2.5.Аппаратные средства

Аппаратные средства микропроцессорных УЧПУ разделяются на средства организации МПС и средства преобразования сигналов управления и состояния объектов. Для построения МПС УЧПУ используются элементы микропроцессорных комплектов, блоки памяти, стандартные и специализированные блоки связи с внешними устройствами, средства межоперационного обмена.

Структура МПС определяется прежде всего типом МП, а если используется ММПС, то возникает задача организации аппаратных связей между МП различного типа.

МП можно разделить на две группы: специализированные МП с микропроцессорным управлением, построенные на нескольких БИС, выполняющих различные функции в МПС; МП с фиксированной разрядностью и системой команд, выполняемые на одной БИС. Такие МП называются однокристальными (ОМП).

Первая группа МП используется при разработке универсальных и специализированных ЭВМ и имеет широкие возможности для наращивания разрядности, изменения системы команд и повышения быстродействия.

Вторая группа МП ориентирована главным образом на применение в качестве процессоров микро-ЭВМ и контроллеров, требование к которым по разрядности и производительности соответствуют характеристикам ОУ. Из выпускаемых промышленностью МП этого типа для применения в области ЧПУ оборудованием в наибольшей степени подходят МП серии КР580, КР1801, КР1810.

Наибольший интерес для пользователя ОМП представляют характеристики аппаратных средств и системы команд, объединенные понятием архитектура МПС, которая есть совокупность признаков, определяющих то, чем является ЭВМ для пользователя-программиста. Любой МП, используемый для МПС ЧПУ, должен обеспечить основные режимы обмена данными с памятью и внешними устройствами, разрядность данных и команд не менее 16 (для специализированных контроллеров и внешних устройств допускается 8), различные методы адресации памяти и внешних устройств.

2.6.Связь между устройствами по системной магистрали

Системная магистраль представляет собой набор шин, каждая из которых состоит из нескольких линий. Различают шины адреса, управления, входных и выходных данных. Для уменьшения общего числа линий в шинах магистрали, эти шины часто объединяют, или, как принято говорить мультиплексируют. При этом каждое устройство подключается к линии посредством специального устройства-приемопередатчика, обеспечивающего передачу данных от устройства к линии, прием данных от линии в устройство и полное отключение устройства от линии.

2.7.Использование омп в учпу

Микропроцессорные УЧПУ предъявляют к элементной базе жесткие требования, которые позволяют использовать небольшое число типов ОМП. Цифровое управление в микропроцессорных УЧПУ должно выполняться с постоянным циклом, длительностью, не превышающей 16-32 мс, причем основные арифметические и логические операции с операндами, разрядность которых составляет 24-32 для транзисторных задач и 16-32 для задач воспроизведения движения.

2.8.Общая характеристика задач программного управления (пу)

Прежде всего УЧПУ выступает как управляющий автомат по отношению к собственному объекту (станку или иному технологическому оборудованию). Устройство ЧПУ вместе со станком является ОУ в окружающей производственной среде.

Детализируя их функции, можно обнаружить четыре класса.

Взаимодействие УЧПУ с объектом-станком состоит в управлении формообразованием детали (геометрическая задача ЧПУ), в управлении дискретной автоматикой чтения (логическая задача ЧПУ), в управлении рабочим процессом (технологическая задача ЧПУ). Взаимодействие с окружающей производственной средой (терминальная задача ЧПУ) проявляется через диалог с оператором и информационный обмен с ЭВМ более высокого уровня.

Исторически геометрическая задача ЧПУ возникла первой и у ранних устройств ЧПУ была по сути единственной. В самом деле, получить изделие, соответствующее чертежу, управляя приводами подачи станка, - это тот минимум возможностей, который требуется от автоматически действующего оборудования. Поскольку геометрическую задачу ЧПУ раньше упрощенно сводили к интерполяции, устройства ЧПУ первых поколений нередко называли интерполяторами.

Развитие логической задачи ЧПУ явилось следствием автоматизации на станке большого числа многообразных вспомогательных, простых или циклических операций: зажимы-разжимы, подводы-отводы, переключения, пуск-остановы, автоматическая смена инструмента и др. (эти операции не слишком удачно относят к технологическим функциям). Именно обилие операций составляет специфику логической задачи, оно проявляется в большом количестве дискретных обменных сигналов (число которых изменяется десятками) между устройством ЧПУ и объектом.

Технологическая задача ЧПУ присутствует лишь в тех случаях, когда основной рабочий процесс сам становится ОУ (либо с целью его поддержания, либо с целью его оптимизации). Примером автоматически поддерживаемого рабочего процесса может послужить электрохимическая обработка, в рамках которой осуществляется взаимосвязанное управление источником питания технологического тока, системой подачи и очистки электролита, приводами подачи электродов-инструментов. Примерами оптимизируемых рабочих процессов могут послужить фрезерование или токарная обработка, управление которыми состоит в изменении подачи и скорости резания с целью увеличения производительности, снижения приведенных затрат, повышения качества обработки.

Терминальная задача ЧПУ поддерживается устройством ЧПУ как персональным компьютером. Диалог с оператором охватывает управление объектом и устройством в различных режимах, операций с УП ЧПУ, некоторые действия системного характера. Информационный обмен с ЭВМ необходим в интегрированной пространственно распределенной системе управления, имеющей признаки локальной вычислительно-управляющей сети.

ГПМ являются более сложным ОУ, чем традиционный станок, поскольку в состав модуля входят периферийные устройства станка (робот, накопитель памяти, устройства смены инструментальных магазинов и др.), нередко использующие собственными средствами управления. Для решения общей технологической задачи эти средства должны быть скоординированы, а поэтому объединяются в микролокальную вычислительно-управляющую сеть, которая и выступает в роли СУ. Ее функции можно определить через совокупность необходимых внешних взаимодействий с объектом ГПМ и окружающей производственной средой.

Детализируя функции СУ ГПМ можно установить четыре класса. Диспетчеризация отдельных СУ ГПМ, входящих в микролокальную сеть, осуществляется в рамках оперативного управления – задача диспетчеризации. Другие функции взаимодействия микролокальной сети с объектом состоят в поддержании безлюдного режима и свойств гибкости на основе решения соответствующих задач мониторинга и идентификации. Взаимодействие с окружающей производственной средой (терминальная задача) проявляется в процессе диалога с оператором и информационного обмена с управляющей ЭВМ более высокого уровня.

Задача диспетчеризации вытекает из самого факта существования в микролокальной сети нескольких СУ, развитее процессов в которых должно быть согласовано для достижения единой цели управления. Согласование состоит во взаимных передачах управления, блокировках, организации использования разделяемых ресурсов (местоположений, перегрузочных средств). Целью же управления является получение готовых изделий заданного качества.

Задача мониторинга заключается в оценке нормального протекания процесса резания, в диагностике возникающих отклонений, в наблюдении за остаточным ресурсом стойкости, в принятии решений относительно выхода из нерегулярных, т.е. не отвечающих целям управления, ситуаций.

Терминальная задача СУ ГПМ наполняется самостоятельным содержанием в тех случаях, когда эта система обретает в составе микролокальной сети собственный отдельный аппарат, например, в виде ПК. Тогда можно организовать диалог с оператором, информационный уровень которого превышает уровень диалога для отдельного конкретного устройства ЧПУ. Можно обеспечить «вход» оператора в систему оперативного управления и др.