CS256848B1 - Zapojení přizpůsobovacího obvodu řídicího systému s velkým počtem vstupních a výstupních signálů - Google Patents

Abstract

Řešení se týká číslicového řízení obráběcích strojů a řeší zapojení přizpůsobovacího obvodu řídicího systému s velkým počtem vstupních a výstupních signálů. Řídicí blok přenáší informace strojního charakteru do matice registrů. Informaci načítá řadič a interpretuje ji vyvoláním příslušného úseku uživatelského programu styku se strojem. Při tom řeší aritmeticko logické operace nad signály postupujícími od stroje jednak prostřednictvím základního vstupního bloku a dále přes převodní blok prostřednictvím vstupních svorek prvního a druhého rozšíření zapojení. Výsledkem těchto aritmeticko logických operací jsou výstupní signály předávané na řízený stroj prostřednictvím základního výstupního bloku a přes převodní blok do prvního a druhého rozšiřovaoího výstupního bloku. Využije se u mikroprocesorových systémů pro řízení obráběcích strojů.

Description

Vynález se týká zapojení přizpůsobovacího obvodu řídícího systému s velkým počtem vstupních a výstupních signálů od řízeného stroje· Jsou známé číslicové řídící systémy, které umožňují přizpůsobit své zapojení danému výrobnímu stroji prostřednictvím externího programovatelného automatu s bezkontaktními bloky styku se strojem. Výhodou těchto zapojení je možnost pružně se přizpůsobit danému stroji při změně technologie, menší spotřeba energie a vyšší spolehlivost. K nevýhodám těchto zapojení patří komplikovaná komunikace řídícího systému s externím programovatelným automatem, která navíc omezuje počet standardně použitelných signálů rozhraní mezi řídícím systémem a výrobním strojem. Omezený počet signálů rozhraní umožňuje připojit číslicový řídící systém bez dalších úprav pouze k určité skupině strojů. Řídící systém tak ztrácí na univerzálnosti, což vede k dodatečným nákladům na další vývojové a projekční práce* K výrobě různých variant řídicích systémů pro různé skupiny strojů a k obtížnému servisu těchto rozmanitých variant. Uvedené nevýhody se výrazně projeví u složitých rozsáhlých strojů s velkým počtem vstupních a výstupních signálů, a to jak ve stadiu vývojových a projekčních pracá^ tak i při oživování stroje a při jeho servisu. Dále jsou známé číslicové řídící systémy, které řeší úlohy číslicového řízení i úlohy přizpůsobení řídícího systému bez externího programovatelného automatu. Nevýhodou těchto zapojení je, že jsou použitelné z důvodu omezené rychlosti řídícího výpočetního bloku pouze k jednoduchým strojům s malým počtem vstupních a výstupních signálů a vůbec neumož nu.jí složitější funkce přizpůsobovacích obvodů, jako například řízení zásobníku nástrojů nebo manipulátorů.

256 848 ” Z- Tyto nevýhody odstraňuje zapojení přizpůsobovacího obvodu řídícího systému s -velkým počtem vstupních a výstupních signálů od řízeného stroje podle vynálezu· Podstata vynálezu spočívá v tom, že obousměrný povelový vývod řídicího bloku je spojen s prvním obousměrným povelovým vývodem přepínacího bloku, jehož obousměrný informační vývod je spojen s obousměrným informačním vývodem matice registrů. Druhý obousměrný povelový vývod přepínacího bloku je spojen s obousměrným povelovým vývodem řadiče, s obousměrným povelovým vývodem základního vstupního bloku, s obousměrným povelovým vývodem základního výstupního bloku a se základním obousměrným povelovým vývodem převodního bloku. Základní obousměrný datový vývod převodního bloku je spojen s datovým výstupem základního vstupního bloku, s datovým vstupem základního výstupního bloku, s obousměrným datovým vývodem řídicího bloku, s obousměrným datovým vývodem řadiče a s obousměrným datovým vývodem přepínacího bloku. Výběrový vstup přepínacího bloku je spojen s adresovým výstupem řadiče, s adresovým výstupem řídicího bloku, s výběrovým vstupem základního vstupního bloku, s výběrovým vstupem základního výstupního bloku a se základním obousměrným adresovým vývodem převodního bloku. První rozšiřovací obousměrný povelový vývod převodního bloku je spojen s obousměrným povelovým vývodem prvního rozšiř,o vacího vstup» ního bloku a s obousměrným,povelovým vývodem prvního rozšiřovacího výstupního bloku, jehož datový výstup je spojen s prvním rozšiřovacím obousměrným datovým vývodem převodního bloku a s datovým výstupem prvního rozšiřovacího vstupního bloku. Výběrový vstup prvního rozšiřovacího vstupního bloku je spojen s výběrovým vstupem prvního rozšiřovacího výstupního bloku a s prvním rozšiřovacím obousměrným adresovým vývodem převodního bloku. Druhý rozěiřovací obousměrný povelový vývod převodního bloku je spojen s obousměrným povelovým vývodem druhého rozšiřovacího výstupního bloku

- 3 256 848 a β obousměrným povelovým vývodem druhého rozšiřovacího vstupního bloku, jehož datový výstup je spojen s datovým vstupem druhého rozšiřovacího výstupního bloku a se druhým rozšiřovacím obousměrným datovým vývodem převodního bloku. Druhý rozšiřovací obousměrný adresový vývod převodního bloku je spojen s výběrovým vstupem druhého rozšiřovacího výstupního bloku a s výběrovým vstupem druhého rozšiřovacího vstupního bloku. Každý datový vstup druhého rozšiřovacího vstupního bloku je spojen s odpovídající vstupní svorkou druhého rozšíření zapojení, Každá výstupní svorka druhého rozšíření zapojení je spojena s odpovídajícím datovým výstupem druhého rozšiřovacího výstupního bloku. Každý datový výstup prvního rozšiřovacího výstupního bloku je spojen s odpovídající výstupní svorkou prvního rozšíření zapojení. Každá vstupní svorka prvního rozšíření zapojení je spojena s odpovídajícím datovým vstupem prvního rozšiřovacího vstupního bloku. Každý datový výstup základního výstupního bloku je spojen s odpovídající základní výstupní svorkou zapojení. Každá základní vstupní svorka zapojení je spojena s odpovídajícím datovým vstupem základního vstupního bloku.

Výhodou uspořádáni podle vynálezu je, že umožňuje učinit přizpůsobení řídícího systému výrobního stroje 's velkým počtem vstupních a výstupních signálů univerzálním, což dovolí jeho připojení k libovolnému stroji. Přehledný blokový způsob zapojení zajišíuje jednoduché projektování přizpůsobení ke stroji jak po stránce technického, tak i programového vybavení. Propojení bloků adresovou a datovou sběrnicí zajišíuje jednoduchou a rychlou komunikaci řídícího bloku a bloku řadiče, takže počet signálů jejich rozhraní umožňuje normalizovat informační vazbu mezi nimi a celá kapacita tohoto rozhraní je využitelná prostřednictvím převodního bloku k informační vazbě se všemi vstup256 848 nimi a výstupními signály od řízeného výrobního stroje. Výpočetní schopnost tohoto zapojení je několikanásobně větší než u dosud známých zapojení, čímž toto zapojení umožňuje splnit nejnáročnější funkce přizpůsobení řídícího -systému i ke stroji s velkým počtem vstupních a výstupních signálů, například řízení zásobníků, manipulátorů a výměníků nástrojů, adaptivní řízení, ovládání polohovacích jednotek. Z univerzality zapojení vyplývá vysoká sériovost výroby řídícího systému s takovýmto přizpůsobením ke stroji, vedoucí ke snížení výrobních nákladů. Vzhledem k přehlednému uspořádání klesají rovněž nároky na údržbu, opravy a servis.

Příklad uspořádání podle vynálezu je znázorněn v blokovém schématu na připojeném výkresM·

Jednotlivé bloky je možno charakterizovat takto. Řídicí blok 1 je realizován mikroprocesorem» potřebnýnd podpůrnými logickými obvody, operační pamětí typu RABI a pevnou pamětí typu EPROM pro uložení základního programového vybavení řídícího systému. Řeší základní systémové funkce a koordinuje vzájemnou činnost ostatních bloků. Matice 2 registrů je tvořena pamětí typu RAM a logickými obvody kombinačního charakteru a slouží k uchování sighálů rozhraní mezi řídicím blokem 1 a řadičem 2* &adič 2 ^se skládá z mikroprocesoru, potřebných podpůrných logických obvodů, operační paměti typu RAM a pevné paměti typu EPROM pro uložení základního programového vybavení a uživatelského programu přizpůsobovacího obvodu. Přepínací blok £ se skládá z logických obvodů sekvenčního a kombinačního charakteru a slouží k přepojování informačních vazeb mezi maticí 2 registrů a dalšími bloky. Převodní blok £ je tvořen logickými obvody kombinačního a sekvenčního charakteru a slouží k převodu signálu přiváděného prvnímu i druhému rozšiřovacímu vstupnímu bloku a k prvnímu a druhému rozšiřovacírau výstupnímu bloku. Základní vstupní blok 6, první rozšiřovací vstupní blok 8 i druhý rozšiřovací vstup» ní blok 14 je stejný. Skládá se ze statických pamětí

256 848 a protiporuchových. členů. Slouží ke zprostředkování přenosu dvouhodnotových informací mezi výrobním strojem a řídicím systémem. Základní výstupní blok χ, první rozšiřovací výstupní blok £ i druhý rozšiřovaní výstupní blok 15 je stejný. Skládá se ze statických pamětí, protiporuchových členů a výstupních výkonových bezkontaktních spínacích prvků. Slouží ke spínání akčních členů stroje. Zapojení jednotlivých-bloků pro přizpůsobení řídicího systému s velkým počtem vstupních a výstupních signálů od řízeného stroje je provedeno takto. Obousměrný povelový vývod 11 řídicího bloku 1 je spojen s prvním obousměrným povelovým vývodem 42 přepínacího bloku £. Obousměrný informační vývod 41 přepínacího bloku £ je spojen s Obousměrným informačním vývodem 21 matice 2 registrů. Druhý obousměrný povelový vývod 45 přepínacího bloku j- je spojen s obousměrným povelovým vývodem 31 řadiče χ, s obousměrným povelovým vývodem 63 základního vstupního bloku 6, a obousměrným povelovým vývodem 73 základního výstupního bloku χ a se základním obousměrným povelovým vývodem 51 převodního bloku 2* Základní obousměrný datový vývod 52 převodního bloku 5. je spojen s datovým výstupem 62 základního vstupního bloku 6, s datovým vstupem 72 základního výstupního bloku X, s obousměrným datovým vývodem 12 řídicího bloku 1, s obousměrným datovým vývodem 32 řadiče X» a s obousměrným datovým vývodem 43 přepínacího bloku £· Výběrový vstup 44 přepínacího bloku j; je spojen s adresovým výstupem 33 řadiče 2» ^a adresovým výstupem 13 řídicího bloku 1, s výběrovým vstupem 61 základního vstupního bloku j6, s výběrovým vstupem 71 základního výstupního bloku χ a se základním obousměrným adresovým vývodem 53 převodního bloku χ. První rozšiřovaní obousměrný povelový vývod 54 převodního bloku X je spojen s obousměrným povelovým vývodem 83 prvního rozšiřován ího vstupního bloku 8 a s obousměrným

236 848 povelovým vývodem 93 prvního rozšiřovaoího výstupního bloku X· Datový výstup 92 prvního rozšiřovaoího výstupního bloku X je spojen s prvním rozšiřovaoím obousměrným datovým vývodem 55 převodního bloku X a a datovým výstupem 82 prvního rozšiřovacího vstupního bloku 8. Výběrový vstup 81 prvního rozšiřovaoího vstupního bloku 8 je spojen s výběrovým vstupem 91 prvního rozšiřovaoího výstupního bloku X a s prvním rozšiřovaoím obousměrným adresovým vývodem 56 převodního bloku χ. Druhý rozšiřovací obousměrný povelový vývod 57 převodního bloku X je spojen s obousměrným povelovým vývodem 153 druhého rozšiřovaoího výstupního bloku 15 a s obousměrným povelovým vývodem 143 druhého rozšiřovaoího vstupního bloku 14. Datový výstup 142 druhého rozšiřovaoího vstupního bloku 14 je spojen s datovým vstupem 152' druhého rozšiřovaoího výstupního bloku 15 a se druhým rozšiřovaoím obousměrným datovým vývodem 58 převodního bloku χ. Druhý rozšiřovací obousměrný adresový vývod 59 převodního bloku X je spojen s výběrovým vetupem 151 druhého rozšiřovaoího výstupního bloku 15 a s výběrovým vstupem 141 druhého rozšiřovaoího vstupního bloku 14. Každý datový vstup 144.1 až 144.n druhého rozšiřovaoího vstupního bloku 14 je spojen s odpovídající vstupní svorkou 60.1 až 60.n druhého rozšíření zapojení. Každá výstupní svorka 70.1 až 70.a druhého rozšíření zapojení je spojena s odpovídajícím datovým výstupem 154»! až 154.n druhého rozšiřovaoího výstupního bloku 15. Každý datový výstup 94.1 až 94.a prvního zrozšiřovaoího výstupního bloku χ je spojen s odpovídající výstupní svorkou 50.1 až 50.n prvního rozšíření zapojení. Každá vstupní svorka 40.1 až 40.n prvního rozšíření zapojení je spojena s odpovídajídm datovým vstupem 84.1 až 84 >n prvního rozšiřovaoího vstupního bloku 8. Každý datový výstup 74.1 až 74.n základního výstupního bloku X je spojen s odpovídající základní výstupní svorkou 30.1 až 30.n zapojení. Každá základní vstupní svorka 20.1 až 20.n zapojení je spojena s odpovídajícím datovým vstupem 64.1 až 64.n základního vstupního bloku 6.

256 848 “ ť Zapojení pracuje takto, činnost řídicího bloku 1 probíhá v závislosti na operačním systému, jenž je uložen v jeho pevné paměti typu EPROM. V případě, že řídící blok 1 nalezne ve zpracovávaném řídicím programu příkazy strojního chrakteru, požádá prostřednictvím svého obousměrného povelového vývodu 11 signálem na první obousměrný povelový vývod 42 přepínacího bloku o umožnění přístupu do matice <2 registrů. Po potvrzení požadavku přenese řídicí blok 1 informace týkající se řízení stroje ze svého obousměrného datového vývodu 12 na obousměrný datový vývod 43 přepínacího bloku J^z jehož obousměrného informačního vývodu 41 se přenesou na obousměrný informační vývod 21 matice 2, registrů. Tato informace se uloží na příslušné místo v ro.zhraní řídicí systém - stroj v závislosti na adresové informaci postupující ^lz adresového výstupu 13 řídicího bloku 1 na výběrový vstup 44 přepínacího bloku Jl·· Činnost řadiče 2 probíhá rovněž v závislosti na operačním systému, uloženém spolu s uživatelským programem styku se strojem v jeho pevné paměti typu EPROM. Operační systém inicializuje čtení informace od řídicího bloku 1 týkající se řízeného stroje tím způsobem, že prostřednictvím svého obousměrného povelového vývodu 31 vyšle řadič £ signál na druhý obousměrný povelový vývod 45 přepínacího bloku Tímto signálem požádá o umožnění přístupu do matice 2 registrů. Po potvrzení požadavků se přenese informace týkající se řízení stroje z obousměrného informačního vývodu 21 matice 2 registrů na obousměrný informační vývod 41 přepínacího bloku £. Z jeho obousměrného datového vývodu 43 se informace čte přes obousměrný datový vývod 32 do řadiče 2 v závislosti na adresovém signálu, přicházejícím z jeho adresového výstupu 33 na výběrový vstup 44 přepínacího bloku J,. Potom se čtená informace v řadiči 2 interpretuje vyvoláním příslušného úseku uživatelského programu styku se strojem v podobě aritmeticko-logiokých operací nad vnitřními signály uloženými ve své operační

256 848 paměti RAM a nad signály postupujícími od stroje jednak prostřednictvím základních vstupních svorek 20»1 až 20»n zapojení na první až poslední datový vstup 64,1 až 64.n základního vstupního bloku 6 a dále prostřednictvím vstupních svorek 40»! až 40.n prvního rozšíření zapojení na první až poslední datový vstup 84.1 až 84.n prvního rozšiřovaoího vstupního bloku 8 a prostřednictvím vstupních svorek 60.1 až 6o.n zapojení na první až poslední datový vstup 144.1 až 144, n druhého rozšiřovaoího vstupního bloku 14. Vstupní signály přicházející na první až poslední datový vstup 84.1 až 84.n prvního rozšiřovaoího vstupního bloku 8 se z jeho datového výstupu 82 přivádějí na první rozŠiřovací obousměrný datový vývod 55 převodního bloku g. Přenos těchto vstupních signálů se provádí prostřednictvím povelů přicházejících na výběrový vstup 81 a na obousměrný povelový vývod 83 prvního rozšiřovaoího vstupního bloku 8 z odpovídajících vývodů převodního bloku g. Obdobným způsobem přicházejí vstupní signály ze druhého rozšiřovaoího vstupního bloku 14 na druhý rozŠiřovací obousměrný datový vývod 58 převodního bloku g. Vstupní signály přicházející na první rozŠiřovací obousměrný datový vývod 55 a na druhý rozŠiřovací obousměrný datový vývod 58 sé přenesou ze základního obousměrného datového vývodu 52 převodního bloku g na obousměrný datový vývod 32 řadiče g v závislosti na signálech přicházejících z obousměrného povelového vývodu 31 a z adresového výstupu 33 řadiče g na základní obousměrný povelový vývod 51 a na základní obousměrný adresový vývod 53 převodního bloku g. Obdobným způsobem probíhá přenos vstupních signálů z datového výstupu 62 základního vstupního bloku 6 na obousměrný datový vývod 32 řadiče g. Výsledkem těchto aritmetickologických operací jsou výstupní signály předávané po datové sběrnici do základního výstupního bloku £ a přes převodní blok g do prvního rozšiřovaoího výstupního bloku g a do

256 848

- 9 druhého rozšiřovacího výstupního bloku 15. Odtud se pak tyto signály podávají prostřednictvím výstupních svorek 30*1 až 30»n zapojení a dále prostřednictvím výstupních svorek 50.1 aŽ 50.n prvního rozšíření zapojení a prostřednictvím výstupních svorek 70*1 až 70.Π druhého rozšíření zapojení na řízený stroj v závislosti na příslušných povelových a adresových signálech přicházejících z obousměrného povelového vývodu 31 a adresového výstupu 33 řadiče 2· θ provedené aritmetioko-logické operaci podává řadič 2 zpětné hlášení do matice 2 registrů. Odkud se zpětné hlášení o vykonaném strojním příkazu přenese přes přepínací blok £ do řídicího bloku 1 pomocí příslušně propoj enýchjpovelových, datových, adresových a výběrových vývodů· Celá činnost se v závislosti na zpracovávaném řídicím programu a uživatelském programu styku se strojem pediodicky opakuje·

Vynálezu se využije zejména pro mikroprocesorové systémy pro řízení výrobních strojů, robotů a dalších zařízení, kde je nutné přizpůsobení řídícího systému ke stroji s velkým počtem vstupních a výstupních signálů.

Claims (1)

1. Zapájení přizpůsobovacího obvodu řídicího systému s velkým počtem vstupních a výstupních signálů, od řízeného stroje, vyznačující se tím, že obousměrný povelový vývod (11) řídicího bloku (1) je spojen s.prvním obousměrným povelovým vývodem (42) přepínacího bloku (4), jehož obousměrný informační vývod (41) je spojen s obousměrným informačním vývodem (21) matice (2) registrů, a druhý obousměrný povelový vývod (45) přepínacího bloku (4) je spojen s obousměrným povelovým vývodem (31) řadiče (3), s obousměrným povelovým vývodem (63) základního vstupního bloku (6), s obousměrným povelovým vývodem (73) základního výstupního bloku (7) a se základním obousměrným povelovým vývodem (51) převodního bloku ($), jehož základní obousměrný datový vývod (52) je spojen s datovým výstupem (62) základního vstupního bloku (6), s datovým vstupem (72) základního výstupního bloku (7), s obousměrným datovým vývodem (12) řídicího bloku (1), S obousměrným datovým vývodem (32) řadiče (3), a s obousměrným datovým vývodem (43) přepínacího bloku (4), jehož výběrový vstup (44) je spojen s adresovým výstupem (33) řadiče (3)» s adresovým výstupem (13) řídicího bloku (1), s výběrovým vstupem (61) základního vstupního bloku (6) , s výběrovým vstupem (71) základního výstupního bloku (7) a se základním obousměrným adresovým vývodem (53) převodního bloku (5), jehož první rozšiřóvací obousměrný povelový vývod (54) je spojen s obousměrným povelovým vývodem (83) prvního rozšiřovaoího vstupního bloku (8) a s obousměrným povelovým vývodem (93) prvního rozšiřovacího výstupního bloku (9), jehož datový výstup (92) je spojen s prvním rozšiřovaoím obousměrným datovým vývodem (55) převodního bloku (5) a s datovým výstupem (82) prvního rozšiřovacího vstupního bloku (8), jehož výběrový vstup (81) je spojen a výběrovým vstupem (91) prvního rozšiřovacího výstupního

   - Ή256 848 bloku (9) as prvním rozsiřovacím obousměrným adresovým vývodem (56) převodního bloku (5), jehož druhý rozšiřovací obousměrný povelový vývod (57) je spojen s obousměrným povelovým vývodem (153) druhého rozšiřovacího výstupního bloku (15) a s obousměrným povelovým vývodem (143) druhého rozšiřovacího vstupního bloku (14), jehož datový výstup (142) je spojen s datovým vstupem (152) druhého rozšiřovacího výstupního bloku (15) a se druhým rozsiřovacím obousměrným datovým vývodem (58) převodního bloku (5), jehož druhý rozšiřovací obousměrný adresový vývod (59) je spojen s výběrovým vstupem (151) druhého rozšiřovacího výstupního bloku (15) a s výběrovým vstupem (141) druhého rozšiřovacího vstupního bloku (14), jehož každý datový vstup (144.1 až 144.n) je spojen s odpovídající vstupní svorkou (60.1 až 6O.n) druhého rozšíření zapojení, jehož každá výstupní svorka (70.1 až 70.n) druhého rozšíření je spojena s odpovídajícím datovým výstupem (154.1 až 154.n) druhého rozšiřovacího výstupního bloku (15), a každý datový výstup (94.1 až 94.n) prvního rozšiřovacího výstupního bloku (9) je spojen s odpovídající výstupní svorkou ^50.1 až 50.n) prvního rozšíření zapojení, jehož každá vstupní svorka (40.1 až 40.n) je spojena s odpovídajícím datovým vstupem (84.1 až 84.n)·prvního rozšiřovacího vstupního bloku (8) a každý datový výstup (74*1 až 74.n) základního výstupního bloku (7) je spojen s odpovídající základní výstupní svorkou (30.1 až 30.n) zapojení, jehož každá základní vstupní svorka (20.1 až 20.n) je spojena s odpovídajícím datovým vstupem (64.1 až 64.n) základního vstupního bloku (6).