Сосонкин_Системы_ЧПУ (1087166), страница 12
Текст из файла (страница 12)
34);• в режиме мягкого реального времени решаются задачи, непосредственно связанные с задачами реального времени (например, интерпретация кадра управляющей программы); они реализованы в процессе «терминал» (рис. 34). В отличие от жесткого времени здесь допустимы задержки68В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управленияИнтерпретаторуправляющихпрограммПрикладнаяcall-backфункцияТаймерчАлгоритмпланирования(Диспетчер)ИнтерполяторВвод/вывод\Коммуникационная средаWindow NT и RTSSФоновый процессИнтерфейсоператора (MMI)Рис. 35. Стратегия диспетчеризации задач реального временив системе управленияпотока из-за свопинга (подкачка), обращения к жесткому диску, прерыванияи т.д.;• в режиме машинного времени работают остальные стандартные прикладные модули системы управления (редактор управляющих программ,встроенная САМ-система, система моделирования процесса обработки и т.д.).Стратегия диспетчеризации задач в системе управления отображена нарис.
35, где стрелками указана последовательность событий. Первоначальнов Windows NT с подсистемой реального времени (RTSS) создается таймер(timer). По истечении кванта времени стандартный механизм генерируетпрерывание, которое обрабатывается прикладной call-back функцией илитак называемой функцией обратного вызова. Функция реализует алгоритмпланирования (диспетчеризации) задач интерпретаций, интерполяции, ввода-вывода, коммуникации и интерфейса оператора MMI. В соответствии собозначенными для системы управления режимами в жестком реальномвремени выполняются задачи диспетчеризации, интерполяции, ввода-вывода, коммуникации.
В мягком реальном времени выполняются задачиинтерпретации и обновления экранов интерфейса с оператором, а в фоновом процессе - задачи интерфейса с оператором.2.2.6. Принцип разбиения потоков (threads)в системе управления и схема их диспетчеризацииВ системах управления целесообразно придерживаться традиционнойдля систем реального времени схемы «один процесс - много потоковГлава 2. Общие принципы построения систем ЧПУgg(threads)». Схема имеет такие важные достоинства, как быстродействие ивысокая реактивность. Высокая реактивность потоков объясняется меньшим временем переключения их контекстов по сравнению с процессами.Потоки используют общее адресное пространство процесса, а процессынуждаются в разделяемой памяти.Согласно принятым представлениям о режимах времени в системе управления, выделим три группы потоков:• жесткого реального времени, работающие в процессе (или в процессах, в зависимости от архитектурного решения) реального времени это так называемые RTSS-процессы;• мягкого реального времени, функционирующие в Win32- и RTAPIпроцессах;• машинного времени, работающие в стандартных Win32-np04eccax.Обмен данными и синхронизация процессов машинного времени и мягкого реального времени традиционны, это осуществляется на базе общейплатформы Win32.
Обмен данными между процессами мягкого и жесткого реального времени осуществляется на базе разделяемой памяти (sharedmemory) - механизма, предоставляемого со стороны RTX.Процесс RTSS на рис. 36 включает в себя набор потоков, решающихкритические задачи в системе управления. Поток диспетчера по сути является call-back функцией таймера (см. рис. 35), в которой реализован планировщик процессов. Планировщик с помощью мютексов или семафоровзапускает или останавливает тот или иной поток.Коммуникационную среду разделим на два потока, один из которыхфункционирует в режиме жесткого реального времени (поток коммуникационной среды реального времени), а другой работает в режиме мягкого реального времени (поток коммуникационной среды Win32).
Задачасостоит в передаче данных как между потоками внутри процесса, так имежду процессами. Передача данных между потоками коммуникационной среды реального времени и потоками коммуникационной средыWin32, как уже отмечалось, осуществляется посредством разделяемойпамяти.Задача интерполяции реализуется потоком Look Ahead, осуществляющим опережающий просмотр и коррекцию кадров управляющей программы, потоком грубой интерполяции, вызываемым обычно с частотой 50 Гц,и потоком тонкой интерполяции, вызываемым обычно с частотой 1-2 мс,осуществляющим сплайновую интерполяция между точками, рассчитанными в рамках грубой интерполяции. Частота вызова интерполяторов параметрически настраивается в планировщике (в потоке диспетчера реального времени).
Поток программируемого контроллера решает задачу управления электроавтоматикой и задачу ввода-вывода.70В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов. Системы числового программного управленияо. соо mСооixжSZZсSоПотокиинтерполяцииПоток программируемогоконтроллера1с а.Тонкая интерполяцияXкГрубая интерполяцияФLook Aheadерпретатонтерф йса с опер атороменные отоки моделироуправг ющих прог заммПоток >едактора*О 5Xяо.Nr>ионной ср еды Win11Процессы реального времени (RTSS)Жесткое реальное времяПоток коммуникационнойсреды реального времениWin32 и RTAPI процессыМягкое реальное времяотоки групгювыхетаторовWin32 процессыМашинное времяПоток диспетчера реальноговремениРис.
36. Потоки системы управления: Look Ahead - просмотр опережающийкадров управляющей программыВ процессе мягкого реального времени, помимо потока коммуникационной среды Win32 и потока интерпретации кадров управляющей программы, работает поток интерфейса с оператором. Поток интерпретатора запускает групповые интерпретаторы как порожденные потоки. В потоке интерфейса с оператором отображаются такие данные процесса реальноговремени, как текущие координаты, скорость подачи, состояние процесса,режимы системы управления.
Отсюда же отправляются управляющие команды процессу реального времени: запуск строки ручного ввода, выборуправляющей программы, «стоп» и т.д.Процессы машинного времени-эпго классические Windows-процессы. Примером может послужить редактор управляющих программ,который запускаетв качестве порожденных потоки моделирования управляющих программ.ЗаключениеНаиболее перспективным подходом при разработке системы управления реального времени в архитектуре Windows NT является использование расширения реального времени. Сложное программное обеспечениесистемы управления оптимизируется путем разделения выполнения задачв режимах жесткого и мягкого реального времени, а также в фоновом процессе.
При этом возникает возможность организации простой и надежнойсистемы диспетчеризации.Глава 2. Общие принципы построения систем ЧПУ712.3. Проблемы управления электроавтоматикойРассмотрены варианты управления электроавтоматикой мехатронных систем с помощью программируемых контроллеров и программно-реализованных (виртуальных) контроллеров типаSoftPLC. Рассмотрена общая организация управления типаSoftPLC: система понятий в соответствии со стандартом IEC6133-3; альтернативные структуры клиентской части проектасистемы управления; работа серверной части программы управления; объектный подход при управлении электроавтоматикой;особенности управления электроавтоматикой станков с ЧПУ.Отмечены две особенности управления электроавтоматикойстанков с ЧПУ: задачи SoftPLC квазипараллелъны задачам ЧПУи выполняются в одной и той же исполнительной среде; циклыуправления инициируются управляющей программой ЧПУ.2.3.1.
Классификация систем управленияэлектроавтоматикойНа рис. 37 показаны варианты программируемых контроллеров. Тип 1представляет собой традиционное решение, в то время как типы 2-4 с различной степенью глубины используют персональный компьютер. Так, дляТип 1(Обычныйконтроллер)Тип 2ТипЗТип 4ПерсональныйкомпьютерВспомогательныйпроцессорКоммуникационный интерфейсИнтерфейс| Сканер вх.-вых.ВнешнийконтроллерОбъектОбъектОбъектОбъектРис. 37. Классификация программируемых контроллеров72В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов.
Системы числового программного управлениятипа 2 персональный компьютер служит только средством организацииинтерфейса пользователя. В типе 3 привлекается дополнительный процессор для выполнения программы управления электроавтоматикой. Тип4 использует вычислительную мощность персонального компьютера какдля построения интерфейса пользователя, так и для выполнения всехуправляющих функций.
Этот тип относится к наиболее современному,перспективному и наиболее гибкому решению, которое получило наименование «программно-реализованный (виртуальный) контроллер»(SoftPLC). Контроллерные функции здесь реализованы в виде приложения в персональном компьютере.
Это позволяет строить как интерпретируемые, так и компилируемые системы управления электроавтоматикой.Нетрудно заметить, что представленные варианты различаются способом реализации и местом размещения клиентской (интерфейсной) и серверной (исполнительной) частей общей системы управления.2.3.2. Система понятий, используемых при организациисистемы управленияТерминология стандарта IEC61131 -3 в части организации системы управления ориентирована скорее на традиционные контроллеры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
