Цифровая система программного управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Сфветскнк

Сецнаннстнческнк

Реснчбпнк ои883868 (61) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 11. 06.79 (21) 2779091/18-24 (51)М, Кд.з с присоединением заявки ¹

0 05 В 19/18

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открыти и (23) Приоритет

Опубликовано 23,11,81. Бюллетень ЙЯ 43

Дата опубликования описания 23. 11. 81 (53) УДК 621. 503. .55(088.8)

В.Г. Серебренный, О.В Буков, С.В. Цурга ов... (В. В. Подгорков, A.Ì. Бобко, С.В. Дунаев, " О)ЮЗИМР ( и В.Ф. Николаев

«..7, Ит -0

Ивановский энергетический институт им. .И. Ленина

i I 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и, в частности к системам, примейяемым для управления приводами металлообрабатывающих станков, в робототехнике, на мобильных машинах и на другой специальной технике.

Известен электрогидравлический привод с цифровым управлением, сос- . тдящий из шагового электродвигателя и следящего гидропривода с мехайи-, ческой обратной связью f1) .

Недостатком такого привода является наличие сложных механических обратных связей с люфтом, трудность получения требуемой величины дискретности и усилия на перестановку дросселирующего гидрораспредели"геля

Скорость рабочего органа задается частотой управляющих импульсов,поступающих на шаговый электродвига.— тель, и определяется нагрузкой.

Известен также электрогидравлический привод с цифровым управлением, состоящий из электрогидравлических усилителей сопло-заслонка,.гидрораспределителя, датчика обратной связи L2) .

Недостатком такой схемы является сложность из-за наличия блоков, позволяющих стыковать дискретную часть с аналоговой и наоборот.

Для получения требуемой скорости рабочего органа введена обратная связь по скорости.

Известно также электрогидравлическое цифровое устройство регулирования высокой точности для цифрового управления станками, содержащее управляющую программу, с которой поступают управляющие импульсы на шаговый электродвигатель (ШЭД), что вызывает поворот вала ШЭД на фиксированный угол. ШЭД приводит в действие управляющий элемент гидромотора (гидрораспределитель).ГИдромотор через кинематические передачи - одноступенчатый редуктор и передачу винт-гайка — обеспечивает подачу на станке. ШЭД и управляющий элемент гидромотора служат н качестве цифро-аналоговых преобразователей, которые преобразуют подаваемые на них управляющие импульсы через гидромотор в движение подачи.

При движении рабочего органа станка фактическое значение снимается с цифрового датчика обратной связи, который кинематически связан с рабочим органом станка и подключен ка883868 налом обратной связи к управляющей программе. Управляющая программа выполняет сравнение заданного и фактического значения положения рабочего органа и производит реверс

ШЭД, что после достижения положения, заданного управляющими импульсами (ЛЭД, закрывает управляющий элемент гидромотора и, тем самым, останавливает гидромотор (3) .

Однако известная схема не позволяет осуществить регулирование скорости рабочего органа в широком диапазоне рабочих скоростей, проводить синхронизацию движения двух и более рабочих органов, а также движение двух и более рабочих органов машин с требуемыми и различными наперед заданными скоростями. Уменьшение быстродействия устройства, которое определяется только быстродействием

ЫЭД,ограничивается максимально допустимым числом импульсов, которое определяется рабочим ходом управляющего элемента гидромотора. В рассмотренной схеме поступлением определенного числа импульсов с управляющей программы на ШЭД происходит движение рабочего органа с макси-. мально возможной скоростью, так как рабочий ход управляющего элемента, в котором происходит регулирование скорости гидромотора, незначителен.

Рабочий орган привода движется с максимальной скоростью и только при подходе к заданной точке происходит снижение скорости от максимальной до нулевой за счет реверса ИЭД.Все это ограничивает область применения устройства.

Цель изобретения — значительное расширение области применения системы

Укаэанная цель достигается тем, что в цифровую систему программного управления, содержащую генератор импульсов и последовательно соединенные блок управления, шаговый электродвигатель, управляющий элемент гидродвигателя, гидродвигатель,цифровой датчик обратной связи и реверсивный счетчик, второй вход которого подключен к информационному выходу блока задания программы, а входы блока управления соединены с выходами элементов И, введены последовательно соединенные функциональный преобразователь, анализатор знака и ограничитель числа импульсов, .выход которого подключен к первым входам элементов И, второй вход — к выходу генератора импульсов, третий вход — к управляющему выходу блока задания программы, а четвертые входы — к выходам функционального преоб раэователя, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика и со вторыми входами анализатора знака, подключенного вторыми выходаMH ко вторым входам элементов И.

На фиг. 1 представлена схема системы; на фиг. 2 — временная диаграмма работы отдельных блоков схемы.

Система содержит блок 1 задания программы, реверсивный счетчик 2, > функциональный преобразователь 3, анализатор 4 знака, ограничитель 5 числа импульсов, генератор 6 импульсов, элементы И 7, блок 8 управления, шаговый электродвигатель

9, управляющий элемент 10 гидродвигателя, гидродвигатель 11, цифровой датчик 12 обратной связи, причем преобразователь 3 содержит блок 13 команд, формирователь 14 функции и блок 15 памяти, анализатор 4 блок 16 сравнения кодов и блок 17 знака, а ограничитель 5 — блок 18 сравнения кодов, счетчик 19 импульсов, RS-триггер 20, элемент ИЛИ 21 и элемент И 22.

20 Система работает следующим образом.

С блока 1 на счетчик 2 поступают управляющие импульсы с максимальной частотой, число которых определяет 5 положение рабочего органа гидродвигателя 11. С выхода счетчика 2 код положения поступает на преобразователь 3 и анализатор 4. Преобразователь 3 формирует код управления ограничителем числа импульсов в соответствии с кодом положения и выбранным законом управления следующим образом.

Формирователь 14 после того, как в счетчик 2 записан код заданного перемещения, производит один цикл формирования, функции, в результате которого в блок 15 записывается код величины открытия управляющего элемента гидродвигателя. Следующий цикл формирования производится после обработки предыдущего задания и поступления нового кода в счетчик 2.

Таким образом преобразователь 3 формирует код отклонения управляющего ф элемента гидродвигателя один раз для каждого нового значения заданного перемещения, причем запуск формирователя 14 осуществляется по управляющему входу импульсом, формируемым щ блоком 13, который, в свою очередь, формирует этот управляющий импульс при записи нового кода заданного перемещения.

В процессе обработки гидродвигателем заданного перемещения и списывания кода в счетчике 2 код на входе преобразователя 3 изменяется. Однако вследствие отсутствия управляющего импульса на управляющем входе формирователя 14 выходной код, записан40 ный в блоке 15 остается прежним в течение всего цикла отработки. При этом анализатор 4 сравнивает значение этого кода с текущим значением кода в счетчике 2 и формирует сигналы управления элементами Ии ограни883868

Формула изобретения

Цифровая система программного управления, содержащая генератор импульсов и последовательно соединенные блок управления, шаговый электродвигатель, управляющий элемент гидродвигателя, гидродвигатель, цифровой датчик обратной связи и реверсивный счетчик,. второй вход которого подключен к информационному выходу блока задания программы, а входы блока управления соединены с выходами элементов И, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения системы, в нее введены последовательно соединенные функциональный преобразователь, анализатор знака и ограничитель числа импульсов, выход которого подключен к первым входам . элементов И, второй вход — к выходу генератора импульсов, третий вход — к управляющему выходу блока задания программы, а четвертые входы — к выходам функционального преобразователя, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика и со вторыми входами анализатора знака, подключенного вторыми выходами ко вторым входам элементов H.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Михеев Ю.E. и Сосонкин B.Ë.

Системы автоматического угравления станками. M., "Машиностроение", 1978, с. 64, рис. 47.

2. Там же, с. 106, рис. 115.

3. Патент ФРГ Р 1294716, кл. 42 r 19/18, опублик. 1969 (прототип). чителем 5 при их равенстве, а число импульсов, проходящих через ограничитель 5, соответствует данному коду управления и определяет вели чину перемещения элемента 10.

При наличии разрешающего сигнала на первом или втором управляющем входе ограничителя 5, этот сигнал проходит через элемент ИЛИ 21 íà S-вход

RS-триггера 20, на прямом выходе которого устанавливаются единичный сигнал, поступающий на первый вход элемента И 22. На второй вход элемента И 22 поступают импульсы с генератора 6 через вход ограничителя 5.

По существу элемент И 22 выполняет функцию управляемого ключа, т.е. 15 пропускает на выход импульсы с генератора 6 при наличии соответствующего сигнала на первом входе. С выхода элемента И 22 импульсы поступают на вход ограничителя 5 и на счетный 20 вход счетчика 12, который подсчитывает их.

В результате на разрядных выходах счетчика 19 получаем число прошедших на выходе импульсов, например:в дво- 25 ичном коде, который сравнивается с кодом, поступающим с формирователя кода в блок 18. При их равенстве на выходе этого блока 18 формируется сигнал, возвращающий К6-триггер

20 в исходное состояние. На прямом выходе триггера 20 устанавливается нулевой сигнал, запрещающий прохождение импульсов на выход ограничителя 5.

Таким Образом на блок 8 поступает число импульсов, определяемое кодом, сформированным преобразователем

3. Это число определяет угол поворота вала электродвигателя 9 и следовательно, величину открытия уп- 40 равляющего элемента 10 гидродвигателя 11.

Движение рабоЧего органа гидродвигателя 1.1 через кинематическую связь приводит к движению датчика 12, с которого на счетчик 2 поступают импульсы обратной связи, которые списывают код, поступивший с управляющей программы на счетчик 2.

Рабочее движение органа гидродви- 50 гателя 11 происходит с постоянной . скоростью, так как управляющий элемент 10 гидродвигателя 11 смещен на строго постоянную величину, и до тех пор пока число импульсов при стирании на счетчике 2 не сравняется с числом импульсов заданных преобразователем 3 на ограничитель 5. Прй совпадении числа импульсов анализатОр 4 (с помощью блока 16) подает команду на запускающий вход ограничи- 60 теля 5 и на соответствующий элемент !

И 7, что вызывает прохождение управляющих импульсов с генератора

6 через ограничитель 5 на блок 8 и реверс электродвигателя 9. Последний вызовет одновременно и возврат элемента 10 гидродвигателя 11 в исходное положение таким образом, что к моменту окончания перемещения рабочего органа в заданное положение вал электродвигателя 9, следовательно, и элемент 10 возвращается в исходное положение. При необходимости конструктивных ограничений величин рабочих перемещений, выходящих за пределы рабочих ходов управляющих элементов 10 гидродвигателя,подача управляющих импульсов на электродвигатель 9 выше максимального количества невозможна из-за наличия ограничителя

5, настроенного по верхнему пределу на это максимально допустимое количество.

Использование в схеме новых блоков позволяет производить от управляющей программы управление положением рабочего органа с соответствующей скоростью. В результате расширен диапазон рабочих скоростей и повышена точность позиционирования, которая определяется только датчиком обратной связи, что позволит увеличить сферу применения системы в различных областях техники.

8838б8 иу ео оподещения)

Иипульсь gent Ячж ыта /2 мг pperrwuw2/о40а оолсйкениЯ /.

Qua. 2

Составитель Н. Белинкова

Редактор Н. Рогулич Техред М.Рейвес КоррЕктор С. Иекмар

Заказ 10230/72 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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