DD228994A3

DD228994A3 - Schaltung zur ansteuerung eines v/r-zahlers in einer geschwindigkeitssollwertschaltung

Info

Publication number: DD228994A3
Application number: DD24758183A
Authority: DD
Inventors: Bernd-Dietmar Dorausch
Original assignee: Schwermasch Rau Wildau
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1983-01-31
Publication date: 1985-10-23
Also published as: ATA213583A; HUH3014A; AT380577B

Abstract

Zur Lageregelung, beispielsweise fuer die Wagenbewegung einer Knueppelputzschleifmaschine, wird eine Schaltung zur digitalen Erzeugung eines Geschwindigkeitssollwertes offenbart. Der Geschwindigkeitssollwert weist entsprechend dem Ziel und der Aufgabe der Erfindung eine fest einstellbare, wegabhaengige Aenderung auf, seine Groesse kann an einem beliebigen Ort beginnend geaendert werden, sein Betrag ist durch Voreinstellung begrenzbar und seine Verringerung beginnt immer in einem solchen Abstand zu einem vorgegebenen Zielpunkt, dass er im Zielpunkt einen minimalen Wert besitzt. Das wird erreicht, indem Weginkremente in einem Vor-/Rueckwaertszaehler in Abhaengigkeit vom Vergleich des Zaehlerstandes des Vor-/Rueckwaertszaehlers mit dem vorgegebenen max Zaehlerstand und dem Abstand zum Umsteuerort eingezaehlt werden. Ein programmierbarer Teiler, der den Zaehlerstand des Vor-/Rueckwaertszaehlers in eine proportionale Frequenz umwandelt, wird von einem Generator getaktet, dessen Frequenz die Aenderung des Geschwindigkeitssollwertes ueber dem Weg bestimmt. Die erfindungsgemaesse Schaltung ist auch zur Regelung anderer physikalischer Groessen einsetzbar. Fig. 1

Description

ErfindungsbeSchreibung

Titel der Erfindung:

Schaltung zur Ansteuerung eines V/R-Zählers in einer Geschwindigkeitssollwert schaltung

Anwendungsgebiet:

Die Schaltung ist insbesondere zur digitalen Erzeugung eines Geschwindigkeitssollwertes innerhalb einer freiprogrammierbaren Lageregelung geeignet, beispielsweise für die Wagenbewegung einer Knüppelputzschleifmaschine.

Sie¹" ermöglicht eine reine Hardwarelösung mit geringem Aufwand, wenn nur wenig Punkte anzufahren sind oder nur eine Bewegung zwischen zwei Begrenzungen erfolgen soll« Darüber hinaus kann sie auch zur Regelung anderer physikalischer Größen eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Um bei numerisch gesteuerten Maschinen ein wechselseitiges Anfahren von Begrenzungspunkten ohne deren Überschreitung zu sichern, ist die Erzeugung eines Stellsignals oder einer Führungsgröße in Abhängigkeit von der Entfernung zum Umsteuerpunkt erforderlich.

Bei bekannten Hardwarelösungen erfolgt dies durch die stufenweise Reduzierung des Stellsignals an verdrahteten oder freiprogrammierten Vorabsehaltpunkten.

So bietet beispielsweise die inkrementale Positionsanzeige IPA 200 (Hersteller VEB Carl Zeiss, Jena) die Ausgabemöglichkeit von Vorabschalt punktenβ

Eine gestufte positive und negative Beschleunigung an beliebiger Stelle innerhalb der vorgegebenen Begrenzungspunkte ist nicht mögliche

Ist die Steuerung mit einem Rechner realisiert, kann die Ausgabe einer Führungsgröße wie bei der Mikrorechnersteuerung IR 60/10 (Hersteller Zentralinstitut der Metallurgie Leipzig) durch eine tabellarische Zuordnung des Geschwindigkeitssollwertes zum Abstand vom Zielpunkt erfolgen« Der Einsatz eines Rechners ist aber bei einfachen Steuerungen oft nicht gerechtfertigt .

Aus W₀ Leonhard "Zählende Rechenschaltungen für Regelaufgaben¹¹ In: Archiv für Elektrotechnik 49. (1964) H. 4, S. 215 - 234 ist es bekannt, den Bremsvorgang von Schnellzügen durch laufende Messung des Bremsweges bis zum Zielort und anhand der vorgegebenen Zielgeschv/indigkeit und einer angenommenen Bremsverzögerung einen Geschwindigkeitssollwert für die Bremsregelung unter Verwendung sogenannter zählender Rechenschaltungen zu ermitteln. Hier werden auf Seite 216 und 217 Beispiele offenbart, die unter Verwendung von Zählern und einstellbaren Frequenzteilern die Erzeugung verschiedener Funktionen erlauben. Das Ergebnis dieser Rechnungen wird dabei als Impulszahl je Zeiteinheit ausgegeben.

Diese Lösungen erlauben nur die Berechnung einer Führungsgröße in Abhängigkeit von einem Zielort, Sie ermöglichen somit nicht das wechselseitige Anfahren von Begrenzungspunkten sowie die Vergrößerung öder Verkleinerung des Geschwindigkeitssoliwert es an beliebiger Stelle nach der vorgegebenen Funktion.

Ziel der Erfindung:

Es ist das Ziel der Erfindung, ohne den Einsatz eines Mikrorechners und mit minimalem Sehaltungsaufwand eine Führungsgröße zur Ansteuerung eines V/R-Zählers in einer Geschwindigkeitssollwertschaltung zu erzeugen, die ein wechselseitiges Anfahren von Begrenzungspunkten ohne deren Überschreitung ermöglicht, wobei der Geschwindigkeitssollwert außerdem an beliebiger Stelle mit dem gleichen Anstieg über dem Weg veränderbar sein muß»

We sen der Erfind ung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, die einen V/R-Zähler innerhalb einer Geschwindigkeitssollwertschaltung ao ansteuert, daß am Ausgang des V/R-Zählers eine Pührungsgröße entsteht, die eine festeinstellbare Änderung über dem Weg aufweist, ihre Größe an einem beliebigen Ort beginnend geändert werden kann, ihr Betrag durch Voreinstellung begrenzbar ist und ihre Verringerung immer in einem solchen Abstand zu einem vorgegebenen Umsteuerpunkt beginnt, daß sie in diesem einen minimalen Wert besitzt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mittels einer Schaltung gelöst, bestehend aus drei V/R-Zählern, von denen ein V/R-Zähler mit einem programmierbaren Teiler verbunden ist, der seinerseits an einem Generator angeschlossen ist, einer Abfragelogik, zwei RS-3?lipflop, von denen das erste mit dein anzusteuernden V/R-Zähler in Verbindung steht, zwei Vergleichern, zwei Und-Gliedern, denen ein Oder-Glied vor- und der anzusteuernde V/R-Zähler nachgeordnet ist, einem zweiten Oder-Glied sowie einem Negator und einem Umschalter, die mit dem programmierbaren Teiler in Verbindung stehen, indem der Ausgang des anzusteuernden V/R-Zählers - dessen Zählbereich in bekannter V/eise auf positive Zahlen begrenzt ist - mit den ersten Eingängen des ersten und zweiten Vergleichers verbunden ist, daß die Eingänge des Oder-Gliedes mit dem Stopbefehl und mit dem Ausgang des zweiten Vergleichers - für die Aussage: Zahlenwert des ersten Einganges i*. Zahlenwert des zweiten Einganges - verbunden sind sowie der negierte Eingang des Oder-Gliedes mit dem Ausgang des ersten Vergleichers in Verbindung steht, daß der Ausgang des Oder-Gliedes mit dem Eingang des zweiten Und-Gliedes und mit dein negierten Eingang des ersten Und-Gliedes verbunden ist, daß weiterhin der Ausgang des zweiten Vergleichers - für die Aussage: Zahlenwert des ersten Einganges < Zahlenwert des zweiten Einganges - mit dem Eingang des ersten Und-Gliedes verbunden ist, daß der Schaltungaeingang für die Vorgabe des

maximalen Zählerstandes mit dem zweiten Eingang des zweiten Vergleichers in Verbindung steht, daß die Ausgänge der übrigen V/R-Zähler sowohl mit der Abfragelogik als auch mit dem zweiten RS-Flipflop in der Weise verbunden sind, daß die jeweils höchste Stelle jedes V/R-Zählers auf einem Eingang des R/S-Flipflop geschaltet ist, dessen Ausgangssignal einerseits, wie üblich, mit dem Umschalter und andererseits auch mit der Abfragelogik, und diese schließlich mit dem zweiten Eingang des ersten Vergleichers in Verbindung steht» Die Sollgeschwindigkeit wird als lineare Funktion des Weges gebildet. Dazu werden in den anzusteuernden V/R-Zähler Weginkremente ohne Beachtung des Vorzeichens eingezählt, und zwar beim Beschleunigen in den Vorwärtazähleingang und beim Bremsen bis zum Zählerstand "Null" in den Rückwärtszähleingango

Der programmierbare Teiler setzt den Zählerstand in eine Impulszahl je Zeiteinheit um. Die Frequenz des Generators bestimmt die Frequenzänderung, die mit der Veränderung des Zählerstandes des anzusteuernden V/R-Zählers und damit die Veränderung des Weges verbunden ist.

Den Abstand zum Umsteuerpunkt - als Vielfaches der Weginkremente .- vergleicht der erste Vergleicher mit dem aktuellen Zählerstand = notwendiger Bremsweg bis zum Umsteuerpunkt„ Ist der Abstand nicht größer als der notwendige Bremsweg, wird der anzusteuernde V/R-Zähler durch die Weginkremente zurückgezählt O

Bewirkt das Ausgangssignal des Oder-Gliedes nicht das Zurückzählen des V/R-Zählers, löst der zweite Vergleicher über das erste Und-Glied das Vorwärtszählen bis zum vorgegebenen maximalen Zählerstand aus. Bei Verringerung des vorgegebenen maximalen Zählerstandes bewirkt der zweite Vergleicher über das Oder-Glied das Rückwärts zähl en < Da ein linearer Zusammenhang zwischen Zählerstand und Geschwindigkeit besteht, wird somit durch den zweiten Vergleicher der Geschwindigkeitssollwert begrenzt ο ' .

Um nach dem Stillstand ein Einzählen von Weginkrementen in den anzusteuernden V/R-Zähler zu ermöglichen, wird mit dem Aufheben des Stopbefehls über den niedrigsten Dateneingang des programmierbaren Teilers eine minimale Impulsfrequenz ausgegeben.

Über das Oder-Glied wird das Anhalten - mit der durch die Generatorfrequenz bestimmten Änderung des Geschwindigkeits-Sollwertes über dem Weg - auch durch den Stopbefehl ausgelöst«

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung wird nachstehend an einem AusführungsbeispieI näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Pig. 1: Einen vorteilhaften Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Schaltung für die Regelung der Bewegung des hydraulisch angetriebenen Wagens einer Knüppelputzschleifmaschine ,

Fig. 2 u. 3: Diagramme über den Vorlauf des Geschwindigkeitssollwertes bei verschiedenen Bewegungsabläufen.

Die Abstände zu den Umsteuerpunkten werden von den Vor-/Rückwärtszählern 1»2; 1.3, realisiert durch IS 74 193, die entsprechend der Lage der Knüppelenden gesetzt werden, ermittelt. Nach Überschreiten eines Umsteuerpunktes folgt dem Zählerstand Null des jeweiligen Zählers 1.2; 1.3 der maximale Zählerstand, der mit größer v/erdender Überschreitung heruntergezählt wird» Der mit dem .Überschreiten des Umsteuerpunktes verbundene Vorzeichenwechsel der höchsten Stelle eines Zählers 1.2 bzw. 1.3 bewirkt ein Umschalten des RS-Plipflop 1.5, der mittels Umschalter 1.16 dem Ausgangs signal einen Kanal, und dadurch ein Vorzeichen zuordnet. Die durch Verknüpfungsgatter realisierte Abfragelogik 1.4 schaltet den Ausgang desjenigen Vor-/Rückwärtszählers 1.2; 1„3 durch, dessen Zählerstand kleiner ?P~ ist, Ist diese Bedingung bei beiden Zählern erfüllt, wird der Stand des Zählers an den Vergleicher 1.12 weitergegeben, der bei dem

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durch das RS-Flipflop 1 „ 5 bestimmten Vorzeichen heruntergezählt wird. Ist bei keinem Zähler der Stand kleiner Ζ^η, irird die Zahl 2^-1 an den Vergleicher 1.12, realisiert durch IS 7485, ausgegeben.

Die V/eginkremente der Wagenbewegung werden durch das Oder-Glied 1.1 unabhängig von der Bewegungsrichtung bei Erfüllung der logischen Bedingungen eines der Glieder 1.8; 1.9 in den Vor-/Rückwärtszähler 1_o10, realisiert durch IS 74 193, eingezählt. Der RS-Flipflop 1,11 verhindert ein Unterschreiten des Zählerstandes Null« Den programmierbaren Teiler 1,14 (IS 7497) taktet ein Rechteckgenerator 1„15 in einer bekannten Schaltung, Eine Veränderung des Anstieges der Geschwindigkeit, über dem Weg durch eine VeränderUÄig der Frequenz des Generators 1.15 erfordert, soll die vorgegebene Maximalgeschwindigkeit beibehalten werden, auch eine Veränderung der Vorgabe Z^ _r für den

max

Vergleicher 1.13 (IS 7485).

Außer durch den Stopbefehl ist ein Eingreifen in das automatische Verfahren zwischen den Umsteuerpunkten durch den Bremsbefehl möglich. Dieser bewirkt eine Verringerung der Sollgeschwindigkeit auf JW . J und kann, mit der Abfragelogik verknüpft, zur Handsteuerung der Wagenbewegung genutzt werden.

Die Wirkungsweise der Schaltung soll nachstehend anhang der Diagramme beschrieben werden, die den Verlauf des Geschwindigkeitssollwertes in verschiedenen Bewegungsabläufen zeigen«. ·

Figo 2: Anfahren aus dem Stillstand und Umsteuern Am Punkt X wird der Befehl zum Stillsetzen des Wagens aufgehoben. Das durch den RS-Flipflop 1.5 bestimmte Vorzeichen sei positiv, der Zähler 1,2 wird durch die damit verbundene Bewegungsrichtung rückwärts gezählt. Das Ausgangssignal wächst, nachdem sofort +W^ ausgegeben wurde, mit dem- durch die Frequenz des Generators 1.15 festgelegten Anstieg auf den durch die Generatorfrequenz und die Vorgabe Z„ bestimmten Wert

max

^+Wmax·

Am Punkt X„ beginnt der notwendige Bremsweg« Die Geschwindigkeitsvorgabe wird mit der durch die Generatorfrequenz bestimmten Änderung über dem Weg bis zum Umsteuerpunkt X, verringert. Hier erreicht sie erneut den Wert

Durch die Massenträgheit überfährt der Wagen den Umsteuerpunkt X,, das Vorzeichen des Geschwindigkeitsaollwertea wechselt, der Zählerstand 1„2 nimmt ein Maximum ein, und es kommt zu einem erneuten Anstieg des Betrages des Sollwertes beim Umsteuerpunkt X. beginnend, über den Umkehrpunkt X,- bis zum Umsteuerpunkt X.. Hier beträgt der Zählerstand des Zählers 1„2 Null. Der Vor-y/Rückwärtszähler 1.10 wird durch die Weginkremente zurückgezählt bis sein Zählerstand im Punkt X-, mit dem Stand des ab dem Umkehrpunkt X,- vorwärtsgezählten Zählers 1,2 übereinstimmt„

Danach gibt der Vergleicher 1,12 das Vorwärtszählen des Zählers 1.10 frei.

Pig. 3: Anhalten

Das Ausgangssignal hat den Wert +W, .

Am Punkt X_r wird der Befehl zum Stillsetzen des Wagens erteilt.

Über dem niedrigsten Dateneingang des programmierbaren Teilers 1e14' verringert sich die Geschwindigkeitsvorgabe sofort um Y/_m- . Mittels der Glieder 1.6; 1.3; 1.9 bewirkt das Stop-Signal das Rückwärtszählen des Zählers 1,10 bis zum Zählerstand Null und somit die Verringerung des Geschwindigkeitssollwertea am Punkt Xj auf den Wert Null«

Claims

Erfind tings ana pr uoh

Schaltung zur Anateuerung eines V/R-Zählers in einer Geschwindigkeit ssollwertschaltung, bestehend aus drei V/R-Zählern, von denen ein V/R-Zähler mit einem programmierbaren T_eiler verbunden ist, der seinerseits an einem Generator angeschlossen ist, einer Abfragelogik, zwei RS-Flipflop, von denen das erste mit dem anzusteuernden V/R-Zähler in Verbindung steht, zwei Vergleichern, zv/ei Und-Gliedern, denen ein Oder-Glied vor- und das anzusteuernde V/R-Zähler nachgeordnet ist, einem zweiten Oder-Glied sowie einem Negator und einem Umschalter, beide mit dem programmierbaren Teiler in Verbindung stehend, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang des anzusteuernden V/R-Zählers (1»10) mit den ersten Eingängen des ersten und zweiten Vergleichers (1.12; 1.13) verbunden ist, daß die Eingänge des Oder-Gliedes (1»6) mit dem Stopbefehl und mit dem Ausgang des zweiten Vergleichers (1_O13) verbunden sind und daß der negierte Eingang des Oder-Gliedes (1.6) mit dem Ausgang des ersten Vergleichers (1.12) in Verbindung steht, daß der Ausgang des Oder-Gliedes (1.6) mit dem Eingang des zweiten Und-Gliedes (1.9) und mit dem negierten Eingang des ersten Und-Gliedes (1„3) verbunden ist, daß weiterhin der Ausgang des zweiten Vergleichers (1o13) mit dem Eingang des ersten Und-Gliedes (I₀S)

verbunden ist, daß der Schaltungseingang (Z„,_, ) für die Vormax

gäbe des maximalen Zählerstandes auf den zweiten Eingang des zweiten Vergleichers (1_O13) erfolgt, daß die Ausgänge der beiden anderen V/R-Zähler (1₀2; 1„3) sowohl mit der Abfragelogik (1o4) als auch mit dem zweiten RS-PIipfIoρ (1,5) in der Weise verbunden sind, daß die jeweils höchste Stelle jedes V/R-Zählers (1.2 bzw. 1.3) auf einen Eingang des R/S-Flipflop (1o5) geschaltet ist, dessen Ausgangssignal einerseits in üblicher Weise mit dem Umschalter (1_O16) und andererseits mit der Abfragelogik (1.4), und diese schließlich mit dem zweiten Eingang des ersten Vergleichers (1.12) in Verbindung steht»

Hierzu
2 Blatt Zeichnungen