Brevet FR2282132A1 — publié le 19760312

La présente invention concerne une cellule d'automatisme asynchrone autonome et plus particulièrement une cellule destinée à la commande d'opérations telles que des phases d'usinage, etc... en fonction de certaines conditions d'état. On connait déjà divers circuits de commutation pour système séquentiel asynchrone qui, quoiqu'étant très intéressants pour la commande d'opérations telles que des usinages, des commandes de mouvements, etc..., présentent divers inconvénients et notamment celui de la complexité et de l'absence d'interchangeabilité. La présente invention a pour but de remédier -a ces inconvénients et se propose de créer une cellule d'automatisme asynchrone, autonome, susceptible de tenir compte d'un certain nombre de conditions fugitives, de démarrage, d'un certain nombre de conditions de sécurité et de déceler un état (présence d'un objet, fin d'un mouvement, etc...) pour commander une opération large si ces diverses conditions prédéterminees sont remplies. A cet effet, l'invention concerne une cellule d'automatisme asynchrone autonome, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un circuit des conditions de fonctionnement, recevant d'une part des conditions fugitives et, d'autre part1 des conditions de sécurité 7 les conditions fugitives disparaissant après le démarrage de la cellule alors que les conditions de sécurité doivent subsister pendant tout le fonctionnement de la cellule, un circuit de détection détectant un état de fonctionnement et fournissant un signal de sortie, un circuit de combinaison recevant le signal de sortie du circuit des conditions de fonctionnement et le signal du circuit de détection pour commander un circuit de puissance. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le circuit des conditions de fonctionnement se compose d'une porte ET recevant les conditions fugitives pour former un signal de sortie envoyé à une porte ET qui reçoit sur ses autres entrées les signaux de sécurité correspondant aux conditions de sécurité, pour fournir le signal de sortie, la porte ET fournissant le signal de combinaison des entrées fugitives, étant reliée à la porte ET recevant les signaux de sécurité par l'intermédiaire d'une porte ou dont la seconde entrée reçoit le signal de sortie de la porte ET pour assurer l'indépendance du circuit par rapport aux conditions fugitives après le démarrage du circuit. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le circuit de détection se compose d'un détecteur (émetteur-recepteur) DT, commandé par une horloge ainsi qu'un comparateur, recevant à la fois le signal du détecteur et la cadence de l'horloge pour fournir un signal de remise à zéro, un compteur dont le signal de remise à zéro est fourni par le comparateur et dont I'entrée de comptage est reliée au détecteur par l'intermédiaire d'une porte recevant également un signal dépendant de la sortie de comptage du compteur, la sortie de comptage formant le signal de sortie du circuit de détection. Ainsi, la cellule selon l'invention permet la réalisation en séquence d'un cycle automatique asynchrone, pour effectuer les opérations les plus diverses, en tenant compte de trois types d'éléments, à savoir des conditions fugitives qui doivent nécessairement exister pour le démarrage de l'ope'ration mais non nécessairement pendant l'opération, des conditions de sécurité, qui doivent être sétisfaites pendant tout le déroulement de l'opération et enfin une détection d'état, non nécessairement disponible directement comme un signal électrique et qui, de ce fait, ne peut apparaître ni comme l'une des conditions fugitives, ni comme une condition de sécurité. Or un tel état est difficilement décelable en toute sécurité car les parasites sont trg variables et difficiles à éliminer. Or, la cellule selon la présente invention permet de tenir compte de ces trois conditions. Déplus, comme il y a une séparation galvanique entre les circuits logiques (circuits des conditions de fonctionnement, circuit de détection, circuit de combinaison et coupleur), et le montage de puissance proprement dit, on supprime les risques d'erreurs, de bruitpar couplage, etc... De plus, le montage est particulièrement simple. Comme il est en grande partie composé de circuits logiques, sa fiabilité est très grande et son entretien ne présente aucune difficulté particulière puisque les éléments sont interchangeables. La presente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple schéxRtique d'une cellule d'automa- tisme asynchrone autonome, représentée dans l'unique figure annexée. Suivant la figure, la cellule d'automatisme asynchrone autonome se compose d'un circuit de conditions de fonctionnement 1, et d'un circuit de détection 2 fournissant chacun un signal de commande à un circuit de combinaison 3 qui commande le circuit de puissance 4. Cette cellule d'automatisme a ainsi pour but de tenir compte d'un certain nombre de conditions soit fugitives, soit de sécurité, grâce au circuit de condition de fonctionnement 1, en même temps qu'on détecte la présence ou l'absence d'un objet à l'aide du circuit de détection 2. Cette détection d'objets s'entend au sens très large et peut signifier la fin d'une opération la réalisation d'un mouvement, l'état d'un système, etc... De façon plus détaillée, le circuit des conditions de fonctionnement 1 se compose d'une porte ET-P1 à plusieurs entrées recevant chacune l'une des n-conditions fugitives F1....F . La porte ET-P1 fournit un signal de sortie n 1 qui est appliqué à l'uné des entrées de la porte OU-P2 dont la sortie est reliée à l'une des entrées d'une seconde porte ET-P3. La porte ET-P3 reçoit également divers signaux de sécurité S1 Sm.S La porte ET-P fournit un signal de sortie m 3 L, qui est envoyé d'une part à une porte au circuit de combi- naison 3 et, d'autre part, à la seconde entrée de la porte OU-P Les portes P et P2 forment un circuit de 3 mémoire comme le montre la description du fonctionnement, fait ci-après Le circuit de détection 2, se compose d'un comparateur P5 qui reçoit à l'une de ses entrées les signaux de fréquence CK fournis par l'horloge H, l'autre entrée recevant les signaux S du détecteur DT. Le comparateur P fournit un signal de sortie qui est envoya à l'entrée de remise à zéro RAZ du compteur RE. La sortie D de ce compteur correspondant à un état de comptage N, est relié à un inverseur I fournissant à sa sortie un signal fi qui est le complément du signal D de la sortie D du compteur RE. Le signal D est envoyé, d'une part, au circuit de combinaison 3 et, d'autre part, à une entrée de la porte P4 dont autre entrée reçoit également le signal S du détecteur DT La sortie de la porte B4 est reliée à 1'entrée de comptage H du compteur RE. De façon plus particulière, le comparateur-P5 est une porte OU-EXCLUSIF qui fournit un signal de sortie d'état logique i lorsque seulement l'une des deux entrées S, Cl reçoit un signal logique i. Lorsque les deux entrées S, CK correspondent toutes deux à un signal d'état logique 0 ou simultanément à un signal d'état logique 1, la sortie de la porte P5 correspond à l'étant logique 0. La porte logique P4 est une porte NON-ET. -Le compteur RE est de type quelconque et la sortie d'état de comptage D correspond à un comptage N, supérieur à deux comme cela sera décrit ultérieurement. Les divers moyens de branchement du compteur RE, évident pour l'homme de l'art, ntont pas été représentés dans les dessins. Le circuit de combinaison 3 se compose dans le mode de réalisation représenté, d'une porte P6 à deux entrées l'une recevant le signal de sortie L du circuit de conditions de fonctionnement i et l'autre le signal b fourni par le circuit de détection 2. La porte P6 est de préférence une porte NON-ET. Lorsque cette porte reçoit à ses deux entrées un signal d'état logique 1, elle fournit à sa sortie un signal logique d'état 0. Dans tous les autres cas, la sortie est égale à î. Il est évident que le circuit de combinaison pourrait être remplacé par n'importe quel montage logique fournissant à sa sortie un signal d'état logique 0 ou uniquement lorsque les conditions d'entrée sont satisfaites. Dans le cas présent, ces conditions d'entrées sont L = i et D = 1. D'autres possi bilités sont à envisager, notamment si le signal fourni par le circuit de détection est directement prélevé à la sortie de comptage D avant l'inverseur I. Dans ce cas, la porte P6 pourrait etre une porte NON-ET dont l'entrée recevant le signal D serait inversée, ou une porte ET, etc... Suivant la figure, le circuit de puissance 4 se compose d'un coupleur 41 qui, est, par exemple, un photocoupleur formé par une diode électroluminescente D1 et un transistor T1. La diode D1 est protégée par une diode D2 bronchée en inverse. La diode D1 est branchée entre l'entrée du circuit 4, correspondant à la sortie du circuit de combinaison 3, et la ligne d'alimentation +VCCI par la résistance R1 Le collecteur du photo-transistor T1 du coupleur 41 est relié à l'alimentation +VCC2. L'émetteur du photo-transistor T est relié par la résistance de charge R2 à I'entrée du montage de puissance 42. Ce montage est composé de deux transistors T2, T3 montés suivant un montage Darlington, avec les résistances R3 et R4. La sortie du montage de puissance 42 est reliée à la charge CH. Enfin, I'entrée du montage de puissance 42 est reliée à la masse par la résistance de polarisation R 5 La cellule d'automatisme asynchrone autonome décrite ci-dessus fonctionne comme suit Lorsque les conditions fugitives F1 F n sont remplies, (ce qui correspond par hypothèse à l'envoi de signaux d'état logique l aux entrées F1 F2 de la porte ET-P1), cette porte ET-Pl fournit à la porte OU-P2 un signal 1. Ce signal est transmis à la sortie de la porte OU-P2 pour être appliqué à une entrée de la porte ET-P3. Si, en outre, tous les signaux de sécurité S1...... Sn sont au niveau logique 1 (ce qui correspond, par hypothèse aux conditions de sécurité), toutes les entrées de la porte ET-P3 sont au niveau logique 1. La sortie L de la porte P3 est alors à l'état logique 1. Cet état logique L = 1 est transmis par la seconde entrée de la porte OU-P2 qui fournit à sa sortie un signal d'état logique 1, quel que soit le signal d'état logique fourni par la porte p En d'autres termes, cela signifie que la porte OU-P2 fournit maintenant toujours un signal 1, quelles que soient les conditions fugi tives F1 F n Enfin, cette entrée de mémoire de la porte OU-P2 ou la ligne de sortie de la porte ET sont branchées sur une ligne de départ, qui permet de prépositionner le circuit suivant, avant d'appliquer les conditions fugitives F1 F et les signaux de sécurité S - S n 1 m Parallèlement à la mise en oeuvre du circuit des conditions de fonctionnement 1, le circuit de détection 2 fournit, à sa sortie, un signal fi dont la valeur dépend de trois situation de fonctionnement particulières à savoir : la détection d'un objet par le détecteur DT, la détection d'un parasite et enfin l'absence de parasite ou d'objet. Le détecteur DT et le comparateur P étant 5 -bus deux commandés par les signaux de fréquence CK fournis par l'horloge H, et si le signal S du détecteur DT est en synrxonisme avec la fréquence CK, le comparateur T5 (porte OU-EXLLUSIVE), fournit à sa sortie un signal de niveau constant égal à 0. Ce signal 0 est transmis à l'entrée de remise à zéro, RAZ du compteur RE. Ce signal ne peut commander la remise à zéro du compteur RE car, par convention, la remise à zéro RAZ est commandée par un signal d'état logique 1. Le signal S du détecteur DT est également transmis à la porte P4 (porte NON-ET), dont la seconde ^ entrée reçoit le complément fi du signal d'état de comptage D. Or, le signal d'état de comptage D est nul aussi longtemps que l'entrée H n'a pas compté un nombre N de digits correspondant à l'état de comptage prévu. Il en résulte un signal de comptage D = 0 ( = 1). Le signal envoyé à l'entrée H et qui est la combinaison des signaux (0,1) et (1,1), alterne entre l'état logique 1 et l'état logique 0. Après 2N impulsions (ce qui correspond par exemple au 4 digit envoyé par le détecteur DT à la porte D4), l'entrée H du compteur RE aura reçu N digits ce qui correspond à l'état de comptage du compteur RE dont la sortie de comptage D passe à la valeur 1. Le complément fi passe à la valeur 0. Or, comme D = O est appliqué à une entrée de la porte P4, celle-ci se bloque et quel que soit le signal S fourni par le détecteur DT, le signal de sortie de la porte P4 est toujours égal à 1 et le compteur RE se bloque. Il en est de même de la sortie D. En conséquence, on a un signal de sortie stable D = 1 (D = 0) qui est appliqué au circuit de combinaison 3. Dans la seconde hypothèse de fonctionnement envisagée ci-dessus, c'est-à-dire en présence d'un parasite, l'horloge H crée toujours un signal de fréquence CK appliqué au comparateur T5. Ce comparateur reçoit également le signal S de niveau constant fourni par le détecteur DT. Or, comme le signal S n'est pas haché en synchronisme et en phase avec la fréquence CK, puisque le signal parasite n'est pas émis par l'émetteur piloté à la fréquence CK, on obtient à la sortie du comparateur B5 un signal alterné (1-0-1-0, etc...). Co e par convention, le signal S est égal à i, on obtient à la sortie de la porte P5 n signal alterné en opposition de phase de la fréquence CK. Ce signal qui alterne entre les états logiques O et 1, est envoyé à l'entrée de remise à zéro RAZ. Quelles que soient les impulsions envoyées à l'entrée H, le compteur RE est remis à zéro après chaque seconde impulsion. Or, comme indiqué ci-dessus, l'état de comptage N étant supérieur à 2, le signal D est toujours nul et le signal fi est toujours égal à i. Enfin, dans la troisième hypothèse, c'est-à-dire l'absence de parasite ou l'absence d'objet, le détecteur fournit un signal S = O, de sorte que la sortie de la porte (OU-EXCLUSIF) correspond toujours au signal d'entrée Ci. L'entrée de remise à zéro RAZ reçoit ainsi en alternance un état logique O et un état logique 1, de sorte que le compteur RE est toujours remis à zéro, quels que soient les signaux reçus à l'entrée de comptage H. Le circuit de détection 2 fournit alors un signal D = 1. En résumé, le circuit de détection 2 fournit un signal fi = O uniquement lorsque le détecteur DT détecte la présence d'un objet. En présence d'un parasite ou en l'absence d'objet, on a un signal D = 1. La combinaison logique entre ce qui est détecté par le circuit de détection 2 et le signal envoyé au circuit de combinaison 3 dépend du résultat à obtenir. Cette remarque est également valable pour le signal envoyé par le circuit 1, comme cela est évoqué déjà précédemment. La cellule séquentielle décrite ci-dessus peut s'utiliser pour commander des opérations séquentielles, notamment pour l'usinage. A cet effet, on combinera plusieurs cellules en fonction de la séquence d'opérations à réaliser. Bien entendu, l'imvention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel -on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS i') Cellule d'automatisme asynchrone autonome, caracterisée en ce qu'elle se compose d'un circuit des conditions de fonctionnement, recevant d'une part des conditions fugitives {F1 F ) et, d'autre part, des conditions de I n part, sécurité (51 - 5(3 les conditions fugitives disparaissant après le démarrage de la cellule alors que les conditions de sécurité doivent subsister pendant tout le fonctionnement de la cellule, un circuit de détection (2) détectant un état de fonctionnement et fournissant un signal de sortie (D) un circuit de combinaison (3) recevant le signal de sortie (L) du circuit des conditions de fonctionnement et le signal (fi) du circuit de détection (2) pour commander un circuit de puissance (4). 20) Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit des conditions de fonction nement (i) se compose d'une porte ET (P1) recevant les conditions fugitives (F1 Fn3 pour former un signal de i n sortie envoyé à une porte ET (P3) qui reçoit sur ses autres entrées les signaux de sécurité (S1......Sm) correspondant aux conditions de sécurité, pour fournir le signal de sortie, la porte ET (P1) fournissant le signal de combinaison des entrées fugitives étant reliée a la porte ET (P3) recevant 3 les signaux de sécurité (S SwJ S par l'intermédiaire d'une porte OU (P2) dont la seconde entrée reçoit le signal de sortie de la porte ET (P3) pour assurer l'indépendance du circuit (i) par rapport aux conditions fugitives (F1.... Fn ) n après le démarrage du circuit. 3 ) Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de détection se compose d'un détecteur Sémetteur-récepteur) DT, commandé par une horloge (H), ainsi qu'un comparateur P5, recevant à la fois le signal (S) du détecteur (DT) et la fréquence (cri) de l'horloge IH, pour fournir un signal de remise à zéro, un compteur (RE), dont le signal de remise à zéro est fourni par le comparateur (P5) et dont l'entrée de comptage (H) est reliée au détecteur (DT) par l'intermédiaire d'une porte (P4) recevant également un signal dépendant de la sortie de comptage (D) du compteur (RE), la sortie de comptage (D) formant le signal de sortie du circuit (23 de détection. 4 ) Cellule selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractériée en ce que le comparateur (P5) est une porte OU-EXCLUSIF, et la porte P4 transmettant les signaux (S) du détecteur (DT) à l'entréé de comptage (H) est une porte NON-ET dont la seconde entrée reçoit le signal complémentaire (D) de la sortie d'état de comptage (D) du compteur (RE). 50) Cellule selon l'une quelconque des revendications 1, 3 et 4, caractérisée en ce que le circuit de détection (2) comprend un inverseur (I), fournissant à partir du signal d'état de comptage (D), un signal complémentaire (D) servant de signal de sortie du circuit de détection (2). 60) Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de combinaison (3) est une porte NON-ET (P6). 70) Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de puissance se compose d'un coupleur (4i) recevant le signal de sortie du circuit de combinaison (3), ce coupleur correspondant à un montage de puissance (42) actionnant la charge (CH). 80) Cellule selon l'une quelconque des revendications i et 7, caractérisée en ce que le coupleur (41) est un photo-coupleur composé d'une diode électroluminescente (D1) et d'un photo-transistor (T1); la diode (T1) étant protégée par une diode (D2) montée en inverse. 90) Cellule selon l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisée en ce que le montage de puissance (42) est composé de deux transistors (T2, T3) montés en Darlington).