Рябов В.Т. - Функции, структура и элементная база систем автоматического управления, страница 5

1

Номера команд соответствуют обозначениям на рис.1.8, а). Набор в верхней строке таблицы означает поворот к конвейеру с выдвижением поднятой руки при начале нового цикла, в нижней строке - опускание выдвинутой руки при разгрузке кинескопа в тележку на-копителя. Дело в том, что появление очередного кинескопа в зоне загрузки, пока цикл пере-грузки еще не окончен, вполне возможно и даже весьма вероятно, поскольку разгрузка с кон-вейера на реальных технологических линиях по производству цветных кинескопов осуществ-ляется тремя последовательно установленными у конвейера роботами. Какой сигнал нужно добавить, чтобы для управления применить КЛС?

Последовательность работы КЛС описывают таблицей истинности, определяющей со-ответствие входных Х и выходных У сигналов. Эта таблица является основой разработки КЛС. Дело инженера-механика - задать требуемую циклом управления таблицу, а инженера-схемотехника - разработать соответствующую ей схему.

Для описания работы последовательных схем применяют граф переходов и таблицу выходов. Задать описание – задача инженера механика. Начинают с выделения типовых со-стояний объекта управления. Граф переходов и таблицу выходов затем несколько раз преоб-разуют в вид, удобный для схемотехнической реализации с целью последующей разработки электрической схемы САУ. Это уже pa6oтa инженера-схемотехника.

14

Инженеру механик должен начинать с наиболее ясного и наглядного описания, позво-ляющего легко проследить, должным ли образом работает объект.

За состояния удобно принять те промежутки времени, когда на выходах схемы присут-ствует неизменный набор команд. Примем следующий набор состояний:

0 - исходное состояние робота, с поднятой и втянутой рукой, повернутой в сторону нако-пителя; он ожидает сигнала о наличии годного кинескопа и тележки накопителя;

1 - старт загрузки - выдвижение руки и поворот к конвейеру (Выдв*Пвр);

2 - опускание повернутой и выдвинутой руки на кинескоп на конвейере (Опск);

3 - включение вакуумной присоски и задержка времени на захват кинескопа (Здрж*Прс);

4 – подъем руки робота (Пдм);

5 - втягивание поднятой руки с кинескопом (Втг);

6 - поворот руки к накопителю (Пвр);

7 - выдвижение руки (Выдв);

8 – опускание (Опск);

9 - напуск воздуха в присоску, подъем руки и втягивание, выдача команды на старт те-лежки У5 (Втг*Пдм*Прс).

Автоматный граф робота перегрузчика и таблица его состояний, содержащая перечень

выдаваемых в каждом из состояний робота команд приведена на рис. 1.9.

Кружками на графе обозначены состояния, стрелками - переходы. Рядом с каждой стрелкой указано условие перехода.

Приведенный граф является упрощенным, он показывает только реализацию функций управления рабочим циклом робота. В каждом состоянии анализируется ограниченный набор сигналов. Граф можно дополнить аварийными состояниями, если в каждом из основных со-стояний расширить анализируемый набор и выявлять аварийные ситуации.

x1*x2*x3

х5*х6

x1*x2*x3

Состояние

У1

У2

У3

У4

У5

x4*x9

0

Исходное

0

1

0

0

0

0

1

Выдв*Пвр

1

1

1

0

0

х7

9

1

х5*х6

X7

2

Опск.

1

0

1

0

0

х7

x4*x9

8

2

3 Здрж*Прс

1

0

1

1

0

х4

х4

X7 Задержка

4 Пдм

1

1

1

1

0

7

3

5

Втг.

0

1

1

1

0

х8

Задержка

6 Пвр

0

1

0

1

0

6

х5

х6 ⁴

7 Выдв

1

1

0

1

0

5

8

Опск

1

0

0

1

0

х8

х6

х5

9

Втг*Пдм*Прс

0

1

0

0

1

Рис. 1.9.

Хорошо проработанный граф должен отличаться полнотой анализа ситуаций, непро-тиворечивостью переходов - одни и те же ситуации не должны вести в разные состояния. Не должно быть тупиковых состояний, необходимо предусматривать пошаговую отработку ко-манд для реализации режима наладки. Особое внимание следует обращать на процесс вы-

15

ключения. Ординарное (неаварийное) выключение робота необходимо производить в исход-ном состоянии , чтобы при включении он не выполнял никаких движений, переходя в исход-ное состояние.

Схемы на жесткой логике применяют для управления объектами, когда переналадка не нужна или незначительна и может быть реализована без схемных изменений. В настоящее время схемы на жесткой логике все более вытесняются простыми микропроцессорными кон-троллерами, для программирования которых используют языки, построенные на основе или автоматных графов или языки контактно- релейных схем. Мы позже рассмотрим пример ис-пользования такого контроллера, а пока продолжим рассматривать варианты реализации САУ роботом в историческом аспекте, так, как эти схемы появлялись и развивались.

Д. САУ со штекерной панелью. На следующем этапе развития основной проблемой яв-лялось перепрограммирование контактно-релейных схем и для устранения этой трудности были разработаны САУ со штекерной панелью (рис.1.10).

Основой схемы САУ является генератор импульсов, вырабатывающий прямоугольные импульсы с заданной частотой. По своему функциональному назначению он эквивалентен двигателю САУ с командоаппаратом (см. рис . 1.4.). Счетчик СТ предназначен для счета этих импульсов. Он обнуляется и инициируется к счету сигналом низкого уровня, подаваемым с инвертирующего выхода D-триггера на . К входу D этого триггера подключена уже известная

нам цепочка из инвертора и ячейки "И", формирующая сигнал X1i X 2iX 3 .

Записывается информация в D-триггер, если счетчик находится в нулевом состоянии. Выходы счетчика подключены к дешифратору DC " один из шестнадцати", который в зависи-мости от приходящего на его вход двоичного числа заземляет соответствующий выход (уста-навливает на нем логическое состояние 0), поддерживая на остальных сигналы высокого уровня.

X9

1

+5V

&

X8

R1

R1

R1

R1

R1

И1

X7

1

&

CT ₁

+1

1

DC 0

X6

ГИ

X5

1

2

2

1

R

4

4

X4

8

8

2

X3

&

3

.

И2

X2

D Q

R1

.

.

X1

C Q

R2

15

ФК

Рис. 1.10.

У1

У2

У3

У4

У5

К1

К2

В ыходы дешифратора образуют горизонтальные шины штекерной панели, вертикаль-ные шины подключены к формирователю команд У1-У5, подающему их на соответствующие механизмы. При счете последовательно заземляются горизонтальные шины и через диоды подаются соответствующие команды на механизмы манипулятора, что эквивалентно враще-нию распределительного вала систем с командоаппаратами . Однако "двигатель" здесь без-инерционен и может оперативно включаться и выключаться на каждую шестнадцатую долю "оборота". Для этого служит ячейка "И", подключенная к счетному входу +1 счетчика СТ. Если в какой-либо паре конечных выключателей Х (рис. 1.8, а), оба окажутся разомкнуты, что сигнализирует о том, что соответствующее элементарное перемещение не окончено, импульс

Рис. 1.11

16

на счетчик не пройдет и система не перейдет в следующее состояние. Таким образом, можно строить асинхронные циклы управления.

В штекерной панели программирование выполняется установкой в узлы горизонталь-ных и вертикальных шин штекеров, замыкающих шины через диоды. Диоды нужны для того, чтобы запретить передачу нуля от вертикальных шин штекерной панели к горизонтальным.

САУ со штекерной панелью вобрали в себя все лучшие качества предыдущих систем, но их наиболее слабым местом являются электрические контакты панели. Каких только кон-струкций не было: и с микровыключателями и с герконами, но наибольшее распространение в свое время все же получили сменные платы с впаянными диодами. Для перепрограммиро-вания следовало заменить плату или перепаять диоды.

Е. САУ с электронной памятью. Роль штекерной панели может с успехом выполнять электронная память, оперативная либо репрограммируемая. Структурная схема САУ с РПЗУ (репрограммируемым постоянным запоминающим устройством) приведена на рис. 1.11 и со-стоит из трех основных блоков: БУП - блока управления памятью; БП - блока памяти; ФК - формирователя команд. Если внимательно посмотреть предыдущую схему на рис. 1.10, то там можно выделить те же блоки, только роль памяти играет штекерная панель. Здесь же ее заме-няет одна БИС (например, К573РФ2). Это РПЗУ со стиранием информации ультрафиолетовым излучением емкостью 2048 байт = 2Кб или 2048 восьмиразрядных слов (байт).

Если на вход адресов через шину А подать адрес слова памяти, а на вход управ-ления по линии СS (Chip Select) сигнал активизации схемы, а затем с некоторой за-держкой - разрешение выхода

0Е (Output Enable), то на вы-