SU1550476A1 - Устройство дл программного управлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может использоватьс  дл  управлени  шаговыми приводами. Цель изобретени  - сокращение объема пам ти, увеличение функциональных возможностей, уменьшение трудоемкости создани  и наладки устройства. Устройство формирует импульсную последовательность по информации, хранимой в блоке пам ти 1. Эта информаци  представл ет собой таблицу приращений коэффициентов делени  частоты генератора 5. Коэффициенты рассчитываютс  с помощью арифметического блока (сумматора-вычитател ) 3 и накапливающего регистра 4. Устройство самосто тельно производит смену режимов движени . В зависимости от точки в таблице приращений, с которой начинаетс  работа, и от частоты генератора формируютс  зависимости с различными параметрами. Это обеспечивает адаптацию устройства к величине нагрузки на исполнительный привод. 4 ил.

Description

ел ел

о

4Ь к

С&

фиг

Изобретение относитс  к автоматике И вычислительной технике и предназначено дл  использовани  в системах управлени  шаговыми приводами прецизи- онных координатных столов.

Цель изобретени  - сокращение объема пам ти, расширение области применени  за счет обеспечени  почти неограниченного числа вариантов характе- ристик разгона в части крутизны (ус- |корени ) и максимального значени  1частоты выходных импульсов, привод - Ьее к улучшению динамики (быстродействи ) привода, введени  режима дот ж 15 тижении максимального состо ни  счетчика (фиг. 2б) формируетс  импульс переноса, который используетс  в качестве выходного импульса устройства. К этому моменту блок 3, наход щийс  в режиме суммировани , формирует коэффициент делени  как сумму предыдущего значени  коэффициента и приращени  . По импульсу с выхода делител  6 этот коэффициент записываетс  в регистр 4 и в следующем цикле будет прин т делителем 6. Таким образом, происходит конвейерное формирование и передача значени  коэффициента делени  дл  делител  6. Кроме того, импульс с выхода делител  6 измен ет состо ние счетчиков 2 и 7: содержимое счетчика числа шагов 7 уменьшаетс  на единицу (блок 8, фиг.З), а содержимое счетчика 2 в режиме разгон уменьшаетс , в режиме торможение увеличиваетс  на единицу, при достижении конца таблицы перестает мен ть свое состо ние (стационарный скоростной режим). Дл  выбора типа изменени  содержимого счетчика 2 проводитс  несколько проверок. Провер етс  соотношение между числом, хранимым в регистре 11 (это стартовый адрес таблицы и одновременно число шагов, рас- дс ходуемых на торможение) и числом в счетчике 7 (текущее количество шагов, которое необходимо отработать приводу ). Эту операцию выполн ет схема сравнени  9 (блок 9, фиг. 3), Если второе число сравн лось с первым, то наступил момент перехода в режим

|ки, упрощение наладки устройства. I На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - примеры реализации арифметического блока (а) и делител  (Ј); на фиг. 3 - алгоритм работы устройства; на фиг. 4 - примеры кривых разгона при различных управл ющих сигналах.

Устройство содержит блок пам ти 3, счетчик адреса 2, арифметический блок (сумматор-вычитатель) 3, регистр 4, генератор 5, делитель частоты 6, счетчик числа шагов 7, триггер РАЗГОН 8-1, триггер ПУСК , блок сравнени  9, элементы ИЛИ 10-1 и 10-2, регистр 11, первый вход управлени  УПР1 12, вход начальной установки НУ 13, второй вход управлени  УПР2 14, информационный вход N 15, вход запуска ПУСК 16, выход 17.

Устройство работает следующим образом (фиг. 1-3),

3 начале работы (блок 1 алгоритма на фиг. 3) на устройство подаютс  сигналы НУ, УПР1 и УПР2 (блок 2): устройство приводитс  в исходное состо ние - в счетчик 2 и регистр 11 загружаетс  стартовый адрес, триггер РАЗГОН 8-1 в О (состо ние разгон), триггер ПУСК 8-2 в О (состо ние стоп), регистр 11 в О. Логический О с выхода триггера ПУСК 8-2 запрещает делителю 6 выдачу импульсов на выход 17. Адрес стартового приращени  после загрузки в счетчик 2 поступает на адресный вход блока пам ти 1. В результате происходит выборка этого начального приращени  (блок 3, фиг.З), Его код по вл етс  на выходе блока пам ти 1 и поступает на один из информационных входов блока 3. Устройство оказываетс  в исходном состо нии , в котором может находитьс  произвольное врем  (блок 4 , фиг.З). Дл  за

пуска устройства на его входы N 15 и ПУСК 16 подают соответственно число шагов отработки и импульс запуска (блок 5, фиг.З). В счетчик 7 загружаетс  число N, триггер 8-2 устанавливаетс  в 1, это означает, что устройство запущено (блок 6, фиг. 3). ) с триггера 8-2 разрешает работу делителю 6. Делитель 6 начинает цикл делени  (дл  схемы, приведенной на фиг. 2б - цикл пр мого счета) с нулевого состо ни  (до этого момента был активный сигнал на его обнул ющем входе). По достижении максимального состо ни  счет

чика (фиг. 2б) формируетс  импульс переноса, который используетс  в качестве выходного импульса устройства. К этому моменту блок 3, наход щийс  в режиме суммировани , формирует коэффициент делени  как сумму предыдущего значени  коэффициента и приращени  . По импульсу с выхода делител  6 этот коэффициент записываетс  в регистр 4 и в следующем цикле будет прин т делителем 6. Таким образом, происходит конвейерное формирование и передача значени  коэффициента делени  дл  делител  6. Кроме того, импульс с выхода делител  6 измен ет состо ние счетчиков 2 и 7: содержимое счетчика числа шагов 7 уменьшаетс  на единицу (блок 8, фиг.З), а содержимое счетчика 2 в режиме разгон уменьшаетс , в режиме торможение увеличиваетс  на единицу, при достижении конца таблицы перестает мен ть свое состо ние (стационарный скоростной режим). Дл  выбора типа изменени  содержимого счетчика 2 проводитс  несколько проверок. Провер етс  соотношение между числом, хранимым в регистре 11 (это стартовый адрес таблицы и одновременно число шагов, рас- с ходуемых на торможение) и числом в счетчике 7 (текущее количество шагов, которое необходимо отработать приводу ). Эту операцию выполн ет схема сравнени  9 (блок 9, фиг. 3), Если второе число сравн лось с первым, то наступил момент перехода в режим

торможени . В противном случае

устройство должно либо остатьс  в режиме разгон (в который устройство устанавливаетс  по сигналу НУ со входа НУ 13), либо перейти в стационарный скоростной режим (как указывалось , существует также режим дот ж- ки, который также  вл етс  стациопарным , но при минимальной скорости). Условием перехода в скоростной стационарный режим  вл етс  достижение конца таблицы, т.е. нулевой  чейки

блока пам ти 1 (блок 10, фиг.З). Ес ли конец таблицы не достшнут, счетчик 2 уменьшает свое состо ние на единицу (блок 11, фиг. 3). В результате происходит выборка очередного приращени  в блоке пам ти 1 (блок 12,

фиг. 3), суммирование его со значением предыдущего коэффициента с помощью арифметического блока 3 и регистра 4 (блок 13, фиг. 3). Полученный новый коэффициент принимаетс  делителем (блок 7, фиг. 3), начинаетс  новый цикл работы устройства. Если достигнут конец таблицы, т.е. счетчик 2 об- нулилс , формируетс  сигнал заема, который устанавливает в 1 триггер 8-1 (блок 14, фиг. 3). Это означает, что разгон закончилс . 1 с выхода триггера 8-1 запрещает прохождение импульсов через элемент ИЛИ 10-2 на вычитающий вход счетчика адреса 2. Счетчик перестает мен ть свое состо ние , наход сь в состо нии FF...F (одновременно с формированием сигнала заема счетчик переходит из нулевого состо ни  в состо ние FF...F). Дл  того, чтобы привод перешел в стационарное движение, необходимо, чтобы в  чейке с адресом FF...F хранилось приращение , равное нулю. Устройство начнет формировать выходные импульсы с посто нной частотой, определ емой последним коэффициентом, рассчитанным по таблице приращений, т.е. последний коэффициент участка разгона  вл етс  также коэффициентом стационарного скоростного режима.

Стационарный режим продолжитс  до момента достижени  содержимого счетчика числа шагов 7 числа шагов, отводимых на торможение (это число хранитс  в регистре 11). 3 этом случае происходит смена активных состо ний на выходах блока сравнени  9; 1 исчезает с первого выхода и по вл етс  на втором. Этим открываетс  дл  прохождени  импульсов элемент ИЛИ 10-1, подключенный к суммирующему входу счетчика 2. Начнетс  увеличение содержимого этого счетчика, т.е. просмотр таблицы приращений в обратном пор дке (от состо ни  FF..,F через состо ни  00...О, 00...1, 00...2 и т.д. до стартового состо ни  на

10

15

20

25

30

5

0

5

0

5

адресном входе блока пам ти 1) (блок 16, фиг. 3). При этом выбранные ппи- ращени  (блок 17 фиг. 3) будут вычитатьс  из текущих значений коэффициентов (блок 18 фиг. 3) в блок 3 н регистре 4, благодар  гмене управл ющего сигнала нл соответствующем входе блока 3. Устройство начнет формировать кривую торможени . Этот режим будет продолжатьс  до обнулени  счетчика числа шагов 7. Обнуление означает завершение отработки заданного извне числа шагов (блок 15 фиг. 3). Счетчик 7 формирует сигнал заема, который устанавливает в О триггер 8-2, запрещающий работу делител  6 (блок 19 фиг. 3). Устройство перехо- - дит в состо ние стоп (блок 20, фиг. 3).

Па фиг. 4 показаны примеры выходных характеристик устройства. Вс  таблица приращений хранит данные, дающие 5-образный разгон. В этом случае старт замедленный, помогающий преодолеть встречающийс  в р де случаев повышенный момент сопротивлени  при трогании с места. Максимальные ускорени  приход тс  на среднюю часть характеристики. Это обеспечивает минимум временных затрат дл  выхода на максимальные скорости (повышаетс  быстродействие). В завершающей части характеристики в области максимальных скоростей ускорени  плавно уменьшаютс  до нул  (предотвращаетс  опасность пропуска шагов и срыва вращени ). На фиг. 4 така  крива  обозначена цифрой 1 . Если с помощью сигналов на входе УПР2 14 уменьшить частоту генератора 5, прин ть старт с самого начала таблицы (со старших адресов блока пам ти 1), то крива  будет иметь тот же характер, но в целом все ускорени  будут снижены и снизитс  максимальна  скорость (крива  2). Это позволит разгон ть привод при повышенной нагрузке. Если начать формировать характеристику с последней трети таблицы , получитс  очень полога  крива  с минимальными ускорени ми (3). Этот закон может использоватьс  при значительных сопротивлени х приводу, например , при механической обработке. При холостых проходах ненагруженного привода или при совпадении направлени  сил на привод и его движени  (например , сила т жести при движении вниз) может примен тьс  ускоренный

рйзгон (4). В нем можно исключить на- ч; льную часть таблицы (т.е. начальный и:1гиб S-образной кривой), подав стартовый адрес, приход щийс  на начало наиболее крутого участка, на вход YIlPl 12 и „од но времени о увеличив частоту генератора 5, чтобы не уменьшились величина максимальной скорости. В случа х, когда невозможно перед на- чг|лом движени  точно определить число

Шс

.гов, можно сначала отработать с згоном и торможением приближенное

число шагов, а затем запустить Устройство с минимальной неизмен ющейс  скоростью, контролиру  положение при- на каждом шаге (режим дот жки1, 5). Во всех случа х возможна остановка устройства по сигналу на НУ 13, обеспечива  механическую целостность привода при возникновении аварийной ситуации.

Проведем оценку уменьшени  объема пам ти 1. Определим разр дность

коэффициента. Примем частоту г е- 25 сравнени , два триггера, два элеменне )ратора 5 равной 20 МГц (максимальна  частота дл  155 серии), максимальна  частота выходных импульсов - IS КГц (двигатель ДШИ-200). В области высоких скоростей дискрет изменени  частоты двигател  (минимальный) 10 Гц. Кр:оме повышени  надежности в части пропуска шагов и срыва вращени , та- кг1  величина дискрета обеспечивает возможность формировать любую кривую с точностью лучше 0,1%. С учетом то- гО, что стартовый момент имеет максимальную величину при частоте 50 - 100 Гц, получаем максимальный коэффициент , равный 20 МГц/100 Гц 200000. Такое число размещаетс  в 13-разр д- най сетке. 18 разр дов обеспечивают и минимальный дискрет меньше, чем в 10 Гц. Дл  512 шагов разгона (размерта ИЛИ, делитель частоты, выход которого подключен к входу счетчика числа шагов и к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, а также к вы30 ХОДУ устройства, выход счетчика адреса соединен с входом блока пам ти, а выход заема счетчика адреса соединен с S-входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, первый выход блока сравнени  соединен с вторым входом второго злеменча ИЛИ, а второй выход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выходы элементов

4Q ИЛИ соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами счетчика адреса, информационный вход устройства подключен к информационному входу счетчика числа шагов, вход запуска

35

ности таблицы) в прототипе потребует- устройства соединен с С-входами счетс  512 18 - разр дных слов или 9216 бит. Теперь определим разр дность максимального приращени . Максимальный дискрет частоты при самом быстром р.азгоне не превышает 150 Гц. Например , дл  средней части кривой дл  последовательных частот 5000 Гц и 5150 Гц коэффициенты равны соответственно 4000 и 3880. Разница составл ет 120. Это число размещаетс  в 7- рлзр жной сетке. Объем пам ти устройства будет составл ть 512«7-разр дных слов или 3584 бита. Объем уменьшилс  примерно в 2,5 раза,

50

55

чика числа шагов и второго триггера, выход которого соединен с разрешающим входом делител  частоты, счетннй вход которого подключен к выходу генератора , выход счетчика числа шагов соединен с первым входом блока сравнени , а выход заема - с первым R-входом второго триггера, отличающеес  тем, что, с целью сокращени  объема пам ти, расширени  области применени  и упрощени  наладки устройства , введены арифметический блок и два регистра, причем выход блока пам ти соединен с первым информацией

Таким образом, в предлагаемом устройстве существенно уменьшены затраты пам ти. Создание и настройка устройства стали менее трудоемкими (уменьшились затраты на программирование , отладки требует только одна крива ). При одной таблице в пам ти устройство может формировать почти неограниченное с практической точки зрени  число вариантов характеристик разгона. Это обеспечивает широкие адаптационные возможности устройства, привод  к улучшению динамики привода при всех вариантах нагрузки. Введение дополнительного режима дот жки позвол ет использовать устройство в замкнутых контурах управлени  в режиме реального времени.

Claims (1)

1. Формула из-обретени 

   Устройство дл  программного управлени , содержащее блок пам ти, счетчик адреса, счетчик числа шагов, блок

   та ИЛИ, делитель частоты, выход которого подключен к входу счетчика числа шагов и к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, а также к вы0 ХОДУ устройства, выход счетчика адреса соединен с входом блока пам ти, а выход заема счетчика адреса соединен с S-входом первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, первый выход блока сравнени  соединен с вторым входом второго злеменча ИЛИ, а второй выход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выходы элементов

   Q ИЛИ соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами счетчика адреса, информационный вход устройства подключен к информационному входу счетчика числа шагов, вход запуска

   5

   0

   5

   чика числа шагов и второго триггера, выход которого соединен с разрешающим входом делител  частоты, счетннй вход которого подключен к выходу генератора , выход счетчика числа шагов соединен с первым входом блока сравнени , а выход заема - с первым R-входом второго триггера, отличающеес  тем, что, с целью сокращени  объема пам ти, расширени  области применени  и упрощени  наладки устройства , введены арифметический блок и два регистра, причем выход блока пам ти соединен с первым информациейным входом арифметического устройства , выход которого соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с информационным входом делител  частоты и с вторым входом арифметического устройства , управл ющий вход которого подключен к первому выходу блока сравнени , С-вход первого регистра подключен к выходу делител  частоты, первый управл ющий вход устройства соединен

   с информационными входами счетчика адреса и второго регистра, вход начальной установки устройства подключен к С-входам счетчика адреса и второго регистра,а также к R-входам первого и второго триггеров и первого регистра, второй управл ющий вход устройства подключен к управл ющему входу генератора, выход второго регистра соединен с вторим входом блока сравнени  .

   Фиг. 2

   1550476 ( Начало )

   «Wroprfatwf aitnaiat иЩУПРг.Н.У. K/nawfra веса тенента 8 исюдиое саст ти

   iw/ra I

   Т

   бл   I быЈоргастарта&ко  риращп а

   i1

   ( Ожийониг

   Г

   uofHupoSoHtif еиегюла N и Шк, запуск I ycmpaticmlo I

   i

   &ел.&

   Приен коэффициента Целени , форнц/ Йвние Выходного импу/пси

   Розеин

   ГгЙ-1

   Устомав ко в /юг. I

   &

   Выборка очередного приращени 

   Т

   п

   fyfiHvpoSe/iue текущего

   значени  тирфициентв

   а приращении

   :зЈ

   iStn

   /п

   wfra

   iw/ra I

   ь

   tputpif. &ip3, РГ$

   Вычито/ше из текушего значени  кйаюфиииеита  ииамы приращени 

   Н