Гл1_06 (1031608), страница 3
Текст из файла (страница 3)
1.11МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru17как и в предыдущей схеме генератором импульсов ГИ. По окончании обработки программыцикл работы БУП повторяется.Для реализации САУ на основе КЛС, когда число входов велико и ряд сочетанийвходных переменных является просто недопустимым, вместо РПЗУ широко применяют программируемые логические матрицы.САУ с РПЗУ помимо выполнения рабочего цикла могут реализовать ряд сервисныхфункций, например, диагностику неисправностей; пошаговый режим работы; автоматический выбор требуемой программы.Подобные системы управления находили в свое время большое распространение благодаря их простоте, высокой надежности, относительно широким возможностям и постепенно вытеснили схемы на жесткой логике, но и сами довольно быстро были вытеснены микропроцессорными САУ.
Если мы хотим обеспечить оперативное перепрограммирование спульта управления роботом, необходимо использовать оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Однако это существенно усложнит блок управления памятью, поскольку он помимо режима управления должен будет обеспечивать и режим перепрограммирования: взаимодействовать с клавиатурой, осуществляющей перепрограммирование, индицировать его процесс, выявлять ошибки оператора и позволять их сравнительно просто устранять.
Для реализации режима свободного перепрограммирования в качестве БУЦ целесообразно использовать микропроцессорное устройство.Ж. САУ на основе микропроцессора.САУ на основе МПУ и микроЭВМ обладает наиболее широкими возможностями пореализации различных функций САУ.
Если во всех предыдущих системах мы использовалицикловой принцип управления, когда САУ выдает команды на очередность перемещений, асамо перемещение ограничивается механическими упорами, то здесь можно широко варьировать положением точек позиционирования, насколько позволяет привод.
Можно организовать перемещение руки по сложному контуру, производя одновременный контроль на герметичность, и затем перегрузку, маркировку брака, выявление брака по маркировке с помощьюсистем технического зрения и т.п. Ограничения на функции управления при использованиимикропроцессоров чаще всего накладывают уже не возможности САУ и не возрастающаяпри увеличении числа функций стоимость, а возможности приводов и исполнительных механизмов и уровень квалификации разработчиков.Ничто не развивается столь быстро и не дешевеет столь интенсивно, как средства вычислительной техники. Если бы автомобили последние 40 лет вели себя также, они стоилисейчас не дороже пачки сигарет и летали быстрее реактивного лайнера.Структурная схема САУ роботом на микропроцессорной основе представлена на рис.1.12.
Система состоит из двух основных блоков: микроЭВМ или вычислительного ядра ВЯ,предназначенного для обработки информации под управлением программного обеспеченияПО и устройства связи с объектом УСО, предназначенного для согласования уровней и протоколов (правил) обмена сигналами вычислительного ядра и объекта управления (сигналы отдатчика и команды на исполнительные механизмы).Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им.
Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru18Вычислительное ядро включает микропроцессор МП, тактовый генератор ГИ, постоянное запоминающее устройство ПЗУ, и оперативное запоминающее устройство ОЗУ. УСОсостоит из контроллера дискретных каналов КДК, формирователя команд ФК и пультауправления ПУ.МикропроцессорШУКШБСОУ1создает и обслуживаетМПШДУ2ФКГИтри шины: шину адреУ3ШАса, шину данных и шиУ4У5ну управления. КаждоеПЗУX1из устройств имеетСУX2свой адрес, при подачеX3X4которогона шину адреX5сов, оно подключаетсяX6ОЗУX7к шине данных и, в заX8висимости от сигналаX9на шине управления,КПУПУначинает прием (низКПсКкий уровень на RD, выПрУсокий на WR) или пеПоследовательныйредачу (высокий уроканал связивень па RD, низкий наWR) в программномРис. 1.12режиме обмена.Сигнал RST (сброс - reset) инициализирует микропроцессор в начале работы или послесбоев.В постоянном запоминающем устройстве ПЗУ целесообразно хранить неизменнуючасть программного обеспечения, в ОЗУ, называемой в управляющих системах памятью данных - его переменную часть.Программное обеспечение, состоит из ряда программ, выполняющих заданные функции САУ и центрального ядра: диспетчера, обеспечивающего запуск требуемых процессов внужные моменты; пультового монитора, поддерживающего процесс считывания и индикацииинформации с пульта; драйверов, поддерживающих обмен информацией с объектом и внешней средой и других программ общего назначения.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 - программированиев режиме ручного управления; 3 - пошаговое исполнение; 4 - автоматическое исполнение запрошенной программы цикла; 5 - диагностику причин при отказах; 6 - тестирование программного обеспечения ПЗУ.
Сюда можно также добавить связь с ЭВМ верхнего уровня дляперепрограммирования рабочего цикла прямым доступом в память, сообщения об отказах иих причинах и др.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru19Режим 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.6Опрос 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?6нетРис. 1.13нетда12В диспетчер5Схема 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 взаимодействие параллельнопротекающих и взаимодействующих между собой последовательных процессов или потоков.Подробнее состав управляющих программ и связанная с этим терминология и понятия будутрассмотрены в разделе 1.4.З.
САУ на однокристальных микроконтроллерах.Типовой однокристальный микроконтроллер в одной БИС содержит вычислительноеядро, тактовый генератор, память программ и данных, программируемые таймеры, приемопередатчик по последовательному каналу, средства формирования и поддержки внешнихшин и программируемые порты для контроля и управления объектом. Это практически законченная микроЭВМ.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э.
Баумана, V_Ryabov@mail.ru20Конечно, возможности схемы гораздо скромнее, чем у микроЭВМ 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.
1.14. Здесь использован однокристальныймикроконтроллер К1816ВЕ51 с ОЗУ в 128 байт и РПЗУ в 4КБ. Конечно, ОЗУ очень мало, несколько программ управления придетсяразместить в РПЗУ и отказаться от операШУБСОУ1тивногоперепрограммирования, но всеМK P0 ШДУ2ФКостальные функции можно оставить дажеУ3ШАP2У4в таком минимальном аппаратном исполУ5нении. Сигналы с датчиков приходят вX1СУпорт Р0, с порта Р1 снимаются сигналыX2X3на формирователь команд ФК, к порту Р2X4X5подключен пульт управления, а микроПрУX6контроллер осуществляет его анализ иX7RxDX8индикацию. К входам С1 и С2 подклюX9ТxDчен кварцевый резонатор, обеспечиваюПоследовательныйщий стабильную работу внутреннего такКПУПУканал связитового генератора.***Как видно из рассмотренного материала, для САУ робота перегрузки киРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
