Устройство для программного управления технологическими процессами Советский патент 1981 года по МПК G05B19/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в манипуляторах и других объектах при создании робототехническжх комплексов.

Известно устройство для программного управления технологическими процессами tl .

Однако это устройство не содержит обратных связей с уцравляемым объектом, что ограничивает область его применения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для программного управления технологическими процессами, содержащее блок памяти и подключенный к первому входу устройства кодовый преобразователь, соединенный выходом с одним входом компаратора И .

Это устройство позволяет управлять различными по типу одиночными объектами (например, манипуляторами), однако оно не обеспечивает одновременно-

ГО управления группой объектов и не имеет шины связи с технологическим оборудованием. Это ограничивает функциональные возможности устройства и сужает область его применения.

Пель изобретения - расширение области применения устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для программного управления технологическими процессами, со10держащее блок памяти и подключенный одним входом к первому входу устройства кодовый преобразователь, соединены выходом с одним входом компаратора, введены блоки регистров, коммутатор,

IS дешифратор, нуль - индикатор, генераторы импульсов, счетчик и ключи, соединенные выходами с выходами устройства в входами - с выходом первого блока регистров, соединенным с другим входом

20 компаратора, я выходом первого генератора импульсов, подключенного входом к первым входам первого блока регист ров, блока памяти, второго генератора ИМПУЛ1:Х.:ОБ и CMOTII-IKil, V lOpl-O )|.1г1тор - ко второму входу счетигка и выходу блока памяти, соединенному со вторым входом первого блока регистров и одним входом коммутатора соединенно- го другим входом со вторым входом уст ройства через второй блок регистров, другой вход которого подключен к третье му входу первого блока регистров, другому входу кодового преобразователя, третьему входу блока памяти и выходу второго генератора импульсов, третий вход которого через нуль - индикатор и третий генератор импульсов соединен соответственно с выходом и третьим вхо дом счетчика. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства: на фиг. 2 - формат команд;на фиг, 3 -управляющие синхроимпульсы. Устройство содержит шину 1 связи с внешним обрудованием, второй блок 2 регистров (входной регистр), коммутатор 3, причем регистр 2 и коммутатор 3 составляют блок 4 связи с внешним оборудованием, шину 5 управляющих воздействий, ключи (они же развязывающие усилители) 6, первый генератор 7 импульсов (формирователь длительности управляющих воздействий), первый блок 8 регистров (выходные регистры), причем усилители 6, генератор 7 и регистры 8 составляют блок 9 управляющих воздейст вий, блок 1О памяти, блок 11 управлени состоящий из второго генератора 12 импульсов (синхроимпульсов), нуль- индикатор 13, счетчика 14, третьего (низко частотного) генератора 15 импульсов и дешифратора (команд) 16, шину 17 связи с датчиками, кодовый преобразователь (блок связи с датчиками) 18 и компаратор 19. Блок 4 связи с внешним оборудование предназначен для приема и анализа сигналов состояния внешнего оборудования, с которым взаимодействуют объекты упр ления и которое само может являться об ектом управления. Внешнее оборудование подключается к входу устройства по шине 1, Сигналы от оборудования фиксируются на входном регистре 2 в блоке 4 и затем через комутатор 3 этого блок подключаются к входу блока 10 памяти, где производится нализ состояния этих сигналов. Уйравляюший вход коммутатора 3 подключен к выходу блока 10 памяти. По этому входу задается номер внешнего входа, состояние которого нужно подать на вход блока 10 памяти. Блок 9 управляющих поо.-ичи-тыги гфедназначон для хранения, фо)мирования длительности, усиления и выдачи управляющих воздействий на объекты управления, которые подключаются к блоку по шине 5. Блок состоит из ряда выходных регистров 8 (по числу объектов управления), развязанных усилителями 6 и формирователя 7 длительности управляющих воздействий, Информащюнные входы регистров 8 связаны с выходом блока 1О памяти. Управляющие входы усилителей 6 подключены к выходу генератора 7, вход которого, а также управляющие входы регистров 8 подключены к соответствующим выходам дешифратора (команд) 16 в блоке 11 управления. Ключи 6 обеспечивают гальваническую развязку и усиление управляющих сигналов. Блок 10 памяти предназначен для хранения управляющей программы, выборки и выдачи команд в блоки 9, 4 и 11. Блок содержит стандартные для памяти элементы: счетчик адреса, запоминающее устройство и выходной регистр. Выход блока поцключен к входам блоков 4, 9 и 11, первый управляющий вход подключен к выходу блока 4, а второй к выходу дешифратора 16 команд в блоке 11. По последнему входу в блок памяти поступают сигналы изменения счетчика (ветвление программы). Блок 11 предназначен для управления работой всех составных частей устройства с помощью сигналов операций и .синхроимпульсов, а также для выборки программируемых выдержек времени. Блок состоит из дешифратора 16 команд, генератора 12 синхроимпульсов, нуль - индикатора 13, счетчика 14, низкочастотного, генератора 15. Счетный вход счетчика 14 подключен к выходу низкочастотного генератора 15, управляющий вход которого связан с выходом нуль - индикатора 13, вход Которого, в свою очередь связан с выходом счетчика 14. Управляющие входы счетчика 14 и генератора 12 синхроимпульсов подключены к соответствующим выходам дешифратора 16 команд. Выход нуль - индикатора 13 подключен к управляющему/входу генератора 12 синхроимпульсов;. -По этому входу производится блокировка синхроимпульсов при отсутствии нуля на счетчике 14, Второй управляющий вход генератора 12 синхроимпульсов является входом блока для подключения к выходу компаратора 10 с иоя1.к. блокировки синхроимпульсов при наличии сигнала несрав- нения. Дешифратор 16 команд соответст вующими выходами подключается к блокам 10 и 9. Выходы генератора 12 подключаются к входам синхронизации всех блоков.1 Сигналы операций с выхода дешифрат ра и синхроимпульсы от генератора 12 управляют работой триггерных схем (регистров) во всех блоках устройства. Блок 18 связи с датчиками предназначен для приема сигналов с датчиков положения объектов управления, преобразования их в двоичный код и выдачи его на первый вход компаратора 19 (те кущее положение объектов управления), второй вход которого подключен к выход ным регистрам 8 блока 9. Выход компа тора 19 подключен к управляющему входу генератора 12 синхроимпульсов в бло ке 11. Компаратор 19 сравнивает текущее положение объектов управления с за данным. Устройство работает следующим обра зом. Оно рассчитано на выполнение группы команд управления выходными регистрами блока 8 (не менее восемь команд); команды условного пропуска по состоянию одного из входов шины 1; команды безусловного перехода ; команды задания программируемых выдержек времени;команды условной задернски по состоянию одного из входов шины 1; команды остановки. Возможна реализация и других типов команд. Команда (фиг. 2) имеет два поля : поле кода команд КК и, поле адреса Код команды преобразуется в сигналы отдельных операций дешифратором 16. Сигналы операций управляют занесением адресной части команды в выходные регистры блока 9, в с етчик адреса блока Ю, в счетчик 14., Порядок выборки команд из запоминающего устройства последовательный по счетчику адреса и может быть изменен с помощью команд условного и безусловного ветвления путем занесения адреса с выходного регистра блока 10 памяти в счетчик адреса этого блока. При запуске устройства в блоке 11 начинает вырабатываться группа управляющих синхроимпульсов (фиг. 3). По импульсу И1 происходит выборка команды из запоминающего устройства блока 10 памяти. Т1о импульсу И2 происходит фиксация состояния щин 1 и 6 6 17 на регистрах в блоках 4 и 18. .ПО импульсу И4 адрес в блоке памяти увеличивается на единицу. По импульсу ИЗ происходит исполнение команд. По командам управления выходными регистрами 8 информация из адресной части регистра команд заносится в один из регистров 8 блока 9. Информация с вьЬсода регистра 8 поступает на вход усилителя 6, где стробируется сигналом с выхода генератора 7 (в качестве этой схемы может быть использован, например, одновибратор) и выдается по щине, 5 на объект управления, который начинает соответствующее движение в пространстве. Ввиду того, что заданное на выходе регистра 8 положение координат объекта по сравнению с текущим положением координат на выходе блока 18 изменилось, то на выходе комйаратора 19 по$юляет- ся сигнал несравнения. Этот сигнал поступает на вход генератора 12 и блокирует выработку импульсов и исполнение очередной команды до момента сравнения задан- ных и текущих координат. Блокировка включается только после последней команды из этой группы команд управления по сигналу из дещифраторэа 16 команд или по одному из разрядов адреса в команде. Ввиду того, что время выборки и исполнения группы команд управления объектами много меньше времени отработки управляющих воздействий этими объектами можно сказать, что управляющие воздействия выдаются одновременно на группу объектов управления. Команда условного пропуска содержит в адресе команды номер входа на шине 1. Этот номер с выхода регистра 2 пропускается через коммутатор 3 и поступает на вход счетчика в блоке 1О. Если этот сигнал равен единице, то счетчик адреса должен увеличиться на единицу по импульсу ИЗ и затем, как обычно, еще импульсом И4, а иначе состояние счетчика изменяется только импульсом И4. Этим обеспечивается пропуск очередной команды, если нужный сигнал присутствует ha входе устройства. По команде безусловного перехода происходит занесение адреса с выхода блока 10 памяти в счетчик адреса этого же блока. . По команде задания вьшержки времени величина задержки, указанная в адресе команды, заносится в счетчик 14. Так как состояние счетчика 14 стало отличным от нуля, то нуль - индикатор 13 разрешает работу генератора 15 и одновременно блокирует выработку синхроимпульсов. По сигналам из генератора 15 происходит последовательное вычитание единицы из счетчика 14. Как только его состояние станет равным нулю, нуль - индикатор 13 выключает генератор 12 и разрешает выработку синхроимпульсов и исполнение, следующей команды. В команде условной задержки в адресной части указьшается номер входа . на шине 1. В результате состояние этого сигнала через блок 4 подается на вход блока 10. Если указанный сигнал на шине связи равен нулю, то по сигналу операции блокируется увеличение счет чика адреса импульсом И4. Так как адрес ячейки ЗУ не изменился, то- эта команда будет выбираться и исполнятьея повторно до тех пор, пока опрашиваемый сигнал появится на входе устройства. Ко манда остановки сбрасывает триггер пус ка в генераторе 12 и прекращает рабо.ту устройства. Таким образом, наличие блока связи с внешним оборудованием и блока формирования управляющих воздействий позволяют одновременно управлять группой разнотипных объектов в том числе и тех нологическим оборудованием. Возможнос ветвления по сигналам от внешнего обо рудования позволяет строить гибкие прог раммы управления. Прогриммируемый таймер позволяет задавать .широкий интервал выдержек; времени при работе с оборудованием, не И «1ающим обратной связи с устройством,-,Это расширяет фун циональные возможности устройства. Предлагаемый принцип построения устройства позволяет просто изменять его конфигурацию путем резервирования количества йаналов управления. Устройство может быть использовано при автоматизации производственных процессов для управления манипулятором и сопутствующим им технологическим оборудованием. Особенно эффективно при менение устройства в робототехнологических комплексах на основе группы манипуляторов. В этом случае одно предлагаемое устройство может заменить . ряд устройств индивидуального управления манипуляторами и сопутствующим оборудованием. Кроме того, устройство может обмениваться сигналами по шинам 1 и 5 не только с объектами управления, но и с аналогичными устройст вами, диспетчерскими пультами или ЗВМ Эго позволяет использовать устройство не только в отдельных РТК, но и применятьв автоматизированных системах, управляемых ЗВМ. Премущества применения предлагаемого устройства заключаются в том, что оно позволяет управлять группой разнотипных объектов и заменить собой группу устройств индивидуального управления, в сочетании с предлагаемой системой команд строить более гибкие программы управления, допускает связь с управляющей ЭВМ, диспетчерскими пультами или .с аналогичными устройствами с целью синхронизации и передачи отдельных сообщений и может быть рассчитано на переменное число объектов управления. Кроме того, благодаря таймеру, команде условной задержки и блоку связи с внешним оборудованием оно позволяет управлять большим числом технологического оборудования, имеющего широкий разброс рабочих циклов с наличием и без iналичия сигналов: обратной связи. формула изобретения Устройство для программного управления технологическими процессами, содержащее блок памяти и подключенный одним входом к первому входу устройства кодовый преобразователь, соединенный выходом с одним входом компаратора, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет управления группой объектов по замкнутому контуру оно содеряшт блоки регистров, коммутатор, дешифратор, нуль - индикатор, генератора импульсов, счетчик и ключи, соединенные выходами с выходами устройства и входами - с выходом первого блока регистров, соединенным с другим входом компаратора,-и выходом первого генератора импул1 сов, подключенного входом к первым входам первого блока и регистров, блока памяти, второго генератора импульсов и счетчика, и через дешифратор ко второму входу счетчика и выходу блока памяти, соединенному со вторым входом первого блока регистров и одним входом коммутатора, соединенного другим входом со вторым входом устройства .через второй блок регистров, другой )вход которого подключен к третьему входу первого блока регистров, другому входу кодового преобразователя, третьему входу бпока памяти и выходу второго генератора импульсов, третий вход которого через нуль - индикатор и третий генератор импульсов соединен соответственно с выходом и третьим вводом счетчика.

фиг,1

I - Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 472332, кл, G- 05 В 19/08, 1974.

HZ

ч

Puz.Z

п

п

п