CS242073B1 - Zapojení mikropočítačového diferenčního členu pro řízení souřadnic stroje - Google Patents

Abstract

Řešení se týká řízení obráběcích strojů, robotů a manipulátorů. Vstupní datový obvod provádí zápis a výstupní datový výpis dat z pamětí. Vstupní adresový obvod zajišťuje přivedení adresy, na kterou nebo ze které budou data uložena či vypsána. Řídicí obvod na základě této adresy a hodnoty signálu z pozorovacího adresového obvodu řídí postup zápisu a čtení. Volicí adresový obvod generuje adresu desky pro porovnávací adresový obvOd. Mikropočítačový blok provádí početní a logické operace pro řízení pohybu souřadnic. Vstupní tvarovací obvod tvaruje a vyhodnocuje signály z čidla polohy, kontrolní obvod testuje připojení a správnost napájení čidla polohy. Spínací obvod přivádí polohovou odchylku v číslicové formě na převáděcí obvod, v němž je odchýlka převedena na analogovou hodnotu. Obslužný obvod zajišťuje synchronnost převodu. Využije se při řízení obráběcích strojů, manipulátoru a robotů.

Description

Vynález se týká zapojení diferenčního členu s mikropočítačem pro číslicové řízení souřadnic obráběcích strojů, robotů a manipulátorů.

Diferenční členy pro řízení souřadnic strojů v polohové, případně rychlostní vazbě se v současné době zpravidla realizují mikropočítačem a řadou dalších přídavných zapojení pro zpracování signálů z odměřování, dvouhodnotových vstupních signálů, číslicově analogový převod apod. Diferenční člen je tak složen z řady dílčích celků, které se obvykle vytvářejí jako samostatné dílčí celkyjvzájemně propojené propojovací svorkovnicí.

Uvedené řešení má několik nevýhod. Použitímpropojovacích prvků , to je svorkovnice, letovaných nebo ovíjených spojů se zhoršuje spolehlivost zapojení a zvyšují se náklady na jeho realizaci. Při oživování a nastavování je zpravidla nutno nastavovat každý dílčí celek zvlášt a po jejich propojení v. druhém kroku kontrolovat ještě činnost celého zapojení. Při servisních opravách je nutná výměna celé desky převodníků v případě poruchy jednoho z nich. Potom je třeba znova nastavit převodníky pro všechny souřadnice.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení mikropočítačového diferenčního členu pro řízení souřadnic strojů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že odměřovací vstup zapojení je spojen se signálním vstupem vstupního tvarovacího obvodu, jehož druhý směrový výstup je spojen s přičítacím odměřovacím vstupem mikropočítačového bloku. Odečítací odměřovací vstup mikropočítačového bloku je spojen s prvním směrovým výstupem vstupního tvarovacího obvodu_fjehož hodinový vstup je ·* 2 —

242 073 spojen s časovacím vstupem zapojení· Oznamovací výstup zapojení je spojen se synchronizačním stykovým výstupem mikropočítačového bloku, jehož zastavovací odměřovací vstup je spojen s najížděcím výstupem vstupního tvarovacího obvodu· Datový vstup zapojení je spojen s hodnotovým datovým vstupem vstupního datového obvodu, jehož řízený datový výstup je spojen se zapisovacím datovým vstupem mikropočítačového bloku. Stykový datový výstup mikropočítačového bloku je spojen s předávacím datovým vstupem výstupního datového obvodu, jehož odpojovači datový výstup je spojen s datovým výstupem zapojení. Adresový vstup zapojení je spojen s prvním porovnávacím vstupem porovnávacího adresového obvodu a s hodnotovým adresovým vstupem vstupního adresového obvodu, jehož řízený adresový výstup je spojen s povelovým adresovacím vstupem mikropočítačového bloku. Uvolňovací stykový výstup mikropočítačového bloku je spojen se stykovým blokovacím vstupem řídicího obvodu, jehož vnitřní zapisovací výstup je spojen s uvolňovacím datovým vstupem vstupního datového obvodu a se zapisovacím povelovým vstupem mikropočítačového bloku, čtecí povelový vstup mikropočítačového bloku je spojen s ovládacím datovým vstupem výstupního datového obvodu a s vnitřním čtecím výstupem řídicího obvodu, jehož stykový zápisový vstup je spojen se zápisovým vstupem zapojení. Čt^cí vstup zapojení je spojen se stykovým čtecím vstupem řídicího obvodu, jehož stykový vybírací vstup je spojen s vybíracím výstupem porovnávacího adresového obvodu. Druhý porovnávací vstup porovnávacího adresového obvodu je spojen s předvoleným adresovým výstupem volicího adresového obvodu. Vnitřní povolovací výstup řídicího obvodu je spojen s uvolňovacím adresovým vstupem vstupního adresového obvodu. Řídicí synchronizační výstup mikropočítačového bloku je spojen s řídioím taktovacím vstupem obslužného obvodu. Obslužný taktovací výstup obslužného obvodu je spojen s taktovacím vstu242 073 pem převáděcího obvodu, jehož zadávací vstup je spojen s upraveným hodnotovým výstupem spínacího obvodu· Řídicí hodnotový vstup spínacího obvodu je spojen s testovacím výstupem zapojení a s odchylkovým hodnotovým výstupem mikropočítačového bloku, jehož povelový nulovací vstup je spojen s nulovacím vstupem zapojení· Napájecí vstup zapojení je spojen s odměřovacím napájecím vstupem kontrolního obvodu, jehož chybový odměřovací výstup je spojen s testovacím odměřovacím vstupem mikropočítačového bloku· Povelový přerušovací vstup mikropočítačového bloku je spojen s přerušovacím vstupem zapojení, jehož napájecí výstup je spojen s testovacím odměřovacím výstupem kontrolního obvodu· Analogový výstup převáděcího obvodu je spojen s ovládacím výstupem zapojení·

Výhodou zapojení je, že tvoří úplný funkční blok pro řízení souřadnic, řešený tak, že umožňuje sestavení na jediném plošném spoji· Vzniká tak značná úspora při realizaci, nebol odpadají drahé propojovací prvky pro spojení jed notlivých dílčích částí a současně se zvyšuje spolehlivost zapojení. Další úspory vznikají při oživování a nastavování, kdy je možno celou část pro řízení souřadnice oživit a nastavit v jednom kroku. Takto sestavený přístroj usnadňuje servisní opravy, nebot umožňuje provést opravu řízení Jedné souřadnice rychlým výměnným způsobem a zkrátit tak prostoje strojů, jejichž cena je často mnohonásobně vyšší než cena řídicího systému₀ Vzhledem k univerzálnosti řešení je možno využít takto sestavený přístroj pro řízení různých typů strojů, čímž se zvyšuje seriovost jeho výroby a klesají výrobní náklady.

Příklad zapojení mikropočítačového diferenčního členu pro řízení souřadnic strojů podle vynálezu je znázorněn na připojeném blokovém schématu.

Jednotlivé bloky je možno charakterizovat takto: Mikropočítačový blok 1 je tvořen mikroprocesorem a jeho pomocnými

242

- 4 obvody a pamětmi, zpracovává podle programu uloženého v pa měti typu EEROM vstupní signály a na základě tohoto zpraco vání vytváří signály výstupní. Vstupní datový obvod 2 je tvořen budičem sběrnice a slouží k zápisu dat. Výstupní datový obvod 2 3© tvořen budičem sběrnice a umožňuje čtení dat. Vstupní adresový obvod £ je tvořen budičem sběrnice a logickými obvody opakování a negace a umožňuje vnější adresování pamětí. Eorovnávací adresový obvod 2 je tvořen logickými prvky porovnání a umožňuje ve větších systémech ovládat jednotlivé diferenční členy. Řídicí obvod 6 je tvořen kombinačními a sekvenčními logickými prvky a zajišťuje časové posloupnosti signálů při čtení a zápisu dat. Volicí adresový obvod 2 je tvořen logickým přepínačem a je na něm nastavena adresa diferenčního členu. Vstupní tvarovací obvod 8 je tvořen kombinačními a sekvenčními logickými prvky a zpracovává signály ze snímače polohy. Převáděcí obvod 2 tvořen číslicově analogovým převodníkem a převádí číslicovou hodnotu odchylky na hodnotu analogovou. Obslužný obvod 10 je tvořen spínacími obvody a zajišťuje synchronizaci číslicově analogového převodu s výpočtem odchylky. Spínací obvod 11 je tvořen spínacími prvky a upravuje hodnotu odchylky na signál vhodný pro číslicově analogový převod. Kontrolní obvod 12 je tvořen spínacími logickými obvody a tranzistory a zajišťuje a kontroluje správnost napájení pro odměřovací prvky.

Jednotlivá bloky jsou zapojeny takto: odměřovací vstup 55 zapojení je spojen se signálním vstupem 801 vstupního tvarovacího obvodu 8, jehož druhý směrový výstup 805 je spojen s přičítacím odměřovacím vstupem 101 mikropočítačového bloku 1. Odečítači odměřovací vstup 102 mikropočítačového bloku 1 je spojen s prvním směrovým výstupem 804 vstupního tvarovacího obvodu 8, jehož hodinový vstup 802 je spojen s časovacím vstupem 54 zapojení. Oznamovací výstup 59 zapojení je spojen se synchronizačním stykovým výstupem 113

- 5 *242 073 mikropočítačového bloku 1, jehož zastavovací odmčřovací vstup 10£ je spojen s najížděcím výstupem 803 vstupního tvarovacího obvodu 8. Datový vstup 50 zapojení je spojen s hodnotovým datovým vstupem 201 vstupního datového obvodu 2, jehož řízený datový výstup 203 je spojen se zapisovacím datovým vstupem 104 mikropočítačového bloku 1. Stykový datový výstup 115 mikropočítačového bloku 1 je spojen s předávacím datovým vstupem 301 výstupního datového obvodu £, jehož odpojovači datový výstup 303 je spojen s datovým výstupem 6® zapojení. Adresový vstup 51 zapojení je spojen s prvním porovnávacím vstupem 501 porovnávacího adresového obvodu £ a s hodnotovým adresovým vstupem 401 vstupního adresového obvodu £, jehož řízený adresový výstup 403 je spojen s povelovým adresovacím vstupem 110 mikropočítačového bloku 1. Uvolňovací stykový výstup 112 mikropočítačového bloku 1 je spojen se stykovým blokovacím vstupem 604 řídicího obvodu 6, jehož vnitřní zapisovací výstup 605 je spojen s uvolňovacím datovým vstupem 202 vstupního datového obvodu 2 a se zapisovacím povelovým vstupem 105 mikropočítačového bloku X* čtecí povelový vstup 106 mikropočítačového bloku 1 je spojen s ovládacím datovým vstupem 302 výstupního datového obvodu £ a„s vnitřním Čtecím výstupem 606 řídicího obvodu jehož stykový zápisový vstup 601 je spojen se zápisovým vstupem 52 zapojení. Čtecí vstup 53 zapojení je spojen se stykovým čtecím vstupem 602 řídicího obvodu 6, jehož stykový vybíraoí vstup 603 je spojen s vybíracím výstupem 503 porovnávacího adresového obvodu £· Druhý porovnávací vstup 502 porovnávacího adresového obvodu £ je spojen s předvoleným adresovým výstupem 7Q1 volicího adresového obvodu X· Vnitřní povolovací výstup 607 řídicího obvodu 6 je spojen s uvolňovacím adresovým vstupem 402 vstupního adresového obvodu £· Řídicí synchronizační výstup 111 mikropočítačového bloku X je spojen s řídicím taktovacím vstupem 1001 obslužného obvodu 10. Obslužný

242 073 taktovací výstup 1002 obslužného obvodu 10 je spojen s taktovacím vstupem 901 převáděcího obvodu 2» jehož zadávací vstup 902 je spojen s upraveným hodnotovým výstupem 1102 spínacího obvodu 11. Řídicí hodnotový vstup 1101 spínacího obvodu 11 je spojen s testovacím výstupem 63 zapojení a s odchylkovým hodnotovým výstupem 114 mikropočítačového bloku 1, jehož povelový nulovací vstup 108 je spojen s nulovacím vstupem 57 zapojení· Napájecí vstup 58 zapojení je spojen s odměřovacím napájecím vstupem 1201 kontrolního obvodu 12. jehož chybový odměřovaní výstup 1202 je spojen s testovacím odměřovacím vstupem 107 mikropočítačového bloku 1. Povelový přerušovací vstup 109 mikropočítačového bloku i je spojen s přerušovacím vstupem 56 zapojení, jehož napájecí výstup 61 je spojen s testovacím odměřovacím výstupem 1203 kontrolního obvodu 12· Analogový výstup 903 převáděcího obvodu 2 je spojen s ovládacím výstupem 62 zapojení.

Zapojení pracuje takto· Hodnota žádaného pojezdu souřadnice se přivede přes datový vstup 50 zapojení na hodnotový datový vstup 201 vstupního datového obvodu 2· Adresa, na kterou má být tato hodnota uložena/se přivede přes adresový vstup 51 zapojení na hodnotový adresový vstup 401 vstupního adresového obvodu £ a současně na první porovnávací vstup 501 porovnávacího adresového obvodu Vlastní příkaz k zápisu se přivede přes zápisový vstup 52 zapojení na stykový zápisový vstup 601 řídicího obvodu 6. Pokud adresa na prvním porovnávacím vstupu 501 porovnávacího adresového obvodu 2 je shodná s adresou nastavenou ve volicím adresovém obvodu 2 ^a přivedenou z předvoleného adresového výstupu 701 volicího adresového obvodu 2 na druhý porovnávací vstup 502 porovnávacího adresového obvodu vznikne na vybíracím výstupu 503 porovnávacího adresového obvodu 5, signál potvrzující výběr diferenčního členu. Tento signál se přivede na stykový vybírací vstup 603 řídicího obvodu 6, který signálem ze svého vnitřního zapisovací242 073 ho výstupu 605 žádá přes zapisovací povelový vstup 105 mikropočítačového bloku 1. o povolení k provedení zápisu. Toto povolení generuje mikropočítačový blok 1, na svém uvolňovacím stykovém výstupu 112 odkud se vede na stykový blokovací vstup 604 řídicího obvodu 6. Po jeho vyhodnocení v řídicím obvodu 6 uplatní se signál z jeho vnitřního zapisovacího výstupu 605 na uvolňovacím datovém vstupu 202 vstupního datového obvodu 2, který vyšle data ze svého řízeného datového výstupu 203 na zapisovací datový vstup 104 mikropočítačového bloku 1· Potvrzení o převzetí dat vysílá pak mikropočítačový blok 1 ze svého synchronizačního stykového výstupu 113 na oznamovací výstup 59 zapojení· Při čtení dat z paměti mikropočítačového bloku 1 je postup přivedení adresy a jejího vyhodnocení zcela shodný s postupem při zápisu dat. Povel ke čtení se přivádí přes čtecí vstup 53 zapojení na stykový čtecí vstup 602 řídicího obvodu 6. Řídicí obvod 6. generuje žádost o čtení na svém vnitřním čtecím výstupu 606jodkud se tato žádost vede na čtecí povelový vstup 106 mikropočítačového bloku 1. Signálem na svém uvolňovacím stykovém výstupu 112 informuje mikropočítačový blok 1 přes stykový blokovací vstup 604 řídicí obvod o vyslání čtených dat ze svého stykového datového výstupu 115 na předávací datový vstup 301 výstupního datového obvodu 2· přijmutí této informace v řídicím obvodu 6, uplatní se jeho signál z vnitřního čtecího výstupu 606 na ovládacím datovém vstupu 302 výstupního datového obvodu 2 ^a tento obvod vyšle data ze svého odpojovacího datového výstupu 303 na datový výstup 60 zapojení. Potvrzení o platnosti dat vysílá mikropočítačový blok 1 ze svého synchronizačního stykového výstupu 113 na oznamovací výstup 59 zapojení· čtení dat slouží k získání informací o vnitřních stavech diferenčního členu, zápisem dat se předávají povely k činnosti a hodnoty žádaného pojezdu. Rozdíl mezi skutečnou polohou souřadnice a polohou žádanou vyhodnotí mikropočítačový blok 1 na svém odchylkovém hodnotovém výstupu 114

242 073 jako polohovou odchylku v číslicové formě· Tato hodnota se přivede na testovací výstup 63 zapojení, který slouží jako kontrolní bod při nastavování a oživování diferenčního Členu a současně na řídicí hodnotový vstup 1101 spínacího obvodu 11. Spínací obvod 11 upraví signál na formu vhodnou pro převáděcí obvod % a na jeho zadávací vstup 902 ho vyšle ze svého upraveného hodnotového výstupu 1102. Výpočet odchylky se v mikropočítačovém bloku 1 provádí cyklicky na základě signálu přiváděného přes přerušovací vstup 56 zapojení na povelový přerušovací « vstup 109 mikropočítačového bloku 1. Signál o platnosti odchylky v číslicové formě vysílá pak mikropočítačový blok 1 na svůj řídicí synchronizační výstup 111,odkud se signál vede na řídicí taktovací vstup .1001 obslužného obvodu 10. V obslužném obvodu 10 se signál amplitudově upraví na hodnotu vhodnou pro převáděcí obvod 2» ^na jehož taktovací vstup 901 se přivede z obslužného taktovacího výstupu 1002, obslužného obvodu 10. Na základě tohoto signálu provede převáděcí obvod £ nový číslicově analogový převod a hodnotu odchylky v analogové formě vyšle ze svého analogového výstupu 903 na ovládací výstup 62 zapojení. Takto získaná hodnota odchylky v analogové formě slouží k řízení zesilovačů pohonu. Na základě této odchylky nastane pohyb řízené souřadnice a informace o tomto pohybu se z Čidla přivede na odměřovací vstup 55 zapojení a odtud na signální vstup 801 vstupního tvarovacího obvodu 8. Za pomoci hodinového signálu, přivedeného přes časovači vstup 54 zapojení na hodinový vstup 802 vstupního tvarovacího obvodu 8₍rozdělí vstupní tvarovací obvod 8 signál na svém signálním vstupu 801 na signál o pohybu souřadnice v prvním směru, který ze svého prvního směrového výstupu 804 vyšle na odečítací odměřovací vstup 102 mikropočítačového bloku 1, na signál o pohybu souřadnice ve druhém směru, který ze svého druhého směrového výstupu 805 vyšle na přičítací odměřovací vstup 101

242 073 mikropočítačového bloku 1 a na signál o počáteční poloze odměřovacího čidla, který ze svého najížděcího výstupu 803 vyšle na zastavovací odměřovací vstup 103 mikropočítačového bloku 1. Touto cestou získá diferenční člen informaci o pohybu souřadnice ₍jímž se kompenzuje polohová odchylka a informaci o počáteční poloze čidla, která slouží k zastavení pohybu při najíždění do počátečního bodu· Napájení pro čidlo polohy se přivádí na napájecí vstup 58 zapojení a odtud na odměřovací napájecí vstup 1201 kontrolního obvodu 12. Tento obvod kontroluje velikost a tvar signálu odebíraného čidlem z testovaného odměřovacího výstupu 1203 kontrolního obvodu 1,2 přes napájecí výstup 6l zapojení a v případě poruchy čidla vyhodnotí informaci o této poruše a vyšle ji ze svého chybového odměřovacího výstupu 1202 na testovací odměřovací vstup 107 mikropočítačového bloku 1·

Při současné činnosti víoe diferenčních členů v jednom systému se synchronizace startu programů ve všech diferenčních členech zajišíuje signálem přiváděným přes nulovací vstup 57 zapojení na povelový nulovací vstup 108 mikropočítačového bloku 1.

Vynález se využije při číslicovém řízení obráběcích strojů, robotů a manipulátorů·

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   242 073

   Zapojení mikropočítačového diferenčního členu pro řízení souřadnic strojů, vyznačující se tím, že odměřovaní vstup (55) zapojení je spojen se signálním vstupem (801) vstupního tvarovacího obvodu (8), jehož druhý směrový výstup (805) je spojen s přičítacím odměřovacím vstupem (101) mikropočítačového bloku (1), jehož odečítaní odměřovaní vstup (102) je spojen s prvním směrovým výstupem (804) vstupního tvarovacího obvodu (8), jehož hodinový vstup (802) je spojen s časovačím vstupem (54) zapojení, jehož oznamovací výstup (59) je spojen se synchronizačním stykovým výstupem (113) mikropočítačového bloku (1), jehož zastavovací odměřovaní vstup (103) je spojen s najížděcím výstupem (803) vstupního tvarovacího obvodu (8), a datový vstup (50) zapojení je spojen s hodnotovým datovým vstupem (201) vstupního datového obvodu (2), jehož řízený datový výstup (203) je spojen se zapisovacím datovým vstupem (104) mikropočítačového bloku (1), jehož stykový datový výstup (115) je spojen s předávacím datovým vstupem (301) výstupního datového obvodu (3), jehož odpojovači datový výstup (303) je spojen s datovým výstupem (60) zapojení, jehož adresový vstup (51) je spojen s prvním porovnávacím vstupem (501) porovnávacího adresového obvodu (5) a s hodnotovým adresovým vstupem (401) vstupního adresového obvodu (4), jehož řízený adresový výstup (403) je spojen s povelovým adresovacím vstupem (110) mikropočítačového bloku (1), jehož uvolňovací stykový výstup (112) je spojen se stykovým blokovacím vstupem (604) řídicího obvodu (6), jehož vnitřní zapisovací výstup (605) je spojen s uvolňovacím datovým vstupem (202) vstupního datového obvodu (2) a se zapisovacím povelovým vstupem (105) mikropočítačového bloku (1.), jehož čtecí povelový vstup (106) je spojen s ovládacím datovým vstupem (302) výstupního

   242 073 datového obvodu (3) a s vnitřním čtecím výstupem (606) řídicího obvodu (6), jehož stykový zápisový vstup (601) je spojen se zápisovým vstupem (52) zapojení, jehož čtecí vstup (53) je spojen se stykovým čtecím vstupem (602) řídicího obvodu (6), jehož stykový vybírací vstup (603) je spojen s vybíracím výstupem (503) porovnávacího adresového obvodu (5), jehož druhý porovnávací vstup (502) je spojen s předvoleným adresovým výstupem (701) volicího adresového obvodu (7), a vnitřní povolovací výstup (607) řídicího obvodu (6) je spojen s uvolňovacím adresovým vstupem .(402) vstupního adresového obvodu (4), a řídicí synchronizační výstup (111) mikropočítačového bloku (1) je spojen s řídicím taktovacím vstupem (1001) obslužného obvodu (10), jehož obslužný taktovací výstup (1002) je spojen s taktovacím vstupem (901) převáděcího obvodu (9), jehož zadávací vstup (902) je spojen s upraveným hodnotovým výstupem (1102) spínacího obvodu (11), jehož řídicí hodnotový vstup (1101) je spojen s testovacím výstupem (63) zapojení a s odchylkovým hodnotovým výstupem (114) mikropočítačového bloku (1), jehož povelový nulovací vstup (108) je spojen s nulovacím vstupem (57) zapojení, jehož napájecí vstup (58) je spojen s odměřovacím napájecím vstupem (1201) kontrolního obvodu (12), jehož chybový odměřovací výstup (1202) je spojen s testovacím odměřovacím vstupem (107) mikropočítačového bloku (1), jehož povelový přerušovací vstup (109) je spojen s přerušovacím vstupem (56) zapojení, jehož napájecí výstup (61) je spojen s testovacím odměřovacím výstupem (1203) kontrolního obvodu (12), a analogový výstup (903) převáděcího obvodu (9) je spojen s ovládacím výstupem (62) zapojení.