Устройство для автоматического программного управления

 

Класс 21с, 46„

СССР,ЩЬ ЯЩ() ОПИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М. А. Гаврилов

Устройство для автоматического программного управления

Заявлено 11 сентября 1942 года в Народный комиссариат электропромышленности СССР за № 06-3-14 (317193) Опубликовано 30 сентября 1947 года

Предметом изобретения является устройство для автоматического программного управления при помощи электромагнитных щаговых коммутаторов, возбуждаемых электрическими импульсами и подающих командные импульсы исполнительным механизмам. Установка времени подачи определенных команд производится в этих устройствах путем присоединения цепей исполнительных механизмов к определенным контактам коммутаторов, причем промежутки времени между подачей отдельных команд определяются числом оставленных свободными контактов контактного ряда.

Подача сигналов о выполнении команд производится на другой контактный ряд, причем время, отводимое на выполнение данной команды, определяется числом контактов, находящихся между контактом, на котором производится подача команды, и контактом, на котором получается обратный сигнал.

Согласно изобретению с целью изменения продолжительности промежутка времени между моментами подачи двух соседних команд или изменения продолжительности цикла управления каким-либо технологическим процессом в устройстве для автоматического программного управления применено приспособление для автоматического переключения на соответствующих . контактах электромагнита шагового коммутатора на самоход через собственный прерывающий контакт (например, реле, включаемое от одного из контактных рядов шагового коммутатора).

В видоизмененном устройстве согласно изобретению с целькГ автоматического изменения продолжительности программы управления в целом или продолжительности промежутка времени между моментами подачи двух соседних команд применено приспособление для переключения соответствующих контактов электромагнита шагового коммутатора на контакт синхронного прерывателя, замыкающийся с другой частотой.

Для увеличения промежутков времени между моментами подачи команд при одном и том же числе контактов шагового ком мутатора

123 № 68500 в устройстве может быть применен вспомогательный шаговый коммутатор, электромагнит которого получает возбуждающие импульсы один раз за время полного оборота щеток основного коммутатора и который управляет включением его.

В предлагаемом устройстве согласно изобретению для смены программ используются две или несколько штепсельных рамок, контакты которых приключены к различным контактным рядам шагового коммутатора; цепи щеток при смене программы коммутатора замыкаются контактами реле, включаемых автоматически или от руки.

Для проверки правильности перехода щеток шагового коммутатора на следующий контакт при получении возбуждающего импульса четные и нечетные контакты шагового коммутатора образуют две отдельные группы, включенные в цепь попеременно замыкаемых контактов синхронного прерывателя и включаемые в цепь контрольного реле, срабатывающего в случае, если в коммутаторе и прерывателе одновременно замкнуты четные либо нечетные контакты.

На фиг. 1 — 8 изображены схемы различных вариантов пр-.длагаемого устройства.

Набор программы путем присоединения цепей исполнительных механизмов к определенным контактам контактного ряда требует строго постоянной скорости движения щеток шагового коммутатора, что и обеспечивается применением для привода синхронных двигателей.

При постоянной скорости перемещения щеток в постоянном числе контактов контактных рядов время обхода щетками всех кзнтактов контактного ряда является вполне определенным; оно равно максимальной продолжительности цикла, которую устройство должно обеспечивать. При этом число контактов контактного ряда должно быть выбрано таким, чтобы промежуток времени между двумя соседними контактами был кратным промежуткам времени между командами

124 с тем, чтобы каждый из этих промежутков мог быть выбран из целого числа промежутков времени. между контактами. Этот промежуток времени в дальнейшем условно называется «единичным».

Очевидно, что изменения продолжительности цикла можно при этом достигнуть только изменением числа контактов контактного ряда или же изменением скорости прохождения их щетками, но в такой степени, чтобы время, затрачиваемое на прохождение излишних контактов, было настолько малым по сравнению с общей продолжительностью цикла, чтобы им можно было пренебречь.

Так как для выполненных устройств уменьшение числа контактов невоз-. можно, то остается только второй способ, т. е. изменение скорости движения щеток, что и осуществляется применением для привода щеток шаговых коммутаторов с самоходом (фиг. 1).

Нормально, когда щетки коммутатора проходят по рабочим контактам, электромагнит ЭМ получает импульсы по цепи 7 — 10 через посредство контактного устройства К, сидящего на валу синхронного двигателя и замыкающегося через промежутки времени, равные единичному.

Набор программы осуществляется, как уже было упомянуто выше, вставлением штепселей исполнительных механизмов 1, 2, 3 в гнезда штепсельной рамки Ш„соединенные с контактами одного из контактных рядов переключающего устройства

И,.

Переключение на самоход на тех контактах, которые являются лишними по программе и на которых коммутатор не должен задерживаться, производится при помощи реле самохода PC. Включение этого реле осуществляется путем вставления штепселей в соответствующие гнезда штепсельной рамки III2.

На фиг. 1 лишними по программе являются два первых контакта, в соответствии с чем штепселя в рамке III> показаны вставленными в гнезда, соединенные в контактном № 68500 ряду И; с этими контактами. При достижении щетками контактного ряда Л контактов, соединенных с этими гнездами, образуется цепь

3 — 8, вследствие чего срабатывает реле РС. При этом оно, переключая свои контакты РС;, размыкает цепь

7 — 10 электромагнита ЭМ шагового коммутатора и включает цепь

5 — 10 его самохода.

При переходе щеток коммутатора на рабочие контакты цепь реле РС .разрывается и снова замыкает цепь

/ — 10, переключая электромагнит

ЭМ на получение импульсов от контактного устройства К.

Описанный способ дает возможность получить очень большое изменение скорости движения щеток по контактам. При единичном промежутке времени, равном одной-двум минутам, и скорости перемещения щеток коммутатора при самоходе, равном в среднем для конструкций, выпускаемых в СССР, 50 шагам в секунду, скорость увеличивается в 3000 †60 раз.

Возможности построения программы управления по схеме фиг. 1 несколько стеснены тем, что все промежутки времени должны быть кратными единичному промежутку.

В некоторых случаях в программах с большой разницей в промежутках времени между отдельными командами это может потребовать значительного уменьшения величины единичного промежутка и в соответствии с этим большого числа контактов коммутатора.

Эти ограничения могут быть устранены применением схемы по фиг. 2, в которой предусмотрена возможность изменения величины единичных промежутков. Последнее производится здесь переключением электромагнита ЭМ на разные контакты К1 или К синхронного прерывателя, замыкающиеся с различной частотой.

Переключение осуществляется при помощи реле РП, и РП,, включение которых производится на определенных контактах коммутатора путем вставления штепселей в соответствующие гнезда штепсельных рамок Ш или Ш з. При переходе щеток коммутатора на соответствующий контакт по одной из цепей

8 — 8, 3 — 10 или 8 — 12 срабатывает реле РС, РП, или РП, в связи с чем электромагнит ЭМ переходит на самоход или включается на получение импульсов от контактов К1 или К прерывателя (через контакты

PCq и РП1 или РП,). Так, например, в схеме по фиг. 2 переключение щеток коммутатора происходит на следующих по порядку контактах рамки Шз — 8 — б и 9 — 12 с единичным промежутком времени, соответствующим частоте замыканий контакта Кь и на седьмом и восьмом контактах рамки Ш; с единичным промежутком времени, соответствующим частоте замыканий контакта

К2.

При необходимости разбивки всего цикла на мелкие единичные промеЖутки времени можно избежать большого числа контактов в контактных рядах и вследствие этого громоздких шаговых коммутаторов, применяя групповое включение их по схеме, изображенной на фиг. 3.

В этой схеме гнезда штепсельных рамок, служащие для набора программы, соединяются с контактами не одного, а, нескольких контактных рядов И д — И1ц шагового комму татора. Включением щеток этих рядов управляет второй шаговый коммутатор И „электромагнит ЭМ которого получает импульс тока один раз за полный оборот щеток первого шагового коммутатора. При своем движении щетки второго коммутатора И, подают плюс источника тока поочередно на щетки различных контактных рядов первого шагового коммутатора. Перво начально плюс подается на щетки первого контактного ряда, и команды поступают на исполннтельныв механизмы, штепсели которых вставлены в штепсельную рамку Шь

При прохождении щеткой переключателя последнего контакта одновременно с электромагнитом ЭМ1 через щетки и последний контакт контактного ряда И1, > включается электромагнит ЭМ, и второй ком125 № 68500 мутатор делает один шаг. При этом он выключает щетки первого контактного ряда коммутатора Н1 и включает щетки его второго контактного ряда. Поэтому при втором обороте щеток коммутатора Н< команды подаются на исполнительные механизмы, штепсели которых вставлены в штепсельную рамку Ш2, и т. д.

После обхода щетками коммутатора Н1 последнего контактного ряда коммутатор Н2 снова включает первый ряд, и весь процесс переключения начинается снова.

Изложенное выше показывает, что применение шаговых коммутаторов делает метод программного управления с коммутационными устройствами весьма гибким и обладающим большими возможностями в отношении установки программ.

Различные программы при управлении одним и тем же технологическим процессом могут отличаться друг от друга.. а) числом команд, б) величиной промежутков времени между двумя или несколькими командами, в) продолжительностью всего цикла с пропорциональным изменением соответственно изменению продолжительности цикла всех промежутков времени между командами, г) числом команд и величинами промежутков времени между ними.

В последнем случае в наиболее общей постановке вопроса дело может идти об установлении совершенно новой программы, ничем не связанной со старой.

Ниже рассматриваются способы установки различных программ и автоматического перехода с одной программы на другую.

В наиболее простом случае, когда программы отличаются одна от другой числом команд, изменение числа команд может производиться отключением лишних команд пли приключением дополнительных команд к контактам контактного ряда коммутатора при помощи вспомогательного реле, включаемого при переходе на новую программу.

12б

В тех случаях, когда программы отличаются одна от другой только величинами промежутков времени между двумя или несколькими командами, изменение программ может производиться или изменением числа контактов, включенных на самоход, или же изменением на соответствующих контактах величины единичного промежутка времени путем перевода электромагнита шагового коммутатора на получение импульсов с другой частотой.

На фиг. 4 изображены оба эти способа, причем для промежутка времени t> изменение его величины осуществлено изменением числа контактов, переведенных на самоход, а для промежутков времени

12 — изменением величины единичного промежутка.

Изменение программы устанавливается: для первого способа вставлением штепселей в соответствующие гнезда штепсельной рамки Ш„ а для второго способа вставлением штепселей в соответствующие гнезда штепсельной рамки Шз. Нормально штепселя, вставленные в эти рамки, не приводят ни к каким изменениям программ, так как цепи этих рамок разомкнуты контактами реле Р, и

Р2.

При необходимости изменения промежутка времени автоматически или от руки включают реле Р, изменения программы. Это реле, замыкая свой контакт P>„ присоединяет часть контактов промежутка 1 в. контактном ряду Нг, к реле PC (по цепи 7 — Ш; —.12). Благодаря этому коммутатор при приходе на эти контакты переходит на самоход и этим сокращает промежуток времени. При необходимости изменения промежутка времени 1 включают реле Р . Это реле, замыкая свой контакт P "„ включает на контактах, принадлежащих этому промежутку, реле РП (цепь 7 — Ш вЂ” 14).

Последнее, переключая свой контакт РП, переводит электромагнит

ЭМ шагового коммутатора на получение импульсов от контакта К прерывателя, замыкающегося с друЯо 68500 гой частотой, чем контакт Кь Промежуток времени при этом сокращается.

Также просто осуществляется переход на другую программу и при одинаковом изменении продолжитель;ности всех промежутков времени, т. е. при изменении времени вс®ro цикла. Очевидно, что одинаковое изменение всех промежутков вре .ени легче всего получить, измен в величину единичного промежутка. Как уже указывалось выше, это также осуществляется переключением электромагнита шагового коммутатора на получение импульсов от контакта синхронного прерывателя, замыкающегося с другой частотой. Соответствующая схема приведена на фиг. 5.

В наиболее сложном случае перехода на программу, которая ничем не связана с предыдущей, т. е. может отличаться от нее как числом команд, так и величиной промежутков между ними, программы набираются независимо одна от другой на отдельных штепсельных рамках, соединенных с контактами различных контактных рядов коммутатора.

На фиг. 6 изображена схема устройства программного регулирования, рассчитанного на две программы. Включение программы производится при помощи реле Р, или

Р2.

При замыкании цепи реле Р2 через его контакты P „включается цепь щетки контактного ряда И., и исполнительные механизмы получают команды по программе, набранной на штепсельной рамке Шь При замыкании цепи реле Р2 включается цепь щетки контактного ряда Иа, и работа исполнительных механизмов переходит на программу, набранную на штепсельной рамке Ill>.

Контроль правильности выполнения программы в устройствах программного управления щаговыми коммутаторами сводится, к контролю действия синхронного прерывателя, к контролю правильности перехода шагового коммутатора на следующий контакт при каждом импульсе, получаемом им от синхронного прерывателя, и к проверке выполнения управляемым объектом переданных ему команд.

Контроль действия синхронного прерывателя осуществляется весьма просто при помощи реле напряжения или, что является более целесообразным, реле тока, контролирующего исправность цепи синхронного прерывателя и наличия в нем тока.

Контроль правильности перехода щеток шагового коммутатора осуществляегся по схеме, изображенной на фиг. 7. Контакты К синхронного прерывателя, дающие импульсы электромагниту шагового коммутатора, выполняются в этом случае переключающими, причем нахождение их в одном положении означает четный импульс, а в другом — нечетный импульс. Включение электромагнита ЭМ шагового коммутатора осуществляется через его щетки и контактный ряд И„ контакты которого через один соединены параллельно и включены в цепь выводов переключающего контакта К прерывателя. Проверка осуществляется при помощи реле КИ, которое после каждого импульса включается вспомогательными реле Д и Lh вместо электромагнита ЭМ и проверяет, произошло ли в результате перехода щеток размыкание цепи, по которой электромагнит получил импульс, или нет, Действие схемы происходит следующим образом.

В начальный момент при неработающих цепях кнопка КП разомкнута. При этом по цепи 11 — 12 через контакты Д, включено реле

g4. Реле Дь одна обмотка которого обтекается током по цепи 9 — 10, находится в отпущенном состоянии, так как одновременно через контакты ЭМ, и д, замкнута цепь

9 — 10 его второй обмотки, витки которой направлены противоположно первой.

При замыкании пусковой кнопки

КП через контакты КП,, контакт К прерывателя, щетку и контактный ряд И, коммутатора и контакты Л, замыкается цепь 19 — 18 электромагнита ЭМ. Электромагнит при этом ит

/ сраоатывает и, размыкая свой контакт ЭМ,, разрывает цепь 9 — 10 второй обмотки реле Дь которое при этом под действием своей первой обмотки притягивает якорь. При

-этом оно контактом Д, разрывает цепь контакта ЭМ„ блокируя себя этим во включенном состоянии независимо от действия контакта ЭМ„ контактом Д1, разрывает цепь 11—

12 реле Д2, а контактом Ä, разрывает цепь 19 — 18 электромагнита

ЭМ. Электромагнит при этом отпускает свой якорь и переводит щетки иа следующий контакт. В схеме, изображенной на фиг. 7, применены шаговые коммутаторы с обратным ходом, т. е. перемещающие свои щетки при отпускании якоря,электромагнита.

Реле Д выполнено с замедлением на выключение. Поэтому оно отпускает свой якорь по истечении некоторого промежутка времени, продолжительность которого выбирается такой, чтобы на это время электромагнит ЭМ успел полностью отпустить свой якорь и перевести щетки коммутатора в следующее положение. При своем отпускании реле Д, замыкает свои контакты Д и Д, Контактом Д, оно замыкает цепь

19 — 16 и реле КИ, которое при этом оказывается включенным в цепь щеток контактного ряда Ио вместо электромагнита ЭМ. Если щетки коммутатора перешли в следующее положение, то эта цепь оказывается разомкнутой, так как они будут находиться в положении, не соответствующем положению контактов К прерывателя. Реле КИ останется вследствие этого в покое. Если же щетки коммутатора по какой-либо причине остались на месте, то при включении контактов Д, цепь 19—

1б окажется замкнутой, реле КИ притянет свой якорь и, переключив свой контакт, заблокируется во включенном состоянии через свою вторую обмотку по цепи 19 — 14, разомкнув одновременно цепь контактов К прерывателя и прекратив тем самым дальнейшее действие коммутатора. Одновременно реле

КИ контактами, не показанными на

128 схеме по фиг. 7, включает звуковой и световой сигнал, привлекающий внимание обслуживающего персонала.

При замыкании контактов Д> реле Lh включает размагничи ак>щую обмотку реле Д и заставляет последнее отпустить свой якбрь.

При этом реле Д1 контактом Д дд блокирует себя в выключенном со -", стоянии (контакт ЭМ, замкнут, так как электромагнит ЭМ обесточен), а контактом Д, подготовляет цепь электромагнита ЭМ для приема следующего импульса. По истечении промежутка времени, равного единичному, синхронный прерыватель переводит свои контакты; если реле

КИ не сработало, то цепь электромагнита ЭМ образуется снова, но уже через четное положение контактов К прерывателя и четное положение щеток контактного ряда И, (цепь 19 и контакт К в правом положении — 18). Процесс переключения начинается при этом снова и в том же порядке, как и описано выше.

Таким образом щетка коммутатора при каждом переключении контакта К прерывателя переходит на один шаг, причем каждый раз на некоторый промежуток времени вместо электромагнита ЭМ включается контрольное реле КИ, проверяющее правильность перехода щеток.

Следует указать, что в схеме по фиг. 7 несколько ограничена возможность установки самохода, а именно, самоход можно устанавливать только на нечетное число шагов. При установке его на четное число шагов щетки коммутатора после самохода приходят на контакт контактного ряда, на который подан плюс источника тока от контакта К.

Вследствие этого коммутатор сделает еще один шаг. Устранить этот недостаток можно при помощи дополнительного реле, которое включалось бы при включении реле РС, разрывая своими контактами цепь контакта К, и блокировалось во включенном состоянии до момента № 68500 перехода последнего из одного положения в другое. Для контроля правильности действия шагового коммутатора весьма целесообразным является также сигнализация о положении его щеток. Эта сигнализация является также весьма полезной и для указания прохождения программы.

Указанную сигнализацию в описанной схеме легко осуществить, использовав для этого один контактный ряд коммутатора, присоединив к нему сигнальные лампочки и включив эти лампочки через щетки контактного ряда. Если расположить ряд этих сигнальных лампочек над гнездами штепсельной рамки, на которой производится набор программы, то путем сопоставления местоположения горящей лампочки и штепселей легко судить о времени, оставшемся до подачи какойлибо команды, о времени, прошедшем с начала цикла и оставшемся до его конца, и т. п.

Проверка выполнения объектом переданных ему команд производится, как уже указывалось выше, передачей обратных сигналов на другой контактный ряд коммутатора. При этом сигналы поступают на контакты, на которых к моменту прихода на них щеток коммутатора команда должна быть выполнена.

Если не требуется сигнализация положения каждого объекта в отдельности, то можно ограничиться лишь сигнализацией исполнения команды.

Соответствующая схема изображена на фиг. 8.

Проверка выполнения команд осуществляется реле РБ, которое включено в цепь щетки контактного ряда

И, коммутатора. Контакты этого ряда соединяются с гнездами штепсельной рамки Ш4, в которую вставляются штепсели от блокконтактов, размещенных на объекте и размыкающихся при выполнении им команды. Штепсели вставляются в такие гнезда рамки, чтобы с момента подачи команды до момента прихода щеток И на контакт, соединенный с соответствующим гнездом

9 Свод в. 42. рамки, прошло время, достаточное для выполнения команды. Если команда по какой-либо причине не будет выполнена или ее выполнение задержится, то к моменту прихода щеток на этот контакт блокконтакты БК, БК2 или БКЗ объекта не будут . разомкнуты, вследствие чего образуется цепь для реле РБ (цепь о.— 10, б — 12 или б — 14). Это реле сработает и своим контактом

РБ, включит световой и звуковой сигналы, а контактом РБ, разорвет цепь, по которой от контакта К посылаются импульсы электромагниту

ЭМ, вследствие чего движение щеток коммутатора приостановится.

Факт срабатывания реле РБ может быть, конечно, использован не только для сигнализации, но и для осуществления соответствующих воздействий на технологический процесс, необходимость в которых может появиться вследствие невыполнения команды.

Предмет изобретения

1. Устройство для автоматического программного управления при помощи электромагнитных шаговых коммутаторов, возбуждаемых электрическими импульсами и подающих командные импульсы исполнительным механизмом, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что с целью изменения продолжительности цикла или продолжительности промежутка времени между моментами подачи двух соседних команд применено приспособление для автоматического переключения электромагнита шагового коммутатора на соответствующих контактах на самоход через собственный прерывающий контакт (например, реле, включаемое от одного из контактных рядов шагового коммутатора).

2. Видоизменение устройства по п. 1, отличающееся тем, что с целью автоматического изменения продолжительности программы управления в целом или продолжительности промежутка времени между моментами подачи двух соседних команд применено приспособление для переключения элек129 № 685Ю

Фиг. 1

Фиг. 2 тромагнита шагового коммутатора на еоответствующих контактах на контакт синхронного прерывателя, замыкающийся с другой частотой.

3. Видоизменение устройства по п. 1, отличающееся тем, что с целью увеличения промежутков времени между моментами подачи команд и при одном и том же числе контактов шагового коммутатора применен вспомогательный шаговый коммутатор, электромагнит которого получает возбуждающие импульсы один раз за полный оборот щеток основного шагового коммутатора и который управляет включением щеток последнего.

4. Устройство по пп. 1 — 3, отл ич а ю щ ее с я тем, что для смены программ применены две или несколько штепсельных рамок, контакты которых приключены к различным контактным рядам шагового коммутатора, цепи щеток которого замыкаются контактами реле, включаемых автоматически или от руки при смене программ.

5. Устройство по пп. 1 — 4, о тл ич а ю щ е е с я тем, что для проверки правильности перехода щеток шагового коммутатора на следующий контакт при получении возбуждающего импульса четные и нечетные контакты шагового коммутатора образуют две отдельные группы, приключенные к попеременно за мы каемым контактам синхронного прерывателя и включаемые на контрольное реле, срабатывающее в случае, если в коммутаторе и прерывателе одновременно замкнуты четные или нечетные контакты.

6. Устройство по п. 5, от ли ч аю щ е е с я тем, что для устранения органичений в установке самохода применено дополнительное реле, включающееся при срабатывании реле самохода, разрывающее цепь контактов синхронного прерывателя и блокирующееся во включенном состоянии до момента перехода этих контактов из одного положения в другое. — 10—

¹ 68500

Фиг. б

Фиг. 7

7 У//

/О /Я /ч 6 /д

Фиг. 8

Замеченная опечатка: на стр. 7, правая колонка, строка 23 сн., напечатано

«механизмом», следует «механизмам».

Отв. редактор М. М. Акн шин

Редактор Н. К. Короленко