Устройство для разгона и торможения электропривода

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть исйользовано в системах программного управления электроприводом . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет ,реализации функции аварийного торможения и автономной отработки заданКод перемещения Код /с/ арем/я V Зоп1/с1 1 ПрпожёШ о&орииное ; v©T@-T ной величины перемещения с автоматическим определением момента начала торможения. Устройство для разгона и торможения электропривода содержит управляемые делители 3 и 2 частоты, счетчик 4, генератор 1 опорной .частоты , реверсивный счетчик 12, блок 13 совпадения, элемент НЕ 8, элемент И 17, элемент ИЛИ 16, а также регистр 19 ускорения, регистр 14 скорости , одновибратор 18, элемент ИЕ-И 7, элемент НЕ-ИЛИ 5, элемент НЕ 15, элементы И-НЕ 10, 11, 9 и 20, вычитающий счетчик 6, входы Торможение внешнее, Торможение аварийное, Код ускорения, Код скорости, Код перемещения. Устройство обеспечивает повышение эффективности управления электроприводом, например, в графопостроителях, станках с программным управлением, координатных столах, промьшшенных роботах. 3 ил. Код c/fopocma с f (Л 00 00 С35 СО О5 4:;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4С 05 В 19 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

fi PCOlAqe>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3, "

К А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ @Иод,, » (21) 4140864/24-24 (22) 27.10.86 (46) 07.04.88. Вюл. ¹ 13 (72) П.Ю,Сирык, В.Н.Цымбал, В.Н.Завьялов, В.К.Водопьянов и В.П.Швырев (53) 621.503,55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 960735, кл. G 05 В 19/1.8, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1177795, кл. G 05 В 19/18, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГОНА И ТОРМОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления электроприводом. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет ,реализации функции аварийного торможения и автономной отработки задан„„SU„„1386964 А1 ной величины перемещения с автоматическим определением момента начала торможения. Устройство для разгона и торможения электропривода содержит управляемые делители 3 и 2 частоты, счетчик 4, генератор 1 опорной частоты, реверсивный счетчик 12, блок 13 совпадения, элемент НЕ 8, элемент

И 17, элемент ИЛИ 16, а также регистр 19 ускорения, регистр 14 скорости, одновибратор 18, элемент НЕ-И

7, элемент НЕ-ИЛИ 5, элемент НЕ 15, элементы И-НЕ 10, 11, 9 и 20, вычитающий счетчик 6, входы "Торможение внешнее", "Торможение аварийное", Код ускорения", "Код скорости", "Код перемещения". Устройство обеспечивает повышение эффективности управления электроприводом, например, в графопостроителях, станках с программным управлением, координатных столах, промьпппенных роботах. 3 ил.

1386964

Изобретение относится к автомати : ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления электроприводом на9 ! пример, в графопостроителях, станках с программным управлением, координатных столах, промьппленных роботах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет реализации функции аварийного тормо, жения и автономной отработки заданной величины перемещения с автоматическим определением момента начала торможения. 15

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — структурная схема управляемого делителя частоты; на фиг. 3 — возможные законы изменения рабочей частоты Р,, 2О во времени при изменении кода скорости (а), кода перемещения (б), кода ускорения (в).

Устройство для разгона и торможения электропривода содержит генератор 1 опорной частоты, первый 2 и второй 3 управляемые делители частоты, счетчик 4 импульсов, элемент HEHJIH S вычитающий счетчик 6 импульсов, элементы НЕ-И 7, НЕ 8 и И-НЕ 9 - 30 реверсивный счетчик 12, блок 13 совпадения, регистр 14 скорости, элементы НЕ 15, ИЛИ 16 и И 17, одновибратор 18, регистр 19 ускорения и элемент И-НЕ 20.

В состав управляемого делителя 2 частоты входят одновибратор 21, счетчик 22 и элемент 23 сравнения.

Генератор 1 опорной частоты предназначен для генерирования импульсов опорной частоты F, „ и может быть выполнен как кварцованным, так и без кварца по известным схемам в зависимости от требований.

Управляемый делитель 2 частоты

45 предназначен для формирования ряда

Ргрк частот У = ††., где ъ — целое положиv тельное число (v e j1,2,3,...,v) ) „ при этом v соответствует минима кс

5О мальному значению ускорения при отработке разгона и торможения электропривода.

Управляемый делитель 3 частоты предназначен для выработки изменяющеся во времени частоты выходных им55 пульсов во время разгона, торможения и вьдачи импульсов постоянной частоты при движении с постоянной ско- . ростью, т.е. для деления частоты импульсов, поступающих с выхода уПравляемого делителя 2 частоты на тактовый вход управляемого делителя 3 частоты. Коэффициент деления последнего

N

М

О а2 Ф-1 где И=2 х . х +...+2 х где х,,х,,...,х, — код на управляющих входах делителя, формируемый реверсивным счетчиком 12. Первый управляемый делитель 3 частоты может быть выполнен на одной или нескольких микросхемах, объединенных обычнь1м способом в каскад для достижения требуемой разрядности.

Элемент НЕ-ИЛИ 5 используется для пропуска на выход устройства имуль-— сов со счетчика 4 или импульса "Пуск" с четвертого элемента И-НЕ 20.

Назначение вычитающего счетчика 6

Импульсов состоит в хранении кода величины перемещения, т.е. количества импульсов N, подлежащих вьдаче устройством до момента начала торможения, а также для вычитания логических единиц при вьдаче импульсов с выхода устройства, т.е. формирования и хранения кода оставшегося числа импульсов, подлежащих вьдаче до момента начала торможения. Вычитающий счетчик может быть выполнен, например, на одной или нескольких микросхемах в режиме вычитания, соединенных в каскад для достижения требуемой разрядности.

Реверсивный счетчик 12 служит для формирования, хранения и вьдачи науправляемый делитель 3 частоты и блок

13 совпадения изменяющегося во время разгона и торможения и неизменного во время движения с постоянной скоростью двоичного кода, соответствующего достигнутому на текущич момент значению выходной рабочей частоты

Р „,„, Блок 13 совпадения предназначен для сравнения кода величины максимальной скорости электропривода, т.е. кода заданной максимальной рабочей частоты, хранящегося в регистре 14 скорости, с текущим значением кода рабочей частоты.

Регистр 14 скорости используется для хранения и вьдачи на блок 13 совпадения кода максимальной скорости, которую должен достичь электропривод, 1386964 т.е. кода максимальной рабочей частоты.

Второй элемент НЕ 15 предназначен для блокирования прохождения импульсов рабочей частоты через первый элемент И-НЕ 10 на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 при достижении заданной максимальной рабочей частоты, соответствующей движению с постоянной скоростью.

Одновибратор 18 предназначен для формирования стробирующего импульса на первом входе элемента И 17 в момент, когда импульс рабочей частоты отсутствует на выходах первого и второго элементов И-НЕ 10 и 11, т.е. по спаду импульсов рабочей частоты. Этим исключается появление лишнего импульса на вычитающем входе реверсивного счетчика 12 в момент начала торможения.

Регистр 19 ускорения служит для хранения и выдачи кода ускорения на управляющие входы второго управляемо- 25 го делителя 2 частоты. Код ускорения есть двоичное представление числа у-1.

Четвертый элемент И-НЕ 20 предназначен для блокирования прохождения сигнала "Пуск" в режиме торможения, а также в режиме останова, когда вычитающий счетчик 6 обнулен (открыт вычитающий вход реверсивного счетчика 12) с целью устранения возможности пуска устройства до завершения торможения.

Одновибратор 21 (фиг. 2) предназначен для выработки импульса сброса счетчика 22 и для формирования импульсов частоты F„ /ч, подаваемых на тактовый вход первого управляемого делителя 3 частоты.

Счетчик 22 служит для подсчета положительных импульсов, поступающих с выхода генератора 1 опорной частоты, и выдачи кода на элемент 23 срав45 нения, Элемент 23 сравнения используется для сравнения кода на выходах счетчика 22 с кодом ускорения и выдачи разрешающего потенциала на вход одно- 50 вибратора 21 в случае равенства указанных кодов.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания производится сброс реверсивного счетчика 12 и счетчика 4 (цепи сброса не показаны). Импульсы рабочей частоты на выходе устройства отсутствуют, так как коэффициент деления первого управляемого делителя 3 частоты равен бесконечности из-за того, что на управляющие входы последнего поступают логические нули по всем разрядам с реверсивного счетчика 12.

На следующем этапе производится подготовка устройства к работе, которая заключается в подаче кодов перемещения, ускорения, скорости на информационные входы и сигналов "Запись 1", "Запись 2", "Запись 3" на тактовые входы вычитающего счетчика 6 импульсов, регистра 10 ускорения и регистра 14 скорости. Таким образом, в результате подготовки в вычитающем счетчике 6 импульсов записан код величины перемещения N, т.е. число импульсов, которое должно быть выдано устройством до момента начала торможения, в регистре 19 ускорения записан код величины ускорения .v-1, в регистре 14 скорости — код величи-. ны максимальной скорости v.

Генератор 1 опорной частоты непрерывно генерирует импульсы частотой

F, „ . Импульсы поступают на вход управляемого делителя 2 частоты, на управляющие входы которого поступает код заданной величины ускорения v-1.

Управляемый делитель 2 работает следующим образом. Импульсы с генератора 1 опорной частоты поступают на счетный вход счетчика 22. Состояние выходов счетчика 22 изменяется под воздействием импульсов F E„ ïîëîæèтельной полярности. Код с выхода счетчика 22 поступает на первые входы схемы 23 сравнения, на вторые входы которой поступает код величины ускорения v-1 с выхода регистра 19 ускорения.

При достижении равенства кодов, которое возникает по спаду импульса

F„E„, с выхода элемента 23 сравнения высокий логический уровень поступает на вход одновибратора, на инверсном выходе .которого формируется импульс, подаваемый на тактовый вход первого управляемого делителя 3 частоты, а на прямом — импульс сброса счетчика 22. Таким образом, при поступлении на вход управляемого делителя 2 частоты v импульсов на его выходе появляется один импульс, т.е. выходная частота понижается в ч раз.

1386964

F= — =-. Импульсы частоты F /. с

Frau

ГЕН выхода управляемого делителя 2 частоты поступают на тактовый вход управ25

5 ляемого делителя 3 частоты, но на выход устройства не проходят из-за наличия логических нулей на управляющих входах управляемого делителя 3 частоты. 10

Короткий импульс положительной полярности по входу "Пуск" проходит через четвертый элементы И-НЕ 20 и

НЕ-ИЛИ 5 на выход устройства и является первым импульсом рабочей частоты. По спаду импульса код, хранящийся в реверсивном счетчике 12, увеличивается на единицу и становится отличным от нуля и равным единице °

Код с выхода реверсивного счетчика 12 20 поступает на управляющие входы управляемого делителя 3 частоты. Коэффициент деления последнеrо становится равным 2, на его выходе появляются ,импульсы, которые поступают на вход счетчика 4, выполняющего функции усреднителя с коэффициентом N

С выхода счетчика 4 импульсы проходят на выход устройства. Содержимое р< версивного счетчика 12 увеличивает- 30 ся по каждому импульсу рабочей частоты на выходе устройства. Коэффициент деления управляемого делителя 3 частоты уменьшается. Частота импуль-соз Е, на выходе устройства увеличивается. Идет процесс разгона. Код с выхода реверсивного счетчика 12, поступающий на первые входы блока 13 совпадения, сравнивается с кодом заданнсй максимальнои рабочей частоть;, поступающим на входы блока 13 совпадения с выходов регистра 14 скорости.

При достижении максимальной рабочей частоты, т.е. при равенстве .кодов, поступивших на первые и вторые входы блока 13 совпадения, на выходе последнего появляется высокий логический уровень, а на выходе элемента НЕ 15 — низкий логический уровень, блокируниций прохождение импульсов с выхода устройства через элемент И-НЕ

5Q

10 на суммирующий вход реверсивного счетчика, 12. Состояние выходов последнего с этого момента и коэффициент деления управляемого делителя 3 г5 частоты остаются неизменными до момечта начала торможения. Устройством осуществляется выдача импульсов с заданной максимальной частотой ." т.е ° осуществляется движение с постоянной скоростью.

Импульсы с выхода устройства через элемент И-HE 9 поступают на вычитающий вход вычитающего счетчика 6 импульсов и уменьшают его содержимое, Процесс вычитания единиц происходит до тех пор, пока на выход устройства не будут выданы N импульсов, т.е. пока содержимое вычитающего счетчика 6 импульсов не станет равным нулю.

В этом случае на выходе элемента НЕ-И

7 появляется высокий логический уровень, а на выходе элемента НЕ 8— низкий уровень, который блокирует элементы И-НЕ 10, 9 и 20. Одновременно производится деблокирование элемента И-НЕ 11 и устройство переходит в режим отработки торможения.

Импульсы рабочей частоты с выхода устройства через элемент И-НЕ 11 начинают поступать на вычитающий вход реверсивного счетчика 12, что приводит к уменьшению кода на его выходах и, следовательно, к увеличению коэффициента деления управляемого делителя 3 частоты на выходе устройства, Рабочая частота на .выходе устройства уменьшается до тех пор„ пока реверсивный счетчик 12 не обнулится. Это приводит к прекращению выдачи импульсов устройством и отработка цикла разгон — движение с постоянной скоростью — торможение завершается.

Устройство позволяет осуществить. отработку перемещения, т.е. процесс разгона-торможения и без достижения заданной максимальной скорости з случае малых перемещений, т.е. без выхода на максимальную рабочую частоту (кривая N< „, 4пт. Зб1, Устройство позволяет осуществить аварийное торможение электропривода в любой момент отработки кривой разгона — торможения путем подачи высо-кого логического уровня напряжения на вход "Торможение аварийное" ..-стройства. Поступивший н. вход элемента ИЛИ 16 сигнал аварийного торможения открывает элемент И 17,. а импульс с одновибратора 18 сбрасывает в нуль вычитающий счетчик 6, проходя ,через элемент И 17„ т.е. переводит устройство в режим торможения, Одновременно с этим сигнал аварийного торможения сбрасывает в нуль реги ..тр

19 ускорения, что приводит к переводу управляемого делителя 2 = àñòîòû

1386964 в режим деления частоты с минимальным коэффициентом деления, равным 1, .т.е. торможение осуществляется с максимально возможным ускорением.

В случае внешнего по отношению к устройству определения момента торможения в вычитающий счетчик 6 импульсов при подготовке устройства к работе заносится максимальная величина кода перемещения. Устройство выполняет отработку разгона, а затем отработку движения с постоянной скоростью. Внешнее торможение осуществляется подачей высокого логического уровня на вход "Торможение внешнее" устройства. Высокий логический уровень через элемент ИЛИ 16 открывает элемент И 17 и импульс с одновибратора 18 сбрасывает вычитающий счетчик 6 20 в нуль, что приводит к режиму отработки торможения с заданной величиной ускорения.

Устройство позволяет отрабатывать управление разгоном-торможением 25 электропривода при различных значени ях заданной максимальной скорости электропривода, т.е. максимальной рабочей частоты (см. фиг. За), при различных значениях величин перемещения (фиг.3б) при различных ускорениях разгона — торможения (фиг.3в).

Известное устройство для разгона и торможения электропривода характеризуется отсутствием возможности автономной бтработки заданной величи35 ны перемещения с автоматическим определением момента торможения, а также возможности выполнения экстренного аварийного торможения.

40 ! !

Предлагаемое изобретение расширяет функциональные возможности устройства (примерно в 2 раза) вследствие возможности реализации автономной отработки заданной величины перемещения с автоматическим определением момента торможения, а также выполнения экстренного торможения; снижает динамическую погрешность электропривода за счет ликвидации ступенчатости изменения частоты при разгоне и торможении. Указанные преимущества обеспечивают повышение эффективности управления электроприводом, например, в графопостроителях, 55 станках с программным управлением, координатных столах, промьппленных роботах. формула изобретения

Устройство для разгона и торможения электропривода, содержащее генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом первого делителя частоты, реверсивный счетчик, выходы которого соединены с информационными входами второго делителя и с первыми входами блока совпадения, выход второго делителя частоты соединен со входом счетчика импульсов, а также первый элемент НЕ и элемент

ИЛИ, выход которого соединен с первым входом элемента И, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации функции аварийного торможения и автономной отработки заданной величины перемещения с автоматическим определением момента начала торможения, введены регистр ускорения, регистр скорости, одновибратор, элемент НЕ-И, элемент НЕ-ИЛИ, второй элемент НЕ, четыре элемента

И-НЕ и вычитающий счетчик импульсов, вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход которого через одновибратор соединен с вычитающим входом вычитающего счетчика импульсов и с выходом первого элемента ИНЕ, первый вход которого подключен к выходу устройства и к первым входам второго и третьего элементов

И-НЕ, а второй вход — к выходу второго элемента НЕ, к второму входу второго элемента И-НЕ и к первому входу четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к входу

"Пуск" устройства для разгона и торможения электропривода, а выход четвертого элемента И-НЕ соединен с первым входом элемента НЕ-ИЛИ, выходом подключенного к выходу устройства, а вторым входом — к выходу счетчика импульсов, выход блока совпадения соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого подключен к третьему входу второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ-И и к входу второго элемента

НЕ, выход вычитающего счетчика импульсов соединен с входом элемента

HE-И, выходы регистра ускорения со"

1386964

Хт7ускоре ия с Выгода регистра

Igp o Яффа ,.дую Nolf4 . а 4ВФа ф

ВНИИПИ Заказ 1495/46 Тираг, 866

Подписное

Произв-полигр. пр-тие, ", Ужгород, ул. Проектная, 4 единены с управляющими входами первого делителя частоты, установочный

: вход — с первым входом элемента ИЛИ

lè с первым входом устройства, второй вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, тактовый вход второго делителя частоты соединен с выхоцом первого делителя частоты, выходы регистра скорости подключены к вторым входам блока совпадения, информационный вход регистра скорос, ти является входом "Код скорости", тактовый вход — входом "Запись 1" устройства, вход "Код ускорения которого соединен с информационным входом регистра ускорения, вход Код перемещения" — с информационным входом вычитающего счетчика импульсов, тактовые входы регистра ускорения и вычитающего счетчика импульсов подключены соответственно с входами

"Запись 2" и "Запись 3" устройства для разгона и торможения электропривода.