Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ОРГАНИЗАЦИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОПЕРАТИВНЫХ СИСТЕМ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ 9
1.1. Развитие элементной базы и ее влияние на способы реализации устройств ЧПУ 13
1.2. Ситуация на мировом рынке систем CNC 19
1.3. Принципы оперативного управления станками 21
1.4. Модификации устройств ЧПУ и классификация систем оперативного управления станками 25
1.5. Архитектура однопроцессорных систем ЧПУ станками 27
1.6. Архитектура мультипроцессорных устройств ЧПУ 36
1.7. Способы организации математического обеспечения процессорных устройств ЧПУ 46
1.8. Анализ деталей, обрабатываемых на токарных станках, с технологических позиций 49
1.9. Выводы. Цели и задачи работы 54
Глава II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УСТРОЙСТВА ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ 56
2.1. Абстрактное представление устройства ЧПУ 56
2.2. Информационно-лингвистическая схема математического обеспечения устройства ЧПУ 62
2.3. Структура данных и организация МО ЧПУ 73
2.4. Организация взаимодействия интерпретаторов, входящих в состав системы ЧПУ 82
2.5. Выводы 87
Глава III. МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ГРАММАТИКИ ЯЗЫКА ОПЕРАТОРА
МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЗАДАННЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ 89
3.1. Разработка форматов кадров управляющих программ токарного станка с прямоугольным ЧПУ 90
3.2. Разработка грамматики языка "задание на управление" 109
3.3. Разработка панели оператора устройства ЧПУ 142
3.4. Выводы 145
Глава ІV. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ МУЛЬТИПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЗАДАННЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ 146
4.1. Разработка математического обеспечения интерпретатора int А "ввод данных" 148
4.2. Разработка форматов хранения управляющей программы и констант в памяти устройства ЧПУ 179
4.3. Разработка математического обеспечения интерпретатора int В "подготовка данных" 185
4.4. Выводы 202
Глава V. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ АППАРАТНОЙ ОСНОВЫ УПРОЩЕН
НОГО УСТРОЙСТВА ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ВАЗЕ ДВУХ МИКРО-ЭВМ 203
5.1. Разработка аппаратной части модуля ввода и подготовки данных 204
5.2. Разработка аппаратной части модуля управления приводами подачи и электроавтоматикой 218
5.3. Разработка аппаратной части модуля сопряжения
двух микро-ЭВМ 237
5.4. Разработка протоколов обмена информацией двух микро-ЭВМ, входящих в состав устройства ЧПУ 249
5.5. Выводы 256
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 258
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 261
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Формальный алгоритм разбиения ориентированного графа на атомы 270
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Синтаксические графы граматики языка "задание на управление" 382
ПРИЛОЖЕНИЕ С. Управляющая программа токарной обработки типовой детали 308
ПРИЛОЖЕНИЕ D. Программное обеспечение протоколов обмена 317
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Расчет экономического эффекта от производства и использования новой системы ЧПУ и экономической эффективности ее внедрения в производство 321
- Развитие элементной базы и ее влияние на способы реализации устройств ЧПУ
- Абстрактное представление устройства ЧПУ
- Разработка форматов кадров управляющих программ токарного станка с прямоугольным ЧПУ
- Разработка математического обеспечения интерпретатора int А "ввод данных"
- Разработка аппаратной части модуля ввода и подготовки данных
Развитие элементной базы и ее влияние на способы реализации устройств ЧПУ
С 1965 года в области ЧПУ началось использование монолитных полупроводниковых интегральных схем. С этого времени развитие систем ЧПУ прямо связано с достижениями микроэлектроники Г56, 98 ]. Наблюдая тенденции развития цифровой техники, можно определить направление, в котором и в дальнейшем будет развиваться техника ЧПУ.
В современной микроэлектронике можно отметить две связанные тенденции. С одной стороны возрастает степень интеграции, т.е. упаковка функциональных элементов в одном корпусе; с другой же стороны постоянно снижается их цена. Микросхемы сверхбольшой степени интеграции (VLSI - Very Large Scale Integration ) содержат в одном корпусе более 100 тыс. функциональных элементов. Наряду с ростом интеграции снижается вероятность сбоя в микросхеме (рис. 1.3). Тенденция уменьшения стоимости полупроводниковых микросхем по отношению к одному функциональному элементу микросхемы проиллюстрирована на рис. 1.4 f89 J .
class2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УСТРОЙСТВА ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ class2
Абстрактное представление устройства ЧПУ
Процесс управления станком складывается из хранения, преобразования и передачи потоков информации с помощью вычислительных (по определенному алгоритму) и логических операций, не зависящих от физической реализации устройства управления. Типовые информационные связи между устройством управления, станком и панелью оператора показаны на рис. 2.1. Устройство управления воздействует на исполнительные органы станка и в свою очередь получает от станка осведомительные сигналы и сигналы обратной связи по положению. Оператор может передавать станку команды через устройство управления с помощью клавиш и переключателей технологического пульта, который одновременно информирует оператора о состоянии процесса управления с помощью системы индикации. Соответствующая обобщенная структура показана на рис. 2.2.
Под системой управления будем в дальнейшем понимать конечное множество компонентов, объединенных целенаправленными связями и образующих законченное целое /"45, 93 ] . Часть компонентов системы, выполняющих некоторое функционально завершенное преобразование, называют подсистемой. Одна и та же система может быть предствалена различными сочетаниями подсистем, что определяется степенью детализации функциональных преобразований, выполняемых отдельными подсистемами.
Каждая система окружена внешней средой, с которой она взаимодействует. Воздействия среды на систему называют входными воздействиями X, воздействия на среду - выходными воздействиями У. И те, и другие оценивают, как правило, многомерными векторами. С точки зрения устройства управления входными воздействиями являются команды оператора и сигналы контрольной информации, а выходными -управляющие сигналы и сигналы индикации.
class3 МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ГРАММАТИКИ ЯЗЫКА ОПЕРАТОРА
МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЗАДАННЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ class3
Разработка форматов кадров управляющих программ токарного станка с прямоугольным ЧПУ
Ручное программирование является достаточно трудоемкой операцией. Однако, в большинстве устройств ОУ ЧПУ этот процесс значительно упрощен, благодаря применению стандартных циклов. Стандартные циклы играют роль макрокоманд УП - содержат типовую последовательность движений, связанных с обработкой определенного технологического перехода. Использование стандартных циклов позволяет сократить длину УП, что повлияет на снижение объема памяти, предназначенной для ее хранения, и уменьшит число ошибок в УП.
Далее будут пояснены принципы построения форматов кадров управляющей программы разработанного упрощенного устройства ОУ ЧПУ для токарного станка, предназначенного для обработки ступенчатых валиков с канавками, фасками, резьбовыми участками. Как было показано в главе I, для большинства деталей типа тел вращения наибольшее значение имеет именно подобная обработка.
Технологическая часть кадра УП переменна по длине или отсутствует вообще. Эта часть отсутствует также и в некоторых циклах, что будет показано далее. Технологическая часть состоит из трех необязательных функций (см. рис. 3.1. б): S, F, М , Скорость шпинделя (S) колируется двумя-четырьмя разрядами в явном виде, т.е. в виде числа оборотов шпинделя. Скорость подачи (F) может быть кодирована с десятичной точкой, и тогда этот код определяет подачу в мм/об. Код подачи без десятичной точки соответствует размерности мм/мин. Разрядность кода подачи - один-пять разрядов. Код подачи отсутствует в цикле нарезания резьбы, когда величину оборотной подачи определяет шаг резьбы. Вспомогательная функция (М) кодируется одно-двухразрядным кодом.
class4 МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ МУЛЬТИПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ С ЗАДАННЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ class4
Разработка математического обеспечения интерпретатора int А "ввод данных"
Для построения сетей ATN разработано более десяти процедур, нагружающих дуги сети. Обычно при практических разработках используют не все процедуры, причем часто модифицируют их к условиям данного применения Г 82 J.
В описании дуг сетей ATN интерпретатора int к ввода данных в устройство ЧПУ будут применены следующие процедуры: управляющие ходом анализа PUSH, POP , текстирующие текущий входной символ (внешний или внутренний) WRD, VIR , CAT , вспомогательная DO .
Процедура WRD является процедурой, текстирующей очередной внешний входной символ. Переход по дуге, описанной этой процедурой возможен только тогда, когда входной символ совпадает с ее аргументом. Аргументом процедуры WRD является внешний входной символ.
Процедура CAT определяет переход по дуге при наличии внутреннего входного символа. Действие этой процедуры аналогично процедуре WRD с той разницей, что ее аргументом является внутренний входной сиглвол, и интерпретатор не ждет прихода внешнего символа, как в случае процедуры WRD.
Процедура DO определяет символы действия. Аргументами этой процедуры являются регистры (векторы базы данных), а ее отработка заключается в вызове изменений состояний этих векторов. При этом изменения состояний векторов базы данных происходят в соответствии с алгоритмами доступа (см. глава П). Новое состояние определяется на основе старого состояния данного вектора и/или на основе состояний других векторов.
Процедура PUSH. Переход по дуге, нагруженной процедурой PUSH возможен только тогда, когда исполнен тест, описанный ее аргументом. Процедура эта пересылает в список HOLD название вершины, из которой выходит данная дуга, и затем вызывает отработку подсети, определенной этой вершиной.
Процедура POP описывает выходные дуги подсети. Она обозначает завершение отработки подсети. Отработка этой процедуры заключается в формировании вспомогательного внутреннего управляющего символа, который разрешает переход, описанный процедурой PUSH ,
Процедура VIR на основе собственного аргумента, списка HOLD и входного символа определяет очередной переход. Если входной символ соответствует аргументу процедуры VIR , тогда осуществляется переход по дуге, описанной этой процедурой.
Поясним предназначение списка HOLD . Сети. ATN имеют два типа вершин. К первому типу относятся вершины, из которых выходят дуги, помеченные процедурами WRD , CAT и вершины, имеющие хотя бы одну из выходных дуг, помеченную процедурой PUSH , и остальные (если есть такие) выходные дуги, помеченные процедурой VIR . Другой тип вершин определяет подсеть,которая вызывается для отработки. Выход из этой вершины возможен только после завершения отработки определенной подсети, то есть когда исполнена процедура PUSH и происходит переход по дуге, помеченной этой процедурой; или после прекращения отработки подсети процедурой VIR , когда происходит переход по дуге, помеченной данной процедурой VIR . Как видно, процедура VIR обеспечивает возможность прерывания отработки подсети и переход без ее завершения, но в данный момент работы интерпретатора необходимо знать все допустимые процедуры VIR .
class5 ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ АППАРАТНОЙ ОСНОВЫ УПРОЩЕН
НОГО УСТРОЙСТВА ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ВАЗЕ ДВУХ МИКРО-ЭВМ class5
Разработка аппаратной части модуля ввода и подготовки данных
Аппаратную часть модуля ввода и подготовки данных устройства ЧПУ составляют панель оператора и микро-ЭВМ I. Панель оператора (см. рис. 3.28), разработанная исходя из технических требований и эргономических соображений, ориентирована на оперативное управление. Панель располагает цифровой индикацией, обеспечивающей визуальный контроль содержимого кадра УП, а также стредствами индикации указаний для выполнения необходимых процедур. Наименование клавиш панели оператора приведены в таблице 3.2. Клавиши имеют мнемонические обозначения соответственно международным стандартам. Некоторые из них подсвечиваются, что облегчает работу оператора.
На рис. 5.1 представлена структура компонентов панели оператора и структура связи панели, с микро-ЭВМ. В состав панели входят : шифратор, блок адресации, блоки цифровой и световой индикации.
Шифратор предназначен для шифрации и передачи, в микро-ЭВМ числовой ішформации. Его работа состоит в следующем (см. рис. 5.2 5.4). Генератор, собранный на микросхеме У9, периодически заполняет счетчик УЗ, У4. Счетчик У4 является генератором кода числа, а счетчик УЗ - генератором кода признака числа. Код числа со счетчика У4 подается на вход дешифратора УІ и с выходов дешифратора I -f 16 в виде сигналов низкого уровня распределяется по 16-ти строкам кнопочного поля. Коммутатор У2 производит опрос по 8-ми столбцам кнопочного поля.
