基于IC74191的自動進給控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1 系統(tǒng)結構框圖
數(shù)控機床等現(xiàn)代加工設備是采用自動控制、數(shù)字裝置或計算機，全部或部分地取代一般通用機床加工零件時的人工控制。數(shù)控機床的各種控制功能，均是以數(shù)字和文字代碼方式為控制指令，并通過數(shù)字裝置的控制來實現(xiàn)的，自動進給數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代加工設備的核心部分，它由數(shù)字邏輯電路組合而成，廣泛應用于數(shù)控設備的自動進給控制系統(tǒng)中。圖1是自動進給系統(tǒng)的邏輯框圖。它由位置檢測電路、控制脈沖生成電路、控制門、脈沖源、可編程計數(shù)器、進給脈沖分配器、放大驅(qū)動電路和步進電動機等組成。

2 基于IC74191的自動進給控制系統(tǒng)的設計
圖2是基于IC74191的自動進給驅(qū)動系統(tǒng)的電路圖。集成計數(shù)器(74191)、4-16線譯碼器(74159)、16選1數(shù)據(jù)選擇器74150、編程開關[D][C][B][A]、譯碼顯示器組成狀態(tài)譯碼置零可編程計數(shù)器。狀態(tài)譯碼置零可編程計數(shù)器要求7419l的預置數(shù)端D、C、B、A置零，即DCBA=0000。741191的輸出端QD，QC，QB，QA接74159的數(shù)碼輸入端，并在輸出端翻譯出相應的16個狀態(tài)(數(shù)字)，再由74150通過編程開關[D][C][B][A]選中其中的一個數(shù)字，在74150的W端輸出，經(jīng)過一個非門電路送至74191的預置數(shù)控制端，即LOAD'端，就可通過編程開關[D][C][B][A]使74191成為可編程可變進制計數(shù)器。表1是該計數(shù)器的編程狀態(tài)表。

當?shù)毒叩倪M給當量設計為6個CLK脈沖時，如圖2所示，編程開關取值[D][C][B][A]=0110，計數(shù)器的狀態(tài)依次為0000，0001，0010，0011，0100，0101，0110，譯碼顯示器顯示出相應的十進制數(shù)為0，1，2，3，4，5，6，然后停止工作，等待下次進給啟動信號的到來。自動進給控制電路由輸入端與非門(7410)(構成RS觸發(fā)器)、與非門G(自動進給控制門)、時鐘脈沖信號源Us等組成，Us是由555定時器構成自激多諧振蕩器，振蕩頻率設計為2～5 Hz，適于刀具進給速度為2～5次／s。S1，S2為常開延時打開定時開關，轉換開關[X]代替位置檢測裝置，發(fā)出位置檢測負脈沖信號?？删幊逃嫈?shù)器的編程狀態(tài)表如表1所示。
圖2中的4D觸發(fā)器(74175)中的3D觸發(fā)器構成進給脈沖分配器，即環(huán)形分配器，進給脈沖分配器是將進給脈沖按照一定順序輪流分配給步進電動機各相繞組的電路，其電路的形式和步進電動機的結構、型號及控制方式有關。該系統(tǒng)的步進電動機采用三相六拍勵磁方式，三相繞組的導電次序為U→UV→V→VW→W→WU→U。進給脈沖CLK到來之前，進給脈沖分配器先復位，再通過定時開關S2將其置成QUQVQW=100，即DU=1，DV=1，DW=0，第一個CLK脈沖過后，環(huán)形分配器輸出為QUQV，QW=110，由此可列出進給脈沖分配器各輸出端和驅(qū)動端狀態(tài)如表2所示。各觸發(fā)器驅(qū)動端的驅(qū)動方程式分別為：