pronikov_a_s_2000_t_3 (830968), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Очередной (самый верхний) уровень виртуальности служит для расширения информационно-вычислительных возможностей системы ЧПУ. Система ЧПУ создавалась как управляющая машина реального времени, сигналы которой обращены к объекту (станку). По мере возрастания роли диалоговых процедур, связанных с разработкой задания, анализом событий на объекте и в самой системе, возникает необходимость в привлечении мощных дополнительных вычислительных ресурсов для работы с файлами и в решении задач машинного масштаба времени. Наилучшим техническим средством здесь служит персональный компьютер, завершающий построение виртуальной машины. Подобная виртуальная машина располагает функциями системы управления типа РСМС (Регьопа1 СотрШег Ишпепса1 Соп1го1 — ЧПУ на основе персонального компьютера).
Персональный компьютер поддерживает три рабочих моды, которые могут быть совмещены (при некоторых ограничениях) по времени: управляющая мода, мода наблюдения, инструментальная мода. У и р а в л я ющая мода состоит в выполнении задания, сформулированного в терминах «что сделать».
Отдельные уровни виртуальной машины вносят свой вклад в выполнение задания. Мода наблюдения состоит в поддержании информационной модели и осуществлении внутренней коммуникации на основе принятой системы протоколов. Каждый уровень виртуальной машины предъявляет собственные запросы на информационное обеспечение. Конечному пользователю доступна обширная информация (в том числе и графическая), выводимая в окна экрана дисплея. Инструментальная мода состоит в привлечении резидентных инструментальных средств персонального компьютера для решения самых разнообразных проблем.
На верхнем уровне возможно дальнейшее развитие уже существующего в системе управления диалога. На уровне системы ЧПУ допускается редактирование связей и настройка конфигурации отдельных задач ЧПУ, реализованных в виде управляющих автоматов. На следующем, более низком уровне можно воспользоваться услугами конструкторов задач, внося в эти задачи изменения и дополнения с помощью инструментальных «языков пользователя». На уровне приводов осуществляется их программная настройка, коррекция, а также заполнение массивов констант и параметров. На уровне механических узлов выполняется «обучение» диагностической модели данного экземпляра станка. На уровне рабочего процесса производится «обучение» модели в каждой конкретной реализации такого процесса.
Взаимодействие отдельных уровней виртуальной машины осуществляется по типу автоматной сети. Под функциональным автоматом будем понимать четверку А = (ОР, С, (Я~, ®), где ОР— операционный автомат; С— управляющий автомат; (Я~ — множество управляющих сигналов от управляющего автомата к операционному; ® — множество осведомительных сигналов от операционного автомата к управляющему.
Автоматная сеть для виртуальной машины с управлением РСМС показана на рис. 12.5. Отношения подчинения отдельных уровней виртуальности накладывают отпечаток и на структуру сети: отдельные функциональные автоматы являются операционными в составе автомата более высокого уровня иерархии.
367 Рис. 12.5. Схема автоматной сети, раскрывающей взаимодействие отдельных уровней виртуальной машины Управляющие автоматы являются «задачами ЧПУ». Существуют шесть задач: геометрическая (С1), логическая (С2), технологическая (СЗ), диагностическая (С4), задача «диспетчер ЧПУ» (С5), терминальная (Сб). В конкретной ситуации первые четыре задачи могут присутствовать все вместе или в любой комбинации. Назначение геометрической задачи состоит в обеспечении (путем управления следящими приводами подачи) относительного перемещения детали и инструмента по некоторой траектории с конечной целью воспроизведения заданной чертежом геометрической формы детали.
Назначение логической задачи состоит в управлении последовательно-параллельными циклическими действиями дискретных автоматов, поддерживающих на станке вспомогательные технологические функции (т.е. в управлении электроавтоматикой станка). Назначение технологической задачи состоит в оптимизации рабочего процесса резания в фазовом пространстве его параметров. Назначение диагностической задачи состоит в идентификации состояний машины и обеспечении (при необходимости) перехода в безопасные состояния. Назначение задачи «диспетчер ЧПУ» состоит в синхронизации четырех указанных ранее задач, в выделении частных потоков заданий из единого задания для системы ЧПУ.
Назначение терминальной задачи состоит в организации интерфейса системы ЧПУ с оператором и другими пользователями, а также с системой управления более высокого ранга для формирования пакета заданий ЧПУ, информации пользователей о состояниях инструментального развития виртуальной машины. Простая автоматная сеть, показанная на рис. 12.5, может быть преобразована в иерархическую автоматную сеть, приведенную на рис. 12.6, где функциональные автоматы представлены прямоугольниками„операционные и управляющие автоматы изображены кружками, операционные авто- Рис.
12.б. Схема иерархической автоматной сети, раскрывающей взаимодействие отдельных уровней виртуальной машины маты, которые одновременно являются функциональными автоматами более низкого иерархического уровня, показаны в виде двойных кружков. Дуги иерархической сети имеют обозначения, представляющие собой автоматные связки (приведены в фигурных скобках). Автоматные связки указывают на объединение операционного автомата более высокого иерархического уровня с функциональным автоматом более низкого уровня.
При разработке программно-математического обеспечения системы РСМС выделяют крупные модули-процессоры, которые поддерживают решение ранее обозначенных задач ЧПУ. Помимо этого, необходима единая виртуальная шина, которая представляет процессорам набор коммуникационных услуг, не зависящих от внутреннего содержания отдельной задачи. Подобный подход ~81 позволяет построить гибкую и легко конфигурируемую систему управления, структурная схема программно-математического обеспечения которой показана на рис. 12.7. Эта структура наследует композицию автоматов, указанных на рис 12.6, и имеет прежние обозначения.
Группа модулей С6 принадлежит терминальной задаче. Функции терминальной задачи можно разделить на системные и прикладные. Носителем прикладных функций является терминальный процессор, а носителями системных функций — все остальные модули терминальной задачи. Диалоговый процессор поддерживает меню функциональных клавишей, в том числе с последующим вводом информации оператором; меню с не альтернативными предложениями; меню с альтернативными предложениями, в том числе с последующим вводом информации оператором; приглашение оператора к вводу информации. В состав процессора входят инструментальные средства диалога ~библиотечные функции для создания меню, графический редактор для создания экранных масок).
Таким образом, процессор обладает свойством самогенерации. Виртуальный терминал предоставляет каждому процессору в составе системы РСМС независимый вывод своей информации на экран дисплея в разные его области, поддерживая перекрытие областей. Виртуальный терминал имеет свой инструмент, помогающий пользователю создавать специальные символы для вывода информации. 369 Рис. 12.7. Структурная схема программно-математического обеспечения системы Виртуальная внешняя память представляет собой базу данных, СУБД которой позволяет процессорам обращаться к файлам управляющих программ, корректоров, параметров по логическому имени; поддерживает связь между файлами, организует их размещение в оперативной памяти; обеспечивает манипуляцию с файлом в памяти.
Процессор индикации поддерживает запросы к задачам, связанные с типом информации; управляет приемом информации и ее размещением на экране дисплея. Терминальный процессор служит для формирования пакета режимных заданий, проверки и передачи его задаче С5 («диспетчер ЧПУ»). Эта задача представлена двумя модулями: сопроцессором ЧПУ реального времени и виртуальным каналом.
Сопроцессор выполняет функции синхронизации и выделения потоков заданий ведомым задачам. Виртуальный канал поддерживает протоколы и организует движение информации в коммуникационной среде системы РСМС. Структура ведомых (диспетчером) задач С1...С4 однотипна. Ядром задачи служит ее процессор, реализующий базовую прикладную функцию (геометрическую, логическую, технологическую, диагностическую Модуль «виртуальный объект» является интерфейсом процессора задачи с управляемым объектом на станке. Монитор ведомой задачи управляет переходами между ее состояниями.
Граф таких состояний показан на рис. 12.8. Каждая задача оказывает услуги на основе функциональных запросов со стороны других задач. Выполнение услуг осуществляется в рамках указанных на рисунке состояний. Ведущая задача («диспетчер ЧПУ») пребывает в одном из двух состояний: наблюдение или управление.
В состоянии наблюдения задача 370 Рис. 12.8. Граф состояний задачи ЧПУ «диспетчер ЧПУ» анализирует статус других задач, сообщения или наборы данных, конечно-автоматные состояния других задач. В состоянии управления задача «диспетчер ЧПУ» передает данные, параметры задания, захватывает или освобождает семафор ведомой задачи, запрашивает состояние семафора. Ведомая пассивная задача способна принимать задание. Ведомая загруженная задача принимает атрибуты задания, выбирает задание из пакета для выполнения, заменяет или выгружает задание. Ведомая готовая задача может запустить задание или отказаться от его выполнения.
Ведомая работающая задача способна остановить выполнение задания. Ведомая приостановленная задача может возобновить его выполнение. В любом состоянии ведомая задача поддерживает связь с ведущей для передачи статуса, сообщения данных, для приема данных. Общая архитектура системы РСМС определяет способ решения задач ЧПУ.
Задачи ЧПУ различны и требуют специфической организации вычислений. Терминальная задача относится к машинному, а точнее, к квазиреальному времени, поглощает большие объемы оперативной и внешней памяти, располагает мощным системным и инструментальным сопровождением, имеет доступ к стандартной периферии.