Проектирование автоматизированнь2х станков и комплексов (862477), страница 24
Текст из файла (страница 24)
рис.В12.1, б) или двумя магистралями (рис. 12.7).структуре с общей магистральюконтроллеры внешних устройствКВУ 1 , ... КВУп сопрягаются с вычислителем В через его системную магистраль. В этой структуре нагрузочная способность системной магистрали12412.Микропроцессорные устройства ЧПУ станкамивКВУL-~-,------ }к пульту011ератораСистемная магистраль вычислителяСистемная магистраль устройства ЧПУКВУК станкуРис.12.7.Структура построения однопроцессорного устройства ЧПУ с двумя магистралямиограничивает возможности расширения системы вследствие ухудшения помехоустойчивости.Для улучшения нагрузочной способности используют вариант однопроцессорной структуры с двумя магистралями, сопряжение между которымиосуществляется через адаmер связи АС.
В этой структуре контроллерывнешних устройств дисплея и клавиатуры оператора сопрягаются обычно ссистемной магистралью вычислителя, а контроллеры электроприводов, измерительныхстанка-преобразователей,устройствуправленияэлектроавтоматикойс магистралью устройства ЧПУ. Использование однопроцессорнойструктуры с двумя магистралями эффективнее, потому что контроллерывнешних устройств станка для связи с несколькими однотипными внешнимиустройствами обычно выполняют на одной плате, что является по отношению к магистрали одной единицей нагрузки.Количественное и качественное расширение функциональных возможностей управления с использованием однопроцессорных устройств ЧПУ ограничено рядом причин:1)вычислительной мощностью процессора. Недостаточная, как правило,вычислительная мощность однопроцессорных устройств сдерживает развитие функциональных возможностей микропроцессорных систем ЧПУ.
Приэтом накладываются ограничения, например, на число управляемых координатстанка,минимальнуюдискретностьперемещения,максимальнуюскорость интерполируемой подачи, уровень сервиса для оператора; возникаетдостаточно сложная проблема организации разделения процессорного времени. Радикальным резервом повышения вычислительной мощности являетсяпереход на 32-разрядные микропроцессоры;2) возможностями привязки микропроцессорных устройств ЧПУ к станку.Связано это с управлением цикловой автоматикой станка. Если ее схема про-12.3.Структурные схемы построения микропроцессорных устройств ЧПУ125ста, то дискретными сигналами входа-выхода ее устройств управляет вычислитель. Однако у станков со сложной автоматикой ее устройства управляются программируемыми контроллерами, которые разгружают вычислитель отопераций ввода-вывода информации, берут на себя выполнение отдельныхфункций задач ЧПУ (например, замыкают позиционные контуры следящихприводов; осуществляют ввод-вьmод дискретных сигналов автоматики), а внекоторых случаях решают задачу ЧПУ полностью (например, решают логическую задачу);3)конечной нагрузочной способностью системной магистрали.
Повышение вычислительной мощности микропроцессора целесообразно, если можнорасширять число модулей, подключаемых к системной магистрали без снижения надежности обмена данными. На практике это сложнее, чем ограничение вычислительной мощности процессора.Отсюда очевидна целесообразность использования архитектурного решения «выделяемые вычислители», которое соответствует мультипроцессорнойструктуре построения устройства ЧПУ.
Число вычислителей не обязательносоответствует числу задач ЧПУ; возможно распределение одной задачи между двумя-тремя вычислителями или использование вычислителей, выполняющих служебные функции (координации, доступа к большим массивам памяти и др.).Мультипроцессорные устройства ЧПУ могут иметь сосредоточенную ираспределенную структуры построения (рис.12.8).Основные различия между ними следующие:1)при распределенной структуре каждый вычислитель имеет свою операционную систему, в то время как при сосредоточенной структуре операционная система общая;2)обмен информацией между вычислителями при распределенной структуре менее интенсивен, чем при сосредоточенной;в"Системная магистраль вычислителя,__..,_..,КВУ1Системная магистраль вы •~ислителяСистемная магистраль устройства ЧПУ...КВУбrв-i-----ГквУ1~~аРис.12.8.Сосредоточенная (а) и распределеЮiаяпроцессорных устройств ЧПУ(6)структуры построения мульти12612.Микропроцессорные устройства ЧПУ станкамикаждый вычислитель при распределенной структуре имеет свой кон3)троллер (периферийных устройств, объекта управления, ЭВМ верхнегоуровня);4)вычислители при распределенной структуре не могут иметь общей памяти для ее коллективного использования;5)при распределенной структуре допустимо большое пространственноеразделение вычислителей, которые приближены к своим объектам.Функции, выполняемые различными вычислителями, будут определятьсяпрограммным обеспечением, занесенным в запоминающее устройство вычислителя.Мультипроцессорные устройства ЧПУ могут быть представлены однимблоком либо в виде ряда конструктивных блоков.
Если мультипроцессорноеустройство ЧПУ представлено одним блоком, то объединение несколькихвычислителей В 1,... ,Вп осуществляется через двухпортовые блоки общейпамяти БОП 1 , ••• , БОПп и устройство имеет сосредоточенную структуру построения (рис.12.9,а). Такая связь обеспечивает повышение производительности устройства. Учитьmая интенсивность обмена между центральным вычислителем В и локальными Вп, блоки общей памяти могут быть совмещеныс ОЗУ локальных вычислителей.КВУвКВУСистемная магистральСистемная магистраль~лс,АСМТ 1АСМТ"С истемнаямагистрал ьКВУ"баРис.12.9.
Структурыпостроения мультипроцессорных устройств с обменом через блоки общей памяти (а) и через адаптеры связи(6)Мультипроцессорные устройства ЧПУ, представленные рядом конструктивных блоков, имеют распределенную структуру (рис.12.9, 6).Обмен данными в них осуществляется через адаптеры связи АС-АС2 , подключенные ксистемным магистралям локальных вычислителей В 1 , В 2 •12.4.Сопря:жение станка с микропроцессорным устройством ЧПУ12.4.
СОПРЯЖЕНИЕ127СТАНКА С МИКРОПРОЦЕССОРНЫМУСТРОЙСТВОМ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГОУПРАВЛЕНИЯОборудование, относящееся к металлорежущему станку и управляемоеустройством ЧПУ, подразделяют по назначению и функционированию на тригруппы:приводы для перемещения механизмов;исполнительные устройства дискретного действия (включение-отключение);информационные устройства -ИП аналоговых и дискретных сигналов.Для сопряжения устройства ЧПУ со станком в общем случае необходимоорганизовать обмен следующими сигналами:аналоговыми в виде постоянного напряжения1О В при силе тока 1О мА;дискретными импульсными;дискретными в виде постоянного токаА при И =0,224В и 2А при И == 110 В.Для реализации такого обмена устройства сопряжения с устройствомЧПУ должны иметь цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи,коммутаторы, средства гальванической развязки (для повышения помехоустойчивости).Сопряжение реzулируемых следящих и стабилизирующих элекроприводовс устройством ЧПУ реализуется с помощью устройства сопряжения с приво-1ион111Х,ад,___...._,вF задYCTT I,----,1ЦАППI,___ _,ипРПЦАПФСУТТt----<------~1I _______ _____ ________ J1аХзад11,---,t---~111вF зад11YCП II~--~лцпп~----;-1ФСУТТ1ЦАП,--'--,ип,..._--,-___.РП1ион1, ____________________ J1бРис.12.10.Структура следящего электропривода с замыканием обратной связи посредством сравнения сигналов в аналоговом (а) и в цифровом(6) виде12812.дом УСП (рис.12.10).Микропроцессорные устройства ЧПУ станкамиВ этом устройстве решаются следующие задачи: получение и преобразование информации о задаваемом от вычислителя положении Хзад и скорости Fзад привода, о его текущем положении ЛХ и формирование управляющих сигналов на регулируемый привод.
В состав устройствавходят цифроаналоговые преобразователи положения ЦАПП и скоростиЦАП, источник опорного напряжения ИОН, устройство сравнения, формирователь сигналов управления приводом ФСУП.Состав и структура устройства сопряжения с приводом зависят от способазамыкания обратной связи, типа ИП положения и режима его работы. Широко распространен вариант следящего привода с замыканием обратной связи вустройстве(рис.сопряжения12.10, а).посредствомсравненияаналоговыхсигналовФактическое положение регулируемого привода РП определяется здесь с помощью ИП положения с аналоговым выходным сигналом.
Индукционные ИП, работающие в фазовом, разностном режиме: вращающийсятрансформатор, линейной индуктосин, сельсин. Питание ИП осуществляетсяот источника опорного напряжения ИОН. Вырабатьmаемый вычислителемкод задания положения Хзад преобразуется ЦАПП в аналоговый сигнал. Результат сравнения используется в ФСУП. Если кроме сигнала Хзад формируется еще и сигнал Fзад, то он поступает как дополнительный сигнал в ФСУПчерез ЦАП. На выходе ФСУП обычно имеет место аналоговый сигнал в видепостоянного напряжения.Структура следящего привода с замыканием обратной связи посредствомсравнения сигналов в цифровой форме показана на рис.12.10,6.Фактическоеположение регулируемого привода РП в этом случае определяется с помощью ИП положения с цифровым выходным сигналом (кодовые или импульсно-кодовые ИП).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
