Гл1_06 (1031608), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Система управления на жесткой логике.Если снабдить каждый привод датчиками положений рабочих органов, можно будетфиксировать завершение операций и тем самым повысить быстродействие. В качестве датчиков в данном случае можно использовать конечные выключатели или герконы. Суть САУ нажесткой логике в том, что последовательность работы объекта зашита в схеме, обрабатывающей сигналы и выдающей команды на приводы. Эта схема может быть собрана на контактно-релейнах компонентах или на интегральных схемах малой степени интеграции.На рис.
1.8,а) показано расположение датчиков рассматриваемого нами робота, с получением Х-сигналов с датчиков и У-команд на соответствующие приводы. Анализируя Х-сигналы, система управления должна выдавать У-команды. При этом возможны два случая. Впервом (рис.У41.8,б)У-коX1-X3 КЛС У1-У4манды зависяттолько от приX4-X9У5Х4 У1 Х5сутствующихХ6в рассматриб)У2ваемыймомент Х-сигнаХ7лов.ТогдаХ8ХУ{S(i-1), X} САУпредПСставляетизS(i-1)себякомбинаУ3Х9ционную логическуюПамятьа)состоянийсхему (КЛС).в)Рис. 1.8.Вовтором,(рис.1.8,в)команды, выдаваемые в каждом такте управления, зависят, как от присутствующих сигналов,так и от состояния системы Si-1, где i- номер такта управления.
Такие схемы называются последовательностными. Если выход определен только состоянием Si-1, систему называют автоматом Мура, если выход определен состоянием Si-1 и входом Х - автоматом Мили.Возможности по реализации сложных циклов управления у таких систем гораздо шире, чем у предыдущих. Здесь уже, помимо обеспечения асинхронного быстродействующегоцикла можно добиться выполнения ряда сервисных функций по диагностике отказов и выявлению причин неисправностей. При равном количестве входных сигналов последователностные схемы обеспечивают больший диапазон реакций, чем комбинационные.
Имеющегося в нашем примере комплекта сигналов не достаточно для построения САУ, как КЛС.Например, входному набору Х1=1, Х2=0, Х3=1, Х4=0, Х5=1, Х6=1, Х7=0, Х8=1, Х9=0 (годный кинескоп присутствует на позиции , есть тележка накопителя, pyкa робота вытянута,поднята и повернута к накопителю) может соответствовать два набора команд, приведенныхв табл. 1.1.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru14У111У210УЗ10Таблица 1.1.У401Номера команд соответствуют обозначениям на рис.1.8,а).
Набор в верхней строкетаблицы означает поворот к конвейеру с выдвижением поднятой руки при начале новогоцикла, в нижней строке - опускание выдвинутой руки при разгрузке кинескопа в тележку накопителя. Дело в том, что появление очередного кинескопа в зоне загрузки, пока цикл перегрузки еще не окончен вполне возможно и даже весьма вероятно, поскольку разгрузка с конвейера в реальных технологических линиях по производству цветных кинескопов осуществляется тремя последовательно установленными у конвейера роботами. Какой сигнал нужнодобавить, чтобы для управления применить КЛС?Последовательность работы КЛС описывают автоматной таблицей или таблицей истинности, описывающей соответствие 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 последовательных схем применяют графы переходов и таблицы выходовсхемы. Начинают описание с выделения состояний схемы или типовых состояний объектауправления. Граф переходов и таблицу выходов затем несколько раз преобразуют в вид,удобный для схемотехнической реализации с целью последующей разработки электрическойсхемы САУ. Это pa6oтa инженера-схемотехника.Инженеру механик должен начинать с наиболее ясного и наглядного описания, позволяющего легко проследить, должным ли образом работает объект.За состояния удобно принять те промежутки времени, когда на выходах схемы присутствует неизменный набор команд.
Примем следующий набор состояний:− 0 - исходное состояние робота, с поднятой и втянутой рукой, повернутой в сторону накопителя; 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 x1*x2*x3(Выдв);x1*x2*x3СостояниеУ1 У2 У3 У4 У5(Опск);− 8 – опусканиех5*х6− 9 - напуск воздуха в присоску, подъемx4*x9руки и втягивание,нате0 Исходное выдача0 команды100 старт0лежки У5 (Втг*Пдм*Прс).01100Выдв*ПврАвтоматныйграфи таблица1 егосостояний,1 содержащаяперечень9 робота перегрузчика1х7х5*х6выдаваемых в каждом из состояний робота командна рис.2приведена1 1.9.0100X7Опск.x4*x9х7Кружками награфе обозначены состояния, стрелками - переходы.
Рядом с каждой3 Здрж*Прс101108 условие перехода.2стрелкой указано4 Пдм1 реализацию111 функций0Приведенныйграф является упрощенным,он показываеттолькоX7Задержках4х4управления рабочим циклом робота. В каждом состоянии анализируется ограниченный набор5 Втг.011103сигналов. Граф7можно дополнить аварийнымисостояниями, если в каждом из основных соЗадержка6 Пвр01010стояний расширитьх8анализируемый набор и выявлять аварийныеситуации.ситуаций,непроХорошо проработанныйграф4 должен отличатьсяполнотой анализа67 Выдв11010х5х6тиворечивостью переходов 5- одни и те же ситуации не должны вести в разные состояния.
Не8 Опск10Рябов Владимир х8Тимофеевич. Кафедра «Электронныетехнологиив машиностроении»х6МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru9 Втг*Пдм*Прс01х5Рис. 1.9.01000115должно быть тупиковых состояний, необходимо предусматривать пошаговую отработку команд для реализации режима наладки. Особое внимание следует обращать на процесс выключения. Ординарное (неаварийное) выключение робота необходимо производить в исходном состоянии, чтобы при включении он не выполнял никаких движений.Схемы на жесткой логике применяют для управления объектами, когда переналадка ненужна или незначительна и может быть реализована без схемных изменений. Именно так восновном построены системы управления стационарных роботов.В настоящее время даже схемы на жесткой логике все более широко вытесняются простыми микропроцессорными контроллерами, для программирования которых используютязыки, построенные на основе или автоматных графов переходов и состояний или языки контактно-релейных схем.
Мы позже рассмотрим пример использования такого контроллера, апока продолжим рассматривать варианты реализации САУ роботом – перегрузчиком в историческом аспекте, так, как эти схемы появлялись и развивались.Д. САУ со штекерной панелью.На следующем этапе основной проблемой являлось перепрограммирование контактнорелейных схем и для устранения этой трудности были разработаны САУ со штекерной панелью.Основой схемы САУ является генератор импульсов, вырабатывающий прямоугольныеимпульсы с заданной частотой.
По своему функциональному назначению он эквивалентендвигателю САУ с командоаппаратом (см. рис. 1.4.). Счетчик СТ, который предназначен длясчета этих импульсов, обнуляется и инициируется к счету сигналом низкого уровня, подаваемым с инвертирующего выхода D-триггера Т. К “D” входу этого триггера подключена ужеизвестная нам цепочка из инвертора и ячейки "И", формирующая сигнал Х1*Х2*Х3.Записывается информация в D-триггер, если счетчик находится в нулевом состоянии.Выходы счетчика подключены к дешифратору DC "один из шестнадцати", который в зависимости от приходящего на его вход двоичного числа заземляет соответствующий выход (устанавливает на нем логическое состояние 0), поддерживая на остальных сигналы высокогоуровня.X9X81X7И1 X6X5X41И2X3X2X11+5V&R1&ГИ&DQCQ+1 CT 124R8R1R1R1R11 DC 021428R1R23...15ФКРис.
1.10.У1У2У3К1У4У5К2Выходы дешифратора образуют горизонтальные шины программируемой матрицы,вертикальные шины подключены к формирователю команд У1-У5, подающему их на соответствующие механизмы. При счете последовательно заземляются горизонтальные шины ичерез диоды подаются соответствующие команды на механизмы манипулятора, что эквивалентно вращению распределительного вала систем по первым трем рассмотренным вышеРябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э.
Баумана, V_Ryabov@mail.ru16схемам. Однако "двигатель" здесь безинерционен и может оперативно включаться и выключаться на каждую шестнадцатую долю "оборота". Для этого служит ячейка "И", подключенная к счетному входу счетчика. Если в какой-либо паре конечных выключателей, оба окажутся разомкнуты, что сигнализирует о том, что соответствующее элементарное перемещение неокончено, импульс на счетчик не пройдет и система не перейдет в следующее состояние. Таким образом, можно строить асинхронные циклы управления.Программируемая матрица конструктивно выполняется в виде штекерной панели, вкоторой программирование выполняется установкой в узлы матрицы штекеров, в виде наборного поля, когда в узлах расположены тумблеры, либо в виде сменной платы, в нужныеузлы которой впаяны диоды.
Диоды нужны для того, чтобы запретить передачу нуля от вертикальных шин штекерной панели к горизонтальнымСАУ со штекерной панелью вобрали в себя все лучшие качества предыдущих систем,их наиболее слабым местом являются электрические контакты панели. Каких только конструкций не было: и с микровыключателями и с герметичными магнитоуправляемыми контактами (герконами), но наибольшее распространение в свое время все же получили сменныеплаты с впаянными диодами. Для перепрограммирования следовало заменить плату или перепаять диоды.Е. САУ с электронной памятью.Роль штекерной панели может с успехом выполнять электронная память, оперативная либорепрограммируемая.
Структурная схема САУ с РПЗУ (репрограммируемым постоянным запоминающим устройством) приведена на рис. 1.10 и состоит из трех основных блоков: БУП блока управления памятью; БП - блока памяти; ФК - формирователя команд. Если внимательно посмотреть предыдущую схему на рис. 1.9, то там можно выделить те же блоки, только роль памяти играет штекерная панель. Здесь же ее заменяет одна БИС (например, старенькая 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 управленияпо шине У сигнал разрешения на прием адреса СS (Chip Select) и с некоторой задержкой разрешение выхода 0Е (Output Enable), то на выходе появится содержание адресуемого восьмиразрядного слова, которое по шине поступит в регистр формирователя команд и послепреобразования (усиления)- на соответствующие механизмы робота.Если мы на одну "программу будем тратить 64 управляющих слова (в предыдущей САУмы обходились 16-ю, то в РПЗУ можно разместить до 32 различных программ.
ПрограммируютРПЗУ на специальных программаторах, подключенных к персональному компьютеру.Блок управленияпамяти по входу "номерБУПАРПЗУ DУ1программы" (№пр) дол00+1 CT 1У2ФКжен выбирать адрес на112У322чала одной из 32 зон, в4ГИУ433R8которых размещены проУ544граммы. Затем, анализи55CT66+11X1руя входы, должен по772X2следовательно увеличи84X3вать адреса управляющих9R8X410слов, выдавая их на форX5мирователь команд. ТакСгУX6ОЕтируется этот процесс,X7CSX8Рябов X9Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
