Разделы сайта

Читаемое

Обновления Nov-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 [ 81 ] 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

в узле связи с электроавтоматикой. Когда в системе числового управления не предусмотрено вычисление Sm и Sg, их коды задаются в программе.

1ри. управлении магазином инструментов вычислительный узел производит вычисление разности между номером инструмента в носителе и номером ячейки магазина, находящейся против носителя, т. е. вычисление рассогласования между фактическим и заданным положениями магазина. Регистры узла памяти содержат коды номеров инструментов в шпинделе, в носит1еле (манипуляторе) и заданного в следующем кадре программы. Перезапись информации в этих регистрах при смене инструмента производится командами, поступающими от магазина. Все перемещения магазина инструментов целесообразно выполнять во время обработки детали предыдущим инструментом. В качестве датчика положения магазина применяют датчики с фазовым или кодовым выходом. При использовании датчика с фазовым выходом магазин перемещается в две ступени. На первой ступени управление приводом магазина выполняется аналогично позиционированию приводов подач. На второй ступени управление осуществляется схемой станка, которая производит окончательную доводку магазина до оси шпинделя. Позиционирование инструментального магазина возможно по кратчайшему пути. При использовании кодового (цифрового) датчика положения магазина число дискрет датчика должно соответствовать числу ячеек для инструментов. Для обеспечения перемещений магазина по кратчайшему пути рассогласование между фактическим и заданным положениями магазина сравнивается с величиной, равной половине числа ячеек для инструментов. .

Вычислительный узел (рис. 22.8) выполняет последовательное сложение одноименных десятичнь1х разрядов чисел в двоично-десятичном коде. Арифметическое устройство состоит из четырех одноразрядных двоичных сумматоров! обеспечивающих параллельное сложение всех разрядов одной тетрады. Регистр знака слагаемого управляет входным преобразователем кода, с помощью которого отрицательные числа на входе арифметического устройства представляются в обратном коде. Регистр переносов служит для хранения разрядных-переносов частичных сумм и выдачи их на арифметическое устройство с задержкой на один такт синхросигналов. Обратный код отрицательного числа, полученный на выходе арифметического устройства, преобразуется в прямой выходным преобразователем кода. На входы схемы коммутации поступают выходные коды и сигналы коммутации от арифметического устройства и выходного преобразователя. По соответствующим сигналам йоммутации на выход схемы коммутации проходят либо код суммы до преобразования, либо код суммы после j него. Код на выходе накапливающего регистра, работающего по] двухтактной схеме, является вторым слагаемым реализуемого вы- числения.

Узел связи с электроавтоматикой станка (см. рис. 22.3) форми- рует сигналы управления главным приводом по адресу S, магазино* инструментов по адресу Т и технологическими операциями по адрес)

М, принимает от датчиков состояния устройств электроавтоматики эхосигналы о выполнении сигналов управления, а также выполняет согласование уровней сигналов устройств системы числового управления и станочного электрооборудования.

Исполнительными устройствами электроавтоматики станка являются пускатели, электромагнитные муфты и тормоза, путевые выключатели, гидравлическая и пневматическая аппаратура с электроуправлением, -различные датчики. Можно выделить пять групп сигналов, поступающих в узел связи: командные входы, требующие

Над слагаепого

Регистр знака слагаепого

Синхронизирующие сигналы

Регистр переносов

Входной преобразователь кода

Арифпети-

ческое устройство

Накаппида-ющий регистр

Регистр знака суппы

Выходной преобразо-ватепь кода

Код ct/ntihr

Cxeiia Honnyma-ций

Рис. 22.8. Функциональная схема вычислительного узла при позиционном управлении рабочими органами

подтверждения, т. е. непрерывного опроса состояния в процессе выполнения команды; командные входы однократного действия; опрашиваемые входы состояния станка; инициативные входы состояния станка; инициативные командные входы.

На первые три вида входов поступают команды от управляющей программы, панели ручного управления и датчиков станка, определяющих положение исполнительных механизмов в процессе выполнения команд. Эти входы опрашиваются выборочно в заранее предусмотренных ситуациях в соответствии с программой или процедурой наладки. Последние два вида входов имеют приоритет перед остальными, и их команды должны исполняться сразу же после появления. К ним относятся прежде всего блокировочные и аварийные команды.

В зависимости от полученной команды объем логических задач, решаемых электроавтоматикой станка, может быть весьма различен: от включения единичного перемещения исполнительного механизма до реализации сложной последовательности операций с аналигом промежуточных ситуаций и выбором решений. Так, по команде вклю-IG* 483



чения механической ступени скорости шпинделя обычно выполняется в его приводе одна операция, а по команде смены инструмента - цикл операций, включающий освобождение находящегося в шпинделе инструмента, перенос инструмента в определенную ячейку магазина, поиск в магазине нового инструмента и т. д.

Всю управляющую часть электроавтоматики станка можно выполнить в виде автономного устройства, построенного на базе релей-но-контактных элементов, интегральных логических схем или вычислительных комплектов. Такое устройство конструктивно выполнено в отдельном шкафу, а соответствующая коммутация с электрооборудованием станка и выходными модулями системы числового управления осуществляется непосредственным подключением к предусмотренным для этого зажимам и разъемам. Другим методом организации управляющей части электроавтоматики является ее конструктивное выполнение в виде модулей, входящих в состав системы числового управления и функционально ориентированных только на решение задач электроавтоматики; коммутация с модулями системы числового управления осуществляется при этом с помощью внутреннего монтажа системы. Такая организация характерна для систем, выполненных на базе интегральных схем большой степени интеграции.

Использование в составе системы числового управления ЭВМ позволяет решать логические задачи электроавтоматики средствами математического обеспечения. При этом вопросы взаимосвязи между числовым управлением и электроавтоматикой решаются на программном уровне. Применение микропроцессорных комплектов БИС позволяет перейти к методам многопроцессорной организации числового управления: каждый микропроцессорный модуль решает самостоятельный круг задач, в том числе и задачи электроавтоматики, а взаимосвязь между модулями осуществляется на уровне межсхемных соединений с использованием общей памяти. Во всех случаях совмещения управляющей части электроавтоматики с системой числового управления внешним монтажом осуществляется только связь станочного электрооборудования с системой, что существенно сокращает объем работ по монтажу и отладке станка.

Узел управления организует общий цикл взаимодействия всех узлов системы числового управления и выполняет контроль их исправности. Делители частоты, входящие в состав узла управления, формируют из импульсов кварцевого генератора (например, частотой 200 кГц) циклические двоично-десятичные времязадающие сигналы, необходимые для синхронной работы узлов и их компонентов системы, а также сигналы для синхронизации работы сдвиговых регистров и для питания обмоток датчиков обратной связи рабочих органов. Ряд фиксированных частот синхросигналов (например, в диапазоне от 50 Гц до 200 кГц) обычно называют циклами, подцйк-лами, тактами, подтактами, стробами. Контрольные функции узла управления связаны с проверкой четности единиц в кодах, передаваемых по шинам системы, и с проверкой результатов тестовых вычислений.

Г Л А В А 23

СТРУКТУРЫ и УСТРОЙСТВА числового

ПРОГРАММНОГО МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ

§ 1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Под общим наименованием микропроцессорные устройства ЧПУ понимают широкий класс систем управления, построенных с использованием принципов организации ЭВМ. Подобные устройства имеют значительные преимущества перед аппаратными, поскольку располагают на порядок более мощными функциональными возможностями. Эти возможности обусловлены повышенным уровнем входных языковых средств: внутренней диагностикой, более высоким сервисом, предоставленным оператору; наличием средств адаптации к объекту (станку); наличием каналов связи с информационно-вычислительной сетью интегрированного производства; способностью хранить целые библиотеки управляющих программ и др. Все эти функциональные возможности поддерживаются специальным математическим обеспечением ЧПУ, которое поддается наращиванию и усовершенствованию. В этой связи микропроцессорные устройства ЧПУ обладают гибкостью и менее подвержены моральному старению, чем аппаратные устройства.

Схемотехнической основой микропроцессорных устройств ЧПУ является микропроцессорная техника, использующая новейшие достижения интегральной микроэлектроники. Введем некоторые понятия, которые имеют непосредственное отношение к современной технике ЧПУ.

Микропроцессорный модуль представляет собой функционально законченное и конструктивно оформленное на одной плате изделие состоящее из микропроцессора и других вспомогательных микросхем входящих в состав микропроцессорного набора или в состав семейст ства интегральных микросхем широкого назначения. Микропроцес сорные модули предназначены для построения сложной системы, допускающей вариантное использование микропроцессорных модулей.

Универсальная микроЭВМ - конструктивно завершенное вычислительное устройство, приспособленное к самостоятельным действиям; реализованное на базе микропроцессорного набора; состоящее из одного или нескольких модулей; выполненное в виде автономного прибора, обычно со своим источником питания. МикроЭВМ может быть дополнена разнообразными аппаратными средствами: клавиатурой ввода-вывода, дисплеем, фотовводом, перфоратором, накопителем на гибких дисках, а также средствами математического обеспечения (операционной системой, трансляторами и пр.). Обычный состав микроэвм: один или несколько микропроцессоров, запоминающие устройства, устройства ввода-вывода.

Микропроцессорное устройство ЧПУ - автономное специализированное (проблемно-ориентированное) вычислительное устройство,



обрабатывающим элементом которого является микропроцессор; приспособленное к работе в производственных условиях в режиме управления в реальном времени; построенное на базе микропроцессорного набора и интегральных микросхем общего назначения, или микропроцессорных модулей, или универсальных микроЭВМ; имеющее развитую систему интерфейсов (т. е. модулей связи) для обмена сигналами с объектами управления.

§ 2. СТРУКТУРЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Определение, данное микропроцессорному устройству ЧПУ, несет в себе возможность классификации. Из определения следует, что в устройстве может быть использован один или несколько микропроцессоров в составе микропроцессорных модулей, одна или несколько универсальных микроЭВМ. В качестве комментария можно заметить следующее. Мультипроцессорные структуры применяют для повышения вычислительных возможностей. Микропроцессорные модули предпочитают универсальным микроЭВМ для уменьшения избыточности, оптимизации аппаратной части и повышения

Декодирование

Подготовка данных

Имтерпопяция

Управление СП едя щи пи приводами

Система манипупирова-ния файлами

Система управления автоматикой

Аппаратная шина данных

Програпнно-реализованная шина обпена данныпи

Рис. 23.1. Комплекс задач ЧПУ в виде композиции черных ящиков

процессорного устройства ЧПУ (под архитектурой понимают все то, что однозначно определяет принципы переработки информации). Особенности этих классов проиллюстрированы на рис. 23.2.

Простейший вариант (с одним микропроцессором) показан на рис. 23.2, а. Этот микропроцессор может входить в состав универсальной микроэвм либо служить центральной частью специализированного модуля (по сути, специализированной микроЭВМ), оптимизированного в соответствии с задачами ЧПУ. Различные по своей структуре каналы ЭВМ и ЧПУ связаны через адаптер, который предназначен для программно-настраиваемого соединения устройств

nutepcounm ит ateituBiitt3upoSaniisff ткрвЗВМ

сгациадмые блока

Пучтипроцессарпии Иычисттсйь

Расширение пипяти

Alanmep i КанийЧОУ < Канал Збм Адаптер

стротв ЭВМ

НииВерсапнная una сиециашироданяая пикраЗВМ

иитеревспие бмка Ымм с йедялт а аериферией ЧПУ

Квтрвяяеры связи с периферией ЗВМ

Интерфейсные 5локи связи с оЗбСлтоп и перифсвШ ЯП9

свециаиные ieaxu ЧПУ

< Ка/ш ЗВМ ASunmep < Капап ЧПУ %

щессарше т/уяи связи с периферией ЗВП

flUKponpoueccapjtbie тдуяа cSaju с авьек-та и периферией ЧПУ

Спеиисямаа пипроЗВМ

Агрегат /

Мчогояональ-мый поспедо-Ьотепьный интерфейс

ИтерфеОсние дпаки сЗязи с абьектоп и периферией

Агрегат 2

Агрегат 3

Рис. 23.2. Архитектурное построение микропроцессорных устройств ЧПУ: а - однопроцессорный вариант; б - повышение вычислительной мощности путем разгрузки центрального вычислителя от функции ввода-вывода; в - повышение вычислительной мощности за счет мультипроцессироваиия; е - агрегатизация и децентрализация устройства

общей надежности устройства ЧПУ. Однако процессорный вариант во многих практически важных случаях достаточен; универсальная встроенная микроЭВМ привлекает тем, что является законченным агрегатным узлом и создает дополнительные удобства при программировании. Таким образом, в принципе все указанные варианты существуют.

Какою бы ни была структура устройства ЧПУ, в большинстве случаев приходится решать однотипный круг задач. В связи с этим устройство можно рассматривать как композицию вполне определенного набора черных ящиков , упрощенно показанную на рис. 23.1. Реализация отдельных черных ящиков может быть аппаратной либо программной. Во всех случаях эта реализация будет тем более сложной, чем многообразнее функция каждого черного ящика ; причем мера сложности определяется группой признаков, обозначающих архитектуру аппаратной части устройства. Упом%1утые признаки могут также послужить основой для классификации, в рамках которой существуют четыре класса архитектурных построений микро-

с разным способом представления данных. Контроллеры (здесь это устройства, управляющие обменом данными) периферийных средств ЭВМ выполняют адресацию абонентов, прием и буферизацию сообщений, контроль передачи сообщений. Интерфейсные блоки осуществляют связь с объектом (приводами и автоматикой станка) и специальной периферией ЧПУ (дисплеем, панелью оператора и др.). Из-за ограниченных возможностей самой микроЭВМ нередко используют дополнительное расширение памяти, а ряд функций ЧПУ передают специальным аппаратным блокам ЧПУ, построенным на основе потребительских БИС. Все абоненты, связанные с устройством ЧПУ, пассивны. Подобное устройство отличается низкой стоимостью, малыми размерами благодаря использованию БИС и сверхбольших схем (СБИС), низким потреблением энергии; но в то же время - и определенным образом ограниченной функциональностью (под функциональностью понимаем возможности устройства с позиций потребителя, т. е. пользователя устройства). Последнее связано с ограни-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 [ 81 ] 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка