Устройство для моделирования систем группового числового программного управления Советский патент 1983 года по МПК G06G7/48 G05B19/18 G05B19/4069 G05B19/418 

изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано при анализе систем группового числового программного управлени станками. Известны методы моделирования систем группового числового програм много управления станками на электронных вычислительных машинах (ЭВМ) когда путем программного описания процесса функционирования системы группового числового программного управления и (или) объекта управле ния имитируется их-взаимодействие Г. Однако моделирование таких сложных систем на ЭВМ не всегда эффекти но вследствие необходимости составления сложных программ и перепрограммирования при изменении исследуемой структуры. Составление же универсальной моделирующей программы имеет еще большую трудоемкость программирования, а также требует высокой точности воспроизведения временных интервалов, которые не всегда достаточно достовер но воспроизводят моделируемый про цесс или систему. , Известно устройство для моделирования системы группового числового программного управления, в котором при помощи генератора случайных чисел и блоков моделирования цепи Маркова моделируются запросы в систему массового обслуживания, которые фиксируются и обрабатываются методами статической обработки И Недостаток этого устройства в том, что в нем моделируются только запросы в систему управления без учета воздействия системы на объект (источник заявок). Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для моделирования сиетемы группового числового программного управления, в котором функции управления реализованы в ЭВМ, а ста ки с ЧПУ и каналы связи моделируются аппаратным способом, С2 2, Известно также устройство, содер жащее ЭВМ, входами подключенную к выходам выходного преобразователя, а выходами - к входам входного преобразователя, генератор тактовых импульсов и по количеству моделируемых станков триггеры, выходы которых соединены с входами выходного преобразователя, В устройстве им тируется обиен сигналами между управляющей ЭВМ и станками с ЧПУ. Время обработки станками очередного кадра управляющей программы имитируется временем заполнения счетчика тактовыми импульсами. Момент конца отработки кадра j станка имитируется появлением сигнала на выходе дешифратора, который, перебрасывая Jтриггер, формирует запрос информации (очередного кадра управляющей программы) на j выходе выходного преобразователя. Поступление из ЭВМ информации в ответ на запросы имитируется появлением сигнала на J выходе входного преобразователя, который сбрасывает J триггер в нулевое состояние. Поскольку, каждый триггер подключен к своему выходу дешифратора и частота генератора тактовых импульсов постоянна, на каждом выходе выходного преобразователя имеются последовательности импульсов с одинаковой частотой, сдвинутые друг относительно друга на постоянную величину 3 . Однако 3TQ устройство имеет следующие недостатки: оно не позволяет фиксировать запаздывание поступления информации из ЭВМ при частоте запросов, превышающей допустимую, что не дает возможности оценить границы устойчивого функционирования системы; вследствие фиксированных интервалов между запросами станков ЗВМ работает в облегченных условиях, далеких от реальных, так как в реальных системах запросы тот дельных станков формируются независимо друг от друга и интервалы времени между запросами распределяются по экспоненциальному закону, вследствие чего запросы в ЭВМ поступают неравномерно при этом возможно одновременное поступление нескольких запросов, что предъявляет к ЭВМ более жесткие требования по времени обслуживания запросов. Изменением же частоты генератора тактовых импульсов можно добиться только абсолютного изменения частоты по каждому выходу и сдвигу фаз между последовательностями, относительного же значения изменить невозможно. Целью изобретения является расширение области применения устройства путем независимого формирования распределения интервалов времени между запросами от станков

по экспоненциальному закону и учета запаздываний обслуживания запросов.

Эта цель достигается тем, что в устройство для моделирования введены первая группа дешифраторов по числу триггеров, первый элемент ИЛИ, счетчик запаздываний, по числу триггеров элементы И и последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, генератор случайных чисел, коммутатор, группу по числу триггеров счетчиков и вторые дешифраторы, выходы которых соединены с первыми входами триггеров и элементов И, подключенных вторыми входами к выходам триггеров и к входам коммутатора и второго элемента ИЛИ, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетными входами счетчиков, а выходы всех элементов И через первый элемент ИЛИ подключены к входу счетчика запаздываний, вторые входы триггеров соединены через первые дешифраторы с выходами входного преобразователя, выходы счетчиков соединены с входами вторых дешифраторов.

На ,фиг, 1 приведена функциональная блок-схема устройства; на фиг,2схема коммутатора и схема формирования исходного состояния.

Устройство для моделирования систем группового числового программного управления содержит ЭВМ 1, включающую процессор 2 и подключенные к нему оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).3 и устройство k ввода-вывода, входной преобразователь 5 выходной преобразователь 6, группу первых дешифраторов , группу триггеров 8-,-8,, группу элементов совпадения гр;уппу вторых дешифраторов , группу счетчиков , генератор 12 тактовых импульсов, коммутатор 13, генератор .1 случайных чисел, элементы ИЛИ 15 и 16, счетчик 17 запаздываний , а коммутатор 13 состоит из элементов И 18-23, генератор одиночных импульсов 2А, элементы ИЛИ 25 и 26,

ЭВМ 1 представляет собой исследуемую систему управления и реализует функции управления, все остальные устройства имитируют объект управления (станки с ЧПУ и каналы связи).

Входной и выходной преобразователи 5 и 6 соответственно предназначены для согласования интерфейса ЭВМ с остальными элементами устройства для моделирования, В связи с.тем, что в качестве управляющей ЭВМ в системах группового числового программкего управления в основном используются ЭВМ типа М-6000, СМ-1, СМ-2, в качестве входного преобразователя 5 можно использовать модуль вывода

импульсных сигналов (МВИС) A64t-10, а в качестве выходного преобразователя 6 - модуль ввода инициативных сигналов (МВвИС) А-622-8 из номен- . клатуры СП-ЭВМ 2.

В ЭВМ 1 ОЗУ 3 и устройство 1 ввоДа-вывода подключены к процессору. . Выходы процессора 2 ЭВМ 1 подключены к входам входного преобразователя 5, а входы - к выходам выходного преобразователя 6. Выходы входного преобразователя 5 подключены к входам первых дешифраторов , Выходы первых дешифраторов , подключены соответственно к вторым входам триггеров . Первые входы триггеров и первые входы элементов совпадения подключены соответственно к нулевым выходам вторых дешифраторов 10,,-10 . Вторые входы элементов совпадения, входы 1-п выходного преобразователя 6, управляющие входы 1-п коммутатора 13 и входы элемента ИЛИ 15 подключены к выходам триггеров соответственно. Входы вторых дешифраторов 10 |-10 подключены к выходам соответственно счетчиков 1Ц-11. Информационные входы счетчиков .-, подключены к выходам соответственно 1-h коммутатора 13. Счетные

входы счетчиков 1Ц-11 подключены к выходу генератора 12 тактовых импульсов.. ..

Коммутатор 13 содержит две группы элементов И по три в каждой группе (в случае п счетчиков по m разрядов каждый - п групп по m элементов Ив каждой).

Информационные входы коммутатора (первые входы элементов И) подключены к выходам датчика k случайных чисел. Управляющие входы коммутатора 13 .(вторые входы элементов И) и входы элемента ИЛИ 15 подключены через элемент ИЛИ 1 и ИЛИ 2 к выходам триггеров 8.

Коммутатор может быть выполнен по другой схеме и на других элементах, что не имеет принципиального

значения для работы предложенного устройства в целом.

Схема формирования исходной информации для двух счетчиков (фиг.2) состоит из генератора одиночных импульсов 2k, выход которого через переключатель К подключен к вторым входам элементов ИЛИ 25 и 26, первые входы которых подключены к выходам триггеров 8, а выходы элементов ИДИ 25 и 26 подключены к входам элементов ИЛИ 15 и управляющим входам коммутатора 13 (вторым входам элементов И) . . .

Устройство работает следующим образом..

В исходном состоянии все триггеры и счетчики находятся в нулевом состоянии. Перед пуском системыВ счетчики 1Ц-11 заносятся произвольные числа. Для этого переключатель К переключается к положение 1 и запускается генератор одиночных импульсов. Одиночный импульс с его выхода проходит через переключатель К на элемент ИЛИ 25 и поступает на входы элементов И первой группы (И 18-20), подготавливая их к работе, а также на Первый вход элемента ИЛИ 15. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 15 запускает генератор 14 случайных чисел, информация С выхода которого проходит через подготовленные к работе элементы И первой группы (и 18-20) на счетчик 1К.. Таким образом в счетчик 11 заносится начальное,число.

Затем переключатель К переводится в положение 2 и вновь запускается генератор 24. При этом начальное число заносится аналогично описанному через элементы И второй групы (И 21-23) в счетчик 11„. Для занесения информации в п счетчиков необходим перекл|6чатель на п положений, п элементов ИЛИ и п запусков генератора 24.

В процессе работы устройства занесение информации в счетчики 1Ц и lljj осуществляется аналогичным образом, только вместо сигналов генертора используются сигналы с выходов триггеров В.

Процессор 2 ЭВМ 1 организует загрузку через устройство 4 ввода-вывода в ОЗУ 3 программного обеспечения, информационных массивов и управляющих программ для управления . станками. Затем запускается генерато

12 тактовых импульсов.Счетчики 11-f -11 работают на вычитание и, когда состояние J счетчика (где ,2,..,,n номер имитируемого станка) становится равным О, на выходе j дешифратора появляется сигнал, который устанавливает J триггер , в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода j триггера {Ц-в поступает на j вход выходного преобразо- i вателя 6, с выхода которого, как сиг нал запроса очередного кадра информации .от j станка, поступает в ЭВМ 1.

5 Одновременно единичный сигнал с выхода j триггера поступает на J управляющий вход коммутатора 13, который по этому сигналу по;р лючаёт выходы генератора 14 случайных чисел к входам счетчика 11.,-11. Этим же единичным сигналом с выхода J триггера 8, поступающим через элемент ИЛИ 15, запускается датчик 14 случайных чисел. Генератор 14

5 случайных чисел формирует числа, распределенные по экспоненциальному закону, которые в параллельном коде поступают через кс мутатор 13 в соответствуЮ1 й j сметчик .

После занесения информации в очередной счет.чик он опять начинает счет в соответствии с поступлением импульсов с генератора 12 тактовых импульсов. Поскольку чиа1а,заносиNfete в счетчики 11.|-11, распределены по экспоненциальному закону, то и время счета, имитирующее время отработки кадра, распред«гляется также по экспоненциальному закону.

Для нормального функционирования системы группового числового программного управления нео{5ходи.мо выполнение условия

()

огр ilj 4btB, где t :,.r время отработки j станком

ОТР 1/1 ,«

I кадра управляющей про-.- траммы;

BWb iH/j PS с момента поступления -от j станка запроса i+l кадра до окончания вывода этого кадра. То есть информация (очередной i+1 кадр управляющей .программы) из ЭВМ 1 в ответ на очередной i запрос информации , поступивший в нее с j выхода выходного преобразователя 6, должна поступить на входной преобразователь 5.раньше появления i-1

сигнала на выходе J дешифратора 10,-10(,.

Очередной -1 кадр управляющей программы побайтно выводится из ЭВМ 1 по своему каналу для каждого j станка на входы в:)(одного преобра зователя 5 Каждый байт выводи/)Ю го кадра с j выхода .вход,иого пре образователя 5 поступает на соответствующий дешифратор 7-1-7f,. При наличии в вьгееденном байте символа конца кадра на в««1хрде дешифратора гюЯВляется сигнал, поступакиций на вход соответствующего j триггера , устанавливающий его в нулевое состояние.

По окончании времени счета соответствующего j счетчика на внходе соответствуйтего j дедаифратора появляется сигнш, устанавлйвак« ий: соответсгву ющий j триггер в единичнде состояние, при этом формируется очередной, запрос .1+2 KcMipaJ стан«а, j поступа1ои й через выходной преобразЬ Ватель 6 в ЭВМ 1, а в j счетчик 11 -11 занЪсйтся число, имитиру|(М1е1ё время отработки i+1 кадра управлявцей программы.) станка.

Таким образом, если условие (ij выполняется, то на единичный и нулевой входы J триггера 8 -Яу, должны поочер едно поступать сигна.пы с выхЬ да j дешифратора , и выхода j

дешифратора ,:,.

Если условие не выполняется, Т.е если ЭВМ 1 з йпаздывает с .выводом ; оч(ред«о1 бкйдра-управляющей прагранмы, то на единичный вход j триггера пбступ подряд два или несколько,, .в зависимости от запаздаванИя и времени ,отработки кадра, сигналов, причем каждый сиг- налпослепервого пройдет через j ; элемент совпадения и злемёнт

ИЛИ 16 в счетчик 17 запаздываний. По окончании вывода из ЭВМ 1 очередного кадра управляющей программы J станка на выходе j дешифратора .

появляется сигнал, устанавливающий

j триггер , в нулевое состояние,

после Чего работа устройства продолжается,.

Для останова устройства нёобходимо остановить генератор 12 тактовых импульсов, после чего в счетчике 17 запаздываний останется число, характеризуедее степень запаздывания Э8Н 1. по выводу информации в

устройства ЧОУ в моделируемой системе групгйэвбгочйслоеюго Программного управления,

Дш измвиег«4й иитенсивностй лоступления запросов в ЭВМ V необходано изменять частоту генератора 12 тактовых ийпульсов.

Преимущество предлагаемого устройств сдасТойт в том у что за счёт с аспёчвшя распределения й;йтереапов

времени мёяэду запросами по экспо ненциал ному закону оно более доеТдбер1 Ь .имитирует реальну сисТе-му, а за счет pefnсТрации запазды вании ЭВМ е выводе иkфcfpмaции позволяет опреде лить границы области устойчивого функционирования систеМЫ;-, : .; -. ,;, -. : .:;- :. ;,;. эффект от использования пр едлагаемрго Устройства появляется за счет большей достоверности иттащии реального рбъёк.тауу1равления (станков с ЧПУ), обеспечиёакяд й ёозмо носТь устанреле |ия с большей Точностью , области устойчивого функционирования системы и граничных УСЛОВИЙ на зтапе. отладки .V ЭТо, в свою , улуч-; шаёт показатели функционирования системы. :в реальных .условиях и уменьшает вероятность появления брака в процессе-обработки деталей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ГРУППОВОГО ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее ЭВМ, входами падключенную к выходам выходного преобразователя, а выходами к входам входного преобразователя, генератор тактовых импульсов, и по количеству моделируемых станков триггеры, выходы которых соединены с входами выходного преобразователя, отличающееся тем, что. с целью расширения -области применения устройства, в него введены первая группа дешифраторов, по числу триггеров, первый элемент ИЛИ, счетчик запаздываний, по числу триггеров элементы И и последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, генератор случайных чисел, коммутатор, группу по числу триггеров, счетчиков и вторые дешифраторы,.выходы которых соединены с первыми входами триггеров и элементов И, подключенных вторыми входами к выходам триггеров и к входам коммутатора и второго элемента ИЛИ, выход генератора тактовых имг)ульсрв соединен со счетными; вхо§ дами счетчиков, а выходы всех элементов И через первый элемент ИЛИ подключены к входу счетчика запаздываний, вторые входы триггеров сое- динены через первые дешифраторы с S, выходами входного преобразователя, выходы счетчиков соединены с входами вторых дешифраторов. сЬ 4 О СХ)