SU1462246A1

SU1462246A1 - Устройство дл программного управлени

Info

Publication number: SU1462246A1
Application number: SU864192364A
Authority: SU
Inventors: Леонид Дмитриевич Минутин; Юлия Юрьевна Минутина
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1986-12-24
Publication date: 1989-02-28

Abstract

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и предназначено дл управлени шаговы- .ми электроприводами станков с ЧЩ и прецизионных манипул торов. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей и увеличение быстродействи . Устройство дл программного управлени содержит генератор импульсов 1, счетчик импульсов 2, блок па- м ти 3, триггеры 4, 10, элементы ИЛИ 8 и 82, схему сравнени 6, делитель импульсов 7, элемент И 9, счетчик 5 числа шагов. Устройство формирует задаваемое извне число импульсов дл исполнительного привода с часто- той, измен ющейс по закону, определ емому информацией в блоке 3 пам ти . Схема 6 сравнени определ ет момент начала торможени . Триггер 10 регулирует поступление инкременти- рующих импульсов на счетчик 2, обеспечива два закона разгона. 7 ил. . с (Л

Description

Изобретение относитс к автомати-- ке и вычислительной технике и предназначено дл использовани в системах управлени шаговыми приводами прецизионных координатных столов.

Целью изобретени вл етс увеличение быстродействи и функциональных возможностей.

. На фиг. 1 представлена функцио- нальна схема устройства; на фиг. 2- 4. т временные диаграммы его работы: на фиг. 5 - кривые разгона и торможени дл случаев холостого хода и прохода с деталью;, на фиг. 6 - 7 ва-i рианты реализации делител 7 и временные диаграммы работы.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, блок 3 пам ти, первый триггер 4, счетчик 5 числа шагов, схему 6 сравнени , делитель 7 импульсов, первый 8, и второй 8j элементы ШШ, элемент И 9,

второй триггер 10, входы 11 -начальной установкиJ 12 - признака отсутстВИЯ детали, 13 - числа шагов, 14 - запуска устройства, выход 15 устройства .

Блок. 3 пам ти хранит таблицу коэффициентов делени дл реализации кри- вой разгона торможени , схема 6 сравнени предназначена дл сравнени i номера текущего коэффициента с теку- пщм числом шагов дл определени мо- мента перехода к режиму торможени , второй триггер 10 управл ет раст гиванием кривой разгона в зависимости от состо ни на входе 12 признака отсутстви детали. При состо -, НИИ 1 на входе 12 устройство мирует более крупную характеристику разгона - быстрый разгонj при состо нии О - пологий, раст нутый (разгон, привод щий к той же максимальной частоте, что и быстрый разгон, но со значительно меньшими ускорени ми, это позвол ет устройству адаптироватыр к увеличению сопротивлени на исполнительном приводе . Счетчик 5 числа шагов предназ- начен дл приема с входа 13 числа шагов, которое необходимо отработать приводу, а также дл декрементирова- ни текущего числа шагов в процессе работы. Сигнал с выхода заема счетчика 5 идентифицирует окончание отработки заданного числа шагов: этот сигнал переводит устройство в состо ние Стоп.

В исходном состо нии на вход 11 начальной установки (Н.У.) подаетс импульс, сбрасывающий счетчик 2 импульсов и первый триггер 4 в нуле- вое состо ние и устанавлиззающий второй триггер 10 в единичное состо ние Нулевой сигнал с выхода триггера 4 поступает на вход разрешени делител 7 импульсовJ запреща его работу . Нулевой код поступает на адрес- ньй вход блока 3 пам ти, на выходе которого по вл етс начальный коэффициент делени , соответствующий периоду.tg приемистости исполнительного привода. Устройство находитс в .режиме ожидани --в состо нии Стоп.

Рассмотрим работу устройства при сигнале 1 на входе 12 признака отг сутстви детали (ПР). Этот случай соответствует отсутствию детали в исполнительном органе, т.е. движению , например, в-исходное положение к накопителю деталей. На вход 13 подаетс число шагов, на вход 14 импульс Пуск. По этому импульсу код с входа-13 заноситс в счетчик 5. триггер 4 устанавливаетс в единичное состо ние (состо ние работы), разреша работу делителю 7 (см. фиг. 2). Рассмотрим работу делител ; В варианте а происходит декремент двоичного кода, поступившего в счетчик , в варианте б инкремент. Величина задержки выходного импульса в первом случае пр мо пропорциональна, во втором случае обратно пропорциональна величине двоичного кода, по- ступившего на делитель 7 с выхода пам ти 3. Запись-двоичного кода осуществл етс сигналом с выхода заема (вариант а или с выхода переполнени (вариант б), который подаетс на вход записи(с)счетчика. В данном случае сигнал установки коэффициента. нет необходимости формировать внешними блоками, так как он формируетс самим делителем 7. Рассмотрим диагра му работы делител 7, реализованного по варианту а. Сигнал на вьпсоде заема (О) находитс в состо нии 1. (неактивное состо ние) в процессе декремента счетчика до тех пор. nor ка счетчик не достигнет нулевого состо ни . В этом такте с поступлением О (активное состо ние). О поступает на вход записи счетчика, что приводит к загрузке в счетчик двоичного кода п (с задержкой на врем записи t.- ). Так как счетчик утратил

нулевое состо ние, сигнал заема также исчезает (с задержкой на врем дешифрации нулевого состо ни t 6 О) Счетчик продолжает декремент с заданного извне состо ни п. Запретить декремент можно подачей сигнала О, на второй вход г.ентил 2И-НЕ. Второй вариант б не требует дополнительной логики дл управлени . В качестве входа, запрещающего счет (деление ) , используетс вход обнулени счетчика. В делитель 7 заноситс начальный коэффициент делени , и через соответствующий ему период t на его выходе вырабатываетс первый импульс . Состо ние на выходе блока 3 пам ти не изменилось, и делитель 7 вновь начнет делени частоты с пет риодом t. Так как на втором входе (А) схемы 6 сравнени нулевой код, а на первом (В) - ненулевой, то на первом выходе (л В) схемы 6 сигнал О, на втором выходе () - 1, триггер 10 удерживаетс в состо нии 1 сигналом с входа 12 (деталь в исполнительном органе отсутствует ) . Содержимое счетчика 2 увеличиваетс на единицу и будет равно 00...01. Этот код поступает на адресный вход блока 3 пам ти, через врем выборки Те„в на его выходе по витс код коэффициента делени , еоответ- ствующего периоду t, . Делитель 7 через врем t формирует второй импульс , по которому содержимое счет- лика 2 увеличитс , а счетчика 5 уменьшитс на единицу.Делитель 7 начнет период делени , t,. Таким образом , состо ние счётчика 2 будет возрастать с ка одым выходным импульсом; каждому из этих состо ний соответствует коэффициент делени в блоке 3 пам ти. Задава эти коэффициенты , можно формировать произвольную кривую изменени частоты (периода ) выходных импульсов, например S-образный экспоненциальный закон. При достижении счетчиком 2 максимального состо ни на его выходе переноса по вл етс сигнал переноса (обычно инверсный). На выходе заема - 1 (этот выход также инверсный ) . В результате через элемент И 9 инверсный сигнал (О) с выхода переноса поступает на вход записи счетчика 2. Этот вход также инвер

622А6

сный. Так как информаци (вес единицы) с выхода счетчика 2 поступает на его информационный вход, то происходит подтверждение его состо ни несмотр на поступление импульса на вход пр мого счета. С этого момента счетчик 2 перестает мен ть свое состо ние (все единицы). Этому 10 состо нию соответствует коэффициент

делени в блоке 3 пам ти, задающий максимальную частоту выходных импульсов , на фиг. 2 - импульсы с периодом tj, . Устройство переходит из ре- 15 жима разгона в режим стационарного движени . Состо ние счетчика 5 продолжает уменьшатьс с ка здым выходным импульсом.

20 В такте, в котором состо ние счетчика 5 станет равным состо нию счетчика 2, происходит смена состо ний схемы 6 сравнени : на первом выходе (AS В) через врем сравне25 ни

t по витс 1., на втором выходе (А В) - О. Очвередные

импульсы с вькода делител 7 будут с этого момента проходить через элемент ИЛИ 8 на вычит ающий вход

30 счетчика 2. С каждым тактом будет уменьшатьс не только содержимое счетчика 5, но и содержимое счетчика 2. Начнетс перебор таблицы коэффициентов в блоке 3 пам ти в

-с обратном пор дке - устройство перейдет к режиму торможени (фиг. 3). Счетчики 2 и 5 одновременно достигнут нулевого состо ни . При этом сигнал с выхода заема счётчика 5 сбро40 сит триггер 4 в состо ние О (сос- то ние Стоп) . Сигнал с выхода за- .ема счетчика 2, пройд элемент И 9 .приведет к записи в счетчик 2 его собственного состо ни - произойдет под45 тверждение состо ни 00.оо. В результате импульсы на выход 15 устройства поступать перестанут, счетчики 2, 5 и триггер 4 будут в нулевом состо НИИ,т.е. устройство перейдет в состо 50

ние Стоп, при этом его элементы

окажутс в с осто нии начальной установки . Следовательно, при очередном запуске устройства нет необходимости в импульсе начальной установки (вход 55 11 Н.У.). На временных диаграммах фиг. 2, 3 в качестве примера прин то: число шагов - 1000 (на вход 13 подаетс число, меньшее на единицу), число шагов разгона - 64.

Рассмотрим работу устройства при г1овьш1енной нагрузке на исполнительно приводе. В этом случае от внешних да чиков на вход 12 признака подаетс О (деталь находитс в захвате), В результате триггер 10 получает возможность работать в счетном режиме (см. фиг. 4). мен в каждом такте свое состо ние. Это приводит к тому что в режиме разгона в четных тактах элемент ИЛИ 8 закрываетс дл про- ; хождени импульсов и счетчик 2 ин- ; крементирует свое состо ние в два i раза медленнее. Количество шагов в i режиме разгона удваиваетс - увели- чиваетс врем разгона и, следова- тельно, уменьшаетс величина уско- ; рений в приводе. Это позвол ет раз- : гон ть нагруженный привод. На фиг, 5 ; представлен пример кривых разгона дл нагруженного (Пр 0) и ненагру- : женного (ПР-1) привода. При быст- ; ром разгоне выходные импульсы уст i ройства, все врем увеличивающие I свою частоту, несколько опережают фазу вращени ротора шагового дви- . гател - образуетс набег фазы, по- сто нно поддерживаемый в режиме разгона . Этот набег, фазы приводит к по вьшенным величинам ускорени привода увеличива его быстродействие. При медленном разгоне (при повьшенной нагрузке) на шаговый двигатель поступают пары импульсов с одинаковой частотой. В результате набег фазы, образовавшийс при первом импульсе каждой из этих пар, ликвидируетс , при втором импульсе (период этого импульса не уменьшаетс , как при быстром разгоне по сравнению с периодом первого импульса, а равен ему это позвол ет ротору двигател догнать по фазе второй импульс). Отсутствие набега по фазе облегчает ро- Тору переход к отработке очередной пары шагов. Таким образом, при медленном разгоне уменьшаетс не толь- ко величина интегрального ускорени .(за счет увеличени длительности разгона), но также уменьшаетс и величина мгновенных ускорений (за счет отсутстви посто нного набега фазы). Первый параметр вли ет на веро тность срыва вращени ротора двигател , второй - на веро тность пропуска шагов. В результате медленны разгон позвол ет разгон ть привод при увеличенной нагрузке с уменьше

20

22466

кием веро тности срыва вращени и пропуска шагов.

Рассчитаем минимальный дискрет изменени частоты выходных импульсов . Дл частоты 20 МГц генератора (максимальна частота дл 155 серии) и максимальной частоты выходных импульсов 15 КГц (максимальна частота

10 импульсов дл . шагового двигател ДЩ-200) коэффициент делени равен 1333. Дл ближайшего коэффициента, равного 1334j частота выходных импульсов будет равна 14992 Гц. Дискрет

15 в области высоких частот равен 8 Гц. В области малых частот он значительно меньше.

Таким образом, рассматриваемое устройс тво имеет возможность реализовать любую форму кривой разгона с высокой точностью (,5%,, позвол выбрать оптимальный закон. Оно самосто тельно о предел ет моменты смены режимов (разгон-стационар-тор: можение), не загружа ресурсы системы управлени высшего уровн и упроща протокол обмена с нею. На основе одной таблицы коэффициентов устройство может реализовывать два закона разгона. Это позвол ет устройству адаптироватьс к увеличению и уменьшению нагрузки в исполнительном приводе . Все это увеличивает функциональные возможности и среднее быстродействие устройства.

Claims

Формулаизобретени

Устройство дл программного уп- . рав-пени , содержащее генератор импульсов , блок пам ти и триггер, счетчик импульсов, информационньй выход которого coe JИнeн л адресным

входом блока пам ти, отличающеес тем, что, с целью увеличени быстродействи и функциональных возможностей, в устройство введены счетчик числа шагов, схема сравнени , делитель импульсов,, два элемента ИЛИ, элемент И и второй триггер, причем выход генератора импульсов соединен с входом синхронизации делител импульсов, .выход которого вл етс выходом устройства и подключе к первым входам первого и второго элементов ШШ, к счетному входу второго триггера и к вычитающему входу счетчика числа шагов, информаци он7 14

НИИ выход которого соединен с первым входом схемы сравнени , первый и второй выходы которой соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых подключены к суммирующему и вычитающему входам счетчика импульсов, выходы переноса и заема которого соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с С-входом счетчика импульсов, информационньй выход которого соединен с его информационным входом и в9 0рым входом схемы сравне- ни , выход блока пам ти подключен к информапионному входу делител импульсов , вход признака отсутстви

8

детали устройства соединен с первым S-входом второго триггера, информационньй вход устройства соединен с информационньЕм входом счетчика числа шагов, выход заема которого соединен с первым R-входом первого триггера, выход которого подключен к.разрешающему входу делител импульсов, вход запуска устройства соединен с С-входом второго счетчика числа шагов и с S-входом первого триггера, вход начальной установки устройства соединен с R-входом счетчика импульсов, с вторым R-вхоДом первого триггера и с вторым S-входом второго триггера выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ.

Пуск

2 ,

(Ч аЭр

J

ЗУ

6

п.ср..

15

бых

3

ЗУ

6

а. ер

IS в«п.

lit Пуск

г

СУА

3 М

6 сх.ср.

ю

Тг

Цастотц

ЛР-1

фие. 5

та Разр.

Е

|. - 1°

I III

ттттшгрту

tm л WS Фа2.6 U°

111

JJJЖ

JJJЖ

Фиг.1