RU6248U1 - Однопроцессорное устройство управления - Google Patents

Abstract

Однопроцессорное устройство управления, включающее персональную ЭВМ, блок синхронизации и специальное программное обеспечение, отличающееся тем, что циклы приема/передачи данных между персональной ЭВМ и устройством управления следящим приводом устройства числового программного управления (УЧПУ) синхронизированы блоком сопряжения во времени таким образом, что частота выдачи управляющих сигналов выше частоты обновления данных.

Description

Однопроцессорное устройство управления

Данное техническое решение отнооится к оиотемам управления технологическим оборудованием и может быть применено на машиностроительных предприятиях, преимущественно для модернизации устройств числового программного управления (УЧПУ) находящихся в эксплуатации металлообрабатывающих станков. Системы управления технологическим оборудованием представлены, в частности, устройствами числового программного управления (УЧПУ) металлообрабатывающих станков. Различают несколько классов УЧПУ, отличающихся исполнением и функциональными возможностями. Известна система управления модели Нейрон ИЗ.611, относящаяся к классу CNC-систем (см. Система управления НЕЙРОН ИЗ.611. Техническое описание и инструкция по эксплуатации). Система управления Нейрон ИЗ.611 (далее - система) является мультипроцессорной системой модульного построения с использованием центрального процессора, выполняющего обработку данных, арифметического процессора для осуществления быстрых расчетов и дополнительного процессора для управления модулями связи с электроавтоматикой станка. Процессорные модули, модули постоянной и оперативной памяти, интерфейсные модули для связи с алфавитно-цифровой клавиатурой, пультом управления, устройством индикации и фотосчитывающим устройством объединены конструктивно в устройство управления (УУ), связанное с устройством управления следящим приводом (УУСП). Система решает в реальном времени задачи, связанные с вычислением пути, регулированием электроприводов и позиционирования, проверкой предохранительных устройств станка, индикацией размеров и диалога с оператором. Для выполнения операций, связанных с высокой скоростью, а также с необходимостью обработки большого количества данных, в системе имеется в числе процессоров арифметический процессор, который осуществляет скоростные вычисления. Центральный, дополнительный и арифметический процессоры работают одновременно в системе с разделением времени и пользуются одними и теми же устройствами памяти. Конструктивно процессоры, модули постоянной и оперативной памяти, модули управления и ввода-вывода дискретной информации и др. выполнены в виде печатных плат с радиоэлементами, устанавливаемые в устройство соединительное, которое в свою очередь вместе с элементами индикация, ручного управления и блоками питания установлено в стандартной стойке цехового исполнения.

координатных перемещений (до 5 одновременно); дискретность задания перемещений по каждой координате - 0,001 мм; максимальное перемещение по каждой координате - 9999,999 мм. Объемы памяти системы составляют: динамической оперативной - 32 Кбайт; энергонезависимой оперативной - 16 Кбайт (возможно расширение до 32 Кбайт); постоянной памяти для хранения базового программного обеспечения - 96 Кбайт. Время хранения информации в энергонезависимой статической памяти после отключения питания - 1000 ч. Базовое программное обеспечение системы реализует следующие основные функции: автодиагностику основных устройств системы; линейную, круговую и спиральную интерполяции; автоматический контроль векторной скорости на профиле с автоматическим замедлением при обработке углов; управление ускорением и торможением до достижения требуемой скорости подачи; зеркальную обработку относительно всех координатных осей; ввод коррекции длины и радиуса для 99 инструментов с максимальным значением коррекции +- 9999,999 мм; автоматический возврат в позицию после прерывания цикла; редактирование программ, записанных в память; исполнение программ с увеличенной и уменьшенной скоростью; автономное исполнение программ с рабочими скоростями; подготовку программы логического интерфейса система-станок.

Данная система управления наиболее близка к предлагаемому однопроцессорному УУ и принята за прототип.

Недостатками системы управления являются низкая надежность, обусловленная большим количеством функциональных модулей и меж соединений, а также ограниченные функциональные возможности из-за низкой производительности процессорных модулей и малых объемов памяти.

Основной задачей УУ применительно к сопряжению с УУСП является задача выдачи цифровых кодов требуемых перемещений, согласно принимаемым кодам положения исполнительных органов станка, с частотой не ниже частоты обновления состояния регистров положения по каждой из управляемых координат.

Данная задача может быть решена при однопроцессорном построении УУ и применении схемы синхронизации запросов-ответов между УУ и УУСП.

Такое построение УУ повышает его надежность за счет уменьшения числа модулей и меж соединений, а также расширяет функциональные возможности УУ за счет высвобождения вычислительных ресурсов.

/ / /1 ( у

-3

На фиг. 1 изображена структурная схема однопроцессорного УУ, на фиг. 2 структурная схема блока синхронизации.

Однопроцессорное УУ представляет собой программно-технический комплекс, включающий в себя персональную ЭВМ-А1, блок синхронизации - А2 и специальное программное обеспечение.

Персональная ЭВМ А1 является исполнительной средой в которой функционирует специальное программное обеспечение, реализующее задачи управления приводами и исполнительными механизмами технологического оборудования. Конфигурация персональной ЭВМ определяется набором и требованиями к качеству выполнения функций управления. Например, могут меняться тип процессора, частота работы, тип монитора, объем оперативной и долговременной памяти, состав интерфейсных модулей, наличие дополнительных свободных разъемов расщирения.

Блок синхронизации персональной ЭВМ с УУСП УЧПУ представляет собой плату с радиоэлектронными компонентами, устанавливаемую в свободный разъем расширения персональной ЭВМ, и имеющую соединитель для подключения одного конца кабеля связи. Другой конец кабеля имеет соединители конструктива УУСП УЧПУ и подключается вместо кабеля связи с УУ УЧПУ.

Схема блока синхронизации включает блок адреса и шинных формирователей А2.1 обеспечивающий адресную выборку на щине персональной ЭВМ и согласование уровней сигналов по мощности, блок выходных регистров А2.2 запоминающих заданные коды перемещений и сигналы управления электроавтоматикой станка, генератор сигналов синхронизации А2.3, вырабатывающий импульсы синхронизации работы УУ и УУСП УЧПУ, блок входных регистров А2.4 служащих для запоминания кодов положения исполнительных органов станка и ответных сигналов электроавтоматики станка, блок усилителей-формирователей уровней сигналов А2.5, обеспечивающих согласование по уровню и мощности входных и выходных сигналов.

Критичным в предлагаемой струюуре УУ является время реакции системы, требование к которой может быть выражено следующим образом:

FP FO ;(1)

где; Fp - частота работы УУ;

FO -частота обновления данных положения.

В системе управления Нейрон ИЗ.611 частота обновления данных положения FO 200 Гц. Максимальная частота работы микросхем программируемых регистров серии КР580ИК55 составляет 2 Мгц, типовой цикл чтения/записи включает 4 машинных команды. При использовании персональной ЭВМ с процессором 486DX2-66 и частотой работы шины ISA 30 Мгц, время реакции системы составит:

Тр 4Тк + 1/30 мкс;

где: Тр - время реакции системы;

Тк - среднее время выполнения машинной команды, для процессора 486DX2-66 составляет 0,5 мкс.

Тр 4хО,5+1/30 2,3 мкс; Fp 1/2,3 435000 Гц;

Таким образом требование (1) выполнено и имеется значительный запас производительности.

-4Однопроцессорное

Claims (1)

1. Однопроцессорное устройство управления, включающее персональную ЭВМ, блок синхронизации и специальное программное обеспечение, отличающееся тем, что циклы приема/передачи данных между персональной ЭВМ и устройством управления следящим приводом устройства числового программного управления (УЧПУ) синхронизированы блоком сопряжения во времени таким образом, что частота выдачи управляющих сигналов выше частоты обновления данных.