Программируемый контроллер

 

Изобретение касается циклового программного управления производственным оборудованием. Цель изобретения - упрощение контроллера и расширение области его применения. Программируемый контроллер содержит блок 1 опроса состояния датчиков, блок 2 формирования выходных сигналов, блок 3 памяти данных, адресных счетчик 4, коммутатор 5 адресов, блок 6 логической обработки, генератор 7 импульсов, программный счетчик 8, блок 9 памяти программы, триггер 10, коммутатор 11 данных, коммутатор 12 управления, дешифратор 13 адресов опрашиваемых входов и элемент ИЛИ 14. Новым в контроллере является наличие триггера, коммутатора данных и коммутатора управления, дешифратора и элемента ИЛИ, которые связаны между собой и с другими элементами. Триггер управляет поочередной работой счетчиков и одновременно переключает все коммутаторы, которые переводят блок памяти данных либо в режим обмена данными с входным и выходным блоками, либо в режим работы с блоком логической обработки. 6 ил.

(191 (И1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 5 G 05 В 19/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4443584/24-24 (22) 17. 06. 88 (46) 07.08.90. Бюл. № 29 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения для животноводства и кормопроизводства (72) К.Л. Ерошенко, В.Г.Шахназаров и А.А,Васинькин (53) 681.503.55(088.8) (56) Патент США ¹ 3827030, кл. 340-172.5, 1974.

Крыпенко В.В., Миков И.H. Фридмай Л.И, и др. Управление автома- . тическими линиями с помощью ЭВМ.

М.: Машиностроение, 1983, с.139.

Авторское свидетельство СССР № 1001012, кл. С 05 В 19/18, 1983.

2 (54) ПРОГРАММИРУЕМЫЙ КОНТРОЛЛЕР (57) Изобретение касается циклового программного управления производственным оборудованием. Цель изобретения — упрощение контроллера и расширение области его применения. Про." граммируемый контроллер содержит блок 1 опроса состояния датчиков, блок 2 формирования выходных сигна" лов, блок 3 памяти данных, адресный счетчик 4, комммутатор 5 адресов, блок 6 логической обработки, генератор 7 импульсов, программный счетчик 8, блок 9 памяти программы, триггер 10, коммутатор 11 данных, коммутатор 12 управления, дешифратор 13 адресов опрашиваемых входов и,зле" мент ИЛИ 14. Новым в контроллере

1583921 является наличие триггера, коммутатора данных и коммутатора управления, дешифратора и элемента ИЛИ., которые связаны между собой и с другими элементами. Триггер управляет поочередной работой счетчиков и одноИзобретение относится к управляющим системам с программным управлением и может быть использовано для логического управления станками и автоматическими линиями. Целью изобретения является упрощение программируемого контроллера и расширение области применения.

На фиг. l представлена функциональная схема контроллера; на фиг. 2— функциональная схема блока Формирования выходных сигналов; на фиг. 3— функциональная схема блока логиче- 25 ской обработки; на фиг, 4 — функцчональная схема генератора импульсов; на Фиг. 5 — Функциональная схема третьего коммутатора; на Фт г,6— циклограмма работы генератора импульсов.

Программируемый контроллер содер-., жит блок 1 опроса состояния датчиков, блок 2 Формирования выходных сигналов, блок 3 памяти данных, адресный счет35 чик 4, первый коммутатор 5, блок 6 логической обработки, генератор 7 импульсов, программный счетчик 8,. блок

9 памяти программ с выходами кодов операций (g <+Ä ...() и адресов данных, (Ц©. ° .g ), триггер 10, коммутатор 11, коммутатор 12, дешифратор 13 и элемент ИЛИ 14, Блок 1 может быть реализован на мультиплексоре -. интегральной микросхеме К561КП2, выход которой 5 является выходом 15 блока l .

Блок 2 (фиг.2) содержит дешифратор 16 и набор 0-триггеров 17 (напри мер,микросхема K561TN2) по числу выхо-, дов блока 2. Взводы С триггеров соедине" ны с соответствующими выходами дешифра-, тора, а входы D - параллельно и выведены как информационный вход 18 блока 2.Управляющим (синхронизирующим) входом

19 служит старший адресный разряд де-.

55 шифратора 1 6. Блок 3 памяти данных может быть реализован на микросхеме К561РУ2, первый коммутатор 5 — на микросхеме К561ЛС2. временно переключает все коммутаторы, которые переводят блок памяти данных либо в режим обмена данными с входным и выходным блоками, либо в режим работы с блоком логической обработки. 6 ил.

Блок 6 логической обработки (Фиг.3) содержит ключи 20-23, D-триггер 24, выполняющий функцию регистра— аккумулятора результатов логической обработки, элемент И 25, элемент

ИЛИ 26 и элемент ИЛИ"НЕ 27, Один из выходов последне го ч ерез инв ер тор 28 соединен с синхронизирующим входом

29 блока 6. Каждый из управляющих входов 30-33 блока 6 соединен с управляющим входом одного из ключей

20-23, Вход 30, кроме того, соединен с вторым входом элемента 27 и непосредственно с управляющим выходом 34 блока 6. Выходы ключей 21-23 соединены параллельно с входом D триггера 24. Выход элемента ИЛИ-НЕ 27 соединен с входом С триггера 24. Выход последнего соединен параллельно с первыми входами элемента И 25 и элемента ИЛИ 26, Информационный вход ключа 21, вторые входы элементов 25 и 26 и выход ключа 20 соединены параллельно и образуют информационный вход-выход 35 блока 6.

Генератор 7 импульсов (фиг.4) содержит генератор 36 тактовых импульсов, счетчик — распределитель 37 импульсов и два RS- òðèããåðà.38 и 39.

Выход 0 счетчика — распределителя

37 является выходом 40 счетных импульсов генератора 7. Блок 9 памяти программы может быть реализован на микросхеме К573РФ5.

Третий коммутатор 11 (фиг.5) содержит два ключа 41 и 42 и инвертор

43. Управляющие входы ключей связаны с управляющим входом 44 коммутатора 11, первый информационный входвыход ключа 41 образует первый информационный вход-выход 45 коммутатора, первый информационный вход-выход ключа 42 — второй информационный вход-выход 46 коммутатора, а соединенные параллельно вторые входы-выходы ключей — третий информационный вход-выход 47 коммутатора 11. Второй

5 1583921 6 коммутатор 12 может быть организован аналогично третьему.

Программируемый контроллер работает следующим образом.

Генератор 36 вырабатывает непрерывную равномерную последовательность тактовых импульсов, которые поступают на счетный вход счетчика — распределителя 37, С выхода 40 генератора 7 счетные импульсы поступают на счетные входы адресного счетчика 4 и программного счетчика 8, представляющих собой обычные двоичные счет,чики импульсов с параллельными раз" рядными выходами. Предположим, что в начальный момент триггер 10 находится в единичном состоянии, когда у него на выходе (логический О, а на выходе Q логическая единица, которая, поступая на вход сброса программного счетчика 8, удерживает его ,в нулевом состоянии. В то же время .адресный счетчик 4 воспринимает счетные импульсы и содержимое его непрерывно растет, начиная от нуля. Каждый задаваемый адресным счетчиком

4 адрес вызывает соединение какоголибо одного из входов блока 1 с его

;выходом 15, но при условии, что дан.ный адрес предусмотрен предварительной коммутацией выходов дешифратора

13 с входами элемента ИЛИ 14 и с вы;хода последнего единичный сигнал по,ступает на управляющий вход Ч блока

В противном случае выход 15 находится в третьем состоянии, т.е. полностью изолирован от любых сигна лов со стороны блока 1.

Единичный сигнал с выхода (триггера 10, поступающий на управляющие входы коммутаторов 5, II и 12, устанавливает их в положения, когда у коммутаторов 5 и 1 2 выходы соединены с первыми информационными входами, в у коммутатора ll третий вход-выход

47 соединен с информационным входом. выходом 46. От адресного счетчика 4. через коммутатор 5 на адресные входы блока 3 памяти данных поступает последовательно увеличивающийся адрес.

Когда этот адрес совпадает с одним из адресов, выделенных дешифратором

I3 для входного блока, единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 14 через, коммутатор 12 поступает на вход уп давления записью/считыванием блока

3 и переводит блок памяти данных в режим записи, в других случаях он

55!

35 остается в режиме считывания. Таким

I образом, сигналы с выхода 15 блока 1 записываются по тем же адресам в блоке 3 памяти данных. В тех случаях, . когда блок 3 работает в режиме считывания, данные с его выхода через коммутатор 11 поступают на информационный вход 18 блока 2 и фиксируются по тем же адресам в соответствующих

D-триггерах 17 сигналами с выходов дешифратора 16, В период изменения содержимого адресного счетчика 4 от нуля до максимума происходит полный цикл обмена данными блока 3 с блоками и 2, все входные сигналы из блока 1 записываются по тем же адресам в память данных и все выходные сигналы из памяти данных фиксируются по тем же адресам в блоке 2.

По сигналу с выхода переполнения адресного счетчика 4, поступающему на второй установочный вход триггера

1 О, последний переключается, сигналы на его выходах Q и Ч меняются на обратные и адресный счетчик обнуляется, а программный счетчик 8 начинает воспринимать счетные импульсы.

Одновременно. вследствие изменения сигналов на их управляющих входах коммутаторы 5, 11 и 12 переходят в противоположное положение, когда у коммутаторов 5 и 12 выход соединен с вторым информационным входом, а у коммутатора 1 2 третий вход-выход 47 - с входом-выходом 45. Прекращается цикл обмена данными и начинается цикл программной обработки данных.

Непрерывно изменяющийся параллельный двоичный код с разрядных выходов программного счетчика 8 поступает на адресные входы блока 9 памяти программы и производит последовательное циклическое считывание (сканирование) хранящейся в этом блоке информации, записанной предварительно при программировании. Информация записана и считывается в виде слов, образующихся на параллельных выходах блока 9 при каждом значении числа на его адресных входах, т.е, при каждом шаге программы. Каждое слово состоит из двух частей: код операции и адрес данных.

В программируемом контроллере код операции поступает в блок 6 логической обработки в виде логической "!" на одном иэ его управляющих входов

30-33 (при логических нчлях нв ос1 583921

30 тальных из этих входов), Поступившая на один иэ управляющих входов логическая "1" означает команду на выполнение блоком 6 определенных действий, а именно (фиг.3) "l" на входе 31— запись в аккумулятор 27 текущего значения данных, поступающих с входавыхода 35; "1" на входе 32 — запись в аккумулятор 24 результата логической операции И текущего значения данных с результатом предыдущей операции; "1" на входе 33 — запись в аккумулятор 24 результата логической операции ИЛИ текущего значения Данных 15 с результатом предыдущей операции; на входе 30 - вывод результата предыдущей операции на вход-выход 35.

Запись текущего значения данных и результатов логических операций в аккумулятор 24 производится с помощью синхроимпульсов СЗ, поступающих на вход 29 блока 6 от генератора 7 импульсов. При выводе результата из блока 6 запись в аккумулятор исклю- 25 чается с помощью элемента ИЛИ-НЕ 27, используемого в качестве ключа, saпираемого логической "1" на входе 30.

Уровень логического сигнала с входа

30 непосредственно поступает на управляющий выход 34, где означает признак данных, а именно логиче ский "0" — данные, подлежащие логической обработке в блоке 6 (операн";

35 блока 6 результаты логической обработки.Считываемый при каждом очередном шаге программы адрес данных поступает через коммутатор 5 на адресные входы 40 блока памяти данных. Одновременно сигнал с выхода 34 блока 6 через коммутатор 12 поступает на вход управления записью/считыванием блока 3 .и определяет его режим. при логическом 45

"0" значение сигнала считывается из памяти данных и направляется через коммутатор !l в блок 6 для логической обработки в соответствии с кодом операции на данном шаге программы, при логической "1 " результат предыдущей логической обработки из блока 6 через коммутатор ll поступает в блок 3 и записывается в память данных.

Синхронизация работы блоков памяти программы 9, памяти данных 3, логической обработки 6, и блока 2 обеспечивается синхроимпульсами Cl С2 и СЗ, вырабатываемыми генератором 7 импульсов по циклограмме (фиг. 6) . Синхроимпульсы Cl и С2 образуются на выходах триггеров 38 и 39 (фиг.4), установочные входы которых подключены к выходам счетчика - распределителя 37 в соответствии с циклограммой. Синхроимпульс С3 образуется непосредственно на одном из выходов счетчика распределителя 37.

По окончании сканирования программы сигнал переполнения программного счетчика 8 поступает на первый установочный вход триггера l 0 и производит его переключение. Прекращается цикл программной обработки данных и начинается очередной цикл обмена данными, по окончании которого вновь начинается цикл программной обработки данных и т.д, В цикле программной обработки данных операндами могут служить любые записанные в блоке 3 данные, т.е, не только сигналы блока 1, но и результаты всех логических операций, в том числе и направляемые при обмене данными в блок 2. Если же в блоке 2 фиксировать сигналы по адресам, совпадающим с адресами каких-либо входов блока 2, то сигналы на соответствующих выходах повторяют состояния входов с одинаковыми адресами.

Упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей программируемого контроллера позволяет расширить область его применения, получить более рациональные решения ! ряда задач автоматизации производства, что в связи с большим распространением программируемых контроллеров s ,народном хозяйстве может дать значительный эффект.

Формула изобретения

Программируемый контроллер, содержащий блок опроса состояния датчиков, блок формирования выходных сигналов, соединенные с объектом управления, блок памяти данных, адресный счетчик, первый коммутатор, блок логической обработки, генератор импульсов, первый выход которого соединен с С-входом программного счетчика, второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно с входами синхронизации блоков памяти программ, памяти данных, логической обработки и блока формирования выходных сигналов, выI 583921 ходы программного счетчика соединены с адресными входами блока памяти программ, выходы кодов операций которого соединены с управлявшими входами бло-. ка логической обработки, а выходы адресов данных соединены с первой группой информационных входов первого коммутатора, выходы адресного счетчика соединены с второй группой информацион- g ных входов первого коммутатора, выходы которого соединены с адресными входами блока памяти данных, о т л и ч а ю— щ.и и с я тем, что, целью его упро щения и расширения области применения,, 5 в него введены КЯ-триггер, второй и

;третий коммутаторы, дешифратор и эле- мент ИЛИ, вход S RS-триггера соеди нен с выходом переполнения программ|ного счетчика, à R-вход RS-триггера 2р ,соединен с выходом переполнения адрес1ного счетчика, первый выход К$ триггера соединен с R-входом программно;го счетчика и с первым управляющим входом первого коммутатора, второй

25 ! инверсный выход соединен с R-входом адресного счетчика и с вторым управляющим входом первого коммутатора, гчетный вход адресного счетчика соеДинен с первым выходом генератора ЗО импульсов, выходные параллельные разряды адресного счетчика соединены соответственно с адресными входами дешифратора, блока опроса состояния датчиков и блока формирования выход" ных сигналов, выходы дешифратора соединены с входами элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом блока опроса состояния датчиков и с первым информационным входом второго коммутатора, второй ин-: формационный вход которого соединен с управляющим выходом блока логической обработки, выход второго коммутатора соединен с входом управления записью/считыванием блока памяти данных, третий управляющий вход соединен с инверсным выходом RS-триггера, вторым управляющим входом первого коммутатора и управляющим входом третьего коммутатора, первый информационный вход которого соединен с выходом блока опроса состояния датчиков и входом блока формирования выходных сигналов, второй информационный вход соединен с выходом блока логической обработки, выход третьего коммутатора соединен с информацианным входом и выходом .блока памяти данных.

1503921

Рд Р7

%Oh/М

Ф08,4

1f

Фиг. 5

1 583921

С2

Редактор И. Шулла

Заказ 2255 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"., r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

А0рес

4o---An

Ау "А(СчРРНьй

ИИфМС

Составитель С. Зубков

Техред Л. Олийнык Корректор С.Шевкун