CS256847B1

CS256847B1 - Enable to customize the control system to the machine

Info

Publication number: CS256847B1
Application number: CS919186A
Authority: CS
Inventors: Pravdomil Lang; Bedrich Dusek; Jan Kondr; Jiri Pujman
Original assignee: Pravdomil Lang; Bedrich Dusek; Jan Kondr; Jiri Pujman
Priority date: 1986-12-11
Filing date: 1986-12-11
Publication date: 1988-04-15

Abstract

Řešení se týká číslicového řízení obráběcích strojů a řeší zapojení pro přizpůsobení řídicího systému ke stroji. Řídicí blok nalezne ve zpracovávaném řídicím programu příkazy strojního charakteru a informace o nich přenese do registrové matice. Informaci načítá řadič a interpretuje ji vyvoláním příslušného úseku uživatelského programu styku se strojem v podobě aritmeticko-logických operací nad vnitřními signály uloženými ve vlastní operační panjěti, a nad signály postupujícími od řízeného stroje. Tyto signály přicházejí od řízeného stroje přes vstupní bloky. Výsledkem aritmeticko-logických operací jsou výstupní signály podávané na řízený stroj prostřednictvím výstupních bloků. Zapojení se využije při číslicovém řízení obráběcích 3trojů.The solution concerns the numerical control of machine tools and solves the connection for adapting the control system to the machine. The control block finds machine-specific commands in the processed control program and transfers information about them to the register matrix. The controller reads the information and interprets it by calling the appropriate section of the user program for interacting with the machine in the form of arithmetic-logical operations on internal signals stored in its own operational memory and on signals coming from the controlled machine. These signals come from the controlled machine via input blocks. The result of the arithmetic-logical operations are output signals fed to the controlled machine via output blocks. The connection is used in the numerical control of machining tools.

Description

Vynález se týká zapojení pro přizpůsobení řídícího systému ke stroji·.The invention relates to a circuit for adapting a control system to a machine.

Jsou známé číslicové řídící systémy, které umožňují přizpůsobit své zapojení danému výrobnímu stroji pomocí převodních bloků styku se strojem, využívajících reléových obvodů. Nevýhodou těchto zapojení je nutnost provádění rozsáhlých obvodových změn a úprav pro přizpůsobení řídícího systému k jinému stroji. Další nevýhodou je složitost takových zapojení, vysoké projekční a výrobní náklady, značné prostorové nároky a velká provozní spotřeba energie. Dále je to malá spolehlivost používaných elektromagnetických kontaktních relé a nepružnost zapojení, prakticky vylučující rozsáhlejší úpravy technologie v průběhu exploatace stroje. Jsou rovněž známé číslicové řídicí systémy, jež se k řízenému stroji přizpůsobují prostřednictvím externího programovatelného automatu s bezkontaktními bloky styku se strojem» Výhodou těchto zapojení je možnost pružně se přizpůsobit danému stroji při změně technologie, menší spotřeba energie a vyšší spolehlivost. K nevýhodám těchto zapojení patří složitá komunikace řídicího systému s externím programovatelným automatem, která navíc omezuje počet standardně použitelných signálů rozhraní mezi řídicím systémem a výrobním strojem. Omezený počet signálů rozhraní umožňuje připojit číslicový řídící systém bez dalších úprav pouze k určité skupině strojů. Řídicí systém tak ztrácí na univerzálnosti, což vede k dodatečným nákladům na další vývojové a projekční práce, k výrobě různých variant řídicích systémů pro různé skupiny strojů a k obtížnému servisu těchto rozmanitých variant. Dále jsouDigital control systems are known which make it possible to adapt its wiring to a particular production machine by means of machine-to-machine conversion blocks using relay circuits. The disadvantage of these wiring is the necessity to make extensive circuit changes and adjustments to adapt the control system to another machine. Another disadvantage is the complexity of such wiring, high design and production costs, considerable space requirements and high operating energy consumption. Furthermore, it is the low reliability of the electromagnetic contact relays used and the inflexibility of the wiring, practically eliminating extensive modifications of the technology during the machine exploitation. Digital control systems are also known which adapt to the machine to be controlled by means of an external programmable controller with contactless machine contact blocks. Disadvantages of these circuits include the complex communication of the control system with an external programmable logic controller, which in addition limits the number of standard interface signals between the control system and the production machine. The limited number of interface signals allows the digital control system to be connected to a specific group of machines without further modification. The control system thus loses its versatility, leading to additional costs for further development and design work, the production of various control system variants for different machine groups, and the difficulty of servicing these various variants. Next are

256 847256 847

- 1známé číslicové řídící systémy, které řeší úlohy číslicového řízení i úlohy přizpůsobení řídicího systému bez externího programovatelného automatu* Nevýhodou těchto zapojení je, že jsou použitelné z důvodu omezené rychlosti řídicího výpočetního bloku pouze k jednoduchým strojům a vůbec neumožňují složitější funkce přizpůsobovacích obvodů, například řízení zásobníku nástrojů nebo manipulátorů.- 1 known digital controllers that solve numerical control tasks and control system adaptation tasks without an external programmable controller * The disadvantage of these circuits is that they are usable due to the limited speed of the control computer block to simple machines and do not allow more complicated circuit functions tool magazine or manipulators.

Tyto nevýhody odstraňuje zapojení obvodu přizpůsobení řídicího systému ke stroji podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že adresový výstup řídicího bloku je spojen s výběrovým vstupem prvního multiplexeru, s výběrovým vstupem přepínacího bloku, s výběrovým vstupem druhého multiplexeru a s adresovým výstupem řadiče. Obousměrný datový vývod řadiče je spojen s datovým vstupem druhého multiplexeru, s obousměrným datovým vývodem přepínacího bloku, s datovým výstupem prvního multiplexeru a s obousměrným datovým vývodem řídicího bloku. Obousměrný povelový vývod řídicího bloku je spojen s prvním obousměrným povelovým vývodem přepínacího bloku, jehož obousměrný informační vývod je spojen s obousměrným informačním vývodem registrové matice. Druhý obousměrný povelový vývod přepínacího bloku je spojen s obousměrným povelovým vývodem řadiče s obousměrným povelovým vývodem druhého multiplexeru a s obousměrným povelovým vývodem prvního multiplexeru. Každý datový vstup prvního multiplexeru je spojen s datovým výstupem odpovídajícího vstupního bloku. První až poslední datový vstup každého vstupního bloku je spojen s jemu přiřazenou vstupní svorkou zapojení. Každý datový výstup druhého multiplexeru je spojen s datovým výstupem odpovídajícího výstupního bloku. První až poslední datový výstup každého výstupního bloku je spojen s jemu odpovídající výstupní svorkou zapojení.These disadvantages are overcome by wiring the control system adaptation circuit to the machine of the invention. The principle of the invention is that the address output of the control block is coupled to the selection input of the first multiplexer, the selection input of the switching block, the selection input of the second multiplexer, and the address output of the controller. The bidirectional data output of the controller is coupled to the data input of the second multiplexer, the bidirectional data output of the switching block, the data output of the first multiplexer, and the bidirectional data output of the control block. The bi-directional control terminal of the control block is connected to the first bi-directional command terminal of the switching block, whose bi-directional information terminal is connected to the bi-directional information terminal of the register matrix. The second bidirectional command terminal of the switching block is coupled to the bidirectional command terminal of the controller with the bidirectional command terminal of the second multiplexer and the bidirectional command terminal of the first multiplexer. Each data input of the first multiplexer is connected to the data output of the corresponding input block. The first to last data input of each input block is connected to the associated input terminal of the wiring. Each data output of the second multiplexer is connected to the data output of the corresponding output block. The first to last data output of each output block is connected to the corresponding output terminal of the wiring.

- 3 256 847- 3,256,847

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že umožňuje učinit přizpůsobení řídicího systému univerzálním, což dovolí jeho připojení k libovolnému výrobnímu stroji. Přehledný blokový způsob zapojení zajišťuje jednoduché projektování přizpůsobení ke stroji jak po stránce technickéhq tak i programového vybavení. Propojení bloku adresovou a datovou sběrnicí zajišťuje jednoduchou a rych lou komunikaci řídicího bloku a bloku řadiče, takže počet signálů jejich rozhraní umožňuje normalizovat informační vazbu mezi nimi. Výpočetní schopnost tohoto zapojení je několikanásobně větší než u dosud známých zapojení, čímž toto zapojení umožňuje splnit nejnáročnější funkce přizpůsobení řídicího systému ke stroji, například řízení zásobníků, manipulátorů a výměníků nástrojů, adaptivní řízení, ovládání polohovacích jednotek. Univerzálnost zapojení má za následek vysokou sériovost výroby řídicího systému s takovýmto přizpůsobením ke stroji, vedoucí ke snížení výrobních náklaůů. Vzhledem k přehlednému uspořádání klesají rovněž nároky na údržbu, opravy a servi^ a tím stoupá spolehlivost systému.An advantage of the arrangement according to the invention is that it makes it possible to make the adaptation of the control system universal, allowing it to be connected to any production machine. The well-arranged block connection method ensures simple design of the machine adaptation in terms of both hardware and software. The interconnection of the block by the address and data bus ensures simple and fast communication between the control block and the controller block, so that the number of signals of their interfaces allows to normalize the information link between them. The computational capability of this circuit is several times greater than the previously known circuitry, making it possible to fulfill the most demanding functions of adapting the control system to the machine, for example, magazine, manipulator and tool changer control, adaptive control, positioning unit control. The versatility of the wiring results in a high series production of the control system with such an adaptation to the machine, resulting in reduced production costs. Due to the well-arranged arrangement, maintenance, repair and servicing requirements are also reduced and the reliability of the system increases.

Příklad uspořádání podle vynálezu je znázorněn v blokovém schématu na připojeném výkresu.An example of an arrangement according to the invention is shown in the block diagram of the attached drawing.

Jednotlivé bloky je možno charakterizovat takto. Řídicí blok 1 je tvořen mikroprocesorem, potřebnými podpůrnými logickými obvody, operační pamětí typu RAM a pevnou pamětí typu EPROM pro uložení základního programového vybavení řídicího systému. Řeší základní systémové funkce a koordinuje vzájemnou činnost ostatních bloků* Registi-ová matice 2 je tvořena pamětí typu RAM a logickými obvody kombinačního charakteru a slouží k uchování signálů rozhraní mezi řídicím blokem 1 a řadičem 2* Řadič 2 se skládá z mikroprocesoru, potřebných podpůrných logickýchIndividual blocks can be characterized as follows. The control block 1 consists of a microprocessor, the necessary auxiliary logic circuits, a RAM memory and a fixed EPROM memory for storing the basic software of the control system. It solves basic system functions and coordinates interactions of other blocks * Register matrix 2 consists of RAM and combinational logic circuits and serves to store interface signals between control block 1 and controller 2 * Controller 2 consists of microprocessor, needed

IAND

- ~- ~

256 847 obvodů, operační paměti typu RAM a pevné paměti typu EPROM pro uložení základního programového vybavení a uživatelského programu přizpůsobovacího obvodu. Přepínací blok £ se skládá z logických obvodů sekvenčního a kombinačního charakteru a slouží k řízení přenosů informací mezi registrovou maticí 2 a dalšími bloky. První multiplexer £ se skládá z logických obvodů a slouží k přenosu informace ze vstupních bloků %,»1 až 7>n. Druhý multiplexer jS se skládá z logických obvodů a slouží k řízení přenosu informace do výstupních bloků 8»1 až 8»n. Všechny vstupní bloky 7.1 až £.ji jsou stejné a skládají se ze statických pamětí a protiporuchových členů. Zprostředkovávají přenos dvouhodnotových informací mezi obráběcím strojem a řídicím systémem. Všechny výstupní bloky 8.1 až 8.n jsou stejné a skládají se ze statických pamětí, protiporuchových členů a výstupních výkonových bezkontaktních spínacích prvků. Slouží ke spínání akčních členů stroje.256,847 circuits, RAM, and EPROM fixed memory for storing the core software and customization circuit user program. The switching block 8 consists of logic circuits of sequential and combinational nature and serves to control the transmission of information between the register matrix 2 and other blocks. The first multiplexer 8 consists of logic circuits and is used to transmit information from the input blocks%, 1 to 7> n. The second multiplexer jS consists of logic circuits and is used to control the transmission of information to the output blocks 8 »1 to 8» n. All input blocks 7.1 to 61 are the same and consist of static memories and anti-intrusion elements. They facilitate the transmission of two-valued information between the machine tool and the control system. All output blocks 8.1 to 8.n are the same and consist of static memories, fault elements and output power contact-less switching elements. It is used for switching actuators of the machine.

Zapojení jednotlivých bloků pro přizpůsobení řídicího systému ke stroji je provedeno takto. Adresový výstup 11 řídicího bloku 1 je spojen s výběrovým vstupem 53 prvního multiplexeru £, s výběrovým vstupem 43 přepínacího bloku £ s výběrovým vstupem 63 druhého multiplexeru 6 a s adresovým výstupem 33 řadiče £, Obousměrný datový vývod 32 řadiče £ je spojen s datovým vstupem 62 druhého multiplexeru 6, s obousměrným datovým vývodem 44 přepínacího bloku s datovým výstupem 52 prvního multiplexeru £ a s obousměrným datovým vývodem 12 řídícího bloku 1. Obousměrný povelový vývod 13 řídicího bloku 1 je spojen s prvním obousměrným povelovým vývodem 42 přepínacího bloku Obousměrný informační vývod 41 přepínacího bloku £ je spojen s obousměrným informačním vývodem 21 registrové matice 2. Druhý obousměrný povelový vývod 45 přepínacího bloku £ je spojen s obousměrným povelovým vývodem 31The connection of the individual blocks for adapting the control system to the machine is as follows. The address output 11 of the control block 1 is coupled to the selector input 53 of the first multiplexer 6, the selector input 43 of the switch block 8 with the selector input 63 of the second multiplexer 6, and the address output 33 of the controller 6. of the multiplexer 6, with the bidirectional data terminal 44 of the switching block with the data output 52 of the first multiplexer 6 and the bidirectional data terminal 12 of the control block 1. The bidirectional command terminal 13 of the switching block is connected to the bidirectional information terminal 21 of the register matrix 2. The second bidirectional command terminal 45 of the switch block 8 is connected to the bidirectional command terminal 31.

256 847 řadiče β obousměrným povelovým vývodem 61 druhého mul tipl exeru 6 a s obousměrným povelovým vývodem 51 prvního multiplexerů První až poslední datový vstup 54*1 až 54.n prvního multiplexerů £ je spojen s datovým výstupem 71.1 až 71. n prvního až posledního vstupního bloku 7.1 až 7*n. První až poslední datový vstup 72>1 až 7m.n každého vstupního bloku 7.1 až 7.n je spojen s jemu přiřazenou vstupní svorkou 202»! až 20a. a zapojení. První až poslední datový výstup 64.1 až 64.n druhého multiplexerů 6, je spojen s datovým výstupem 81.1 až 81.n prvního až posledního výstupního bloku 8.1 až 8>n> První až poslední datový výstup 82,1 až 8m,n každého výstupního bloku 8,1 až 8»n je spojen s jemu přiřazenou výstupní svorkou 302,1 až 30m,n zapojení.256 847 controller β by bidirectional command terminal 61 of second mul tipl exer 6 and with bidirectional command terminal 51 of first multiplexers The first to last data input 54 * 1 to 54.n of the first multiplexer 6 is coupled to data output 71.1 to 71. n of the first to last input block 7.1 to 7 * n. The first to last data input 72> 1 to 7m.n of each input block 7.1 to 7.n is connected to its associated input terminal 202 »! to 20a. and engagement. The first to last data output 64.1 to 64.n of the second multiplexer 6 is coupled to the data output 81.1 to 81.n of the first to last output block 8.1 to 8> n> The first to last data output 82.1 to 8m, n of each output block 8.1 to 8 »n is connected to its associated output terminal 302.1 to 30m, n wiring.

Zapojení pracuje takto. Činnost řídicího bloku 1 probíhá v závislosti na operačním systému, jenž je uložen v jeho pevné paměti typu EPROM. V případě, že řídicí blok 1 nalezne ve zpracovávaném řídíoím programu příkazy strojního charakteru, požádá prostřednictvím svého obousměrného povelového vývodu 13 signálem na první obousměrný povelový vývod 42 přepínacího bloku £ o umožnění přístupu do registrové matice 2, Po potvrzení požadavku přenese řídicí blok 1 informace týkající se řízení stroje ze svého obousměrného datového vývodu 12 na obousměrný datový vývod 44 přepínacího bloku J-. Z obousměrného informačního vývodu 41 přepínacího bloku J- se přenesou tyto informace na obousměrný informační vývod 21 registrové matice 2. Informace se uloží na příslušné místo v rozhraní řídící systém stroj v závislosti na adresové informaci, postupující z adresového výstupu 11 řídícího bloku 1 na výběrový vstup 43 přepínacího bloku £· činnost řadiče 2 probíhá rovněž v závislosti na operačním systému, uloženém spolu s uživatelským programem styku se strojem v jeho pevné pamětiThe wiring works as follows. The operation of control block 1 takes place depending on the operating system which is stored in its fixed EPROM. If the control block 1 finds machine commands in the control program being processed, it requests via its bidirectional command terminal 13 a signal to the first bidirectional command terminal 42 of the switch block 8 to allow access to the register matrix 2. control of the machine from its bidirectional data terminal 12 to the bidirectional data terminal 44 of the switch block J-. This information is transferred from the bidirectional information terminal 41 of the switching block J to the bidirectional information terminal 21 of the register matrix 2. The information is stored at the appropriate location in the machine control interface depending on the address information coming from the address output 11 of the control block 1 43 of the switch block 8, the operation of the controller 2 also takes place depending on the operating system stored with the user program in contact with the machine in its fixed memory

256 647 typu EPROM. Operační systém inicializuje čtení informace z řídícího bloku 1 týkající se řízeného stroje tak, že prostřednictvím obousměrného povelového vývodu 31 řadiče 2 vyšle signál na druhý obousměrný povelový vývod 45 přepínacího bloku 4· Xímto signálem požádá o umožnění přístupu do registrové matice 2. Po potvrzení požadavku se přenese informace týkající se řízení stroje z obousměrného informačního vývodu 21 registrové matice 2 na obousměrný informační vývod 44 přepínacího bloku fa z jehož obousměrného datového vývodu 42 se načte přes obousměrný datový vývod 32 do řadiče 2 ^v závislosti aa adresovém signálu, přicházejícím z jeho obousměrného adresového vývodu 33 na výběrový vstup 43 přepínacího bloku 4· Eot»>i se načtená informace v řadiči 2 interpretuje vyvoláním příslušného úseku uživatelského programu styku se strojem v podobně aritmetioko-logickýoh operaoí nad vnitřními signály uloženými ve vlastní operační paměti KAM a nad signály postupujícími od stroje prostřednictvím vstupních svorek 202,1 až 20m«n na první až poslední datový vstup 72,1 až 7m.n prvního až posledního vstupního bloku 7,1 až 7,n a dále pak přes jejich datové výstupy 71.1 až 71.n na první až poslední datový vstup 54.1 až 54.n prvního multiplexeru odkud se přenášejí v' závislosti na signálech přicházejících z obousměrného povelového vývodu 31 a adresovacího výstupu 32 řadiče 2 ^na obousměrný povelový vývod 51 a na výběrový vstup 53 prvního multiplexeru £, na obousměrný datový vývod 32 řadiče 2· Výsledkem těchto aritmeticko-logických operací jsou výstupní signály předávané po datové sběrnici prostřednictvím druhého multiplexeru 6 do výstupních bloků 8.1 až 8»n a dále přes jejich první až poslední datový výstup 82.1 až 8m»n a přes příslušné výstupní svorky 302.1 až 30m.n zapojení na řízený stroj. Přenos výstupních256 647 EPROM. The operating system initializes reading of the information from the control block 1 relating to the controlled machine by sending a signal to the other bidirectional command terminal 45 of the switch block 4 via the bidirectional command terminal 31 of the controller 2. transfers information related to the machine control of the bi-directional information terminal 21 of the register matrix 2 for bi-directional information terminal 44 of the changeover block fa of the bidirectional data terminal 42 is loaded through a bidirectional data terminal 32 to the controller 2 ^depending aa address signal coming from the bidirectional address terminal 33 to the selective input 43 of the switch block 4, the information read in the controller 2 is interpreted by calling a corresponding section of the machine contact user program in a similar arithmetic-logical operation over the internal signals stored in the KAM's own memory and above the signals passing from the machine via input terminals 202.1 to 20m «n to the first to last data input 72.1 to 7m.n the first to last input blocks 7.1 to 7, then to via their data outputs 71.1 to 71.n to the first to last data input 54.1 to 54.n of the first multiplexer from where they are transmitted, depending on the signals coming from the bidirectional command terminal 31 and the address output 32 of the controller 2 ^{to the} bidirectional command terminal 51 and input 53 of the first multiplexer 6 to bidirectional data output 32 of controller 2. The result of these arithmetic-logic operations results in output signals transmitted over the data bus via the second multiplexer 6 to output blocks 8.1 through 8, and further through their first to last data output »To the corresponding output terminals 302.1 to 30m.n machine. Output transmission

-l·256 847 signálů se provádí v závislosti na příslušných povelových a adresových signálech, přicházejících z obousměrného povelového vývodu 31 a adresového výstupu 33 řadiče 2· provedené aritmeticko-logické operaci podává řadič 2 zpětné hlášení do registrové matice 2, odkud se zpětné hlášení o vykonaném strojním příkazu přenese přes přepínací blok £ ůo řídícího bloku JL pomooí příslušně propojených povelových, datových, adresových a výběrových vývodů. Celá činnost se v závislosti na zpracovávaném řídicím programu a uživatelském programu styku se strojem periodicky opakuje.· 256 847 signals are executed depending on the respective command and address signals coming from the bidirectional command terminal 31 and the address output 33 of the controller 2 · the arithmetic-logic operation performed by the controller 2 reports back to the register matrix 2, from which the machine command is transmitted via the switch block 60 to the control block 60 by means of correspondingly connected command, data, address and selection terminals. The entire operation is periodically repeated, depending on the control program being processed and the machine contact user program.

Vynálezu se využije zejména pro mikroprocesorové systémy pro řízení výrobních strojů, robotů a' dalších zařízení, kde je nutný univerzální způsob přizpůsobení řídicího systému ke stroji.The invention is particularly useful for microprocessor systems for controlling production machines, robots and other devices where a versatile method of adapting the control system to the machine is required.

Claims

A circuit for adapting the control system to the machine), characterized in that the address output (11) of the control block (1) is connected to the selection input (53) of the first multiplexer (5), to the selection input (43) of the switching block (4) a selection input (63) of the second multiplexer (6) and an address output (33) of the controller (3) whose bi-directional data output (32) is connected to the data input (62) of the second multiplexer (6) to the bi-directional data output (44) block (4), with a data output (52) of the first multiplexer (5) and a bi-directional data terminal (12) of the control block (1), whose bi-directional command terminal (13) is connected to the first bi-directional command terminal (42) ), whose bidirectional information terminal (41) is connected by the bidirectional information terminal (21) of the register matrix and the second bidirectional command terminal (45) of the switching block (4) is connected to the bidirectional command terminal (31). controllers (3), with a bidirectional command terminal (61) of the second multiplexer (6) and a bidirectional command terminal (51) of the first multiplexer (5) »whose data input (54.1 to 54.n) is connected to a data output (71.1 to 71) .n) a corresponding input block (7.1 to 7.n), each data input of which (72.1 to 7m.n) is connected to its associated input terminal (202.1 to 20m.n), each data output (64 * 1 to 64.n) of the second multiplexer (6) is connected to a data output (81.1 to 81.n) of the corresponding output block (8.1 to 8.n), each data output (82.1 to 8m.n) of which is connected to its corresponding output terminal (302.1 to 30m.n) wiring.