Системы АСАМС включают в себя:

• Манипуляторы.

• Промышленные роботы модульной конструкции.

• Транспортные системы, построенные на базе транспортно-технологических модулей.

• Сборочные станки и агрегаты.

• Цикловые устройства управления, позволяющие программировать последовательность действий промышленных роботов и другого технологического оборудования.

Агрегатно-модульный принцип построения указанных средств автоматизации даёт возможность компоновать различные структуры робото-технологических комплексов.

Под управлением программируемого микроконтроллера МКП-1 могут работать сервисные системы, роботы-манипуляторы, релейные цепи, электродвигатели, шаговые электроприводы и построенные на их основе транспортные системы и другое оборудование.

15. Типы кодирования управляющих сигналов.

Как уже указывалось выше, все выходные сигналы микроконтроллера МКП-1 – двухуровневые дискретные. Характеристики сигналов были рассмотрены в разделах 10.4 и 13.3.1. В системе команд микроконтроллера имеются возможности для создания выходных сигналов с практически любой скважностью импульсов, что позволяет реализовать любой закон изменения выходных сигналов во времени. Эти возможности позволяют применить различные виды информационного кодирования сигналов и передачи управляющей информации внешним устройствам, подключённым к микроконтроллеру.

Рассмотрим наиболее часто применяемые информационные виды управляющих сигналов для управления различными внешними устройствами, управляемыми микроконтроллером МКП-1.

15.1. Управление электроприводами.

Электроприводы на основе электродвигателей постоянного углового или линейного движения подключаются либо непосредственно к выходным портам микроконтроллера, если позволяют их технические характеристики, либо через релейную цепь или электронный ключ. В любом случае, устройство будет включено, если управляющий сигнал микроконтроллера имеет высокий уровень, и выключено, если управляющий сигнал микроконтроллера имеет низкий уровень, то есть, информационной составляющей является уровень сигнала (рис. 10, поз «а» и поз «б» и рис. 15 поз «а»).

15.2. Управление двухпозиционными манипуляторами и роботами.

Двухпозиционный манипулятор может иметь только два конечных положения, промежуточные положения исключены, как ненормированные техническими характеристиками данного типа приводов. Как правило, роботы управляются от гидропневмоприводов, а объектом управления микроконтроллера является клапанный механизм, управляющий распределением воздуха или жидкости, подаваемой в рабочие полости цилиндров подвижного механизма робота.

В данном случае переключение клапанного механизма в положение нагнетания давления происходит по фронту управляющего сигнала, который в данном случае информационным. После переключения клапанного механизма в положение нагнетания, происходит заполнение рабочих полостей цилиндров, в результате чего робот совершает движение. Наличие в данное время высокого уровня управляющего сигнала является обязательным (так как срез еще не наступил), но высокий уровень не имеет информационного значения, так как в это время управление роботом происходит не за счёт наличия этого уровня, а за счёт нагнетания воздуха или жидкости в рабочие полости цилиндров компрессором.

Обратное движение робота в исходное положение произойдет после сброса давления в рабочих полостях цилиндров. Для этого необходимо, чтобы клапанный механизм был переведён в соответствующее положение, что осуществляется по срезу управляющего сигнала.

Таким образом, информационной составляющей управляющего сигнала в данном случае является пара «фронт-срез» .

Диаграмма сигнала управления для такого оборудования показана на рис. 15 поз «б».

15.3. Управление устройствами, совершающими цикл срабатывания.

Автоматические устройства, совершающие цикл срабатывания, очень широко распространены. Классическими устройствами такого типа являются автоматы, торгующие газированной водой, лифты, установленные в жилых домах, штамповочные и кузнечные станки и автоматы, используемые в производстве.

Например, при нажатии кнопки нужного этажа в лифте, лифт совершает рабочий цикл: закрывание дверей, подъём на нужный этаж, открывание дверей после подъёма, и закрывание их после высадки пассажиров. Весь этот рабочий цикл совершается после нажатия кнопки в лифте, причём время удержания кнопки в нажатом состоянии значения не имеет. Аналогично этому, при работе кузнечного станка происходит подача управляющего сигнала (или нажатия кнопки на полуавтоматическом станке), после чего совершается рабочий цикл штамповки или выковывания детали из заготовки, а так же сопутствующие операции (подача, отрезание излишка материала).

В обоих рассмотренных примерах запуск рабочего цикла происходит с появлением управляющего сигнала, то есть, по фронту. Время, в течение которого управляющий сигнал будет находиться в состоянии высокого уровня, никакого значения не имеет. Так же никаких действий не произойдёт при наступлении среза. Запуск рабочего цикла каждый раз происходит только по фронту, который является информационной составляющей управляющего сигнала.

Диаграмма управления оборудованием для такого случая управляющего сигнала показана на рис. 15 поз «в», пунктиром показано, что время удержания высокого уровня сигнала и момент его среза значения не имеют.

15.4. Управление шаговыми электроприводами и устройствами, имеющими последовательный комбинационный алгоритм задания управляющих воздействий и совершающими однотипные действия.

Шаговые электродвигатели являются многоуровневые многофазные входы постоянного тока, на которые подаются управляющие напряжения последовательно в определённой комбинации. Шаговые электроприводы при этом осуществляют однотипные действия, т.е., каждая новая поданная на его входы управляющая комбинация вызывает один угловой поворот (или один линейный шаг) шагового двигателя в требуемом направлении.

Как правило, сформировать требуемые напряжения для подачи их на обмотки шагового двигателя непосредственно микроконтроллером МКП-1 не представляется возможным из-за различных электрических параметров сигналов. Поэтому существуют устройства сопряжения, на вход которых подаётся сигнал от микроконтроллера МКП-1, а на выходе формируются последовательные комбинации управляющих напряжений, подаваемых непосредственно на шаговый двигатель в соответствии с алгоритмом, заложенным в устройство сопряжения.

Сигнал, формируемый микроконтроллером, и подаваемый на вход устройства сопряжения, обеспечивает пошаговое движение шагового двигателя (или других аналогичных объектов управления).

При этом, уровень данного управляющего сигнала значения не имеет, а каждый шаг совершается при переключении управляющего сигнала с одного уровня на другой – с высокого на низкий и наоборот, т.е. информационной составляющей являются и фронт, и срез сигнала, причём, в отличие от управления двухпозиционными манипуляторами и роботами, рассмотренного в разделе 15.2, в данном случае и фронт и срез имеют одинаковый информационный смысл.

В рассмотренном случае скорость движения шагового двигателя зависит от количества фронтов и срезов в единицу времени, т.е., учитывая, что каждый шаг происходит равно что при фронте или срезе, можно сказать, что такой вид управляющего сигнала является частотным.

Управляя (программно) частотой выходного сигнала микроконтроллера, можно управлять скоростью движения шагового двигателя, а расстояние перемещения равно произведению количества смен уровня сигнала (шагов) на величину шага. Частотный управляющий сигнал показан на рис. 15 поз «г».

15.5. Управление сложными и переключающими системами.

Кроме рассмотренных в предыдущих разделах объектов управления, бывают сложные системы, воспринимающие набор входных воздействий, подаваемых через порт по линии управления последовательностью импульсов с определенной скважностью и периодами. Набор таких характеристических воздействий с определёнными параметрами представляют собой как бы систему воспринимаемых данным объектом команд, и такой объект управления будет выполнять те или иные действия, в зависимости от типа поданной на него последовательности.

Переключающие системы являются самой простой разновидностью систем со сложной формой управляющего сигнала. В тех случаях, когда требуется большая надёжность срабатывания, и в особенности, когда случайное срабатывание (например, ввиду обрыва линии или замыкания) категорически недопустимо, используется сложная форма управляющего сигнала: объект управления совершит действие тогда, и
только тогда, когда управляющий сигнал совершит определённые изменения, описываемые временноё диаграммой.

Самый простой случай – сигнал «импульс». Объект управления совершит действие тогда, и только тогда, когда управляющий сигнал совершит фронт, удержится заданное время на высоком уровне, и затем переключится срезом на низкий уровень. Такой управляющий сигнал применяется для управления реверсом шагового двигателя. На рисунке 15 поз «д» показан сложный управляющий сигнал, состоящий из двух импульсов различной длительности. Для управления реверсом шагового двигателя, как правило, применяются сигналы, состоящие из одного импульса (пары фронта и среза).

16. Основы построения программируемых устройств управления.

Устройства программного управления представляют собой сложные микропроцессорные системы, состоящие из блоков и модулей, характерных для любой вычислительной микропроцессорной системы.

Подробно устройство, расчёт схемотехнической конструкции и работа микроконтроллера, представляющего собой микропроцессорную систему, рассмотрено в соответствующих пособиях, посвящённых электронной части по устройству микроконтроллера МКП-1 и в лекционных и печатных материалах по электронике, дискретной и микропроцессорной технике, поэтому, в данном разделе рассматриваются только основы функционирования микропроцессорных средств управления.

Любое микропроцессорное средство управления имеет входной язык, команды которого интерпретируются непосредственно в команды, понятные микропроцессору, программой, записанной в постоянное запоминающее устройство.

Интерпретатором входного языка микроконтроллера в команды, понятные микропроцессору, является исполнительная программа.

Исполнением команд и управлением электронной схемой коммутации занимается микропроцессор, являющийся главной и неотъемлемой частью микроконтроллера. Аспекты программирования микропроцессора и его системы команд изучаются системным программированием и рассматриваются в литературе, посвящённой языкам программирования низкого уровня, в частности, языку ассемблера.

Инженер, проектирующий микропроцессорные системы управления и модули согласования микропроцессорных систем управления с технологическим оборудованием, в первую очередь ориентируется на схемотехнические особенности базовой системы автоматического программного управления, которые главным образом определяются параметрами микропроцессора и взятого за основу микропроцессорного комплекта.

Таблица 7.