基于IC74191的自動進給控制系統的設計與實現

1 系統結構框圖
數控機床等現代加工設備是采用自動控制、數字裝置或計算機，全部或部分地取代一般通用機床加工零件時的人工控制。數控機床的各種控制功能，均是以數字和文字代碼方式為控制指令，并通過數字裝置的控制來實現的，自動進給數控系統是現代加工設備的核心部分，它由數字邏輯電路組合而成，廣泛應用于數控設備的自動進給控制系統中。圖1是自動進給系統的邏輯框圖。它由位置檢測電路、控制脈沖生成電路、控制門、脈沖源、可編程計數器、進給脈沖分配器、放大驅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的設計
圖2是基于IC74191的自動進給驅動系統的電路圖。集成計數器(74191)、4-16線譯碼器(74159)、16選1數據選擇器74150、編程開關[D][C][B][A]、譯碼顯示器組成狀態譯碼置零可編程計數器。狀態譯碼置零可編程計數器要求7419l的預置數端D、C、B、A置零，即DCBA=0000。741191的輸出端QD，QC，QB，QA接74159的數碼輸入端，并在輸出端翻譯出相應的16個狀態(數字)，再由74150通過編程開關[D][C][B][A]選中其中的一個數字，在74150的W端輸出，經過一個非門電路送至74191的預置數控制端，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器。表1是該計數器的編程狀態表。

當刀具的進給當量設計為6個CLK脈沖時，如圖2所示，編程開關取值[D][C][B][A]=0110，計數器的狀態依次為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，發出位置檢測負脈沖信號。可編程計數器的編程狀態表如表1所示。
圖2中的4D觸發器(74175)中的3D觸發器構成進給脈沖分配器，即環形分配器，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動端狀態如表2所示。各觸發器驅動端的驅動方程式分別為：