4.4. Су «сфера-36»

На рис. 4.5 приведена структурная схема контурно-позиционной СУ «СФЕРА-36», предназначенной для управления манипуляторами с 6 степенями подвижности. СУ построена по иерархическому принципу с явно выраженными двумя уровнями управления.

Верхний уровень управления (ВУУ) предназначен для решения следующих задач:

- планирование траектории движения схвата многозвенного манипулятора и формирование программ движения отдельных степеней подвижности;

- логической обработки информации, характеризующей состояние манипулятора и прочих устройств, входящих в состав роботизированного комплекса, направленной на взаимную координацию их работы;

- обеспечение диалогового режима работы оператора с СУ через стандартные терминальные устройства (дисплей и клавиатура выносного пульта) в процессе формирования УП методом прямого обучения;

- записи/чтения и долговременного хранения программ пользователя на НГМД;

- обмена информацией с внешней ЭВМ верхнего уровня;

- ввода и вывода программ пользователя через фотосчитывающее устройство (ФСУ) и перфоратор ленточный (ПЛ);

- калибровки местоположения звеньев манипулятора (фиксация нулевых позиций) через модуль ввода аналоговых сигналов (МВАС);

- диагностического тестирования, направленного на оценку работоспособности системы и локализацию мест неисправностей.

Аппаратные средства ВУУ функционально и конструктивно оформлены в виде модулей: центрального процессора (ЦП), ОЗУ, ПЗУ, радиального последовательного интерфейса (ИРПС), связи с нижним уровнем управления, ввода/вывода технологических команд (МВВТК); МВАС, объединенных единой магистралью МВУУ. МВУУ идентична магистрали микроЭВМ «Электроника 60».

Модуль ЦП предназначен для обработки цифровой и логической информации по алгоритмам решения всех задач ВУУ. Он выполнен на основе однокристального 16-разрядного процессора К1801ВМ1.

Модуль ПЗУ предназначен для хранения операционной системы (4К слов) и 4 банков данных (по 4К слов каждый).

Модуль ОЗУ предназначен для временного хранения команд и операндов (8К слов) и УП пользователя (12К слов) во время работы УЧПУ.

Модуль ИРПС предназначен для подключения периферийных устройств, работающих с последовательным кодом в стандарте ЕIA RS 423, к магистрали ВУУ. Он имеет 5 асинхронных каналов приёма/передачи информации со скоростью до 9,6 Кбод.

МВВТК обеспечивает двухстороннюю (гальванически развязанную) связь СУ с электроавтоматикой внешнего технологического оборудования. Количество двухуровневых сигналов: входных - 32; выходных - 32.

Рис. 4.5. Структурная схема ПР с СУ «СФЕРА-36»

МВАС - это 6-канальный АЦП, преобразующий сигналы постоянного тока в двоичные коды и используется для установки звеньев манипулятора в нулевые позиции.

Модуль связи предназначен для организации обмена информацией между верхним и нижним уровнями управления. Он может работать в трёх режимах: программном, реализуемом по инициативе и под управлением ЦП; прямого доступа к памяти процессоров приводов (МП1...МП6) по инициативе ЦП и к ОЗУ по инициативе МП1...МП6; прерывания ЦП по запросам МП1...МП6.

Нижний уровень управления (НУУ) предназначен для решения задачи регулирования параметров движения (положение, скорость) звеньев манипулятора в соответствии с программами, формируемыми на ВУУ. Аппаратные средства НУУ функционально и конструктивно оформлены в виде модулей МП1...МП6 - процессоров приводов; УПр1...Упр6 - модулей управления приводами, преобразующих входные и выходные сигналы следящих приводов; ШИП1...ШИП6 - широтно-импульсных преобразователей, формирующих мощные сигналы для непосредственного управления электродвигателями. Все процессоры приводов объединены между собой и с модулем связи общей магистралью МНУУ аналогичной магистрали микроЭВМ «Электроника 60». Кроме того каждый процессор связан локальной шиной со своим модулем управления приводом (УПр1...УПр6).

Процессоры МП1...МП6 предназначены для обработки информации и используются в качестве терминальных вычислительно-управляющих средств НУУ. Все они идентичны, построены на базе МПК серии К1801. Их основные функции: формирование задающих воздействий на приводы степеней подвижности; реализация алгоритмов двухконтурных следящих систем подчинённого регулирования параметров (П-, ПИ-, ПИД - регуляторов); формирование управляющих воздействий на УПр1...УПр6 в двоичном коде.

Функции модулей УПр1...УПр6 сводятся к преобразованию импульсных сигналов с фотодатчиков перемещений в двоично-кодовые приращения пути (со знаком); двоично-кодовых управляющих воздействий в широтно-модулированные биполярные импульсные сигналы с частотой 5,0 КГц.

ШИП1...ШИП6 - это импульсные мостовые усилители мощности, в одну из диагоналей которых включаются якоря электродвигателей постоянного тока с номинальной мощностью до 200 Вт.

Формирование УП осуществляется методом обучения с широким использованием элементов аналитического программирования. Перед использованием УП транслируется в режиме MONITOR в машинные коды и оформляется как загрузочный модуль, который размещается в ОЗУ (12К слов).

Применение семи процессоров позволило существенно уменьшить дефицит информационной производительности СУ, а также дало возможность практически полностью нейтрализовать отрицательный эффект квантования управлений и тем самым повысить добротность следящих приводов.