Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 59
Текст из файла (страница 59)
ветствующими приводами манипулятора. Горизонтальные шины через диоды 4 и выключатели или штекеры могут замыкаться с вертикальными. Диоды служат для того, чтобы сигнал проходил от горизонтальных шин к вертикальным, но не проходил в обратном направлении. Замкнутое пересечение соответствует выступу, ра. зомкиутое — впадине кулачка электромеханической системы.
По. очередная подача напряжений на горизонтальные шины имитирует вращение распределительного вала. Функциональные возможности такой системы эквивалентны возможностям электромеханической системы. Контактно-релейные системы и специальные контроллеры па базе ИС малой степени интеграции по логике своей работы весьма сходны. Их характерной особенностью является то, что блоки памяти и обработки информации не являются автономными, а слиты вместе. В качестве памяти выступают элементы с двумя устойчивыми состояниями — триггеры, непосредственно входящие в схему обработки информации и в зависимости от своего состояния меняющие логику ее работы. Эти триггеры как раз и считают, и запоминают проходы для восполнения информации о состоянии робота в рассмотренной в начале этого раздела ситуации.
Хотя такие системы и представляют ббльшие возможности 284 для обработки информации, чем системы с командоаппаратами и штекерными панелями, они практически вытеснены ли системами управления на микропроцессорной основе и на базе микроЭВМ как еще бо- шина ля»лгал, длиншх и илалвллиин лее универсальными и гибкими. А простые и надежные си- ли ли стемы с командоаппаратами, лзу ! лу п»1 особенно пневмомеханически- 1.
ми, применяются и скорее всего еще долго будут применяться НГ14 для простейших специальных и специализированных роботов Рнс. 11.14. Укрупненная схема типовой Системы управления робо мнкропропессорной системы управления тами на базе микропроцессоров и микроЭВМ получают все большее распространение благодаря универсальности, огромным возможностям по организации процесса управления и обработки информации, дешевизне и ярко выраженной тенденции к все большему снижению стоимости. Впервые термин «микропроцессор» появился в 1971 г., когда фирмой 1п1е! была выпущена БИС, позволяющая производить арифметическо-логические операции с четырехразрядными двоичными словами. За прошедшие 17 лет в этом направлении сделан колоссальный скачок вперед.
Успехи микроэлектроники позволяют в одном корпусе размещать устройства, обрабатывающие З2-разрядные слова с большим на порядок быстродействием. Для простейшей работы микропроцессоров первого поколения необходимы внешний тактовый генератор, внешние формирователи шин, постоянное (ПЗУ) и оперативное (ОЗУ) запоминающие устройства — всего около двух десятков ИС. МикроЭВМ вЂ” это микропроцессор с внешним обрамлением, позволяющим ему производить необходимые арифметическо-логические операции и осуществлять связь с внешними устройствами: дисплеем, клавиатурой, внешней памятью, блоком формирования и принятия команд. Выпущены автономные микроЭВМ, размещенные в одном корпусе. Типовая укрупненная схема микропроцессорной системы управления приведена на рис.
11.14, Процессорный модуль ПМ, содержащий микропроцессор с необходимым обрамлением, подключен к общей шине, состоящей из шин адресов, данных и управления. По шине адресов передаются адреса ячеек памяти (устройств), к которым обращается микропроцессор, по шине данных передаются данные, которыми микропроцессор обменивается с другими устройствами, по шине команд — команды, организующие этот обмен и всю внутреннюю работу системы управления. Иногда шина адресов и данных бывает совмещена, и по ней после- 285 довательно передаются в одном такте адреса, в другом — данные.
Это позволяет уменьшить число выводов ИС и число проводников в общей шине, но несколько снижает быстродействие. К общей шине подключены ПЗУ, ОЗУ и адаптеры интерфейса АИ, позволяющие вести обмен информацией с дисплеем Д, накопителем на гибком магнитном диске НГМД, манипулятором и внешней средой. Комплект подключенных к общей шине устройств легко может изменяться и в минимально необходимом объеме составляет ПЗУ, ОЗУ, адаптер манипулятора и внешней среды и клавиатуру.
Такой системой оснащен, например, робот «Электроника НЦТМ-01». Клавиатура необходима для перепрограммирования рабочего цикла робота. Память системы представляет собой набор ячеек, которые объединены в слова. Каждое слово имеет свой номер или адрес. Выдав этот адрес на шину адресов, можно обратиться к любой ячейке памяти и в зависимости от команды на управляющей шине извлечь содержимое памяти на шину данных или записать информацию с шины данных в память, В памяти системы управления записана совокупность команд, определяющих ее поведение. Каждая команда хранится в одном или нескольких машинных словах и начинается с признака нли кода команды, определяющего, что должен делать микропроцессор. Всего в зависимости от типа микропроцессора существует от 30 до 150 и более команд, которые делятся на арифметическо-логические, команды пересылки и ввода-вывода, команды управления и др.
После кода команды в памяти записан либо сам операнд, с которым нужно произ. вести действие, либо адрес ячейки памяти или регистра микропроцессора, где записан этот операнд. Есть и более сложные методы адресации, например после кода команды может быть указан номер регистра микропроцессора, где записан адрес ячейки памяти, содержащий операнд. Развитые методы адресации позволяют повысить быстродействие и разделить содержимое программы на неизменную память (память программ) и переменную (память данных) части. В памяти программ содержатся коды и являющиеся неизменными адреса данных, в памяти данных — сами данные, которые изменяются в ходе отработки программы.
Память программ записывается в ПЗУ, информация в ячейках которого открыта только для считывания, не может быть изменена в процессе отработки программы и сохраняется при отключении питания. Различают ПЗУ, однократно программируемые при изготовлении или наладке системы управления и репрограммируемые ПЗУ или РПЗУ. РПЗУ можно перепрограммировать несколько раз, стирая и записывая информацию на специальных программаторах. При этом в отличие от ОЗУ при стирании информации закрыт доступ к отдельным ячейкам и стереть информацию можно в целой зоне памяти, например, облучая соответствующую ИС ультрафиолетовым светом через специальное окно.
286 В ОЗУ каждое слово открыто как для чтения, так и для записи, однако при выключении напряжения информация в ОЗУ теряется. Поэтому в ОЗУ целесообразно хранить ту часть программы, которая восстанавливается и вычисляется при работе системы. Иногда для сохранения информации в ОЗУ применяют его батарейную подпитку при отключении питания, как это сделано в роботе РФ-202М.
Работает микропроцессорная система следующим образом. П включения системы микропроцессор вырабатывает и выдаосле к ет на шину адресов номер стартовой ячейки памяти, содер первую команду, которую должен отработать микропроцессор. В прос ейшем случае первой командой может быть команда перет хода к первой ячейке зоны памяти, содержащей управляющу ю программу.
В памяти рассмотренных ранее систем с командоаппаратами или штекерными панелями хранится собственно набор управляющих слов, которые затем последовательно выдаются на манипулятор. Алгоритм обработки этих слов весьма прост и включает лишь их последовательную выдачу. При таком подходе к программированию микропроцессорной системы управления память прогб ет минимальна, память данных — максимальна. Возморамм удет миним жен прямо противоположный подход. Можно состав у т вить так ю программу, которая по заложенным в нее правилам будет формировать управляюгцие слова, т. е. сделать память программ максимальной, память данных — минимальной.
В реальных системах для минимизации общей емкости памяти используются оба подхода, причем для систем, приводы которых работают по упорам, предпочтителен первый подход, для контурных систем и позиционных систем с программно задаваемыми точками позиционирования — второй. Помимо своей основной функции †собствен управления процессом работы микропроцессорная система может предоставвлять пользователю ряд вспомогательных функций, облегчающих обслуживание робота.
Это удобство перепрограммирования, автоматизация диагностики и выявления причин отказов и др. Именно реализация в полной мере этих вспомогательных функций и обеспечила микропроцессорным системам огромное преимущество перед всеми другими системами управления даже в простейших случаях, когда никакого сложного адаптивного управления и не требуется.
Системы управления, обеспечивающие их перепрограммировани пользователем, не имеющим специальной подготовки в проге раммировании, называют свободно программируемыми ми П Йменно свободно программируемые системы управления получили сейчас наибольшее распространение для управления как роботами, так и автоматизированным технологическим оборудованием. Такая система применена для управления роботами РФ-202М, 287 Указатель панягпасти Начала йау чена е латпмат 15 15 17 ге 15 апет Яа 85 ааа5 меягим а ййяулить аппес,~ ааакие япмеаа ипагааММЫ Лгп А<4 Нет Рис. 11.16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
