DE2343664A1

DE2343664A1 - Elektronisches ablaufsteuerwerk

Info

Publication number: DE2343664A1
Application number: DE19732343664
Authority: DE
Inventors: Georg Riedmayr
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1973-08-30
Publication date: 1975-07-24
Also published as: FR2245998B1; GB1452022A; US3944980A; DE2343664B2; JPS5050579A; CH560927A5; ES423903A1; BR7405604D0; FR2245998A1; IT1004158B; SE7404614L

Description

Werk II, β München 40 Mooiacher Straß· 36 PL jkO

Telefon (0611)35011

Elektronisches AblaufSteuerwerk

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches AblaufSteuerwerk, wie es im Oberbegriff des Hauptanspruches geschildert ist. Es ist bekannt, zum Steuern von Abläufen ein Schrittschaltwerk zu benutzen. Sein Nachteil ist, daß die Schaltimpulse neutral sind, d.h. nicht durch den Arbeitsablauf selbst kontrolliert sind. Ferner sind in diesem Zusammenhang Schütz- und Relais-Steuerungen bekannt, die fest für eine bestimmte Aufgabe installiert werden. Diese Steuerungen werden gewissermaßen nach · Maß gefertigt und sind dementsprechend unflexibel.

Zweck der elektronischen Ablaufsteuerung ist, die neutralen Schaltimpulse zu vermeiden. Das Weiterschalten soll abhängig von durch den Arbeitsablauf bestimmte Eingangssignale erfolgen.

Der Erfindung liegt als engere Aufgabe eine möglichst unkomplizierte und daher billige elektronische Ablaufsteuerung zugrunde, die weitgehend flexibel in der Anwendung ist. Sie soll so einfach im Aufbau sein, daß zum Umgang mit der Steuerung kein Elektronikfachmann erforderlich ist, sondern daß hierfür jeder logisch denkende Mensch ausreicht. Insbesondere für den Werkzeugmaschinenbau ist es wichtig, daß die Steuerung auch von einem Maschinen-Monteur beherrscht werden kann.

Die Erfindung geht von dem allgemeinen Lösungsprinzip aus, daß mit einem Binärzähler gearbeitet wird, der mit einem Multiplexer kombiniert wird, damit das Weiterzählen zum Steuern der

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Verfahrensschritte von bestimmten Signalen abhängt.

Im Einzelnen wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches gelöst.

Eine Ablaufsteuerung nach der Erfindung hat gegenüber Steuerungen, die sich als Grundbaustein Transistor-Relais-Kombinationen (DT-AS 1 2l8 507) bedienen und gegenüber sogenannten Schiebet akt Steuerungen folgenden Vorteil. Dort wird je Schritt ein Schaltglied benötigt, was einen verhältnismäßig hohen Aufwand erfordert. Bei der Erfindung wird dagegen mit einem Binärzähler gearbeitet, was die Konsequenz hat, daß z.B. die Erweiterung eines Binärzählers von k Bit auf 5 Bit eine Erweiterung des Schrittschalters von I5 auf 31 Schritte ergibt. Die Erfindung hat also den Vorteil der einfachen und billigen Erweiterungsmöglichkeit, worauf oben bereits mittels eines Beispiels hingewiesen wurde.

Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, daß die Steuereinrichtung aus handelsüblichen integrierten Bausteinen kombiniert werden kann, insbesondere &\.un Teil aus Bausteinen mittlerer Integration (Medium Scale Integration, MSI). Diese Bausteine sind also an sich bekannt.
Erklärend wird hierzu noch ausgeführt:

Der Binärzähler ist vorzugsweise ein synchroner Zahler (Synchronous Counter), z.B. ein von einem Taktgeber zweiflankengesteuerter .Zähler. Wegen der Zuverlässigkeit ist es nämlich zweckmäßig, daß in einer umfangreichen Steuerung alle Steuervorgänge von einem einzigen Taktsignal abgeleitet werden. Es sind auch Binärzähler handelsüblich, bei denen abweichend von der zeichnerischen

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Darstellung der Ausführungsbeispiele das UND-Gatter integriert ist, oder in denen die UND-Funktion enthalten ist. Mit Multiplexer wird ein an sich bekannter Baustein als Datenwähler (Data Selector) bezeichnet.

Der Taktgeber stellt in Verbindung mit dem UND-Gatter das vom Multiplexer kommende Dauersignal in einen Impuls um, der den Zähler beaufschlagt und um eine Binärziffer weiterzahlen läßt (siehe auch das zum Binärzähler Gesagte). Der Dekoder wandelt binäre Zahlen in dezimale Zahlen um.

(Siehe z.B. TTL Integrated Circuits, Her<uis$tber',Texas J«//rt<me«fx DeuKrchUm* <k-m\>n_tSOSFrt\$mj)_t Apr\l 4971, insbesondere Seih» 30,3137,3^2.

Um Störimpulse zu eliminieren, wird die Erfindung vorteilhafterweise mit den Merkmalen des Anspruch 2 weitergebildet. Das Nutzsignal muß dann nämlich eine vorgegebene Zeit am als Verzögerungsglied wirkenden Zeitglied anstehen, bis es als solches erkannt und zum Eingang des UND-Gatters gelangt. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat z.B. eine Bedeutung bei Werkzeugmaschinensteuerungen.

Um den Binärzähler zu Beginn oder während des Arbeitsablaufes auf eine bestimmte Zahl einstellen oder "setzen" zu können, wird die Erfindung nach dem Hauptanspruch oder nach Anspruch 2 mit den Merkmalen des Anspruch 3 weiter ausgestaltet. Damit im Programmablauf "Schleifen" gefahren oder Schritte übersprungen werden können, wird die Erfindung mit den Merkmalen der Ansprüche 4, 5 und/oder 6 weitergebildet, wobei die Rangordnung der Merkmale von dem Programmablauf abhängt.

Bei der Ausführungsform nach Anspruch 6 können die Ausgänge der Diodenmatrix sowohl an die Verstärkereingänge für die Stell-

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glieder (Elektromagnetventil u.a.) als auch an die Setzeingänge des Binärzählers angeschlossen sein.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die mit den Figuren 1 bis k gezeigt sind.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Blockschaltbildes.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Setzein-,gangen an dem Binärzähler und mit einem Zeitglied.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Beispiel für einen Programmablauf mit "Schleife" und mit "Verzweigung".

Fig. k zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Diodenmatrix, die zu Fig. 3 passend ausgelegt ist.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Erfindung in einfacher Ausführungsweise, die im wesentlichen aus einem Binärzähler 110, einem Dekoder 111, einem Multiplexer 112, einem Taktgeber Il4 und einem UND-Gatter 115 besteht. Der Multiplexer 112 weist Eingänge El, E2... E ., , E auf, an die z.B. Endschalter von Werkzeugmaschinen direkt oder z.B. über Trennglieder, wie optoelektronische Koppelelemente, angeschlossen sind. Derartige Trennglieder, z.B. optoelektronische Koppelelemente, sind aus der Literatur bekannt. (

Der Ausgang 112 A 1 des Multiplexers ist an einen Eingang eines UND-Gatters 115 angeschlossen, an dessen anderen Eingang ein an sich bekannter Taktgeber 114 angeschlossen ist. Der Ausgang des

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UND-Gatters liegt am Eingang des Binärzählers 110. Die Ausgänge des Binärzählers führen einerseits zu den Adresseneingängen A¹, B¹,C¹,D¹,E¹ des Multiplexers 112 und andererseits zu den Dateneingängen A,B,C,D,E des Dekoders. Die Wirkungsweise eines Binärzählers ist bekannt. Im Dekoder 111 werden die binären Signale in dezimale Ausgangssignale AO bis A . umgewandelt. Am Binärzähler 110 ist mindestens ein Setzeingang E 00 vorgesehen.

Beim Einschalten der Speisespannung wird durch einen Löschimpuls am Eingang E 00 der Binärzähler 110 auf "0" gesetzt, d.h. selbsttätig a,uf "0" eingestellt. Die binäre "0" ergibt am Ausgang AO ein Signal, während am Multiplexer 112 der Eingang El "scharf" gemacht, d.h. vorbereitet, ist. Wird nun an diesem Eingang ein Signal angelegt, so steht am Ausgang 112 A 1 des Multiplexers ein Signal an, das auf einen Eingang des UND-Gatters 115 wirkt. Beim nächsten Impuls des Taktgebers (Taktgenerators) Il4 gelangt das Ausgangssignal des Multiplexers auf den Eingang des Binärzählers 110, der auf die binäre "1" schaltet, wobei jetzt der Ausgang A 1 ein Signal abgibt und über den entsprechenden Adresseneingang der Eingang E2 scharf gemacht wird. Mit einer anderen Binärziffer am Eingang des Multiplexers verschwindet unmittelbar das Ausgangssignal an 112 Al, so daß stets um einen Schritt weitergeschaltet wird. Steht am Eingang des Multiplexers bereits ein Signal an, so wird dieses sofort vom Steuerwerk verarbeitet und es wird um einen Schritt weitergeschaltet. Fehlt am Eingang des Multiplexers das entsprechende Signal, dann bleibt der "scharf" gemachte Eingang gewissermaßen in Wartestellung.

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Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der das Steuerwerk durch ein als Verzögerungsglied wirkendes Zeitglied 113 ergänzt ist. Der Ausgang 112 A 1 des Multiplexers ist an einen Eingang dieses Zeitgliedes angeschlossen, dessen anderer Eingang am Eingang für das "O"-setzen liegt. Der Ausgang des Zeitgliedes ist an einem Eingang des UND-Gatters 115 angeschlossen, an dessen anderen Eingang wie vorher der Taktgeber liegt. Das Verzögerungsglied (Zeitglied 113) ermöglicht es, das Steuerwerk auch dort anzuwenden, wo mit Störungen zu rechnen ist, wie beispielsweise bei Werkzeugmaschinen. Das Nutzsignal muß erst eine vorgegebene Zeit am Verzögerungsglied anstehen, bis es als solches erkannt wird und zum Eingang des UND-Gatters gelangt. Die kürzeren Störimpulse werden dadurch ausgefiltert.

Ferner sind bei diesem Ausführungsbeispiel Setzeingänge E 01 bis E 08 vorgesehen, mit denen jeder beliebige Schritt eingeschaltet werden kann. Damit besteht die Möglichkeit im Programm Schritte zu überspringen oder sogenannte Schleifen zu fahren, wie am Beispiel nach den Figuren 3 und 4 im Folgenden näher erläutert wird.

Fig. 3 zeigt schematisch den Ablauf eines Programmes, bei dem bei Schritt 4 auf den Schritt 1 zurückgeschaltet wird, um die Schritte 1,2,3»^ zu wiederholen. Es wird eine sogenannte Schleife gefahren. Bei Schritt 5 wird die Entscheidung getroffen, ob bei einer bestimmten Bedingung das Programm entweder mit den Schritten 6,7,8 oder 9,10 fortgesetzt wird. Nach den Schritten 8 oder 10 wird das Steuerwerk auf "0" gesetzt und der Zyklus kann von vorn beginnen.

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Fig. 4 zeigt das Beispiel zu einem Steuerwerk für das Programm nach Fig. 3· Die Reihe strichpunktierter Kästen bezeichnet ein Ablaufsteuerwerk nach der Erfindung für I5 Schritte. An den Eingängen des Multiplexers sind verschiedene Schaltelemente angeschlossen, so bei El, E2, E3 und E5 Endschalter II6, bei E4 ein Druckschalter 117· Bei E7 ist außer einem Endschalter noch ein Zeitglied II8 vorgesehen. Der Anschluß an E8 weist eine Abzweigung 119 auf, die zu einem UND-Gatter führt, dessen anderer Eingang über einen weiteren Endschalter beaufschlagt wird. Der Ausgang des UND-Gatters liegt an E 10. An die Ausgänge AO bis A3 des Dekoders sind über Verstärker verschiedene Schaltelemente angeschlossen, z.B. eine elektromagnetische Kupplung 121, ein gleichstrombetätigtes Schütz 122, je ein elektromagnetisches Ventil 123,124. Die Ausgänge A4 bis AlO liegen an den vertikalen Leisten "einer Diodenmatrix 125· Ausgang A4 liegt über ein Zeitglied 128 an einer vertikalen Leiste 126, die über Dioden 128,129 mit zwei horizontalen Leisten verbunden sind, an die jeweils Setzeingänge E 00 und E 01 angeschlossen sind. Solange der Endschalter I30 am Eingang A 5 nicht geschlossen ist, schaltet das Schaltwerk im Schritt 4 auf den Schritt 1 zurück. Ist der Endschalter I30 geschlossen ist das Signal bei A 5 schneller als das verzögerte Signal bei A 4; das Programm läuft also weiter.

Im Schritt 5 wird die besagte Entscheidung getroffen, die von dem Zustand der Schalter bl und b2 abhängt, die jeweils an einem Eingang eines UND-Gatters 131,132 liegen. Die jeweils anderen Eingänge dieser UND-Gatter sind mit dem Ausgang A 5 verbun-

(v'ertifala. Lcif^vt^ cn ) den. Die Ausgänge der UND-Gatter sind die vertikalen Leisten/133>

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der Matrix angeschlossen.
Ist der Schalter bl geschlossen, so wird der Binärzähler über die entsprechenden horizontalen Leisten und die Setzeingänge E 02 plus E Ok auf den Schritt 6 gesetzt. Das von A 6 kommende Signal schaltet über die entsprechende Diode und die entsprechende vertikale Leiste sowie über einen Verstärker 135 eine Elektrokupplung I36 ein. Das Programm läuft dann in entsprechender Weise über Schritt 7 bis Schritt 8 weiter, wo über den Setzeingang E 00 das AblaufSteuerwerk auf "0" gesetzt, d.h. auf den Anfangszustand zurück geschaltet wird.

Ist der Schalter b2 geschlossen, so werden über die entsprechenden Dioden und vertikalen Leisten die Setzeingänge E 01 plus E 08 beaufschlagt, das Steuerwerk schaltet vom Ausgang A 9 ausgehend über die entsprechenden Dioden und vertikalen Leisten sowie über Verstärker ein Magnetventil 137 und ein Schütz ein. Im Schritt 10 wird das AblaufSteuerwerk von A 10 ausgehend über den Setzeingang E 00 wieder in den Anfangszustand zurück versetzt.

Die Ablaufsteuerwerke und die Diodenmatrix werden einzeln oder kombiniert zweckmäßigerweise in Kästen 139 oder Schubladen o. dgl. zusammengefaßt. Die Verbindung kann dann mit einfachen Mehrfachsteckern vorgenommen werden. Auf diese Weise lassen sich ausgedehnte Ablaufsteuerungen einfach und übersichtlich und leicht austauschbar kombinieren.

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^rCarl Hurth Maschinen- und Zahnradfabrik W~rk II, 8 Mönchen Mooracher Straß· 3β r<l«fon (Oi 11) 35011

München, aen 13.Π.1973 Lich/Wo 3)2.00 PL 340

Begriffsliste

El bis E -1 χ

AO bis Α_χ

A,B,C,D ^X A' ,B' ,C ,D' EOO, EOl bis E08 bi, b2

112al

119 120 121 122 I23 124 125 126

Eingänge des Multiplexers

Ausgänge des Dekoders

Dateneingänge am Dekoder

Adresseneinsänge am Multiplexer

Setzeingänge am Binärzähler

Schalter

Binärzähler

Dekoder

Multiplexer

Ausgang des Multiplexer

Zeitglied zur Verzögerung

Taktgeber

UND-Gatter

Endschalter

Druckschalter

Zeitglied

Abzweigung

Verstärker

elektromagnetische Kupplung

gleichstrombetätigter Schütz

elektromagnetisches Ventil

Diodenmatrix

vertikale Leiste

Zeitglied

Diode

Endschalter

UND-Gatter

vertikale Leiste J Lc-i'

Verstärker

136 Elektrokupplung

137 Magnetspule

138 Schütz

139 Kasten

140 Setzeingang

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Claims

rc.r!Hurth München, der 13-S.1973 Maschinen- und Zahnradfabrik JQ -,^n, T.,'v/W- -,«ο ηη Wericll, 8 München 40 * 25°3 LlCh/WO 3 12. OO Mooiach«r Straß· 3β PL Telefon (0811)35011 Patentansprüche

1) Elektronisches Ablaufsteuerwerk für Bewegungs- oder Verfahrensabläufe, das mittels eines Schaltsystems nach einem vorgegebenen Programm gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgänge eines Binärzählers (llO) mit η Bit den Dateneingängen (A,B,C,D) eines Dekoders (ill) und den Adresseneingängen (A¹,B',C,D') eines Multiplexers (112) verbunden sind, dessen Ausgang auf ein UND-Gatter (115) wirkt, an dessen zweiten Eingang ein Taktgeber (ll4) angeschlossen ist, während der Ausgang des UND-Gatters mit dem Eingang des Binärzählers (HO) verbunden ist, wobei der Ausgang des UND-Gatters mit dem Eingang des Binärzählers verbunden ist, und daß die Verbindung des Ausgangs des Multiplexers mit dem Eingang des Binärzählers als Rückführung wirkt, wenn eine der Eingangsinformationen (E 1 bis E x) am Multiplexer (112) mit den Adresseneingängen übereinstimmt.

2) Steuerwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Multiplexer (112) und dem UND-Gatter (II5) ein Zeitglied (II3) mit zwei UND -Eingängen eingefügt ist, von denen der eine Eingang vom Multiplexer (112 A l), der andere Eingang mit dem Setzeingang (l4o) des Binärzählers und mit einer Signalleitung (E 00) zum Setzen des Binärzählers beaufschlagt ist, während der Ausgang des Zeit-

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gliedes mit einem Eingang des UND-Gatters verbunden ist.

3) Steuerwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Binärzähler ( 110) Setzeingänge (E 01 bis E 08) vorgesehen sind.

4) Steuerwerk nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ausgang des Ablaufsteuerwerkes mit mindestens einem Setzeingang des Binärzählers (110) verbunden ist.

5) Steuerwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anschluß mehrerer Setzeingänge an einem Ausgang des Dekoders (ill) die Leitungen zu den SetzeingSngen entkoppelt sind, z.B. mit Dioden (128,129).

6) Steuerwerk nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß Ausgänge des Dekoders (ill) zu einer Diodenmatrix (125 ) führen.

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