Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-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

ченными вычислительными возможностями из-за конечной мощности процессора.

Наращивать вычислительные возможности, а следовательно, и функциональность устройства ЧПУ можно двумя способами (рис. 23,2, б и в). На рис. 23.2, б показана система, центральный вычислитель которой использует один микропроцессор. Однако устройства связи с периферией ЭВМ и ЧПУ, устройства связи с объектом также построены на микропроцессорной основе (подобные устройства иногда называют интеллектуальными устройствами ввода-вывода). Таким образом, наращивание вычислительной мощности обеспечено путем разгрузки центрального вычислителя ЧПУ от трудоемких (с позиций затрат процессорного времени) функций ввода-вывода. Другая возможность состоит в непосредственном увеличении мощности центрального вычислителя за счет мультипроцессирования (рис. 23.2, в).

Существует еще одна возможность развития (по сравнению с первым вариантом) структуры устройства ЧПУ для достижения заданного уровня функциональности. Эта возможность заключается в декомпозиции всей системы на структурно однородные и функционально законченные агрегаты, каждый из которых располагает вычислителем, некоторой группой интерфейсных блоков и средствами межагрегатной связи по последовательному (иногда называемому телеграфным) каналу (рис. 23.2, г). Функции агрегата формально определены направленностью интерфейсных схем. Например, можно сформировать агрегаты, ориентированные на ввод, редактирование управляющей информации и подготовку данных; на интерполяцию и управление приводами подачи; на управление автоматикой станка. Структура, приведенная на рис. 23.2, г, является своеобразным гибридом структур, показанных на рис. 23.2, б и в, но более удачно скомпонованным, поскольку отдельный агрегат автономен и может быть установлен на станке там, где это наиболее удобно по любым соображениям.

В рассмотренном варианте классификации имеет значение не столько способ реализации центральной вычислительной части (универсальная микроэвм либо специализированная микропроцессорная система, воспроизводящая специализированную микроЭВМ), сколько структурные возможности обеспечения заданного уровня функциональности.

Естественным способом повышения уровня функциональности является увеличение числа процессоров и построение распределенной вычислительной системы, в которой функции управления децентрализованы. Существуют различные варианты объединения процессоров в сеть ЧПУ (рис. 23.3).

На рис. 23.3, а приведена объединенная система типа замкнутый контур . Передача информации осуществляется вдоль контура в одном направлении, до тех пор, пока эта информация не возвращается к своему источнику, после чего удаляется из контура. В передаваемом сообщении указан адрес процессора либо несколько адресов сразу. Гибкость такой системы высокая, поскольку контур легко нара-

щивается. Однако надежность может оказаться недостаточной, так как отказ одного узла выводит из строя весь контур. . В сети типа полная связь (рис. 23.3, б) информация поступает сразу по назначению. Система отличается высокой надежностью, вы-




® ® © (Э ®

(р (р ® ф ф


Понять

структуре- Р объединения микропроцессоров в сеть в мультипроцессорной

- -p---pT.f ГокТя--- 7.0-

Микропроцессорные устройства ЧПУ

Рнс. 23.4. Классификация микропроцессорных устройств ЧПУ по ст

На основе специапьных пикропроцессорных под у пей ЧПУ,т.епотипу специапизиробанной пикроЭВП

признакам

1 структурным

На основе универсапьной\ пикроЭВП общего Назначения

IС однип проиессароп ] Пультипроиессорные j

С пикропро-. цессорньти \интерфейсапи

О пультилроцессорХ ной организацией вычислителя

С агрегатированаХ еп вычиспительниЛ модулей

ХОД из строя процессора не разрушает структуру сети; большое число связей усложняет систему.

I Соединение процессоров в звезду показано на рис. 23.3, в. Центральный узел У может быть общей памятью либо переключающим устройством, которое связывает источник и потребитель информации. Переключающее устройство имеет столько портов (блоков обмена информацией), сколько процессоров в сети. Логика построения цен-



трального узла достаточно сложна а выход узла из строя является полным отказом системы.

В структуре общая шина (рис. 23.3, г) сообщение поступает либо прямо по назначению, либо в промежуточную память. Полный отказ наступает при выходе из строя памяти или шины. Шина является узким местом в смысле быстродействия.

Во многих случаях предпочтение отдают нерегулярной структуре (рис. 23.3, д). Если информация поступила здесь в некоторый интерфейс, она немедленно передается во все остальные узлы структуры. Каждый процессор соединен по крайней мере с двумя другими, чтобы избежать изоляции; таким образом, между процессорами существуют альтернативные связи.

В древовидной структуре (рис. 23.3, е) организованы лишь те связи, которые необходимы по условиям работы.

На основе рассмотрения различных вариантов микропроцессорных устройств ЧПУ можно составить их классификацию (рис. 23.4).

§ 3. ПРИМЕРЫ СТРУКТУРНЫХ РЕШЕНИЙ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ

В качестве примера рассмотрим структуру устройства ЧПУ на основе универсальной микроЭВМ Электроника-60 . Конструктивно устройство выполнено в виде двух автономных блоков - блока вычислителя и интерфейсного (рис. 23.5). Блок вычислителя

Микропроцессор

Оперативная попять

Канал ЗВП

Лильт оператора

Адаптер связи

Дисплей

Иапопитепь иа пагнитной лейте

Иодуяь связи, с

Фотовводоп

Перепраграп-пируепоя попять

Ьн£Ш яя пере прогроппирд-епая память

дычиспитепь

Мин рои,Опер по л я тор

Подуль с.8я2(: кой станка

Упровпеиие привоШ по оси X

Управление рривадип по оси У

УпраОпение придодоп по оси 2

Ручные перемещения

Управление автопатинои

Интерфейс

Праеп осдедо-пательнык сигналов

Рис. 23,5. Устройство ЧПУ на основе универсальной микроЭВМ Электроника-60

размещен в подвесном пульте оператора. Центральную часть вычислителя составляет микроЭВМ, в числе блоков которой микропроцессор, модули оперативной памяти объемом 16 К (т. е. 16384 слова) для хранения управляющих программ и перепрограммируемой памяти объемом 4 К (для хранения математического обеспечения ЭВМ), модуль связи со стандартным считывающим уст{кйством. Каналы ЭВМ и ЧПУ связаны через адаптер. Канал ЧПУ, в отличие от ка-

CI Сл 1С ftj

с Э

ч fc

нала ЭВМ типа общая шина , имеет спедиальную шину адресов блоков ЧПУ, что упрощает схему привязки этих блоков.

В устройства, подключенные к каналу ЧПУ, входит дополнительный модуль внешней перепрограммируемой памяти объемом 16 К, который предназначен для хранения системного математического обеспечения ЧПУ. Микроинтерполятор обеспечивает преобразование координатных микроприращений, вычисляемых программой интерполяции на постоянной несущей частоте 125 Гц, в унитарные последовательности импульсов, поступающие в интерфейсный блок к модулям управления приводами подачи. Модуль связи с автоматикой станка имеет память емкостью 32 байта, сохраняющую информацию 256 входов-выходов. Выходные сигналы передаются в интерфейсный блок через систему оптрон-ной развязки. Осведомительные сигналы станка поступают в модуль связи с автоматикой через мультиплексорное устройство.

Рассмотрим еще один пример, иллюстрирующий варианты структурных построений, а именно устройство ЧПУ на двух микропроцессорных модулях (рис. 23.6). Первый микропроцессорный модуль управляет процедурой ввода-вывода, автоматикой станка, осуществляет связь с пультом оператора и дисплеем.

Управляющие программы (числом до нескольких десятков) сохраняются в энергонезависимой (т. е. сохраняющей информацию при выключении питания) памяти на цилиндрических магнитных доменах; при выключении питания записанная информация не разру-

§.1

, eta

s a Ч

с u s

та см



шается. Внешняя память используется для ввода и вывода управляющих программ и представляет собой, например, ленточный накопитель на магнитной кассете. Блок связи с пультом оператора (дополнительный пассивный модуль) кодирует каждую нажатую клавишу и посылает запрос в микропроцессор на чтение кода. Блок связи с дисплеем (тот же дополнительный модуль) имеет буферную память визуализируемой информации объемом в байтах, равным числу знакомест дисплея. В блоке связи с автоматикой (еще один дополнительный пассивный модуль) имеются ключи (маломощные 0,2 А, мощные 2 А) для управления исполнительными механизмами автоматики. Информация осведомительных сигналов автоматики поступает в устройство ЧПУ через тот же блок связи. Второй микропроцессорный модуль выполняет интерполяцию и осуществляет управление приводами подачи. Здесь от микропроцессора требуется выполнение операций с двойными словами, возможность операции умножения, наличие повышенного числа внутренних регистров (поскольку регистровые операции выполняются быстрее). Все это объясняется тем, что работа микропроцессора второго модуля требует больших затрат вычислительной мощности.

Связь между микропроцессорными модулями осуществляется путем объединения их каналов в режимах обмена информацией; например, в режиме прямого доступа к памяти.

В заключение рассмотрим структуру устройства ЧПУ на базе микропроцессорной универсальной вычислительной системы Электроника НЦ-80-31 . Микропроцессорная универсальная вычислительная система допускает чрезвычайно гибкую аппаратную комплектацию, каждь1й вариант которой без избыточности соответствует конкретным задачам, поставленным перед устройством ЧПУ. Комплектация обеспечена конструктивно и функционально законченными устройствами и состоит в объединении этих устройств в автономные агрегаты-блоки. Основой системы управления является блок, содержащий обычно до четырех устройств-модулей, и встроенный блок питания.

Отдельными устройствами вычислительной системы являются: вычислитель; устройства связи с электроавтоматикой, с датчиками обратной связи следящих приводов подачи по положению с приводами; устройства пультов управления и оператора; устройство клавиатуры и индикации; устройство отображения информации на плазменном дисплее; внешняя кассета памяти емкостью на 16 К слов на цилиндрических магнитных доменах, устройство сопряжения с внешней памятью; расширитель памяти; устройство программируемых временных задержек; устройства программного управления электроавтоматикой и управления исполнительными органами электроавтоматики; блок питания.

Устройство ЧПУ может в зависимости от сложности задач управления состоять из одного, двух, трех блоков, комплектуемых раз-, личным образом. Примеры комплектации отдельА1Х блоков: 1) вычислитель, устройство пульта оператора, устройство клавиатуры и индикации, устройства связи с датчиками, приводами и электроав-

томатикой; 2) вычислитель, устройство сопряжения с внешней памятью, устройство пульта управления, устройство отображения информации; 3) устройство программного управления электроавтоматикой, устройство программируемых временных задержек, устройство связи с электроавтоматикой. Подобная компоновка означает, что блоку придают некоторый замкнутый круг задач, например, управление в реальном времени, пультовое управление и индикация, организация управления электроавтоматикой.

Связь между большинством отдельных устройств в блоках осуществляется по общей магистрали, и лишь в отдельных случаях используют специальные средства. Так, специальный канал применен для связи устройства сопряжения с внешней памятью и внешней кассетой памяти. Для связи устройства пульта управления и устройства отображения информации предусмотрен параллельный интерфейс, к которому можно при желании дополнительно подключить фотосчитыватель, перфоратор и др. Связь между блоками устройства ЧПУ осуществляется по последовательному каналу. Структурные построения устройств ЧПУ на базе микропроцессорной универсальной вычислительной сцстемы приведены на рис. 23.7.

Основной частью каждого блока является вычислитель (рис. 23.8), Рассмотрим некоторые особенности отдельных компонентов вычислителя. Арифметико-логический блок содержит от одного до трех микропроцессоров, выполненных в виде СБИС. Каждая СБИС помимо процессорного узла содержит адресуемые по общей магистрали регистры (в числе которых регистры пользовательские, системные, управления). Имеется возможность установки приоритетного уровня процессора, т. е. программного управления приоритетом СБИС по отношению к внешней причине прерывания.

Блок памяти программ имеет до восьми БИС постоянной или перепрограммируемой памяти; общий объем блока 16 Кбайт.

Блок радиальных прерываний (на базе БИС) предназначен для организации безадресного (векторного) прерывания СБИС арифметико-логического блока. Радиальные запросы внешних прерываний поступают в виде импульсных сигналов, причем источники прерываний имеют различный приоритет. Структура блока прерываний такова, что имеется возможность индивидуального маскирования каждого запроса. Анализ наличия безадресного прерывания осуществляет наиболее приоритетный микропроцессор (соответствующие признаки в этом микропроцессоре неизменны) в конце выполнения каждой команды. Обработка микропроцессором безадресного прерывания заключается в записи состояний системных регистров в стек и в загрузке этих регистров новыми значениями.

Блок последовательного интерфейса (БИС телеграфного канала, организующая связь по трем дуплексным асинхронным каналам) предназначен для организации связи между блоками устройства ЧПУ на значительном расстоянии. Последовательный интерфейс позволяет резко сократить число связей, упростить разводку по станку и повысить надежность. В нем происходит преобразование параллельного кода в последовательный унитарный и передача последовательного



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