а к соответCTBViouiHM вь.ходам буферного 11аког;:-1тс:1Я подключены опсфатяБные регист| 1 | и В1)1числитель, блок управления приводами стайка. управляемый генератор и блок техноло -ч-ких автоматов, причем блок управления .дом, оперативные регистры, вычисл 1тель и управляемый генератор соединены с пультом управления, отличающееся тем, что, с целью .экономии оборудования и повышения надежности работы устройства, оно содержит блок управления пр01раммой, блок управления командой, с.хему приоритета н с.хему контроля результатов вычислений, а буферный накопитель, оперативные регистры и вычислитель вьпюлнены в виде единого магнитного .матричного накопителя с обiiniMH разрядными шина.ми, приче.м гр.ппы .адресных .матричного .1я, соответствующие буферному накопителю, оперативным регистрам и вычислителю tiepcs дешифраторы адреса и и пульсные (рор.мирователи тока связаны с соответств чопьими выходами блоков управления командой и блока управления программой, другие выходы которого подключены к входам б..1ока управ.чения вводом, пульта у.правлепия. схслы нpilGлcHi: i станка, схсMi)i ./1я 1езультатс)в вычис,тений и cxi.мы И1:)иор ггета; BXO.UJ б.юка управления программой связа.чы с соответствуюпивн выходами блока унравлен.чя командой, схемп контроля результатов вычислений, пу.чьта управления и схемы приоритета; разрядные шины матричного накопителя через усилители л ключи гюдсосдимены i регистру j eгеиерации, схеме контро.чя рез .;ьтатоБ вычис,тений, у 1равляемОл у гснерати|)у и блокч технологическ; Х автол; а тов. 2. Устройство по i. , or.(C.-i тем. что. с целью ynpoJueiiiiH хстройстн;; и иовыилеиия еп; н;.:;,ежиост1-. схема при :ритета содеожпт двух110з ;:;|о 1нь;с и Ti rxno3iiiuiOHHbie , сердечпм -;; perenci: ; НИИ состоян; Я ключей и ,.е 4)С)::мг ровате,П1 тока; обл;ог чи счгггывания ,;.з хпозиционных и грсхпо ;пцпОП:иго ключоП no.:i СОСДИНСНЬ; К оОлОГКЗМ ;)Sili;Ci; СерДСЧП i. регенерации, в ;е;;ь считывании котопь;-. включены обыотк;; .jniiici; и:.;::ульс ;ых ibopмирозатслсй Tf;K;i ; обмогки сбрсса JviH чей.

Y