DE3788332T2 - Behandlungsverfahren numerisch gesteuerter maschinen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verarbeitungsverfahren für eine NC-Einheit und ins besondere auf ein Verarbeitungsverfahren für eine NC-Einheit, durch das ein einzelner Prozessor eine numerische Steuerungsverarbeitung auf der Grundlage eines numerischen Steuerprogramms und eine Ablauffolgensteuerungsverarbeitung auf der Grundlage eines Ablauffolgen- bzw. Ablaufprogramms zu vor bestimmten Zeiten auf der Grundlage einer Zeitverschachtelung bzw. auf Zeitmultiplexbasis ausführt.
• In einem numerischen Steuersystem, wie es in US-A-4314329 angegeben ist, führt der Prozessor der NC-Einheit (1) eine numerische Steuerungsverarbeitung unter der Steuerung eines numerischen Steuerprogramms, welches auf NC-Daten basiert (Teilprogrammdaten), zum Transport eines bewegbaren Maschinenelements (ein Werkzeug oder Tisch) und (2) eine Ablaufbzw. Ablauffolgenverarbeitung unter der Steuerung eines Ablaufprogramms in Übereinstimmung mit M-, S- und T-Funktionsbefehlen, die in den NC-Daten enthalten sind, und Kontaktsignalen von einem Maschinenwerkzeug aus, um die verschiedenen mechanischen Elemente des Maschinenwerkzeugs auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Verarbeitung zu steuern.
• Der Prozessor führt die numerische Steuerungsverarbeitung auf der Grundlage des numerischen Steuerprogramms und die Ablaufsteuerungsverarbeitung auf der Grundlage des Ablaufprogramms zu bestimmten Zeiten auf einer Zeitteilbasis aus.
• Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer NC-Einheit, in der ein einziger Prozessor eine numerische Steuerungsverarbeitung und eine Ablaufprogrammverarbeitung auf einer Zeitteilbzw. Zeitmultiplexbasis ausführt. Mit dem Bezugszeichen 1 ist die NC-Einheit bezeichnet, und das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Maschinenwerkzeug.
• Mit dem Bezugszeichen 101 ist ein NC-Band bzw. -Streifen bezeichnet, in das bzw. den NC-Daten (Teilprogrammdaten) gelocht sind; mit 102 ist eine Band- bzw. Lochstreifenleseeinrichtung bezeichnet (obwohl auch ein anderer Datenträger und eine andere Leseeinrichtung verwendet werden können). Mit 103 ist ein Schreib-Lese-Speicher RAM für die Speicherung der NC-Daten bezeichnet, die in das NC-Band gelocht sind, sowie zum Speichern der Verarbeitungsergebnisse. Mit 104 ist ein Festwertspeicher ROM bezeichnet, in dem ein numerisches Steuerprogramm gespeichert worden ist. Mit 105 ist ein Prozessor (CPU) bezeichnet, und mit 106 ist eine Impulsverteilungsschaltung bezeichnet, die für die Ausführung von Impulsverteilungsberechnungen auf Bewegungswerte X&sub0;, Y&sub0; längs der entsprechenden Achsen auf vorbestimmte eingegebene Zeitdauern hin dient. Mit 107 ist eine Busleitung bezeichnet, mit 108 ist eine manuelle Dateneingabeeinrichtung (MDI-Einheit) bezeichnet, mit 109 ist eine Schnittstellenschaltung bezeichnet, mit 110 ist ein Parameter-Speicher für die Speicherung verschiedener Parameter bezeichnet, und mit 111 ist ein EROM-Speicher (ein löschbarer ROM-Speicher) bezeichnet. Der EROM-Speicher 111 speichert (a) ein Ablaufprogramm und (b) eine Korrespondenztabelle über die Korrespondenz zwischen Symbolen (Operanden) und Speicherplätzen im RAM-Speicher 103, in denen die Verknüpfungswerte ("1" oder "0") dieser Operanden gespeichert sind.
• Das Ablaufprogramm ist ein Programm, bei dem die Funktionen einer magnetischen Schaltung, welche den Datenaustausch zwischen der NC-Einheit 1 und dem Maschinenwerkzeug 2 leitet, in Form von Befehlscodes und Operanden verknüpfungsmäßig programmiert sind. Die Funktionen sind so programmiert, wie dies beispielsweise in Fig. 6 veranschaulicht ist. In dem Ablaufprogramm bilden RD, OR, AND, WRT, AND NOT, OR NOT und so weiter Befehlscodes, von denen RD ein Lesebefehl, AND ein Verknüpfungsproduktbefehl, WRT ein Schreibbefehl, OR ein Verknüpfungssummenbefehl, AND NOT ein Befehl eines Verknüpfungsprodukts mit negativem Wert und OR NOT ein Befehl einer Verknüpfungssumme mit negativem Wert darstellen. Ferner sind MF, M28, . . . , AUT, MO3, . . . CRA Operanden, die durch Symbole bezeichnet sind und deren Verknüpfungswerte ("1" oder "0") unter bestimmten Adressen und bestimmten Bits des RAM-Speichers 103 gespeichert sind.
• Der Prozessor 105 führt eine numerische Steuerungsverarbeitung auf der Grundlage des numerischen Steuerprogramms und eine Ablaufsteuerungsverarbeitung auf der Grundlage des Ablaufprogramms zu bestimmten Zeitpunkten auf einer Zeitmultiplexbasis aus. Bei der Ablaufsteuerungsverarbeitung werden die Befehle des Ablaufprogramms sukzessiv ausgeführt, und zwar beginnend vom ersten Befehl bzw. der ersten Instruktion.
• Je größer das System ist, das heißt beispielsweise je größer die Anzahl gesteuerter Achsen ist, umso länger ist die Zeit, die für die numerische Steuerungsverarbeitung benötigt wird. Aus diesem Grunde ist es übliche Praxis, auf die Annahme der Größe des größten Systems hin eine Zeit T&sub1; für die Ausführung einer numerischen Steuerungsverarbeitung und eine Zeit T&sub2; für die Ausführung einer Ablauffolgenbzw. Ablaufverarbeitung zu bestimmen und die numerische Steuerungsverarbeitung (T&sub1;) und die Ablaufverarbeitung (T&sub2;) auf dieser Zeitmultiplexbasis jeweils zur bestimmten Zeit T (T > T&sub1; + T&sub2;) auszuführen.
• Bei diesem Verarbeitungsverfahren liegt jedoch die Zeitdauer T&sub2; für die Ausführung der Ablaufverarbeitung sogar für den Fall fest, daß die für die numerische Steuerungsverarbeitung benötigte Zeit durch Verkleinern der Größe des Systems verkürzt ist. Das Problem, das entsteht, liegt darin, daß der Prozessor nicht effizient genutzt wird.
• Demgemäß liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verarbeitungsverfahren für eine NC-Einheit zu schaffen, welches dafür geeignet ist, daß die Zeit der numerischen Steuerungsverarbeitung und die Zeit der Ablauffolgen- bzw. Ablaufverarbeitung in Abhängigkeit von der Systemkonfiguration variiert werden können.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verarbeitungsverfahren für eine NC-Einheit zum Ausführen einer numerischen Steuerungsverarbeitung auf der Grundlage eines numerischen Steuerprogramms und einer Ablauffolgen- bzw. Ablaufsteuerungsverarbeitung auf der Grundlage eines Ablauffolgenbzw. Ablaufprogramms zu vorbestimmten Zeiten auf der Grundlage einer Zeitverschachtelung bzw. auf Zeitmultiplexbasis geschaffen, indem Zeitunterbrechungssignale benutzt werden. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß erste Zeitschaltunterbrechungssignale mit einer ersten festen Periode T zum Ingangsetzen des Ausführens der Verarbeitung bei einem ersten Pegel erzeugt werden, daß zweite Zeitschaltunterbrechungssignale zu einem festen Zeitpunkt nach entsprechenden Unterbrechungssignalen der ersten Zeitschaltunterbrechungssignale zum Ingangsetzen des Ausführens der Verarbeitung mit der höchsten Priorität bei einem zweiten Pegel erzeugt werden, daß bei jedem ersten Zeitschaltunterbrechungssignal ein Starten der numerischen Steuerungsverarbeitung für eine Zeit durchgeführt wird, welche die Gesamtzeitspanne darstellt, die für die numerische Steuerungsverarbeitung erforderlich ist, daß sodann eine Ablauf folgen- bzw. Ablaufverarbeitung für eine Zeit durchgeführt wird, bis das nächste zweite Zeitschaltunterbrechungssignal erzeugt wird, wobei in Reaktion darauf die Speicherstelle eines Ablauf- bzw. Ablauffolgenprogramms, das als nächstes auszuführen ist, in einem vorbestimmten Speicherbereich gespeichert wird, daß sodann eine Verarbeitung bei dem zweiten Pegel, gefolgt von der Verarbeitung bei einem Pegel, der niedriger ist als der erste Pegel, durchgeführt wird, daß sodann das nächste erste Zeitschaltunterbrechungssignal erzeugt wird, gefolgt von einer numerischen Steuerungsverarbeitung für eine Zeit, und daß dann die Ablaufprogrammverarbeitung von der genannten Speicherstelle aus bis zur Erzeugung des nächsten zweiten Zeitschaltunterbrechungssignals ausgeführt wird.
• Es folgt jetzt eine kurze Beschreibung der Zeichnungen.
• Fig. 1 veranschaulicht in einem Blockdiagramm die prinzipiellen Bereiche einer NC-Einheit zur Ausführung des Verarbeitungsverfahrens gemäß der Erfindung.
• Fig. 2 zeigt in einem Zeitdiagramm eine Zeitschaltunterbrechungsverarbeitung.
• Fig. 3 und 4 zeigen erläuternde Darstellungen der Verarbeitung gemäß der Erfindung.
• Fig. 5 und 6 zeigen erläuternde Darstellungen der Ablaufverarbeitung.
• In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 11 ein Prozessor bezeichnet, mit 12 ist ein Speicher für die Speicherung verschiedener Programme bezeichnet, mit 12a ist ein numerisches Steuerprogramm bezeichnet, und mit 12b ist ein Ablaufprogramm bezeichnet. 12c bezeichnet ein Eingabe/Ausgabe- Steuerprogramm für eine Kathodenstrahlröhreneinrichtung, eine Tastatur und dergleichen. 12d bezeichnet ein Unterbrechungsverarbeitungsprogramm, 12e bezeichnet ein Teilprogramm, 13 bezeichnet einen RAM-Speicher, 14 bezeichnet einen Stapelspeicher, 15 bezeichnet eine Unterbrechungssteuereinrichtung, und 16 bezeichnet eine Zeitsteuereinrichtung. Es sei darauf hingewiesen, daß die für eine NC-Steuerung einer Achsen-Steuereinrichtung notwendigen Einheiten, die Kathodenstrahlröhreneinrichtung und die manuelle Dateneingabeeinheit und dergleichen zum Teil weggelassen sind.
• Der Eingabe/Ausgabe-Steuerung der Kathodenstrahlröhreneinrichtung, der Tastatur und dergleichen und weiterer Verarbeitung, bezüglich der eine Verzögerung zulässig ist, wird ein Pegel (n-1) gegeben; der numerischen Steuerungsverarbeitung und der Ablaufverarbeitung, die absolut notwendig sind für eine derartige NC-Steuerung, wie das Lesen von NC-Daten und die Achsen-Steuerung, wird ein Pegel n gegeben. Der Verarbeitung von Vorgängen des Pegels n mit der höchsten Priorität wird ein Pegel (n+1) gegeben; eine Zeitunterbrechung IRQn für die Ausführung der Verarbeitung des Pegels n ist mit IRQn bezeichnet, und eine Unterbrechung für die Ausführung der Verarbeitung des Pegels (n+1) ist mit IRQn+1 bezeichnet. Der Prioritätsgrad ist IRQn+1 > IRQn.
• Wie in Fig. 2 veranschaulicht, wird das Zeitschaltunterbrechungssignal IRQn mit einer Periode T (T liegt fest) erzeugt, und das Zeitschaltunterbrechungssignal IRQn+1 wird auf das Verstreichen einer Zeit Tn (festliegend) ab ,Erzeugung des Zeitschaltunterbrechungssignals IRQn erzeugt.
• Auf die Erzeugung des Zeitschaltunterbrechungssignals IRQn hin während der Ausführung der Verarbeitung des Pegels (n-1) führt der Prozessor 11 die Verarbeitung des Pegels n durch, bis das Zeitschaltunterbrechungssignal IRQn+1 erzeugt wird. Die Verarbeitung des Pegels (n+1) wird auf die Erzeugung des Zeitschaltunterbrechungssignals IRQn+1 hin ausgeführt, und dann wird die Ausführung des Pegels (n-1) durchgeführt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Verarbeitung des Pegels (n+1) dazu dient, den Prozessor 11 zu veranlassen, die Verarbeitung des Pegels (n-1) zum Abschluß der Verarbeitung des Pegels n auszuführen.
• Bei der Verarbeitung des Pegels (n) führt der Prozessor 11 zunächst eine numerische Steuerungsverarbeitung (T&sub1;) unter der Steuerung des numerischen Steuerungsverarbeitungsprogramms 12a und dann eine Ablaufverarbeitung (T&sub2;) unter der Steuerung des Ablaufprogramms 12b aus. Die numerische Verarbeitungszeit T&sub1; ist die Gesamtzeitspanne, die für die numerische Steuerungsverarbeitung notwendig ist; sie ändert sich in Abhängigkeit von der Systemkonfiguration. Falls die Systemkonfiguration in der Größe zunimmt, dann wird selbstverständlich die numerische Steuerungsverarbeitungszeit T&sub1; länger (die Ablaufverarbeitungszeit T&sub2; wird kürzer). Falls die Systemkonfiguration in der Größe kleiner wird, dann wird T&sub1; kürzer (die Ablaufverarbeitungszeit T&sub2; wird länger).
• (a) Falls die Zeitsteuereinrichtung 16 das Zeitschaltunterbrechungssignal IRQn erzeugt, wenn die Verarbeitung des Pegels (n-1) auf der Grundlage des Eingabe/Ausgabe-Steuerprogramms 12c ausgeführt wird, gibt die Unterbrechungssteuereinrichtung 15 ein Unterbrechungsanforderungssignal IRQ und dessen Unterbrechungspegel (n) in den Prozessor 11 ein.
• (b) Daraufhin führt der Prozessor 11 eine bestimmte Unterbrechungsverarbeitung unter der Steuerung des Unterbrechungsverarbeitungsprogramms 12d aus. Dabei werden insbesondere der Inhalt verschiedener Register sowie ein Programmzeiger, der kennzeichnend ist für die Lage des später auszuführenden Eingabe/Ausgabe-Programms 12c, sukzessiv in dem Stapelspeicher 14 gespeichert (siehe Fig. 3(A)).
• (c) Im Anschluß daran führt der Prozessor 11 eine numerische Steuerungsverarbeitung (T&sub1;) auf der Grundlage des numerischen Steuerprogramms 12a aus.
• (d) Ein Befehl für die Bezugnahme auf den Inhalt einer bestimmten Adresse des RAM-Speichers 13 ist am Ende des numerischen Steuerprogramms 12a aufgenommen. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Stelle (Programmzeiger) SPNO des anschließend auszuführenden Ablaufprogramms 12b unter der oben erwähnten Adresse gespeichert wird, wie dies nachstehend beschrieben wird. Demgemäß liest der Prozessor 11 den Programmzeiger SPNO nach Beendigung der numerischen Steuerungsverarbeitung aus.
• (e) Der Prozessor 11 startet erneut die Ablaufverarbeitung (T&sub2;) in Übereinstimmung mit dem Ablaufprogramm 12b von der durch den Programmzeiger SPNO bezeichneten Stelle aus.
• (f) Die Ablaufverarbeitung wird solange ausgeführt, bis das Zeitschaltunterbrechungssignal IRQn+1 erzeugt wird.
• (g) Falls das Zeitschaltunterbrechungssignal IRQn+1 durch die Zeitsteuereinrichtung 16 während der Ausführung der Ablaufverarbeitung erzeugt wird, gibt die Unterbrechungssteuereinrichtung 15 das Unterbrechungsanforderungssignal IRQ und dessen Unterbrechungspegel (n+1) in den Prozessor 11 ein.
• (h) Daraufhin stellt der Prozessor 11 die Ablaufverarbeitung ein und speichert den Inhalt verschiedener Register sowie einen Programmzeiger, der kennzeichnend ist für eine Stelle des später auszuführenden Eingabe/Ausgabeprogramms 12c in dem Stapelspeicher 14 (siehe n in Fig. 3(B)).
• (i) Danach speichert der Prozessor 11 die gesicherten Daten, die mit dem Pegel n übereinstimmen, aus dem Stapelspeicher 14 in den vorbestimmten Speicherbereich 13a des RAM- Speichers 13 (Fig. 3(C)).
• (j) Anschließend löscht der Prozessor 11 die Unterbrechungskennzeichen der Zeitschaltunterbrechungssignale IRQn, IRQn+1 stellt die mit dem Pegel (n-1) übereinstimmenden Daten für die verschiedenen Register aus dem Stapelspeicher 14 wieder her und kehrt zum Zeitschaltunterbrechungssignal IRQn-1 zurück, um eine Kathodenstrahlröhrenanzeige sowie eine Tasteneingabe-Verarbeitung, etc. auf der Grundlage des Eingabe/Ausgabeprogramms 12c auszuführen.
• Falls das Zeitschaltunterbrechungssignal IRQn erzeugt wird, wird danach die Verarbeitung vom Schritt (a) ausgehend wiederholt. Damit werden, wie in Fig. 4 veranschaulicht, die Eingabe/Ausgabe-Steuerprogrammverarbeitung → die numerische Steuerprogrammverarbeitung → die Ablaufprogrammverarbeitung sequentiell in der durch die numerierten Pfeile bezeichneten Reihenfolge ausgeführt.
• Obwohl bei der vorstehenden Ausführungsform ein Stapelspeicher benutzt ist, kann ein Stapelspeicherbereich im RAM-Speicher vorgesehen sein, und Lese/Schreib-Adressen kennzeichnende Stapelspeicherzeiger können anstelle der Verwendung eines Stapelspeichers bereitgestellt werden.
• Demgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß ein Befehl für die Bezugnahme auf die Stelle eines demnächst auszuführenden Ablaufprogramms vor dem Ende eines numerischen Steuerungsverarbeitungsprogramms eingeführt wird und daß die ausgeführte Verarbeitung auf den Befehl hin von der numerischen Steuerungsverarbeitung auf die Ablaufverarbeitung übergeht. Deshalb ändert sich die Zeit (numerische Steuerungsverarbeitungszeit T&sub1;) bis zur Ausführung des Befehls in Abhängigkeit von der Systemkonfiguration, so daß die Ablaufverarbeitungszeit sich ebenfalls entsprechend ändert. Dies ermöglicht es, die Effizienz zu steigern, mit der der Prozessor benutzt wird.

Claims (3)

1. Verarbeitungsverfahren für eine NC-Einheit zum Ausführen einer numerischen Steuerungsverarbeitung auf der Grundlage eines numerischen Steuerprogramms und einer Ablauffolgensteuerungsverarbeitung auf der Grundlage eines Ablauffolgenprogramms zu vorbestimmten Zeiten auf der Grundlage einer Zeitverschachtelung, die Zeitschaltunterbrechungssignale (IRQn, IRQn+1) benutzt, dadurch gekennzeichnet, daß

erste Zeitschaltunterbrechungssignale (IRQn) bei einer festen Periode T zum Ingangsetzen des Ausführens der Verarbeitung bei einem ersten Pegel (n) erzeugt werden,

zweite Zeitschaltunterbrechungssignale (IRQn+1) zu einem festen Zeitpunkt (Tn) nach betreffenden der ersten Zeitschaltunterbrechungssignale (IRQn) zum Ingangsetzen des Ausführens der Verarbeitung mit der höchsten Priorität bei einem zweiten Pegel (n+1) erzeugt werden,

ein Starten bei jedem ersten Zeitschaltunterbrechungssignal (IRQn) einer numerischen Steuerverarbeitung für eine Zeit (T&sub1;) durchgeführt wird, welche die Gesamtperiode der Zeit ist, die für die numerische Steuerungsverarbeitung erforderlich ist,

dann eine Ablauffolgenverarbeitung für eine Zeit (T&sub2;) durchgeführt wird, bis das nächste zweite Zeitschaltunterbrechungssignal (IRQn+1) erzeugt wird, wobei in Reaktion darauf die Speicherstelle eines Ablauffolgenprogramms, das als nächstes auszuführen ist, in einem vorbestimmten Speicherbereich (13a) gespeichert wird,

dann eine Verarbeitung bei dem zweiten Pegel (n+1) gefolgt durch eine Verarbeitung bei einem Pegel (n-1), welcher niedriger als der erste Pegel (n) ist, durchgeführt wird,

dann das nächste Zeitschaltunterbrechungssignal (IRQn) gefolgt durch die numerische Steuerungsverarbeitung für eine Zeit (T&sub1;) erzeugt wird und

dann die Ablauffolgenprogrammverarbeitung von dem genannten Speicherstelle aus durchgeführt wird, bis das nächste Zeitschaltunterbrechungssignal (IRQn+1) erzeugt wird.

2. Verarbeitungsverfahren für eine NC-Einheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

ein Einfügen eines Befehls, der sich auf die Speicherstelle des als nächstes an dem Ende des numerischen Steuerungsprogramms auszuführenden Ablauffolgenprogramms bezieht,

ein Auslesen der Ablauffolgenprogramm-Ausführungsposition, die in dem genannten Speicherbereich gespeichert ist, in Reaktion auf den genannten Befehl, und

ein Ausführen einer Ablauffolgenprogrammverarbeitung von der genannten Position aus.

3. Verarbeitungsverfahren für eine NC-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

ein Ausführen einer Verarbeitung auf der Grundlage eines Eingabe/Ausgabe-Programms, nachdem die Verarbeitung des Ablauffolgenprogramms eingestellt ist,

ein Einstellen der Eingabe/Ausgabe-Verarbeitung in Reaktion auf das nächste erste Zeitschaltunterbrechungssignal (IRQn) und

danach ein Ausführen einer numerischen Steuerungsverarbeitung auf der Grundlage des numerischen Steuerprogramms.