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

обменная память микропроцессора типа почтовый ящик (точно такой же обменной памятью располагают и все другие микропроцессоры).

Третий микропроцессор (ведомый) обслуживает станочную автоматику и играет роль программируемого контрамера. Команды поступают из ведущего микропроцессора соответственно управляющей программе.

Четвертый микропроцессор (ведущий) опрашивает пульт оператора и выполняет вводимые команды, при загрузке перфоленты читает и запоминает данные, при отработке программы выдает управляющие сигналы ведомым микропроцессорам. Он играет роль связующего звена между ведомыми микропроцессорами.

Циклограмма совместной работы микропроцессоров (исключая микропроцессор станочной автоматики) показана на рис. 25.3 на примере круговой интерполяции. Управление следящими приводами осуществляется на постоянной несущей частоте, и интерполятор предоставляет первому микропроцессору расчеты в виде кодовых приращений па предстоящий период. После заполнения обменной памяти интерполяционными расчетами и приостановки своей работы второй микропроцессор ожидает свободное место в памяти, и при его появлении интерполяционные расчеты возобновляются. Циклограмма па рис. 25. 3, а упрощена, на ней не показано одновременное управление несколькими приводами подачи; на рис. 25. 3,6 работа первого микропроцессора показана подробнее, в более растянутом временном масштабе.

§ 3. СТРУКТУРИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЧПУ

При разработке математического обеспечения ЧПУ целесообразно использовать приемы структурного программирования. Один из приемов состоит в том, что система строится по иерархическому принципу, причем:

на каждом иерархическом уровне не известно о свойствах (и даже о существовании) более высоких уровней;

на каждом уровне ничего не известно о внутреннем строении других уровней;

каждый уровень представляет собой группу модулей; на более высоком уровне известны имена этих модулей, которые и являются средством сопряжения с этим уровнем;

каждый уровень располагает определенными ресурсами и либо скрывает их от других уровней, либо предоставляет другим уровням некоторые их абстракции;

предположения, которые на каждом уровне делаются относительно других уровней, должны быть минимальными; эти предположения могут принимать вид условий, которые должны сообщаться перед выполнением функций, либо они могут относиться к предоставлению данных.

Приведем пример такой организации математического обеспечения ЧПУ, которая в определенной степени следует указанным принципам.

Пример - структурированная организация математического обеспечения ЧПУ, В общей структуре математического обеспечения (МО) ЧПУ выделены три уровня (рис. 25.4): уровень диспетчера (на этом уровне разрешены передачи управления по прерыванию), уровень функциональных программ Фп, уровень элементарных функциональных программ ЗФП.

К нижнему уровню ЭФП относятся следующие процедуры: организация информационного обмена со станком (задание скоростей подачи и быстрого хода, включение-выключение станка, обработка осведомительных сигналов и сигналов обратной еввзи) интерполяция, определение квадрантов, расчет приращений, чтение реги-

1-й уровень /10

2-й уровень tlO

З-й уровень МО

Ч ЗФП

-Н ЭФП

Диспетчер

4!гров, разделение припуска на проходы, коррекция программы и др. Другие ЭФП связаны с выполнением логических (обработка изменений в слове состояния станка и системы управления , связанных с ходом технологического процесса или вмешательством в процессе управления с пульта оператора) или вычислительных (например, подготовка интерполяции) операций.

В задачу среднего уровня ФП входит последовательный вызов необходимых программ ЭФП. Каждая программа ФП выполняет кадр или часть кадра управляющей программы ЧПУ. Поскольку кадр содержит геометрическую и технологическую информацию, целесообразно иметь отдельные программы ФП для обработки информации этих двух видов. Для токарного станка к первой группе программ ФП могут быть отнесены: позиционное управление по прямой, интерполяция и управление перемещением по контуру, резьбонарезание, торможение, ручной ввод данных. Во вторую группу программ ФП войдут: смена и коррекция инструмента, установка частоты вращения шпинделя, управление подачей смазочно-охлаждающей жидкости.

На верхнем уровне диспетчера осуществляется ввод управляющей программы, выполняется передача управления по прерываниям, организуется вызов программ ФП соответственно содержимому одного кадра управляющей программы. Одна из задач, решаемых диспетчером, состоит в вводе и размещении данных; причем различаются

ЭФП- I Г -i ЭФП 1

Н ЭФП \

Рис. 25.4. Трехуровневая структурная схема математического обеспечения микропроцессорного устройства ЧПУ

Эагрузочнчй регистр

, ffem у Управление стапочной\ Ч автоматикой у

Позидионное управпениеу-

Прямоугольное управление

Функциональная проерата пряпоугального управпения

Функциональная програппи Позиционного управления


Вызов соответствующей ФП

КЛинейная интерполяция Нет-

Вызов Соответствующей

Ошибка

Вызов соответствующей ФП

Круговая \ Лй интерполяция У

Вызов ФП контурного управления

Вызов ФП контурного управпения

Рис. 25.5. Алгоритм диспетчирования при выполнении управляющей ирограмм!



данные, зависящие и не зависящие от формы детали. Первые (директивы языка задач) поступают с управлякицей программой в общую рабочую зону; вторые (директивы языка заданий) приходят с панели оператора и со станка и заполняют слово состояния . Управление выполнением программы происходит соответственно алгоритму диспетчировання (рис. 25.5).

Прерывания обслуживаются в рамках диспетчера (танмерные, прерывания с панели оператора и др.). Заявки на обслуживание заносятся в список, а обслуживание заявок выполняегся соответственно приоритету. Программы выполняются с открытым или запрещенным прерыванием, что устанавливается диспетчером.

§ 4. ОРГАНИЗАЦИЯ БАЗЫ ДАННЫХ ЧПУ

Как отмечалось ранее, устройство ЧПУ может быть задано совокупностью алгоритмов и структур данных. Упорядоченные структуры данных в устройстве ЧПУ представляют собой некоторую базу данных, которая подлежит проектированию наряду с проектированием собственно математического обеспечения.

В состав базы данных входят упорядоченные массивы хранимых управляющих программ, различного рода таблицы, специальным образом организованные кадры управляющей программы, отображающие различные стадии подготовки к отработке, векторы управления, информационные векторы для индикации и визуализации и т. д. Некоторые вопросы организации базы данных станут предметом рассмотрения в очередном примере.

Пример - организация базы данных в устройстве ЧПУ, построенном на двух микроэвм.

Структура базы данных определяется задачами устройства ЧПУ и распределением функций мей{ду отдельными вычислителями. В рассматриваемом примере каждая микроЭВМ располагает операционной системой ЧПУ. В составе первой операционной системы - диспетчер, а также подсистемы управления индикацией, преобразованием информации, записью кадров в память программ и чтением кадров из памяти, выводом информации на перфоленту, вводом информации с пульта, исполнением программы, диагностикой. В составе второй операционной системы - диспетчер, а также подсистемы интерполяции и управления контурной скоростью, управления приводами подач.

Соответственно указанному распределению функций общая структура базы данных выглядит так, как это показано на рис. 25.6, где кроме структурных, компонентов базы данных показаны еще и важнейшие программно-математические модули, взаимодействующие с этими компонентами.

От общего структурного задания базы данных необходимо перейти к детализированному описанию всех ее составляющих. Далее рассмотрим в качестве примера способ организации хранения управляющих программ. В рассматриваемой системе предусмотрено хранение нескольких управляющих программ, которым предпосылается оглавление следующей формы;

Адрес первого кадра первой программы

Адрес последнего кадра первой программы

Страницы памяти первого и последнего кадров

Номер программы (заводской)

Количество отработок

Адрес первого кадра -й программы

111 PI

? s




§

X 3 s я



Собственно программа составлена из кадров, каждый из которых связа ; с последующим и предыдущим (двухсвязная структура). При этом кадры не обязательно должны следовать один за другим в порядке возрастания их номеров. Структура каждого отдельного кадра выглядит так:

Адрес следующего кадра

Адрес предыдущего кадра

Страница следующего и предыдущего кадров. Счетчик длины кадра

Номер кадра

Собственно кадр

Контрольная сумма

Подобная организация удобна при поиске и редактировании любого информационного фрагмента.

§ 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ПРОЕКТЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Некоторые исследователи считают, что методология проектирования математического обеспечения мультипроцессорных устройств ЧПУ должна быть принципиально иной, нежели при проектировании однопроцессорных устройств. Один из продуктивных подходов к проектированию мультипроцессорных систем состоит в использовании принципов децентрализации и однородности. В таких системах интерактивность процессов минимальна, а надежность высокая, поскольку вероятность отказа более чем одного микропроцессора ничтожна. Однородная структура позволяет перерабатывать большие суммарные объемы информации, осуществлять взаимную диагностику микропроцессоров, передавать задачи отказавшего микропроцессора другому микропроцессору.

Устройства ЧПУ, которые в полной мере использовали бы идеи децентрализации и однородности связей, пока не нашли широкого распространения. Однако можно привести пример промежуточного удачного решения, которое может подсказать дальнейшую направленность работ.

Пример - децентрализованное мультипроцессорное устройство с ЧПУ с однородными связями. Использованы четыре микропроцессорныЛмодуля, соединенных в нерегулярную структуру через интерфейсные микропроцессорные узлы. Подобная структура в качестве одного из вариантов показана на рис. 23.3, д.

В каждом микропроцессорном модуле всегда активен резидентный системный процесс, который отвечает за распределение ресурсов микропроцессора. Все другие (рабочие) процессы, активные или пассивные, также заранее имеются в памяти,

Прерыдан1Ре

Обслуживание прерывания

Выполнение высокоприоритетных Процессов

причем каждому процессу придается информация о необходимых ему ресурсах. Любой активный процесс может активизировать пассивный в рамках всей сети. Если запрос на активизацию получен, системный процесс проверяет, имеется ли запрашиваемый процесс в микропроцессорном модуле. При положительном результате запрашивающему процессу посылается ответ. Запрашиваемый процесс может одновременно находиться в не скольких микропроцессорных модулях. Поэтому запрашивающий процесс может сделать выбор между полученными ответами.

Все рабочие процес;сы делятся на две категории: быстрые (критичные ко времени исполнения) и медленные (время исполнения жестко не лимитировано). Быстрые процессы управляются внешними прерываниями в рамках обслуживания прерывания (рис. 25.7).

Подпрограммы системного процесса позволяют обращаться с рабочими процессами, сообщениями, таймерами, как с данными: выбрать сообщение из процесса для передачи в сеть; привести процесс в состояние ожидания, пока сообщение не будет передано в сеть; перевести процесс в состояние ожидания, пока сообщение ие будет получено из сети; перевести процесс в состояние ожидания, пока он не будет активи-знрован другим процессом либо прерыванием.

Связи основных рабочих процессов (для трех координат) показаны на рис. 25.8. Подобная декомпозиция математического обеспечения ЧПУ не является иерархической, поскольку взаимодействие осуществляется не на основе ведущий-ведомый .

Процесс управляющая программа вырабатывает команды соответственно тексту управляющей программы, принимает управляющие программы от ЭВМ лает команды на движение процессам приводы

Вводы-выводы в сети

Выполнение низкоприоритетных процессов

Рис. 25.7 Обслуживание быстрых и медленных процессов в микропроцессорном модуле

верхнего ранга, посы-подачн , посылает команды для управления автоматикой станка. Процесс привод подачи получает команды на движение, принимает сигналы обратной связи по положению приводов, формирует сигналы управления регулируемым приводом, передает информацию процессу

От ЭВП верхнего ранга Н ЭВГ1 верхнего ранга

J L

Процесс управляющая програппа

Процесс .привод подачи

Процесс диагностика

Процесс - привод подачи

Процесс привод подачи

Процесс автопатина станКа

Рис. 25.8. Взаимодействие основных рабочих процессов устройства ЧПУ

диагностика . Процесс автоматика станка получает команды со стороны процесса управляющая программа , принимает осведомительные сигналы со станка, взаимодействует с панелью оператора, выдает управляющие сигналы на станок, передает информацию о станке процессу диагностика . Процесс диагностика получает информацию о приводах подачи и состоянии станка, обрабатывает информацию о качестве н уЬловиях обработки, направляет сообщения об ошибках процессу управляющая программа , передает информацию о качестве и условиях обработки к- ЭВМ верхнего ранга.



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