SU1511843A1 - Устройство дл обнаружени отказов в шаговом электроприводе - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, к управлению электрическими машинами, и может быть использовано в системах управлени  шаговыми двигател ми с любым числом фаз в дискретных системах автоматизированного электропривода. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обнаружени  большего количества видов отказов. Устройство содержит блок 4 синхронизации, кольцевой реверсивный сдвиговый регистр 7 и элемент 9 сравнени  кодов, входы сравнени  которого соединены с разр дными входами записи и выходами кольцевого реверсивного сдвигового регистра 7, причем разр дные входы записи подключены к фазам шагового двигател  3, дополнительно введенные одновибратор 8, элемент И 11, элемент ИЛИ-НЕ 12, элемент 3 ИЛИ-НЕ 10 со стробированием, триггер 6 и элемент ИЛИ 5. Расширение возможностей устройства обеспечиваетс  благодар  обнаружению отказов в шаговом электроприводе в режиме движени  непосредственно после отработки каждого шага и вплоть до подачи следующего тактового импульса, в т.ч. и в режиме сто нки, а также при первоначальном включении электропривода. 2 ил.

Description

- А I- W |-

00

со

1511843

ии  кодов, входы сравнени  которого соединены с разр дными тахоцами записи и выходами кольцевого реверсивного сдвигового регистра 7, причем разр д- 5 иые входы записи подключены к фазам шагового двигател  3, дополнительно введенные одновибратор 8, элемент И- , элемент. ИЛИ-НЕ 12, элемент 3 МЛИ-НЕ 10 со стробированием, триггер 610

и элемент ИЛИ 5. Расширение возможностей устройства обеспечиваетс  благодар  обнаружению отказов в шаговом электроприводе в режиме движени  непосредственно после отработки калсдо- го шага и вплоть до подачи следующего тактового импульса, в т.ч. и в режиме сто нки, а также при первоначальном включении электропривода. 2 ил.

Изобрсте1;ие относитс  к электротехнике , в частности к технике управлени  электрическими машинами, и мо- 3 teT быть использовано в системах уп- равлени  шаговыми двигател ми с числом фаз В дискретных системах автоматизированного элект1)ОГ1ривода.

Цель изобретени  -- расширение экс- млуатационных возможностей путем ре- гистрации большего числа видов отказов .

На фиг о i приведена фуикциональ- на  схема устройства дл  обнаружени  отказов в шаговом электроприводе применительно к четырехфазному двигателю с симметричной .парной коммутацией обмоток , на фиг. 2 - эпюры напр жений в узловых точках схемы устройства.

Устройство дл  обнарулсени  отказов в шаговом электроприводе, снабл енном Ш1шами тактовых импульсов (), включени  двигател  ( Вкл ШД) и реверса , подключенргыми к входам формировател  управл 101Ц1..Х импульсов 5 выходы которого через коммутатор 2 св заны с соответствующими фазами шагового двигател  3, содержит блок 4 синхронна ац.ии и элемен.т ИЛИ 5, входы которых объединены попарно и подключены соответственно к шине тактовых j-мпуль сов и шине включени  .двигател , выход элемента ИЛИ 5 и второй выход блока 4 синхронизации-соединены с установочными входами триггера 6, а первый выход блока 4 синхронизац.ии подключен к входу сдвига (с) кольцевого реверсивного сдвигового .регистра 7, вход разрешени  записи которого (Ё) через однов.ибргАтор 8 соединен с шиной включени  двит ател , вход реверса (i 1 ) регистра 7 подключен к шине реверса, разр дные входы записи (D) соединены с фазами шагового двигател  3 и входами сравнени  А элемента 9 сравнени кодов, а вы.ходы регистра 7 подключены к входам сравнени  В элемента 9 сравнени  кодов, выход которого соединен с первым входом элемента ЗИЛИ-FIE 10, вход стробировани  которого подключен к выходу триггера 6, выход элемента ЗИЛИ-НЕ 10  вл етс  выходом устройства, а его второй и третий входы соединены соответственно с выходами элемента И 11 и элемента linn-HE 12, входы которых подключены к фазам шагового двигател  3,

Устройство работает следующим образом .

При включении устройства и шагового электропривода в момент време-т ни TI (фиг. 2) на шине включени  двигател  (диаграмма 13) устанавливаетс  ннзкш х потенциал, который блокирует формирователь 1 управл ющих им- пульсов 5 обуславлива  отключение коммутатора 2 и обесточивание обмоток шагового двигател  3. Сигнал низкого уровн  с.шины включени  двигател  поступает далее через элемент ИЛИ 5, который может быть выполнен, например , на микросхеме К.155 ЛИ 1, на вход В--триггера 6 и устанавливает триггер, в нулевое состо ние (диаграмма 14), при этом сигнал низкого уровн  с выхода триггера 6, поступающий на вход стробировани  элемента ЗИ.ПИ-ЫЕ 10, который может быть выполнен , например, на одном элементе микросхемы К155 ЛЕЗ, блокирует этот элемент , обуславлива  сигнал высокого уровн  на его выходе (диаграмма 15) и преп тству  при этом прохождению через этот элемент сигнала высокого уровн  с выхода элемента 12, обусловленного наличием сигналов низкого уровн  на всех его входах благо 1

дар  обесточенному сосчч  нню шагового двигател  3.

В момент времени Т2 (фиг. 2) на шину включени  двит-ател  подаетс  потенциальный сигнал высокого уровн  снимающий блокировку с формировател  I управл ющих импульсов, который при этом устанавливаетс  в исходное состо ние, обеспечива  срабатывание коммутатора 2 и запитывание двух определенных фаз шагового двигател , соответствующее, к примеру, кодовой комбинации 1100 (l - фаза шагового двигател  включена, О - обесточена). По перепаду сигнала на шине включени двигател  (переходу из О в 1) в момент времени Т2 запускаютс  однови ратор 8 и блок 4 синхронизации, который может быть выполнен, например, н двух последовательно соединенных од- новйбраторах и элементе задержки. Од новибратор 8 вырабатывает при этом (диаграмма 16) отрицательный импульс  вл ющийс  сигналом разрешени  параллельной записи и поступающий на вход разрешени  записи кольцевого реверсивного сдвигового регистра 7, Во врем  действи  этого сигнала с первого выхода блока 4 синхронизации на вход сдвига регистра 7 поступает отрицательный импульс (диаграмма 17), длительность которого определ етс  временем, необходимым дл  завершени  переходных процессов в формирователе 1, коммутаторе 2 и обмотках шагового двигател . По окончании этого импульса, т.е. по переходу из О в в момент времени ТЗ информаци , присутствующа  на разр дных входах записи регистра 7, т.е. кодова  комбинаци  1100, записываетс  в регистр 7 и поступает с его выходов на входы сравнени  В элемента 9 сравнени  кодов, на входах сравнени  А которого присутствует та же кодова  комбинаци . Таким образом, на выходе элемента 9 сравнени  кодов по вл етс  сигнал низкого уровн  (диаграмма 18), подтверждающий равенство кодов и поступающий на первый вход элемента ЗИЛИ-НЕ 10 со стробированием. На втором и третьем входах этого элемента также присутствуют сигналы низкого уровн , подтверждающие штатный режим работы шагового электропривода но элемент ЗИЛИ-НЕ 10 при этом заблокирован сигналом низкого уровн , по- ступающим на его вход стробировани 

18436

с выхода триггера 6. Сн тие строба, . т.е. деблокирование элемента ЗИЛИ-НЕ 10 происходит в момент времени Т4 благо- дар  установке триггера 6 в единичное состо ние по отрицательному импульсу (диаграмма 19), гюступающему на G-вход триггера с второго выхода блока 4 синхронизации, которьгй формирует дан0 ный имггульс по перепаду сигнала (в момент времени ТЗ) на своем первом выходе с некоторой временной задержкой , необходимой дл  завершени  переходных процессов в регистре 7 при

5 записи или сдвиге данных и в элементе 9 сравнени  кодов.

Наличие сигналов низкого уровн  на всех трех входах элемента ЗИЛИ- НЕ 10 после сн ти  строба в момент

0 времени Т4 обуславливает сохранение сигнала высокого уровн  на выходе элемента ЗИЛИ-НЕ 10, т.е. на выходе устройства , и подтверждает отсутствие отказа в работе шагового двигател 

5 после его первоначальной установки вплоть до подачи тактового импульса в момент времени Т5 (диаграмма 20).,

Отрицательный тактовый импульс проходит при этом через элемент ИЛИ 5

0 и обуславливает установку в нулевое состо ние триггера 6, сигнал с выхода которого блокирует элемент ЗИЛИ-НЕ 10. По окончании тактового импульса, т.е. по его переходу из

5

о в 1, на выходе формировател  1 по вл етс  кодова  комбинаци , сдвинута  на один шаг вправо или влево (в зависимости от уровн  потенциального сигнала на шине реверса). По0 ступа  на коммутатор 2, эта комбинаци  (0110 или 1001) обуславливает соответствующее изменение его состо ни  и переключение обмоток шагового двигател  3, отрабатывающего при этом

с шаг в ту или иную сторону, в то врем  как на выходе элемента 9 сравнени  кодов по вл етс  сигнал высокого уровн , т.е. сигнал неравенства. По переходу тактового импульса из О

0 в I. в момент времени Т6 запускаетс  блок 4 синхронизации и отрицательный импульс, поступающий с его первого выхода на вход сдвига регистра 7, обуславливает в момент времени Т7 (по

., переходу из О в 1) сдвиг записанной в регистре 7 кодовой комбинации в направлении, определ емом уровнем сигнала на шине реверса. Кодовые комбинации на входах сравнени  А и В

.15

элемента 9 при этом станов тс  равными , и на выходе элемента 9 восстанавливаетс  сигнал низкого уровн , подтверждающий отработку шага приводом. В момент времени Т8 блокировка элемента ЗИЛИ-НЕ 10 снимаетс  отрицательным импульсом, поступающим с второго выхода блока 4 синхронизапии на вход установки триггера 6 в единичное состо ние , и при наличии сигналов низкого уровн  на втором и третьем входах элемента 31-ШИ-НЕ 10 на выходе его , сохран етс  сигнал высокого уровн .

т.е.. сигнал отсутстви  отказа в рабо- татора 2, т.е. всех обмоток шагового те шагового двигател  после отработки шага. При поступлении нового тактового импульса в момент времени Т9 описанный , цикл повтор етс .

При отсутствии тактовых импульсов, |Т.е. работе шагового двигател  в режиме сто нки с включенными обмотками, возникновение неисправности в любом из элеь ентов шагового электропривода.

20

двигател  3 на шину питани , происходит при включении электропривода, то на выходе элемента 9 сравнени  кодов посто нно поддерхсиваетс  сигнал низкого уровн , но аварийное состо ние электропривода фиксируетс  благодар  по влению сигнала высокого уровн  на выходе элемента И 1I, обуславливающего после сн ти  строба по в

гапример обрыв или короткое замыкание 25 .ление сигнала отказа на выходе устройодной КЗ включенных обмоток двигател  3 HjHi замыкание невключенной обмотки на шину питани , а любое изменение кодовой комбинации на выходе ф.ормировател  управл ющих им- ,Q пульсов либо на выходе коммутатора 2, обуславливающее изменение кодовой комбинации на 1зходе А элемента 9 сравнени  кодов, приводит к по влению сигнала высокого уровн  на первом входе

ства..

Аналогичным образом устройство фиксирует отказ электропривода вследствие обрыва шины питани  шагового двигател , обрыва или .закорачивани  всех обмоток шагового двигател  либо такой сбойной ситуации в формирователе I, когда при сигнале высокого уров н  на шине включени  двигател  на выходах формировател  по вл етс  кодоэлемента ЗШШ-НЕ 10 и, следовательно, ва  комбинаци  0000. Пусть, например,

сигнала низкого уровн ,, т.е. сигнала отказа, на выходе устройства, который может быть использован дл  аварийной сигнализации, отключени  электропривода , сн ти  тактовой частоты и т.п.

При возникновении любой из. указан- .ных неисправностей в процессе отработки шага, обуславливающей неравенство кодовых комбинаций на входах сравнени  А и В элемента 9 сравнени  кодов (в том Числе из-за пропуска шагов ), на выходе элемента-ЗИЛИ-ПЕ 10 после сн ти  строба, т.е. установки триггера 6 в единичное состо ние, также по вл етс  сигнал отказа.

Если после поступлени  тактового импульса в момент времени Т11, отработки шага в момент времени Т12, сдвига информации в регистре в момент времени Т13 и сн ти  строба в момент времени Т14 спуст  некоторый промежуток в момент времени Т15 происходит замьжание всех выходов коммутатора 2,

8

5

0

т.е. всех обмоток шагового двигател  3 на шину питани , либо сбой в формирователе I, также обуславливающий кодовуЕО комбинацию 1111 на фазах ша- ГОВО1-О двигател  3, то на выходе элемента Н 11 по вл етс  сигнал высокого уровн  (диаграмма 21), подтверждаемый сигналом высокого уровн  на выходе элемента 9 сравнени  кодов. Элемент ЗИЛИ-НЕ 10 при этом деблокирован , и на его выходе по вл етс  сигнал отказа шагового привода.

Если замыкание всех выходов комму-

татора 2, т.е. всех обмоток шагового

двигател  3 на шину питани , происходит при включении электропривода, то на выходе элемента 9 сравнени  кодов посто нно поддерхсиваетс  сигнал низкого уровн , но аварийное состо ние электропривода фиксируетс  благодар  по влению сигнала высокого уровн  на выходе элемента И 1I, обуславливающего после сн ти  строба по вства ..

Аналогичным образом устройство фиксирует отказ электропривода вследствие обрыва шины питани  шагового двигател , обрыва или .закорачивани  всех обмоток шагового двигател  либо такой сбойной ситуации в формирователе I, когда при сигнале высокого уровн  на шине включени  двигател  на выходах формировател  по вл етс  кодова  комбинаци  0000. Пусть, например,

0

5

0

5

после включени  устройства и шагового электропривода в момент времени Т16 и последующей подачи в момент времени Т17 сигнала включени  двигател  в исходное состо ние все фазы двигател  остались обесточенными, что подтверждаетс  сохранением сигнала высокого уровн  на выходе элемента ИЛИ-ПЕ 12. После сн ти  строба в момент времени Т18 на выходе устройства по вл етс  сигнал отказа.

Таким образом, предлагаемое устройство дл  обнаружени  отказов в шаговом электроприводе обладает более широкими по сравнению с прототипом эксплуатационными возможност ми, обеспечива  обнаружение неисправностей в электроприводе в режиме движени  непосредственно после отработки каждого шага и вплоть до поступлени  следующего тактового импульса, что особенно важно в режиме отработки единичных шагов, в режиме сто нки luaro91511843

вого двигател  с включенными обмотками , а также фиксиру  нештатное обес- точивание обмоток шагового двигател  вследствие их обрыва, закорачивани , исчезновени  силового питани  двигател  либо сбо  в формирователе управл ющих импульсов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  jg

   Устройство дл  обнаружени  отказов в шаговом электроприводе, снабженном

   шинами тактовых импульсов, реверса, включени  двигател  и коммутатором 15 фаз, содержащее блок синхронизации, кольцевой реверсивный сдвиговый регистр и элемент сравнени  кодов, входы сравнени  которого соединены с разр дными входами записи и выходами кольцевого реверсивного сдвигового регистра, вход реверса, разр дные входы записи и вход сдвига которого соединены соответственно с шиной реверса , выходами коммутатора фаз и первым выходом блока синхронизации.

   g

   5

   0

   5

   10

   входы которого подключены к шинам тактовых импульсов и включени  двигател , отличающеес  тем, что, с целью расширени  эксплуатационных возможностей путем регистрации большего числа видов отказов, в него введены одновибратор, элемент И, элемент ИЛИ-НЕ, элемент ЗИЛИ-НЕ со стро- бированием, триггер и элемент ИЛИ, входы которого подключены к шине тактовых импульсов и шине включени  двигател , соединенной с входом одновиб- ратора, выход которого подключён к входу разрешени  записи кольцевого реверсивного сдвигового регистра, выход элемента ИЛИ соединен с одним из установочных входов триггера, другой установочный вход которого св зан с вторым выходом блока синхронизации, выход триггера соединен с входом стро- бировани  элемента ЗИЛИ-НЕ, входы кот торого св заны с выходом элемента сравнени  кодов и выходами элемента И и элемента ИЛИ-НЕ, входы которых соединены с выходами крммутатора фаз.