Цифровое устройство для программного управления

Цифровое устройство для программного управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматическому управлению производственными процессами, может быть применено в цифровых программно-управляемых системах позиционирования различных перемещающихся объектов и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. № 1149220. Цель изобретения - расширение области применения и повьшение надежности. В известное устройство дополнительно введены блок управления торможением, блок определения зоны допуска перемещения , счетчик контроля, триггер отказа и элемент И, что позволит обеспечить автоматическое управление обрезанием заготовки после того, как пройденный ею остаток пути: становится меньше допустимой величины, осуществить механическое торможение заготовки перед отрезанием в соответствии с заданной программой, что улучшает точность резки, организовать контроль работоспособности цепи обратной связи и снижение на этой основе вероятности возникновения аварийной ситуации. 2 з.п.ф-лы, 7 ил. § (Л с ы :о 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А2 у)) 4 G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1149220 (21) 4033409/24-24 (22) 06.03.86 (46) 07.06.87. Бюл. 1(2,1 (71) Научно-исследовательский институт автоматизации управления и производства (72) И.П.Капустник, А.И.Павлов, С.B.Ñóÿðêo, Г.Н.Тимонькин, С.FI.Òêàченко и В.С.Харченко (53) 621.503.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1149220, кл. G 05 В 19/18, 1985. (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению производственными процессами, может быть применено в цифровых программно-управляемых системах позиционирования различных перемещающихся объектов и является усовершенствованием известного устройства по авт. св. N - 1149220. Цель изобретения — расширение области применения и повышение надежности, В известное устройство дополнительно введены блок управления торможением, блок определения зоны допуска перемещения, счетчик контроля, триггер отказа и элемент И, что позволит обеспечить автоматическое управление обрезанием заготовки после того, как пройденньй ею остаток пути становится меньше допустимой величины, осуществить механическое торможение заготовки перед отрезанием в сооТветствии с заданной программой, что улучшает точность резки, организовать контроль работоспособности цепи обратной связи и снижение на этой основе вероятности возникновения аварийной ситуации. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

1 315940 2

Изобретение относится к автоматическому управлению производственными процессами, может быть применено н цифровых программно-управляемых системах позиционирования различных перемещающихся обьектов и янляется усовершенствованием известного устройства по авт. св. N 1149220.

Целью изобретения является расширение области применения и повышения надежности.

Сущность изобретения состоит н расширении области применения и повьппении надежности устройства путем: автоматического управления обрезанием заготовки после того, как пройденньй ею остаток пути станонится меньше допустимой величины; осуществления механического торможения заготовки перед обрезанием в соответствии с заданной программой, что улучшает точность резки; органиэации контроля работоспособности цепи обратной свя. зи и снижения на этой основе уменьшения вероятности возникновения аварийной ситуации.

Введение блока управления торможением и его связей позволяет осуществлять механическое торможение заготовки в соответствии с заданной программой.

Введение блока определения зоны допуска и связей, им обусловленных, обеспечивает программное управление приводом ножниц и таким образом возможность обрезания заготовки после того, как пройденный ею путь отличается от заданного пути на допустимую величину.

Введение счетчика контроля и его связей позволяет отсчитывать интервал времени, в течение которого отсутствуют импульсы от датчика перемещения, и формировать сигнал отказа при переполнении счетчика.

Введение элемента И и его связей обеспечивает блокировку подачи импульсов от датчика перемещения после того, как остаток пути отработки становится меньшим определенного значения.

Введение триггера отказа и связей, им обусловленных, позволяет запоминать сигнал отказа и производить отключение привода электродвигателя.

На фиг.l приведена функциональная схема цифрового устройства для программного управления; на фиг.2-5 функциональные схемы формирователя

5 !

О !

55 импульсов, блока упранления торможением, блока определения зоны допуска и привода ножниц соответственно, на фиг.б — временная диаграмма работы устройства; на фиг.7 — график зависимости амплитуды аналогового сигнала А на выходе преобразователя код — аналог от рассогласования по перемещению S, пропорцибнальному разности числа задающих импульсов и числа импульсов обратной связи.

Цифровое устройство для программного управления (фиг.1) содержит блок 1 задания программы, формирователь 2 импульсон, сумматор 3, дешифратор 4, делители 5-10 первые 11-13 и вторые 14-!6 элементы И, элемент И !7, первый 18 и второй 19 элементы ИЛИ, реверсивный счетчик 20 и счетчик 21 контроля, триггер 22 отказа, блоки управления торможением 23 и определения зоны допуска 24 перемещения, преобразователь код— аналог 25, усилитель 26, привод 27 ножниц, электромагнит 28 тормозных колодок, привод 29 налковой подачи, датчик 30 перемещения. Кроме того, символами 31.1 и 31.2 обозначены верхний и нижний ролики налковой подачи, символами 32.1 и 32.2 — верхняя и нижняя ножевые балки ножниц, символом 33 — заготовка, а символами 34, 35.1 и 35.2 — первый — третий выходы формирователя 2 импульсов. формироватсль 2 имульсов (фиг.2) содержит генератор 36 импульсов, счетчик 37, схему 38 сравнения, элемент И 39 и вход 40 включения генератора Зб.

Блок 23 управления торможением (фиг.3) содержит элемент ИЛИ-НЕ 41, транзистор 42, диод 43, реле 44, тумблерный регистр 45 и резистор 46.

Блок 24 определения зоны допуска перемещения (фиг.4) содержит комбинационный сумматор 47, элемент И 48, тумблерный регистр 49 и резистор 50.

Привод ножниц 27 содержит маховик 51, постоянно вращающийся от электродвигателя 52, прижимной диск 53, шатун 54, ползун 55, с которым связана верхняя ножевая балка 32.1, одновибратор 56, реле 57, конечный выключатель 58 и электромаг- нитную муфту 59.

На фиг.ба показана временная диаграмма работы формирователя импульсов, на фиг.бб — временная диаграмма работы средств контроля устройства при

40 4 где Т „— допускаемое время отсутствия импульсов в цепи обратной связи от датчика 30 перемещения.

Сумматор 3 предназначен для оперативного отслеживания кода величины

И ульсы частотой ff с выхода 36.250 генератора 36 поступают на второй выход 35.1 формирователя 2 и "питаI< ют счетчик 21 контроля. Частота импульсов и емкость С< счетчика 21 выбираются в соответствии со следующей формулой:

Cq< ос э

Аоп

3 13)59 отказе цепи обратной связи, пунктиром показаны отсутствующие импульсы с выхода датчика 30.

Рассмотрим назначение и принцип действия отдельных элементов и бло5 ков устройства.

Блок 1 задания программы предназначен для задания кода расчетного пути движения заготовки до ее обрезания (расчетного размера обрезаемой 10 заготовки) и может быть выполнен, например, в виде набора двоично-десятичных переключателей — тумблерных регистров. Один из тумблеров (кнопок) блока 1 управляет пуском формирователя 2 импульсов (вход 40 в блоке 2— фиг.2). формирователь 2 импульсов (Лиг.2 и 5) служит для преобразования кода расчетного пути перемещения заготовки 33 в требуемое количество задающих импульсов для формирования частоты питания счетчика 21 и для определения момента окончания ввода задающей информации в сумматор 3 ° 25

Генератор 36 на выходах 36.1 и

36.2 формирует две последовательности тактовых импульсов различной частоты. Частота импульсов f на выходе 36.1 должна быть не ниже частоты .импульсов на выходе датчика 30 перемещения при номинальной скорости заготовки 33.

Импульсы частоты f проходят через элемент И 39 на выход 34 форми рователя 2 импульсов и вход счетчика 37 до тех пор, пока код в счетчике не станет равным коду задания по пути, поступающему на второй вход схемы 38 сравнения. После этого на выходе схемы 38 появляется единичный сигнал, который закрывает элемент И 39 и поступает на третий выход 35.2 формирователя 2, разблокируя элемент И 48 блока 24 (когда эле- 45 мент И 48 заблокирован исключается команда на ложное срабатывание ножниц в момент пуска). дБ = Б — H))

P где HP — задание по пути;

"3

S — значение действительно прой» денного пути.

На суммирующий (второй) вход блока 3 импульсы поступают с выхода 34 формирователя 2 и задают значение величины $)<, а на вычитающий (первый) вход — от датчика 30 и задают значение Б . Конструкция блока 3 полностью аналогична конструкции сумматора известного устройства.

Дешифратор 4 служит для формирования сигналов, соответствующих заданным значениям дБ;, которые определяют различные фазы работы устройства.

В зависимости от величины кода дБ, поступающего с выхода сумматора 3, формируются единичные сигналы на выходах денифратора 4. Сигналы на выходах, подключенных к входам элементов И 11 16, появляются по мере отработки заданного пути (интервалы 0 S<,ъ,S<,--$2ъ Б -$ Фиг ° 7) °

Единичный сигнал на выходе торможения появляется тогда, когда дЯ а д Б, „, т.е. когда остаток пути становится равным (или меньшим) значению пути, при котором необходимо начать механическое торможение.

Единичный сигнал на выходе допуска формируется при условии д$6 д БА„„, где д Б А„„— допустимая погрешность при резке заготовки, причем д Б„ Б

Нулевой сигнал на выходе контроля появляется после того, как станет равным (или меньшим) д ".„„, — остатку пути, при котором необходймо отключить контроль цепи обратной связи (во избежание ложного срабатывания триггера 22 отказа).

Выбор величин д Б, д Б„и торм Аon д H„„, осуществляется, исходя из конкретных характеристик объекта управл ения .

Делители 5-7 и 8-10 производят деление частоты импульсных последовательностей, поступающих с выходов датчика 30 и формирователя 2 (выход 34) соответственно. Выбор их коэффициентов деления осуществляется в!

315940 соответствии с требуемым изменением крутизны характеристики Л(Б) (фиг.6).

Элементы И !1 — 13 (14-16) и:элемент ИЛИ 18 (19) предназначены для коммутации импульсных последовательностей с выходов делителей 5-7 (8-10) частоты на вычитающий (суммирующий ) вход реверсивного счетчика 20, который формирует код, пропорциональньгй рассогласованию по путя и подаваемый на преобразователь код — аналог 25„

Счетчик 21 контроля совместно с элементом И 17 служат для осуществления контроля наличия импульсов в це-. пи обратной связи. При ЬБ Ь H «»,открывается элемент Я 17 и разрешает поступление импульсов с выхода 35,1 формирователя 2 на счетный вход счет--. чика 21. На выход обнуления счетчика 21 поступают импульсы с выхода датчика 20. Счетчик 21 имеет приоритет срабатывания по входу R.

Сигнал переполнения на выходе счетчика 21 появляется, если за заданный интервал времени на вход R не поступило ни одного импульса с выхода датчика 30, что свидетельст--. вует об отказе цепи обратной связи.

Триггер 22 фиксирует факт отказа и производит отключение питания усилителя 26 и включение блока 23 управления торможением и таким образом отключает приводы электродвигателя 29 и электромагнита 28.

Блок 23 управления торможением (фиг.3) осуществляет отключение питания электромагнита 28 после того., как ЬБ и Ь Б...Величина ЬБ-„может варьироваться с помощью тумблерного регистра 45. В этом случае выход торможения является íîãîðàçðÿäíûì в со-ответствии с возможными значениями

Ь Бтор q Ь "тормй Ь огм

Если необходимо выбрать Ь Б „.„„= .=ЬБ ° то замыкается 1-й тумблер ретоом! гистра 45.В исходном состоянии на вхо—

Дах элемента ИЛИ-НЕ 41 таким образом приеутствуют нулевые сигналы.,а на вы1 ходе единичный, который открывает транзистор 42 и включает реле 4,, Через замыкающие к:онтакты реле 44 напряжение питания поцается на при-. вод электромагнита 28, который удер— живает тормозную колодку после того, как ЬH становится равньгм Ь Б,, и на 1-й вход элемента ИЧИ-1!Е 41 поступает единичньнг сигнал, который инвертируется элементом ИЛИ-НЕ 41 и закрывает транзистор 42. В результа5

1О

"0

45 те этого обесточивается реле 44, что приводит к отключению электромагнита 28 и наложению тормозной колодки на ролик валковой подачи. Торможение заготовки осуществляется также при срабатывании триггера 22, В этом случае единичный сигнал поступает на второй вход блока 23.

Блок 24 определения зоны допуска перемещения (фиг.4) предназначен для формирования сигнала управления резкой заготовки после того, как выполняется условие: ЬБ Ь Б о, Задание величина h H о производится с помощью тумблерного регистра 49.

Код, подаваемый с выхода регистра 49, суммируется с помощью сумматора 47, с кодом„ поступающим на второй вход блока 24. Чем больше код, задаваемый на регистре 49, тем меньше величина

ЬБ . Сигнал переполнения на выходе

"дoo сумматора 47 свидетельствует о том, что gH ЬБ Доп

Если при появлении сигнала переполнения на вь ходе сумматора 47 выполняется условие ЬБЙ Ь Б„«» >т ° e ° присутствует единичный сигнал на выходе контроля дешифратора 4 и присутствует сигнал на выходе 35.2 формирователя 2 импульсов, то элемент И 48 открывается и разрешает срабатывание прявода но книц 27.

Преобразователь код — аналог 25 служит для формирования аналогового сигчала, .пропорционального коду счетчика 20 и поступающего далее для усиления на вход усилителя 26.

Усилитель 26 имеет, кроме того, вход выключения питания, при подаче на который единичного сиг » ала происходит разрыв цепи питания (например, путем использования реле, размыкающие контакты которого подают питание),, что приводит к выключению привода электродвигателя. Привод ножниц 27 служит для перемещения ножевой балки ножниц вниз- вверх в момснт резки заготовки.

После появления сигнала на выходе блока 24 определения зоны допуска одновибратор 56 формирует сигнал на включение к"òóø:êè 57.1 реле. Замыкающим контактом 57.2 этого реле включается электромагнитная муфта 59, прижимающая диск 53 к маховику 31, постоянно вращающемуся от электродвигателя 52„ Верхняя ножевая балка 32.1 начинает опускаться вниз.

При этом включается конечный выклю7 131 чатель 58.1, который своим замыкающим контактом 58.2 удерживает электромагнитную муфту 59 на самоблокировке.

После возвращения ножевой балки 32.1 в исходное (верхнее) положение (ножевая балка 32.1 возвращается в исходное положение после того, как маховик 51 сделает один оборот) отключаются конечный выключатель 58.1 и электромагнитная муфта 59.

Электромагнит 28 предназначен для выполнения операции механического торможения путем наложения тормозной колодки на ролик валковой подачи..

Конструкция и назначение блоков 29 и 30 аналогичны их использованию в известном устройстве.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все элементы памяти обнулены (цепи установки в исходное состояние условно не показаны). На тумблерных регистрах 45 и 49 переключатели установлены в положение, соответствующее заданным

< торц, H Лов

Код величины Нр подан с выхода блока 1 задания программы на вход схемы 38 сравнения формирователя 2 °

После появления единичного сигнала на шине 40 начинает работать генератор 36. С выхода 36.1 этого генератора импульсы проходят на выход 34 формирователя 2 в количестве, пропорциональном величине Бр.

Эти импульсы поступают затем в сумматор 3, который формирует код рассогласования по перемещению, пропорциональный разности числа задающих импульсов и числа импульсов, поступающих с датчика 30 перемещения.

Дешифратор 4 определяет участки рассогласования по перемещению, которые должны быть отработаны при различных коэффициентах усиления регулятора. В зависимости от выявленного участка в реверсивный счетчик 20 по каналам сложения и вычитания поступают задающие импульсы и импульсы с датчика 30 с частотой, определенной делителями 5 и 8 (участок О-Я, > фиг,7), 6 и 9 (участок Н<-Б ) или

7 и 10 (участок 8 -$ ). Эти импульсы поступают далее через элементы

И ll 14, 12 и 15 или И 13, 16 и элементы ИЛИ 18 и 19 соответственно.

В результате цифровая информация на выходе реверсивного счетчика 20

5940 8 отказ, то в счетчик 21 проходит чис ло импульсов, которое превышает его

50 будет кусочно-линейно зависима от цифровой информации на выходЕ сумматора 3; Эта информация подается на преобразователь код — аналог 25 и через усилитель 26 поступает на электропривод . 29 .

Привод 29 представляет собой последовательно соединенные усилительно-преобразовательный каскад (например, тиристорный преобразователь, электромашинный усилитель, магнитный усилитель и т.д.) и двигатель постоянного тока, вал которого механически связаны с датчиком 30 и роликом 31.1 валковой машины.

Информация с датчика 30 перемещения в виде последовательности импульсов поступает на вычитающий вход сумматора 3, который формирует новый код рассогласования по перемещению.

После того, как рассогласование. по перемещению gH становится меньше Г„, срабатывает блок 23 механического торможения, который отключает электромагнит 28, в результате чего тормозная колодка прижимается к ролику 31.1 (при этом момент сопротив" ления, приведенньп к валу электродвигателя, увеличивается, что приводит к увеличении точности отработки заготовки 33) .

Затем рассогласование по перемещению продолжает уменьшаться до величины ЬЛ „,после чего срабатывает блок 24 определения зоны допуска, который воздействует на привод 27 ножевой балки 32.1, производящий обрезание заготовки.

Одновременно с рассмотренными процессами осуществляется контроль исправности цепи обратной связи (фиг.бб).

После того, как устройство войдет в.зону контроля, появляется единичный сигнал нз выходе контроля дешифратора 4и открь|вается элемент И 17.

Импульсы с выхода 35.1 формирователя 2 поступают на счетный вход счетчика "1.

Если датчик работает исправно, то импульсы с его выхода периодически обнуляют счетчик 21 контроля и сиг.нал переполнения не возникает. Если в цепи обратной связи происходит емкость. В результате на выходе счетчика 21 появляется сигнал переполнения, которым устанавливается в еди10

9 13159 ничное состояние триггер 22 отказа.

Сигнал с выхода триггера 22 приводит к отключению усилителя 2б и включению блока 23 механического торможения, что приводит к останову электродвигателя, срабатыванию механического тормоза и исключает возможность возникновения аварийной ситуации, которая может привести к порче заготовки и травматизму обслуживаю- 10 щего персонала в связи с большей скоростью перемещения заготовки.

Если средства контроля не срабатывают, то«после обрезания заготовки и установки схемы в исходное состояние 15 блок 1 задания программы инициирует очередной пуск устройства, которое работает по описанному выше алгоритму.

Формула изобретения

1. Цифровое устройство для программного управления по авт, св.

N 1149220, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности, в него введены блок управления торможением, блок определения зоны допуска перемещения, счетчик контроля, триггер отказа и элемент И, выход "Торможение" дешифратора соединен с первым входом блока управления торможением, выход которого соединен с приводом электромагнита тормозных ко— лодок, выход Допуск" дешифратора, выход сумматора и третий выход формирователя импульсов соединены соответственно с первым, вторым и с третьим входами блока определения зоны допуска перемещения, выход которого соединен с приводом ножниц, выход "Контроль" дешифратора и второй выход формирователя соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика. контроля, выход датчика перемещения подключен к установочному входу счетчика контроля, выход которого соединен с единичным входом триггера отказа, выход которого соединен с входом выключения усилителя и с вторым входом блока управления торможением.

2. Устройство по п,1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления торможением содержит элемент ИЛИ-НЕ, транзистор, диод, реле, тумблерный регистр и резистор, причем первый вход блока управления торможением через тумблерный регистр и второй вход этого блока соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого через резистор соединен с базой транзистора, положительный полюс источника питания транзистора соединен через параллельно включенные обмотку, реле и диод, коллектор и эмиттер транзистора с нулевым полюсом источника питания транзистора, положительный полюс источника питания электромагнита через замыкающий контакт реле соединен с выходом блока управления торможением.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок определения зоны допуска содержит комби национный сумматор, элемент И, регистр, причем первый и третий входы блока определения зоны допуска перемещения и выход переполнения комбинационного сумматора соедине- ны соответственно с первым, вторым и третьим входами элемента И, выход которого являетея выходом блока определения зоны зопуска перемещения, второй вход которого и выход тумблерного регистра соединены соответственно с первым и с вторым входами комбинационного сумматора.

F315940

1315940

1315940 зя

Мы.гоо ф коитроля/

УР

1315940 у St

Составитель И.Ивец

Редактор Г.Волкова Техред JI.0лийнык Корректор И.Муска

Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2359/49

Производственно †полиграфическ предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4