Структура системы CNC-типа

Особенностью систем CNC-типа является наличие управляющей микроЭВМ или микропроцессорного контроллера для управления технологическим оборудованием в канале управления. Связь с датчиками управляемых координат, приводами технологической установки осуществляется через стандартные или специализированные устройства сопряжения с объектом (УСО), выпускаемые промышленностью или изготовляемыми разработчиками самостоятельно.

В общем случае в состав такой системы входят 4 подсистемы:

- подсистема преобразования и ввода информации с датчиков координат электропривода и состояний объекта управления;

- подсистема преобразования и вывода информации в исполнительные органы технологической установки;

- подсистема обработки информации и внешней памяти;

- подсистема оперативной связи с оператором-технологом.

В состав подсистемы преобразования и ввода информации могут входить: аналоговые мультиплексоры, аналого-цифровые преобразователи, мультиплексоры цифровых сигналов, наборы входных регистров, преобразователи частота-код и др.

В состав подсистемы преобразования и вывода информации входят обычно: цифроаналоговые преобразователи, наборы выходных регистров, демультиплексоры аналоговых

сигналов, преобразователи код-частота и др.

В основе обобщенной структуры системы CNC-типа лежит МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНЫЙ принцип построения, при котором общая шина является той магистралью, через которую осуществляется обмен информацией между всеми устройствами, подключенными к общей шине.

Принцип модульности означает возможность развития системы путем сопряжения требуемых дополнительных устройств в форме отдельных модулей, подключаемых к общей шине посредством контроллеров.

Несмотря на разнообразие задач, которые решает управляющая ЭВМ все процессы, происходящие на системной магистрали, определяются операциями записи, чтения, прерывания и прямого доступа к памяти.

В процессе взаимодействия любых двух устройств одно из них выполняет активную - управляющую роль, второе является управляемым исполнителем. При обмене информации между устройствами работает принцип КВИТИРОВАНИЯ (запроса- ответа), когда каждый управляющий сигнал, посланный задатчиком, подтверждается сигналом исполнителя. Активным устройством в большинстве случаев выступает центральный процессор.

В системах CNC-типа используется три основных способа обмена информацией:

- программируемый ввод-вывод;

- ввод-вывод по прерыванию;

- обмен информацией с прямым доступом к памяти (ПДП).

Использование того или иного способа зависит от быстродействия самого процессора и обслуживаемого им внешнего устройства. В том случае, когда длительность приема и обработки вводимой информации не приводит к ее потере, приемлем программируемый ввод-вывод путем последовательного опроса (поллинга) каналов ввода-вывода по заложенной программе под контролем и по инициативе процессора.

По сигналу синхронизации от процессора на адресные линии поступает информация об адресе конкретного внешнего устройства (порта), который дешифрируется внешним устройством, а затем процессор     инициализирует    процедуру       "Чтение-    запись". Запрошенный по указанному адресу порт активизируется и передает информацию на общую шину или принимает ее.

Роль процессора и внешнего устройства меняется при использовании режима ввода-вывода по прерыванию. В этом случае требование обмена информацией выставляется со стороны внешнего устройства в виде сигнала требования прерывания (ТПР), а готовность провести обмен данными подтверждается процессором сигналом предоставления прерывания (ППР). Удовлетворяя запрос на прерывание, процессор завершает выполнение текущей команды, и переходит к  выполнению подпрограммы обслуживания прерываний в соответствии с заданным вектором прерывания для данного внешнего устройства.

При этом работает принцип LIFO (Last in, first out – последний пришел, первый вышел) или FIFO (first in, first out -первый пришел, первый вышел) взаимодействия головной программы и подпрограмм обработки прерываний от внешних устройств через стековую память процессора. Обмен по прерыванию позволяет эффективнее использовать ресурсы процессора, но требует более

развитых аппаратных и программных средств (контроллеры прерываний).

При необходимости обработки больших массивов информации с высоким быстродействием используется принцип обмена с прямым доступом в память, который предполагает исключение процессора из руководства обменом информацией и предоставление этого руководства внешнему устройству, которое захватывает управление общей шиной на себя. Аппаратное исполнение устройств, работающих по этому принципу, самое сложное и предполагает наличие контроллеров ПДП.