Часть1 (Рябов В.Т. - Комплексная разработка механических, электронных и программных компонентов ТО), страница 5

1.8, а), оба окажутся разомкнуты, чтосигнализирует о том, что соответствующее элементарное перемещение не окончено, импульс16на счетчик не пройдет и система не перейдет в следующее состояние. Таким образом, можностроить асинхронные циклы управления.В штекерной панели программирование выполняется установкой в узлы горизонтальных и вертикальных шин штекеров, замыкающих шины через диоды. Диоды нужны для того,чтобы запретить передачу нуля от вертикальных шин штекерной панели к горизонтальным.САУ со штекерной панелью вобрали в себя все лучшие качества предыдущих систем,но их наиболее слабым местом являются электрические контакты панели.

Каких только конструкций не было: и с микровыключателями и с герконами, но наибольшее распространениев свое время все же получили сменные платы с впаянными диодами. Для перепрограммирования следовало заменить плату или перепаять диоды.Е. САУ с электронной памятью. Роль штекерной панели может с успехом выполнятьэлектронная память, оперативная либо репрограммируемая. Структурная схема САУ с РПЗУ(репрограммируемым постоянным запоминающим устройством) приведена на рис. 1.11 и состоит из трех основных блоков: БУП - блока управления памятью; БП - блока памяти; ФК формирователя команд.

Если внимательно посмотреть предыдущую схему на рис. 1.10, то тамможно выделить те же блоки, только роль памяти играет штекерная панель. Здесь же ее заменяет одна БИС (например, К573РФ2). Это РПЗУ со стиранием информации ультрафиолетовымизлучением емкостью 2048 байт = 2Кб или 2048 восьмиразрядных слов (байт).Если на вход адресовчерез шину А подать адресслова памяти, а на вход управления по линии СS (ChipSelect) сигнал активизациисхемы, а затем с некоторой задержкой - разрешение выхода0Е (Output Enable), то на выходе появится содержание адресуемого восьмиразрядногослова. Оно поступит в регистрформирователя команд и после преобразования (усиления)- на соответствующие механизмы робота.

Формируетсигналы СS и 0Е модульРис. 1.11управления МУ.Если мы на одну «программу» будем тратить 64 управляющих слова (в предыдущей САУ мы обходились 16-ю), то внашем РПЗУ можно разместить до 32 различных программ. Блок управления памятью по входу"номер программы" (№пр) выбирает адрес начала одной из 32-х зон, в которых размещеныуправляющие программы, точнее слова. Затем последовательно увеличивает адреса управляющих слов, выдавая их на формирователь команд. Тактируется этот процесс, как и в предыдущей схеме, генератором импульсов ГИ.САУ с РПЗУ помимо выполнения рабочего цикла могут реализовать ряд сервисныхфункций, например, диагностику неисправностей; пошаговый режим работы; автоматический выбор требуемой программы.Подобные системы управления широко применялись в свое время. Благодаря их простоте, высокой надежности, относительно широким возможностям, они постепенно вытеснили схемы на жесткой логике и штекерные панели.

Но и сами, впоследствии, были вытесненымикропроцессорными САУ.17Ж. САУ на основе микропроцессора. Такие системы обладают наиболее широкимивозможностями по реализации различных функций САУ. Если во всех предыдущих системахмы использовали цикловой принцип управления, когда САУ выдает команды на очередностьперемещений, а само перемещение ограничивается механическими упорами, то здесь можношироко варьировать положением точек позиционирования.

Можно организовать перемещение руки по сложному контуру, производя одновременный контроль на герметичность, и затем перегрузку, маркировку брака, выявление брака по маркировке с помощью систем технического зрения и т.п. Ограничения на функции управления при использовании микропроцессоров чаще всего накладывают уже не возможности САУ и не возрастающая при увеличениичисла функций стоимость, а возможности приводов и исполнительных механизмов и уровеньквалификации разработчиков.Широко известно такое выражение, извиняюсь перед автором, что не могу его назвать,оно уже стало нарицательным: «ничто не развивается столь быстро и не дешевеет столь интенсивно, как средства вычислительной техники.

Если бы автомобили последние 40 лет велисебя также, они стоили бы сейчас не дороже пачки сигарет и летали быстрее реактивноголайнера».Структурная схема САУ роботом на микропроцессорной основе представлена на рис.1.12. Система состоит из трех основных блоков: микро-ЭВМ или вычислительного ядра (ВЯ),устройства связи с объектом (УСО) и пульта управления ПУ. Вычислительное ядро предназначенного для обработки информации под управлением программного обеспечения (ПО).Включает микропроцессор МП, тактовый генератор ГИ и контроллер шин КШ. Через шиныуправления ШУ, данных ШД и адресов ШАМП обслуживает постоянное запоминающее устройство ПЗУ,оперативноезапоминающееустройствоОЗУ, контроллер последовательного каналасвязи КПсК с преобразователем уровня ПрУдля связи с централизованнойсистемойуправленияверхнегоуровня.

Для работы вреальном времени нампонадобятся таймеры иконтроллер прерыванийдля реакции на внешние события (на рисунРис. 1.12ке не показаны). Каждое из устройств имеет свой адрес, при подаче которого на шину адресов, оно подключается кшине данных и, в зависимости от сигнала на шине управления, начинает прием или передачу впрограммном режиме обмена. Таким образом, ВЯ оказалось достаточно развитым устройством снесколькими десятками отдельных интегральных схем.УСО состоит из согласователя уровня СУ для приема сигналов дискретного контроля,формирователя команд ФК для выдачи сигналов дискретного управления и контроллерапульта управления КПУ.18Пульт управления предназначен для отображения информации о состоянии робота иручного перепрограммирования цикла его работы.В постоянном запоминающем устройстве ПЗУ целесообразно хранить неизменнуючасть программного обеспечения (ПО), в ОЗУ, называемой в управляющих системах памятьюданных - его переменную часть.ПО состоит из ряда программ, выполняющих заданные функции САУ и центральногоядра: диспетчера, обеспечивающего запуск требуемых процессов в нужные моменты.Программы рабочих циклов хранятся в ОЗУ, чтобы их было можно изменить в целяхобеспечения универсальности робота и возможности его работы на различных участках технологической цепочки изготовления изделий.

Рассмотрим учебный пример рабочей программы. Она состоит из стартовой таблицы, размещаемой в начале ОЗУ, под которую выделенфиксированный объем памяти. В этой таблице хранятся стартовые адреса рабочих программ.Рабочая программа состоит из шагов, каждый из которых кодируется тремя словами байтами. Первый байт содержит набор команд: каждая команда У кодируется соответствующим битом; второй байт содержит маску - требуемое состояние датчиков робота после исполнения заданных команд; в третьем байте закодирована задержка времени после отработкиочередного шага. Заканчивается программа тремя нулевыми байтами.САУ выполняет следующие функции: 1 - выбор режима работы; 2 - программирование врежиме ручного управления; 3 - пошаговое исполнение; 4 - автоматическое исполнение запрошенной программы цикла; 5 - диагностику причин при отказах; 6 - тестирование программногообеспечения ПЗУ.

Сюда можно также добавить связь с ЭВМ верхнего уровня для автоматическогоперепрограммирования рабочего цикла, сообщений об отказах и их причинах и др.Режим программирования цикла при ручном управлении обеспечивает запись в ОЗУконкретных шагов управляющих программ после их отработки по командам с пульта. Кромепрограммирования здесь производится сжатие информации в ОЗУ: заполнения пустых местпосле удаления программ. Если для описания работы САУ на механической основе достаточно было циклограммы, САУ на жесткой логике мы описывали графом переходов и таблицей выходов, то для описания работы САУ на микропроцессорной основе нужны более мощные средства, поскольку и возможности системы гораздо шире.

Работу микропроцессорныхСАУ описывают алгоритмами различной степени детализации.Схема алгоритма режима автоматического исполнения приведена на рис. 1.13. Вначалеприсутствует цикл выявления годного кинескопа на позиции загрузки, затем по заданномуномеру программы (№3) находится стартовый адрес М и следует пошаговое исполнение программы рабочего цикла. Если состояние датчиков не будет соответствовать требуемому (маске) после определенного числа циклов опроса - следует сообщение об отказе, выдача маски исостояния датчиков. Эта информация выявляет отказавший датчик или привод.

После отработки шага следует задержка на заданное в программе время, проверка на три нулевых байта(признак конца), окончание цикла или переход к следующему шагу.Особенность программного обеспечения систем управления на основе микропроцессоров заключается в том, что работа системы описывается как совокупность параллельно протекающих и взаимодействующих между собой последовательных процессов или потоков.Подробнее состав управляющих программ и связанная с этим терминология и понятия будутрассмотрены в разделе 1.4.196Опрос И1i:=i+11Автоматическийрежим2Опрос и вычислениеХ1*Х2*Х3нет3Х1*Х2*Х3?нет8Отказ"И1, Маска"7i>i_max?да9И1=Маска?6дада4Опрос номера и переход к программе Nпр10Задержка5Выдать словокоманд11Конец?да6нетРис.

1.13нет512В диспетчерЗ. САУ на однокристальных микроконтроллерах. Типовой однокристальный микроконтроллер в одной БИС содержит вычислительное ядро, тактовый генератор, память программ и данных, программируемые таймеры, приемопередатчик по последовательному каналу, средства формирования и поддержки внешних шин и программируемые порты для контроля и управления объектом. Это практически законченная микро-ЭВМ.Конечно, возможности схемы гораздо скромнее, чем у микро-ЭВМ на универсальноммикропроцессоре; но и их с лихвой достаточно чтобы сделать САУ для простого робота, вроде рассмотренного нами, а стоимость системы будет на порядок меньше при одновременномувеличении надежности. Наработка однокристальных микроконтроллеров на отказ составляет десятки тысяч часов.Структурная схема САУ приведена на рис.