Программно-временное устройство

Программно-временное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРОГРАММНО-ВРЕМЕННОЕ УСТРОЙСТЮ , содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный первым выходом к входу делителя частоты и к счетному входу первого счетчика импульсов, соединенного выходом с адресным входом первого блока памяти, подключенного первым выходом к первому входу блока сравнения , вторым выходом - к информации онному входу дешифратора и к адрест ному входу второго блока памяти, соединенного управляющим входом с вторим выходом генератора тактовых импульсов, а выходом - с информационным входом второго счетчика импульсов и с вторым входом блока сравнения, подключенного выходом к сбросовому входу второго счетчика импульсов и к управляющему входу дешифратора, связанного выходом с входом второго блока памяти, о т л и ч а ю .ад е е с я тем, что,- с целью расширения функциональных возможностей устройства путем одновременного независимого формирс вания временных команд, в него введены коммутатор, первый и второй блоки формирователей импульсов, С SS подключенных входами соответственно к выходам делителя частоты и (/) объекта управления, а выходами - к первым и вторым информационным входам коммутатора, соединенного третьим , информационным входом с третьим выходом первого блока памяти, управляющим входом - с первым выходом генератора тактовых импульсов и управляющим входом второго счетчика импульсов, а выходом - со счетным входом второго счетчика импульсов .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (3% (И) 3(5g G 05 В 19/18„

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«О й)(((ЕЩ (21) 3502488/18-24 (22) 22.10.82 (46) 23.12.83. Бюл. 9 47 (72) й.Г. Гольдин, А.Я. Мальчик, К.И. Палк, Л.Б. Спектор, Л.Н. Файнштейн и Г.Д. Цыбульский (71) Особое конструкторское бюро станкостроения (53) 621.50-3.55(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 647655, кл. 05 В 19/18, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3348057/18-24, кл..G 05 В 19/18, 1981 (прототип). (54 ) (57 ) ПРОГРАММНО-ВРЕМЕННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный первым выходом к входу делителя частоты и к счетному входу первого счетчика импульсов, соединенного выходом с адресным входом первого блока памяти, подключенного первым выходом к первому входу блока сравнения, вторым выходом - к информаци онному входу дешифратора и к адрес-. ному входу второго блока памяти, соединенного управляющим входом с вторым выходом генератора тактовых импульсов, а выходом — с информационным входом второго счетчика импульсов и с вторым входом блока сравнения, подключенного выходом к сбросовому входу второго счетчика импульсов и к управляющему входу дешифратора, связанного выходом с входом второго блока памяти, о т л и ч а ю,щ е е с я тем, что,. с целью расширения функциональ ных возможностей устройства путем одновременного независимого формирс вания временных команд, в него введены коммутатор, первый и второй блоки формирователей импульсов, подключенных входами соответственно к выходам делителя частоты и объекта управления, а выходами — к первым и вторым информационным входам коммутатора, соединенного третьим. информационным входом с третьим выходом первого блока памяти, управляющим входом — с первым выходом генератора тактовых импульсов и управляющим входом второго счетчика импульсов, а выходом — со счет ным входом второго счетчика импульсов.

1062645

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления станками, автоматическими линиями и другими объектами, где по технологическому циклу требуется осуществлять различные задержки управляющих сигналов в зависимости от заданного времени или от заданного числа срабатываний входных механизмов и устройств.

Известно устройство, содержащее генератор импульсов, группу элементов И, делитель частоты, счетчик времени, дешифратор, запоминающий блок,,счетчик номера команды, первый элемент ИЛИ, выходом соединенный со счетным входом счетчика времени, выход которого подключен к счетному входу счетчика номера команды, выходами подсоединенного к входам запоминающего блока. Выходы запоминающего блока соединены с входами счетчика времени и дешифратора, выходы которого соединены с первыми входами группы элементов И. В устройство также введены реверсивный счетчик, токовые ключи, блок коррекции реверсивного счетчика, блок управления реверсивным счетчиком, элеМенты И выбора счетных входов реверсивного счетчика, элемент HE первый и второй элементы И и второй элемент ИЛИ, первый вход -которого соединен с выходом первого элемента И. Первый . вход элемента И подсоединен к .одному из выходов запоминающего »блока, а второй вход - к выходу первого элемента ИЛИ, первый вход которого подсоединен к выходу делителя частоты, а второй - к выходу второго элемента И, первым входом соединенного с одним из выходов дешифратора, а вторым - к первым входам группы элементов И и к выходу генератора импульсов. Выход второго элемента ИЛИ соединен с первыми выходами элементбв И выбора счетных входов реверсивного счетчика, выходы которых подсоединены к соответствующим счетным входам, вторые входы элементов И соединены соответственно с первым выходом блока управления реверсивным счетчиком, входами соединенного с выходами счетчика номера команды, а вторым выходом - с вхо-. дом блока коррекции реверсивного счетчика, выходы которого через реверсивный счетчик подсоединены .к входам токовых ключей (1J .

Однако устройство имеет только один канал формирования заданного временного интервала для всего диапазона возможных значений временных задержек. Формирование заданных

aper åíHûõ интервалов происходит пос-

10 ляется только последовательно и искНаиболее близким к изобретению является устройство, содержащее счетчик времени, первый блик памяти, р соединенный адресныма входами .с выходами счетчика команд, первыми ин.формационными выходами - с входами

40 времени, соединенного счетным вхо. дом с выходом делителя. частоты, подключенного установочными входами к третьим выходам первого блока памяти, 4 Устройство имеет число каналов управления по числу выходов. Формирование заданных выдержек времени по различным каналам управления происходит независимо друг от друга и одновременно по всем каналам.

50 Текущее значение отсчитываемого времени по всем каналам управления

55 всех каналов управления происходит с помощью одних и тех же элементов

Я и одновременно по всем каналам управ„ления j2) .

Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, состоящие в том, что наряду с формированием выдержек времени

35 ледовательно один за другим в зависимости от номера команды, причем . формирование величины заданного вре-, менного интервала происходит с помощью одних и тех же элементов устройства.

Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, состоящие в том, что формирование временных интервалов осуществлючена возможность одновременного независимого формирования временных команд. Кроме того, в устройстве исключена возможность счета числа срабатываний входных устройств н механизмов. дешифратора, подключенного выходами к первым входам блока элементов И, делитель частоты, связанный счетным входом с первым выходом генератора импульсов, а также cxe. .т сравнения и второй блок памяти, соединенный адресными входами с первыми выходами первого блока памяти, информационными входами — с выходами счетчика времени, управляю циь входом— с вторым выходом генератора импульсов, а выходами — с установочными входами счетчика времени и с первыми входами схемы сравнения, подключенной вторыми входами к вторым выходам первого блока памяти, выходом — к вторым входам блока элементов И и к входу сброса счетчика хранится во втором блоке памяти, а номера каналов управления и величины выдержек времени, которые заданы, хранятся в первом блоке памяти. Таким образом, формирование заданных выдержек времени для

1062645

Счетчик 3 является счетчиком команд и представляет собой двоичный

65 счетчик, количество выходов которос отсутствует возможность счета входных импульсов по всем каналам .управления, т.е. формирование временных задержек подачи или снятия управляющих команд в функции заданного программной количества импульсов, поступающих на вход устройства в течение произвольного интервала времени.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем одновременного независимого формироваиия временных команд.

Поставленная цель достигается тем, что в программно-временное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, подключенный первым выходом к входу делителя частоты и к счетному входу первого счетчика импульсов, соединенного выходом с адресным входом первого блока памяти, подключенного первым выходом к первому входу блока сравнения, вторым выходом — к информационному входу дешифратора и к ад-, ресному входу второго блока памяти, соединенного управляющим входом с вторым выходом генератора тактовых импульсов, а выходом — с информационным входоМ второго счетчика импульсов и с вторым входом блока срав нения, подключенного выходом к сбросовому входу второго счетчика импульсов и к управляющему входу дешифратора, связанного выходом с входом второго блока памяти, введены коямутатор, первый и второй блоки формирователей импульсов, подключенных входами соответственно к выходам делителя частоты и объекта управления, а выходами — к первым и вторыМ информационным входам коммутатора, соединенного третьим информационным входом с третьим выходом первого блока памяти, управляющим входомс первым выходом генератора тактовых импульсов и управлякщим входом второго счетчика импульсов, а выходом — со счетным входом второго счетчика импульсов.

Такое выполнение программного устройства позволяет формировать временные задержки выдачи или снятия управляющих сигналов и команд не только в функции заданных программой эталонных временных интервалов, но и в функции от заданного количества импульсов, поступающих на вход устройства в любые случайные моменты времени (т.е. длительность временного интервала не задана программой).

На фиг. 1 представлена структур- " ная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структура командного слова, на фиг. 3 — временная диаграмма работы генератора тактовых импульсов.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, первый счетчик 3 импульсов, коммутатор 4, второй счетчик 5 импульсов, второй блок б,памяти, первый блок 7 памяти, блок 8 сравнения, дешифратор 9, первый и второй блоки формирователей 10 и 11 импульсов, объект 12 управления.

Генератор 1 является двухтактным генератором импульсов и может быть выполнен на одной интегральной микросхеме К155ЛАЗ. .Блок 7 памяти служит для хранения командных слов и представляет собой

t5 постоянное запоминающее устройство, работающее только в режиме считывания записанной в него информации.

Количество командных слов, хранящихся в блоке 7, равно количеству выхо7ц дов устройства и в конкретном примере равно шестидесяти четырем.

Блок 7 имеет такое количество первых выходов, сколько разрядов содержит та часть командного слова, кото75 рая задает число эталонных временных интервалов или поступающих по одному из- входов устройства счетных импульсов, которое необходимо для. формирования соответствующего выходЗО ного сигнала устройства. В данном примере это число может достигать шестидесяти четырех и, следовательно, блок 7 имеет шесть первых выходов.

Блок 7 имеет такое количество вто- рых выходов, сколько разрядов содержит та часть командного слова, которая определяет адрес соответствующего выхода устройства. Так как в данном примере устройство имеет шестьдесят четыре выхода, то блок

4О 7 имеет шесть вторых выходов.

Блок 7 имеет такое количество третьих выходов, сколько разрядов имеет та часть командного слова, которая определяет ту последователь45 ность эталонных временных интервалов или последовательность счет+ ных импульсов, которая требуется для формирования соответствукщего. выходного сигнала. В данном примере

5О суммарное количество этих последовательностей равно шестнадцати и, следовательно, блок 7 имеет четыре третьих выхода.

Таким образом, командное слово имеет Шестнадцать разрядов, и объем памяти блока 7 составляет шестьдесят. четыре шестнадцатиразрядных слова.

Блок 7 может быть выполнен, например, на двух соединенных параллельно по адресным входам интеграль ных микросхемах К573РФ1.

1062645

Формирователи 10 и 11 являются формирователями импульсов, длительность которых равна длительности н цикла работы устройства.

Формирователи 10 формируют импульсы, поступающие с выходов делителя 2 частоты на первые входы комо- мутатора 4. Число формирователей

10 равно числу выходов делителя частоты 2. 10 Формирователи 11 формируют импульсы, поступающие с входов устройства на вторые входы коммутатора 4. Число формирователей 11 равно числу входов устройства.

15 В данном примере число .формирователей 10 равно числу формирователей

11 и.равно восьми.

Формирователи 10 так же, как и формирователи 11, могут быть выпол1 иены, в данном примере, на восьми интегральных микросхемах K155AF1 каждый.

Дешифратор 9 может быть реализован на пяти интегральных микросхе 5 мах К155ИДЗ.

В соответствии с количеством выходов блока 7 каждое командное слово (фиг. 2) может быть разбито на три информационных поля: поле

13 содержит величину требуемой задержки срабатывания заданного выхода, выраженную в двоичной коде, количество разрядов поля 13 равно числу первых выходов блока 7, в данной примере шести, поле 14 содерЗ5 жит код адреса, соответствующего этой команде выхода устройства, этот адрес также является адресом для блока б оперативной памяти, количество разрядов поля 14 равно

40 числу вторых выходов блока 7, в данном примере шести, поле 15 содержит адрес входа коммутатора 4. Если адресуегый разрядами поля 15 вход коммутатора 4 относится к

45 группе его первых информационных входов, отсчет выдержки срабатывания заданного в поле 14 выхода устройства производится по эталонным временным интервалам — днскретам времени, задаваемым делителем 2 частоты и поступающим с его выходов на первую группу информационных входов коммутатора 4.

ro зависит от числа командных слов, :хранящихся в блоке 7, и в данном примере равно шести.

Такой;счетчик может быть выполне на двух последовательно соединенных интегральных микросхемах К155ИЕ5.

Блок 6 представляет собой оперативное запоминающее устройство, имег щее режимы считывания и записи информации.

Объем памяти блока 6 в данном примере составляет шестьдесят четыре шестиразрядных слова.

Блок, б может быть выполнен на шести параллельно соединенных по адресным входам микросхемах К565РУ2

Блок 8 сравнения предназначен для поразрядного сравнения двух дво ичных кодов. Разрядность этих кодов равна,.числу первых выходов блока 7, в данном случае шести. Такая схема может быть реализована на двух интегральных микросхемах К134СП1.

Делитель 2 частоты представляет собой двоичный счетчик, предназначенный для формирования последовательностей эталонных временных интервалов путем деления частоты сигнала, поступающего на его вход с первого выхода генератора 1.

Число выходов делителя 2 частоты определяется количеством последовательностей эталонных импульсов, необходимых для формирования устройством выходных сигналов. Разрядность счетчика определяется величинами эталонных временных интервалов в каждой из последовательности и частотой сигнала, поступающего на делитель 2 частрты от генератора 1.

В данном примере число выходов равно восьми. Делитель 2 частеты может быть выполнен на последовательно соединенных интегральных микросхемах К155ИЕ5.

Счетчик 5 может быть реализован на двух последовательно соединенных интегральных микросхемах

К155ИЕ7.

Коммутатор 4 предназначен для коммутации одной из группы последовательностей эталонных временных интервалов, поступающих с выходов делителя 2 частоты, либо одной из группы последовательностей входных импульсных сигналов, поступающих с выходов управляемого объекта через произвольные интервалы времени.

Число первых информационных входов коммутатора 4 равно числу выходов делителя 2 частоты, в данном примере восьмг . Число вторых информационных входов коммутатора 4 равно числу входов устройства и, в данном примере восьми.

Коммутатор 4 может быть выполнен на одной микросхеме К155КП1.

В том случае, когда поле 15 содержит адрес, относящийся к группе вторых информационных входов коммутатора 4, выдержка срабатывания заданного выхода устройства происходит через определенное количество им 0 пульсов, приходящих через произвольные интервалы времени и поступающих на входы устройства с выходов управляемого объекта 12. Эти импульсы могут быть отождествлены с опреде65 ленным числом срабатываний различ1062645.8 ных входных механизмов и устройств, входящих в управляемый объект 12.

Количество разрядов поля 15 равно числу третьих выходов блока 7, в данном примере четырем.

Устройство работает следукщим образом.

Тактовые импульсы Т1 (фиг. 3) с первого выхода генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 3, увеличивая его содержимое с каждым им- 10 пульсом на единицу.

Состояние всех разрядов счетчика 3 s каждый момент времени определяет адрес очередной команды. Командное слово, хранящееся по этому 15 адресу в блоке 7 памяти команд, появляется одновременно на всех йыходах блока 7: шесть разрядов на первых выходах, шесть разрядов на вторых выходах и четыре разряда на 2® третьих выходах.

Таким образом, на первых входах блока 8 сравнения появляется в двоичном коде величина требуемой в данной команде выдержки времени или количества импульсов, поступакщих с соответствукщего входа устройства. На вторых выходах блока 7 памяти выставляется в двоичном коде адрес Ыестиразрядного слова, хранящегося в блоке 6 памяти. Одновременно этот код выбирает посредством дешифратора 9 адрес нужного выхода устройства. Четырехраэрядный. двоичный код на третьих выходах блока 7 определяет адрес одного из Ç5 шестнадцати входов коммутатора 4.

На управляющий вход блока 6 памяти поступает с второго выхода генератора 1 тактовый сигнал Т2. На. время появления такта Т2 блок 6 пере-4р ходит в режим записи входной инфор-. мации, которая поступает в блок 6 с выходов счетчикае 5. Эта информация записывается по адресу, поступающему с вторых выходов блока 7 на адресные входы блока 6.

В отсутствии такта 12 блок памяти 6 работает в режиме считывания хранящейся в нем информации, которая в соответствии с адресом выставляется на выходах блока 6. Эта информация поступает на вторые входы блока 8 сравнения, который сравнивает ее с заданным количеством временных эталонных дискрет или счетных импульсов, поступакщих на ,первые входы блока 8 сравнения с. блока 7.

B случае равенства кодов на пер вых и вторых входах на выходе блока 8 сравнения появляется сигнал, 60 разрешакщий дешифратору 9 выдачу команды на включение соответствующего выхода устройства, адрес которого в данный момент выставлен на кодовых входах дешифратора 9 вторыми 65 выходами блока 7. Одновременно с этим сигнал с выхода блока 8 сравнения обнуляет счетчик 5.

На время такта 12 блок 6 переходит в режим записи информации с информационных входов, которые соединены с выходами счетчика 5. Таким образом, по адресу, стоящему на ад- ресных входах блока 6, в этом случае будут записаны нули.

В том случае, когда двоичное число с выхода блока 6 меньше числа на первых выходах блока 7, блок 8 сравнения не выдает сигнал разрешения дешифратору 9 и сигнал на обнуление счетчику 5 °

Тактовый импульс Т1, поступакщий на счетный вход счетчика 3, одновременно поступает на управляющий вход счетчика 5 и устанавливает его разряды в состояние, в котором находятся выходы блока 6.

Таким образом, при отсутствии импульса на счетном входе счетчика

5 его состояние остается неизменным до следующего такта Т1. Вследствие этого по очередному такту 12 состояние разрядов счетчика 5 запишется снова в ячейки блока 6 по этому же адресу, по которому оно было считано с блока 6 в такте Т1. Эта информация в блоке 6 останется неизменной до следующего цикла работы устройства.

Импульсы, поступакщие на счетный вход счетчика 5, будут соответствовать только определенному адресу, который выставлен на кодовых входах коммутатора 4 третьями выходами блока 7. Этот адрес определяет нужный вход коммутатора 4.

Если адресуемый вход принадлежит группе первых информационных входов коммутатора 4, на его выходе будут появляться импульсы только через строго нормированные временные интервалы, которые задаются делителем 2 частоты.

Если адресуемый вход выбирается иэ группы вторых информационных входов коммутатора 4, на его выходе импульсы появятся только тогда, когда на соответствующем входе устройства появится сигнал, означающий срабатывание определенного входного механизма или устройства, входящего в управляемый объект 12.

Когда на выходе коммутатора 4 при выбранном его входе появится импульс, одновременно независимо от этого по такту Т1, поступающему на управляющий вход счетчика 5,произойдет установка разрядов счетчика 5.

Так как импульс с выхода коммутатора 4 подается на счетный вход счет- чика 5, то в этом случае его состояние изменится на единицу. По очередному такту Т2 новое значение числа, 1062645

10 увеличенное на единицу, находящееся в счетчике 5, запишется по тому же адресу в блок 6.

Независимо от результата сравнения в блоке 8 сравнения счетчик 3 переходит к следующей команде в момент начала очередного такта Т1 и перебирает таким образом все каналы управления объекта 12. После исполнения последней команды счетчик 3 в результате переполнения обнуляется и выдает на адресные входы блока 7 вновь адрес первой по программе команды, имеющей нулевой адрес.

Таким образом, весь цикл работы устройства повторяется.

В блоке 6 (оперативной памяти) происходит, таким образом, накопление по определенным адресам ко° личества поступивших строго нормированных временных дискрет либо количества импульсов или срабатываний, поступающих через произвольные интервалы времени с входов устройства. Это накопление для каждой команды происходит по адресу, укаэанному в командном слове, и который является одновременно адресом для блока 6 оперативной памяти и адресом выхода устройства.

Как только величина этой накопленной информации сравняется с заданным числом, поступающим с блоКа 7, с первых его выходов, блок 8 сравнения выдаст сигнал на включение cooтветствующего канала управления объектом 12 и одновременно с этим обнулит счетчик 5. Это нулевое значение запишется в блок 6 по тому же адресу. Таким образом, этот канал управления вновь готов для отсчета временной задержки либо количества срабатываний, заданного в команде входного устройства.

Таким образом, предложенное программное устройство может управлять сложным объектом техники, в частности, металлорежущим станком, выдавая команды управления по несколь5 ким каналам управления одновременно, формируя при этом эти команды не только с заданной в программе выдержкой времени, но и по истечении заданного в программе числа

10 срабатывания входных механизмов и устройств, поступающих через произвольные промежутки времени.

Предлагаемое устройство может быть использовано на любых станках, автоматических линиях и других установках, где по технологическому циклу требуется формировать команды управления с заданной выдержкой времени или через заданное количество срабатываний различных ме о ханизмов„ кнопок, конечных выключателей и других входных устройств.

Введение в устройство двух групп формирователей и коммутатора позволяет существенно расширить функции программного устройства и область его применения, так как при этом команды управления с выхода устройства формируются не только чеЗО рез заданные выдержки времени, но и через заданное число срабатываний определенных механизмов и устройств, входящих в объект управления.

Это позволяет с помощью предлагаемого программного устройства строить системы многоразового, многоциклового управления, учиты4g вающие количество пройденных объектом управления шагов, количество выполненных операций или другие импульсные сигналы от управляемых объектов.

1062645 и1.1

BHHHUH Заказ 10216/47 Тираж 874 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4