Устройство для программного управления технологическими процессами

Устройство для программного управления технологическими процессами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

О Il И С А Н И Е (1877476

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.11.79 (21 ) 2839069/18-24 с присоединением заявки,рй. (51)М. Кл. т 05 В 19/18 . (23) Приоритет фЬаудвротвеииый комитет

СССР

0публиковано 30,10.81.Бюллетень М 40

Дата опубликования описания 03,11.81 ио делам иэавретений и открытий (53) УДК 621.0..078-503.55 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОБЕССАМИ

Изобретение относится к автомати- ке и вычислительной технике и предназначено для использования в манипуляторах и других объектах при создании робототехнических комплексов.

Известно устройство для программно5 го управления технологическими процессами (1)

Однако это устройство не содержит обратных связей с управляемым объек1О том, что ограничивает область его применения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для программного управления тех15 нологическими процессами, содержащее блок памяти и подключенный к первому входу устройства кодовый преобразователь, соединенный выходом с одним sxoдом компаратора (2.1

Это устройство позволяет управлять различными по типу одиночными объектами (например, манипуляторами), однако оно не обеспечивает одновременного управления группой объектов и не имеет шины связи с технологическим оборудованием. Это ограничивает функциональные возможности устройства и сужает область его применения.

Бель изобретения » расширение области применения устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для программного управления технологическими процессами, содержащее блок памяти и подключенный. одним входом к первому входу устройства кодовый преобразователь, соединенный выходом с одним входом компаратора, введены блоки регистров, коммутатор, дешифратор, нуль - индикатор, генераторы импульсов, счетчик и ключи, соединенные выходами с выходами устройства и входами - с выходом первого блока регистров, соединенным с другим входом компаратора, и выходом первого генера» тора импульсов, подключенного входом к первым входам первого блока регистр ров, блока памяти,.второго генератора

40

1Р1иульсов и счетчика, и черо;.1, и ш!9 141тор ко второму входу счетчика )1 вы ходу блока памяти, соединенному со вторым входом первого блока регистров и одним входом коммутатора соединенно-го другим входом со вторым входом устройства через второй блок регистров, другой вход которого подключен к третьему входу первого блока регистров, другому входу кодового преобразователя, 10 третьему входу блока памяти и выходу второго генератора импульсов, третий вход которого через нуль — индикатор и третий генератор импульсов соединен соответственно с выходом и третьим входом счетчика.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства: на фиг. 2 — формат команд;на фиг. 3 — управляющие синхроимпульсы.

Устройство содержит, шину 1 связи с внешним обрудованием, второй блок 2 регистров (входной регистр), коммутатор 3, причем регистр 2 и коммутатор

3 составляют блок 4 связи с внешним оборудованием, шину 5 управляющих воздействий, ключи (они же развязывающие усилители) 6, первый генератор 7 импульсов (формирователь длительности управляющих воздействий), первый блок 8 регистров (выходные регистры), причем усилители 6, генератор 7 и регистры 8 составляют блок 9 управляющих воздейст» вий, блок 10 памяти, блок ll управления, состоящий из второго генератора 12 им35 пульсов (синхроимпульсов), нуль- индикатор 13, счетчика 14, третьего (низкочастотного) генератора 15 импульсов и дешифратора (команд) 16, шину 17 связи с датчиками, кодовый преобразователь (блок связи с датчиками) 18 и компаратор 19, Блок 4 связи с внешним оборудованием предназначен для приема и анализа сигналов состояния внешнего оборудования, 45 с которым взаимодействуют объекты управления и которое само может являться объектом управления. Внешнее оборудование подключается к входу устройства по шине 1. Сигналы от оборудования фиксируются на входном регистре 2 в блоке

4 и затем через комутатор 3 этого блока подключаются к входу блока 10 памяти, где производится анализ состояния этих сигналов. -Управляющий вход коммутатора 3 подключен. к выходу блока 10 па- 55 мяти. По этому входу задается номер внешнего входа, состояние которого нужно подать на вход блока 10 памяти.

1.)JIoK О управля <ниик B0;.I;I< йс т1;ии предназначен для хранения, формирования длительности, усиления и выдачи управляющих воздействий на объекты управления, которые подключаются к блоку по шине 5. Блок состоит из ряда выходных регистров 8 (по числу объектов управления), развязанных усилителями

6 и формирователя 7 длительности управляющих воздействий. Информационные входы регистров 8 связаны с выходом блока 10 памяти.

Управляющие входы усилителей 6 подключены к выходу генератора 7, вход которого, а также управляющие входы регистров 8 подключены к соответствующим выходам дешифратора (команд) 16 в блоке 11 управления. Ключи 6 обеспечивают гальваническую развязку и усиление управляющих сигналов.

Блок 10 памяти предназначен для хранения управляющей программы, выборки и выдачи команд в блоки 9, 4 и 11.

Блок содержит стандартные для памяти элементы: счетчик адреса, запоминающее устройство и выходной регистр.

Выход блока подключен к входам блоков

4, 9 и 11, первый управляющий вход подключен к выходу блока 4, а второй— к выходу дешифратора 16 команд в блоке 11, По последнему входу в блок памяти поступают сигналы изменения счетчика (ветвление программы).

Блок 1 1 предназначен для управления работой всех составных частей устройства с помощью сигналов операций и синхроимпульсов, а также для выборки программируемых выдержек времени. Блок состоит из дешифратора 16 команд, генератора 12 синхроимпульсов, нуль — индикатора 13, счетчика 14, низкочастотного генератора 15.

Счетный вход счетчика 14 подключен к выходу низкочастотного генератора 15, управляющий вход которого связан с выходом нуль -:индикатора 13, вход которого,в свою очередь связан с выходом счетчика 14. Управляющие входы счетчика 14 и генератора 12 синхроимпульсов подключены к соответствующим выходам дешифратора 16 команд, Выход нуль — индикатора 13 подключен к уп-, равляющему входу генератора 12 синхроимпульсов. По этому входу производится блокировка синхроимпульсов при отсутствии нуля на счетчике 14, Второй управляющий вход генератора

12 синхроимпульсов является входом блока для подключения к выходу компя747

15

25

Зо

40

50

5 87 ратора j 9 с и яы блокировки синхроимпульсов при пали ши сигнала несравнения. Дешифратор 16 команд соответствующими выходами подключается к блокам 10 и 9. Выходы генератора 12 подключаются к входа м с инхрон иза ции всех блоков, 1

Сигналы операций с выхода дешифратора и синхроимпульсы от генератора 12 управляют работой триггерных схем (регистров) во всех блоках устройства.

Блок 18 связи с датчиками предназначен для приема сигналов с датчиков положения объектов управления, преобразования их в двоичный код и выдачи его на первый вход компаратора 19 (текущее положение объектов управления), второй вход которого подключен к выходным регистрам 8 блока 9. Выход компаратора 19 подключен к управляющему входу генератора 12 синхроимпульсов в блоке 11. Компаратор 19 сравнивает текущее положение объектов управления с за-, данным.

Устройство работает следующим образом, Оно рассчитано на выполнение группы команд управления выходными регистрами блока 8 (не менее восемь команд); команды условного пропуска по состоянию одного из входов шины 1; команды безусловного перехода; команды задания программируемых выдержек времени; команды условной задержки по состоянию одного иэ входов шины 1; команды остановки.

Возможна реализация и других типов команд. Команда (фиг. 2) имеет два поля: поле кода команд КК и, поле адреса А.

Код команды преобразуется в сигналы отдельных операций дешифратором 16.

Сигналы операций управляют занесением адресной части команды в выходные регистры блока 9, в счетчик адреса блока 10, в счетчик 14.

Порядок выборки команд из запоминающего устройства последовательный по счетчику адреса и может быть изменен с помощью команд условного и безусловного ветвления путем занесения адреса с выходного регистра блока 10 памяти в счетчик адреса этого блока.

При запуске. устройства в блоке 1 1 начииает вырабатываться группа управляющих синхроимпульсов (фиг. 3).

По импульсу И1 происходит выборка команды из запоминающего устройства блока 10 памяти. По импульсу И2 происходит фиксаш|я состояния шин 1 и

6 6

17 на регистрах в блоках 4 и 18..ПО импульсу И4 адрес в блоке памяти увеличивается на единицу, По импульсу ИЗ происходит исполнение команд.

По командам управления выходными регистрами 8 информация иэ адресной чести регистра команд заносится в один

/ иэ регистров 8 блока 9, Информация с вйхода регистра 8 поступает на вход усилителя 6, где стробируется сигналом с выхода генератора 7 (в качестве этой схемы может быть использован, например, одновибратор) и выдается по шине

5 на объект управления, который начинает соответствующее движение в пространстве.

Ввиду того, что заданное на выходе регистра 8 положение координат объекта по сравнению с текущим положением координат на выходе блока 18 изменилось, то на выходе компаратора 19 появляется сигнал несравнения. Этот сигнал поступает на вход генератора 12 и блокирует выработку импульсов и исполнение очеI редной команды до момента сравнения заданных и текущих координат. Блокировка включается только после последней команды из этой группы команд управления по сигналу из дешифратора 16 команд или по одному из разрядов адреса в команде.

Ввиду того, что время выборки и исполнения группы команд управления объектами много меньше времени отработки управляющих воздействий этими объектами можно сказать, что управляющие воздействия выдаются одновременно на группу объектов управления.

Команда условного пропуска содер» жит в адресе команды номер входа на шине 1. Этот номер с выхода регистра

2 пропускается через коммутатор 3 и поступает на вход счетчика в блоке 10.

Если этот сигнал равен единице, то счетчик адреса должен увеличиться на единииу по импульсу ИЗ и затем, как обычно, еще импульсом И4, а иначе состоиние счетчика изменяется только импульсом И4. Этим обеспечивается пропуск очередной команды, если нужный сигнал присутствует ha входе устройства.

По команде безусловного перехода происходит занесение адреса с выхода блока 10 памяти в счетчик адреса этого же блока..

По команде задания выдержки времени величина задержки, указанная в адресе команды, заносится в счетчик 14. Так как состояние счетчика 14 стало отлич» ным от нуля, то нуль - индикатор 13

8774 зо

50 разрешает работу генератора 15 и одновременно блокирует выработку синхроимпульсов.

По сигналам из генератора 15 происходит последовательное вычитание единицы из счетчика 14. Как только его состояние станет равным нулю, нульиндикатор 13 выключает генератор 12 и разрешает выработку синхроимпульсов и исполнение. следующей команды, 1о

B команде условной задержки в ад ресной части указывается номер входа . на шине l. B результате состояние этого сигнала через блок 4 подается на вход блока 10. Если указанный сигнал на шине связи равен нулю, то по сигналу операции блокируется увеличение счетчика адреса импульсом И4. Так как адрес ячейки ЗУ не изменился, то-эта команда будет выбираться и исполнятыя повторно до тех пор, пока опрашиваемый сигнал появится на входе устройства, Команда остановки сбрасывает триггер пуска в генераторе 12 и прекращает работу устройства. 25

Таким образом, наличие блока связи с внешним оборудованием и блока формирования управляющих воздействий позволяют одновременно управлять группой разнотипных объектов в том числе и технологическим оборудованием. Возможность ветвления по сигналам от внешнего оборудования позволяет строить гибкие программы управления. Прогриммируемый таймер позволяет задавать широкий инЗ5 тервал выдержек времени при работе с оборудованием, не имеющим обратной связи с устройством.;Это расширяет функ-циональные возможности устройства, Предлагаемый принцип построения устройства позволяет просто изменять его конфигурацию путем резервирования количества каналов управления.

Устройство может быть использовано при автоматизации производственных !

45 процессов для управления манипулятором и сопутствующим им технологическим оборудованием. Особенно эффективно применение устройства в робототехнологических комплексах на основе группы манипуляторов. В этом случае одно предлагаемое устройство может заменить ряд устройств индивидуального управления манипуляторами и сопутствующим оборудованием. Кроме того, устройство может обмениваться сигналами по шинам 1 и 5 не только с объектами управления, но и с аналогичными устройствами, диспетчерскими пультами или ЗВМ.

76 8

Это позволяет использовать устройство не только в отдельных РТК, но и применять в автоматизированных системах, управляемых ЗВМ.

Премущества применения предлагаемого устройства заключаются в том, что оно позволяет управлять группой разнотипных объектов и заменить собой группу устройств индивидуального управления, в сочетании с предлагаемой системой команд строить более гибкие программы управления, допускает связь с управляющей ЭВМ, диспетчерскими пультами или .с аналогичными устройствами с целью синхронизации и передачи отдельных сообщений и может быть рассчитано на переменное число объектов управления, Кроме того, благодаря: таймеру, команде условной задержки и блоку связи с внешним оборудованием оно позволяет управлять большим числом технологического оборудования, имеющего широкий разброс рабочих циклов с наличием и без iналичия сигналов: обратной связи. формула изобретения

-с

Устройство для программного управления технологическими процессами, содержащее блок памяти .и подключенный одним входом к первому входу устройства кодовый преобразователь, соединенный выходом с одним входом компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства эа счет управления группой объектов по замкнутому контуру," оно содержит блоки регистров, коммутатор, дешифратор, нуль — индикатор, генератора импульсов, счетчик и ключи, соединенные выходами с выходами устройства и входами — с выходом первого блока регистров, соединенным с другим входом компаратора, и.выходом первого генератора импульсов, подключенного входом к первым входам первого блока и регистров, блока памяти, второго генератора импульсов и счетчика, и через дешифратор— ко второму входу счетчика и выходу блока памяти, соединенному со вторым входом первого блока регистров и одним входом коммутатора, соединенного другим входом со вторым входом устройства через второй блок регистров, другой вход которого подключен к третьему Входу первого блока регистров, другому вхо877476 ду кодового преобразователя, третьему входу блока памяти и выходу второго генератора импульсов, третий вход которого через нуль - индикатор и третий генератор импульсов соединен соответственно с выходом и третьим входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 472332, кл. & 05 В 19/08, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 596912, кл. G 05 В 19/08, 1976 (прототип). фиг. 1

877478 иа из

Составитель С. Хлебников

Техред С.Мигунова

Корректор М. Шароши

Подписное

Редактор Ю. Ковач

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

Заказ 96 1 1/70 Тираж 943

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

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