Система программного управления станками Советский патент 1978 года по МПК G05B19/418 

(54) СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАНКАМИ

1

Изобретение касается систем числового программного управления (ЧПУ) технологическим оборудованием.

Известны системы, в которых одна электронная вычислительная машина (ЭВМ) управляет работой группы станков с ЧПУ, причем кроме ЭВМ в системе имеются средства, осуществляющие некоторые функции числового программного управления, например интерполяторы 1,2.

Основным режимом работы ЭВМ в таких системах является режим прерывания по запросам на управляющую информацию от интерполяторов. Существуют потери времени ЭВА, связанные с сохранением и восстановлением содержимого программно-доступных регистров при обработке прерываний. Особенно ощутимы такие потери в системах с большим количеством управляемых станков и малым временем отработки кадров управляющей информации интерполяторами, что имеет место при использовании в системах линейных или малоразрядных интерполяторов.

Наиболее близким техническим решением к предложенной является система программного управления станками, содержащая ЭВМ и по числу управляемых станков последовательно соединенные интерполяторы, входы которых

подключены к ЭВМ, и устройства станочного управления 3.

Однако для этой системы характерно недостаточное бьгстродействие.

Целью изобретения является значительное снижение потерь машинного времени вычислительной машины, связанных с обработкой прерываний, за счет сокращения количества прерываний процессора, т. е. повыщение быстродействия системы.

Это достигается тем, что предложенная система содержит по числу управляемых станков устройства задержки прерываний, входы которых подключены к входам и выходам интерполяторов, опращивающие выходы кггорых соединены с электронной вычислительной машиной., подключенной к выходам устройств задержки прерываний.

Устройство задержки прерываний может содержать элемент задержки, вход которого подключен к единичному входу триггера и является входом устройства , другим входом которого является нулевой вход триггера, выход элемента задержки соединен со входом элемента совпадения, другой вход которого подключен к единичному выходу триггера, а выход является выходом устройства.

Устройство задержки прерываний может также содержать дополнительный элемент совпадения, входы которого подключены ко входу устройства и единичному выходу триггера, а выход - ко входу элемента задержки, управляющий вход которого. соединен с нулевым входом триггера.

На фиг. 1 представлены структурная схема системы и устройство задержки прерываний, вход которого подключен к опрашивающему выходу интерполятора; на фиг. 2 - структурная схема системы и устройство задержки прерываний, вход которого подключен к управляющему выходу интерполятора.

Система содержит ЭВМ 1, состоящую из запоминающего устройства 2, устройства 3 ввода-вывода и процессора 4, устройства 5 задержки прерываний, состоящие из элемента совпадения 6, элемента задержки 7 и триггера 8, интерполятора 9, устройства 10 станочного управления,причем процессор 4 имеет входы 11 и 12.

Устройство 5 содержит дополнительный 13 элемент совпадения. Элемент задержки выполнен в виде счетчика, счетный вход которого соединен с выходом дополнительного элемента 13 совпадения, а установочный вход - со входом устройства 5, связанным с выходом ЭВМ 1.

Система программного управления станками, показанная на фиг. 1, работает следующим образом.

Сигнал запроса на управляющую информацию следующего кадра, формируемый в момент начала отработки текущего кадра интерполятором 9, поступает в ЭВМ . 1 на программнообслуживаемый вход 11 процессора 4, не прерывая работы процессора. Одновременно сигнал поступает в устройство задержки 5 прерываний на вход элемента 7 задержки (счетчик) и на единичный вход триггера 8, устанавливая его в положение, при котором элемент 6 открыт.

Процессор 4 реализует программы группового управления, периодически опращивая вход 11. При наличии на входе 11 запроса от интерполятора 9 процессор 4 выдает управляющую информацию следующего кадра, хранящуюся в запоминающем устройстве 2, после ввода ее с устройства 3 ввода-вывода, на интерполятор 9 и одновременно сигнал сброса на нулевой вход триггера 8.

Если за время задержки, осуществляемой элементом 7 задержки, процессор 4 не успевает опросить вход 11 и выдать на интерполятор 9 управляющую информацию, сигнал запроса с выхода элемента 7 задержки через открытый элемент 6 поступает на прерывающий вход 12 процессора 4 и прерывает работу процессора 4 и немедленную выдачу управляющей информации на интерполятор 9. Интерполированные данные с интерполятора 9 поступают на устройство 10 станочного управления. Время задержки (tj)., определяемое элементом 7 задержки, рассчитывается по формуле

I J icwuH 14

где Чкм/н - минимальное время отработки интерполятором кадра управляющей информации;

tg - время выдачи управляющей информации на интерполятор из ЭВМ.

Система программного управления станками, показанная на фиг. 2, работает следующим образом.

Сигнал запроса на управляющую информацию следующего кадра, формируемый в момент начала отработки текущего кадра интерполятором 9, поступает в ЭВМ 1 на программно-обслуживаемый вход 11 процессора 4, не прерывая работы процессора, и на единичный вход триггера 8 (прерывания), устанавливая его в положение, при котором элементы 6 и 13 открыты. Импульсы, управляющие движением исполнительных органов устройства 10, с выхода интерполятора 9 поступают через открытый элемент 13 на вход предварительно устанавливаемого счетчика 7. В счетчике установлена величина задержки прерывающего сигнала N, определяемая по формуле N., N,-N«..+К,

где Nf - емкость счетчика;

N - количество импульсов, необходимое для отработки максимальной координаты;

К - величина упреждения возникновения прерывающего сигнала по отношению к моменту окончания отработки максимальной координаты, необходимое для обслуживания интерполятора по прерыванию и выраженное в количестве импульсов.

Величину упреждения можно рассчитать по формуле

If - i Sta

l-d-.eo loJ

где Ь - скорость подачи, мм/мин;

tj - время, необходимое ЭВМ для обслуживания интерполятора по прерыванию, мксек;

d - дискретность привода станка (величина перемещения на один импульс), мм; {} - обозначение целой части числа.

Процессор 4 реализует программы группового управления, периодически опращивая вход 11. При наличии на входе И запроса от интерполятора 9 процессор 4 выдает информацию следующего кадра, хранящуюся в запоминающем устройстве 2, после ввода ее с устройства 3 ввода-вывода на интерполятор 9, устанавливает триггер 8 в положение, при котором элементы 6 и 13 закрыты, рассчитывает и выдает на предварительно устанавливаемый счетчик 7 величину задержки прерывающего сигнала.

Если за время, требующееся для заполнения счетчика 7, процессор 4 не успевает опросить вход 11 и выдать на интерполятор 9 управляющую информацию, сигнал переполнения с выхода счетчика 7 через открытый элемент б поступает на прерывающий вход 12 процессора 4, вызывает прерывание работы процессора 4 и немедленную выдачу управляющей информации на интерполятор 9. Предложенная система управления группой станков позволяет значительно уменьшить потери машинного времени ЭВМ, связанные с обработкой прерываний, так как задержка прерываюш.его сигнала осуществляется в зависимости от величины отрабатываемой интерполятором координаты и скорости отработки. Это позволяет увеличить время, отводимое на опрос программно-обслуживаемого входа. Формула изобретения 1. Система программного управления станками, содержащая электронную вычислительную мащину и по числу управляемых станков последовательно соединенные интерполяторы, входы которых подключены к электронной вычислительной машине, и устройства станочного управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия системы, в нее введены по числу управляемых станков устройства задержки прерываний, входы которых подключены к входам и выходам интерполяторов, опрашивающие выходы которых соединены с электронной вычислительной мащиной, подключенной к выходам устройств задержки прерываний. 2.Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство задержки прерываний содержит элемент задержки, вход которого подключен к единичному входу триггера и является входом устройства, другим входом которого является нулевой вход триггера, выход элемента задержки соединен со входом элемента совпадения, другой вход которого подключен к единичному выходу триггера, а выход является выходом устройства. 3.Система по п. 2, отличающаяся тем, что устройство задержки прерываний содержит дополнительный элемент совпадения, входы которого подключены ко входу устройства и единичному выходу триггера, а выход - ко входу элемента задержки, управляющий вход которого соединен с нулевым входом триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент Великобритании № 1322128, кл. G 3 N, 1969. 2.Гусев А. П., Евгенев Г. Б. и Раппопорт Г. Н. Групповое управление станками от ЦВМ, М., «Машиностроение, 1974, с. 106. 3.Авторское свидетельство СССР № 433450 М. КЛ.2 G 05 В 19/18, 1972.

Фиг.1

Фиг.г