第四章计算机数字控制.pptVIP

多微处理器结构的特点 为了满足高速化、复合化、智能化、系统化的要求，现代CNC装置多采用多微处理器结构，其主要特点是： ⒈ 多微处理器结构多采用模块化结构，具有比较好的扩展性。 ⒉ 多微处理器结构的CNC装置可提供多种选择功能,可以配置多种控制软件,因此可适用于多种机床的控制。 ⒊ 系统的集成度和可靠性高。 ⒋ 具有很强的通信能力,能很方便地进入FMS、CIMS。 ⒌ 能够进行多种语言显示。 并行处理 定义：计算机在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上相同或不同的工作。常采用资源重复、时间重叠和资源分时共享等方法。 资源重复：用多套相同或不同的设备同时完成多种相同或不同的任务。 时间重叠：根据流水处理技术，使得多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套设备的几个部分，也称为资源重叠流水处理。 资源共享：多个用户按照时间顺序使用同一套设备。 CNC硬件通常采用资源重复并行处理方法。 CNC软件设计主要采用资源重叠的流水线处理和资源分时共享的并行处理方法。 并发处理和流水处理的特征 在任何时刻（流水处理除开始和结束外）均有两个或两个以上的任务在并发执行。 并发处理和流水处理的关键是时间重叠，是以资源重复的代价换得时间上的重叠，或者说以空间复杂性的代价换得时间上的快速性。 前后台程序运行关系图 前后台型结构模式的特点 任务调度机制: 优先抢占调度和循环调度。前台程序的调度是优先抢占式的；前台和后台程序内部各子任务采用的是顺序调度。 信息交换:缓冲区。前台和后台程序之间以及内部各子任务之间的。 实时性差。在前台和后台程序内无优先级等级、 也无抢占机制。 该结构仅适用于控制功能较简单的系统。早期的CNC系统大都采用这种结构。 中断型软件系统结构图 中断型结构模式的特点 任务调度机制：抢占式优先调度。 信息交换：缓冲区。 实时性好。由于中断级别较多（最多可达8级），强实时性任务可安排在优先级较高的中断服务程序中。 模块间的关系复杂，耦合度大，不利于对系统的维护和扩充。 80～90年代初的CNC系统大多采用这种结构。 实时中断处理 CNC中断管理主要由硬件完成，系统的中断结构决定了系统软件的结构。CNC系统的中断类型有以下几种。 外部中断：主要有光电阅读机读孔中断，外部监控中断和键盘及操作面板中断。 内部定时中断：主要有插补周期定时中断和位置采样定时中断。 硬件故障中断：各种硬件故障检阅装置发出的中断。 程序性中断：程序中出现的各种异常情况的报警中断。 CNC 第四章 计算机数字控制装置 4.2 CNC系统的硬件结构 ARM微处理器：接受指令、编译；并行多任务调度和资源 管理等。配备多种接口。 DSP数字信号处理器：采用哈佛结构，处理速度快；运算 能力强；方便用户设计和调试等。在高性能数控系统中有 重要的应用价值。 CNC 第四章 计算机数字控制装置 4.3 CNC系统的软件 4.3.1CNC系统软件的组成与功能 组成：由CNC管理软件和CNC控制软件两部分组成。 管理软件 操作系统 控制软件 零 显 输 故 机 件 程 序 示 处 理 入 输 出 障 诊 断 ... 编 译 处 刀 具 补 插 补 运 位 置 控 床 输 入 主 轴 控 ... 管 管 处 理 偿 算 制 输 制 理 理 理 出 CNC 第四章 计算机数字控制装置 4.3 CNC系统的软件 ①输入程序 把加工程序、控制参数和补偿数据输入到CNC装置中。 ②译码程序 将程序段中的工件轮廓信息、进给速度等工艺信息和辅助 信息翻译成计算机识别的数据形式，并按一定格式存放在 指定的内存专用区域。翻译过程中对程序段进行语法错误 检查和逻辑错误检查，发现错误立即报警。 CNC 第四章 计算机数字控制装置 4.3 CNC系统的软件 序 程 程序 缓冲 存储 区 译码 译码 缓冲 存储 区 插补 准备 插补 缓冲 存储 区 交换 插补 工作 存储 区 插补 插补 输出 存储 区 ③数据处理程序 刀具半径和长度补偿、速度处理、辅助功能等处理 CNC装置的软件组成 CNC装置的软件构成如图4-4所示，包括管理软件和控制软件两大部分。管理软件主要包括输入、I／O处理、通信、诊断和显示等功能。控制软件包括译码、刀具补偿、速度控制、插补和位置控制及开关量控制等功能。 CNC系统软件的工作过程 1．输入 CNC系统的输入内容包括零件数控加工程序、控制参数和补偿数据。一般通过键盘、RS232C接口等方式输入，这些输入方式采用中断方式来实现，且每一种输入法均有一个相对应的中断服务程序。其工作过程是先输入零件加工程序，然后将程序存放到缓冲器中，再经缓冲器将程序存储在零件程序存储器单元内。对于控制参数和补偿数据等可通过键盘输入存放在相应的数据寄存器内