Устройство для моделирования систем группового числового программного управления

 

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 соединены через первые дешифраторы с S, выходами входного преобразователя, выходы счетчиков соединены с входами вторых дешифраторов. сЬ 4 О СХ)

И9) (И) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ С6ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3316302/18-24 .(22) 10,07,81 (46) 23.05,83, .Бюл. М 19 (72) И.П,Потехин (53) 621.503.55(088.8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР

4Г 482750, кл. 6 06 F 15/20. 1975, 2, Комплексы СМ-1, СИ-2. Каталог. Северодонецк, 1977.

3. "Автоматические линии и металлорежущие станки", 1979, и 12, с. 12-.

14 (прототип), (5") (57) УСТРОЙСТВО N1a ИО ЕЛИРOSAНИЯ СИСТЕМ ГРУППОВОГО ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ., содержащее ЭВИ, входами подключенную к выходам выходного преобразователя, а выходамик входам входного преобразователя, генератор тактовых импульсов, и по количеству моделируемых станков триггеры, выходы которых соединены с входами выходного преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, Зсю а 06 а 7/48; G 05 В 19/18; а 05 В 19/417 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 соедине- ны 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 сое" динены через первые дешифраторы с выходами входного преобразователя, выходы счетчиков соединены с входами вторых дешифраторов, 1039468 тируется обмен сигналами между управ. ляющей ЭВМ и станками с ЧПУ. Время обработки станками очередного кадра управляющей прорраммы имитируется временем заполнения счетчика тактовыми импульсами, Момент конца отработки кадра j станка имитируется появлением сигнала на выходе де"

10 шифратора, который, перебрасывая J. триггер, формирует запрос информа" ции (очередного кадра управляющей программы) íà j выходе выходного преобразователя, Поступление из ЭВМ информации в ответ на запросы ими" тируется появлением сигнала íà 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 последоватеяьности импульсов с одинаковой частотой, сдвинутые друг относительно друга на по. стоянную величину 3 .

Однако это устройство имеет слеИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при анализе систем группового числового программного управления станками, Известны методы моделирования систем группового числового программного управления станками на электронных вычислительных машинах (ЭВМ), когда пу ем программного описания процесса функционирования системы группового числового программного управления и (или) объекта управления имитируется их взаимодействие,.

Однако моделирование таких сложных систем на ЗВМ не всегда эффективно вследствие необходимости сос» тавления сложных программ и пере» программирования при изменении ис" следуемой структуры. Составление же универсальной моделирующей программы имеет еще большую трудоемкость программирования, а также требует высокой точности воспро" изведения временных интервалов, ко» торые не всегда достаточно достовер. но воспроизводят моделируемый про-... цесс или систему.

Известно устройство для моделирования системы группового числоеого программного управления, в ко" тором при помощи генератора случайных чисел и блоков моделирования цепи Маркова моделируются запросы в систему массового обслуживания, которые фиксируются и обрабатываются методами статической обработки )), Недостаток этого устройства в том, что в нем моделируются только запросы в систему управления беэ учета воздействия системы на объект (источник заявок).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для моделирования системы группового числового программного управления, в котором функции управления реализованы в ЭВМ, а стан. ки с ЧПУ и каналы связи моделируются аппаратным способом. 2 3.

Известно также устройство, содержащее 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 ими30

45 дующие недостатки: оно не позволяет фиксировать запаздывание поступле. ния информации из ЭВМ при частоте .запросов, превышающей допустимую, что не дает возможности оценить гра. ницы устойчивого функционирования системы;. вследствие фиксированных интервалов между запросами станков

ЭВМ работает в облегченных условиях, далеких от реальных, так как в реальных системах запросы отдельных 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 фаэ между последователь ностями, относительного же значения изменить невозможно.

Целью изобретения является расширение области применения устройства путем независимого формирования распределения интервалов времени между запросами от станков

3 10.1 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 сис.тем группового числовоro программного управления содержит ЭВМ 1, включающую процессор 2 и подключенные к нему оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). 3 и устройство 4 ввода-вывода, входной преобразователь 5, выходной преобразователь 6, rpywy первых дешифраторов 7„-7,, группу триггеров 8 -8„, группу элементов совпадения 9„-9„, группу вторых дешифраторов 10„-10>, группу счетчиков 11.,- 11„, генератор 12 так- товых импульсов, коммутатор 13, генератор .14 случайных чисел, элементы

ИЛИ 15 и 16, счетчик 17 запаздываний, а коммутатор 13 состоит из элементов И 18-23, генератор одиночных импульсов 24, элементы ИЛИ 25 и 26, ЗВИ 1 представляет собой исследуемую систему управления и реали. зует функции управления, все остальные устройства имитируют объект управления (станки с ЧПУ и каналы связи) .

Входной и выходной преобразователи 5 и 6 соответственно предназна9468 4 чены для согласования интерфейса ЭВМ с остальными элементами устройства для моделирования. В связи с тем, что в качестве управляющей ЭВМ а сис" темах группового числового программно.

ro управления в основном используются ЭВИ типа И-6000, СИ-1, СИ-2, в качестве входного преобразователя

5 можно использовать модуль вывода

1ð импульсных сигналов (МВИС) А641-10, а в качестве выходного преобразователя 6 - модуль ввода инициативных сигналов (МВвИС) А-622-8 из номенклатуры СМ-ЭВИ 2.

В ЭВМ 1 ОЗУ 3 и устройство 4 ввоДа-вывода подключены к процессору.

Выходы процессора 2 ЭВИ 1 подключены к входам входного преобразова. теля 5, а входы - к выходам выходного го преобразователя 6. Выходы входного преобразователя 5 подключены к входам первых дешифраторов 7 -7, Выходы первых дешифраторов 7 -7п подключены соответственно к вторым вхо 5 дам триггеров 8 -8п, Первые входы триггеров 8„-8 „ и первые входы элементов 9„-9„ совпадения подключены соответствейно к нулевым выходам вто. рых дешифраторов 10 -10„, Вторые зо входы элементов 9„-9, совпадения, входы 1-и выходного преобразователя

6, управляющие входы 1-и коммутатора 13 и входы элемента ИЛИ 15 подключены к выходам триггеров 8„-8 соответственно. Входы вторых дешйфратороа 1О -10 подключены к выходам

1 соответственно счетчиков 11 11„.

Информационные входы счетчиков 11111 подключены к выходам соответственно 1-п коммутатора 13, Счетные

4О входы счетчиков 11 "1 1 подключены . и к выходу. генератора 12 тактовых импульсов.

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

Информационные входы коммутатора (первые входы элементов И) подключе5О ны к выходам датчика 14 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

ы триггеров 8.

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

1019468 Ь значения для работы предложенного устройства в целом.

Схема формирования исходной ин- формации для двух счетчиков (фиг.2)

GocTGHT иэ генератора одиночных импульсов 24, выход которого через переключатель К подключен к вторым входам элементов ИЛИ 25 и 26, первые входы которых подключены к выхо" дам триггеров 8, а выходы элементов

ИЛИ 25 и 26 подключены к входам элементов ИЛИ 15 и управляющим входам коммутатора 13 (вторыи входам элементов И), Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все триггеры и счетчики находятся в нулевом состоянии, Перед пуском системы в счетчики 11 - 11 заносятся произ1 вольные числа, Для этого переклю" чатель 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 t5, Сигнал с выхода элемента ИЛИ 15 запускает генератор 14 случайных чисел, информация с выхода которого проходит через подготовленные к работе элементь1 И первой группы (И 18-20) на счетчик

11 .. Таким образом в счетчик »„ заносится начальное, число. Затем переключатель К переводит" ся в положение "2" и. вновь запускается генератор 24, При этом начальное число заносится аналогично описанному через элементы И второй группы (И 21-23) в счетчик 112, Для занесения информации в и счетчиков необходим переключатель на и положений, и элементов ИЛИ и и запусков генератора 24, 8 процессе работы устройства занесение информации в счетчики -»1 и

» осуществляется аналогичным образом, только вместо сигналов генера. тора используются сигналы с выходов триггеров 8.

Процессор 2 ЭВИ 1 организует за грузку через устройство 4 ввода-вывода в ОЗУ 3 программного обеспечения, информационных массивов и управляющих программ для управления . станками, Затем запускается генератор

12 тактовых импульсов. Счетчики 1 1 -11и :. работают на вычитание и, когда состоя" ние j счетчика (где )1,2...,,пномер имитируемого станка) становит5 ся равным "0", на выходе .j дешифратора 10 - 10 появляется сигнал, который устанавливает j триггер 8„-8

1 и в единичное состояние, Единичный сигнал с выхода j триггера 8>-8 посту"

10 пает на j вход выходного преобразователя 6, с выхода которого, как сиг» нал запроса очередного кадра информации:от j станка, поступает в

ЭВИ

15 Одновременно единичный сигнал с выхода j триггера поступает на j управляющий. вход коммутатора 13, который по этому сигналу подключает выходы генератора 14 случайных чи20 сел к входам счетчика 11 -11„. Этим же единичным сигналом с выхода j триггера 8 „- 8„, поступающим через элемент ИЛИ 15, запускается датчик

14 случайных чисел. Генератор 14

25 случайных чисел формирует числа, распределенные по экспоненциальному закону, которые в параллельном коде поступают через коммутатор 13. в соответствующий j счетчик 11 -11

Ь щ После занесении информации в очередной счетчик он опять начинает счет в соответствии с поступлением импупьсов с генератора 12 тактовых ймпульсов. Поскольку числа,заноси- . мые в счетчики 11.;- 11„, распределены по экспоненциальному закону, то и время счета,. имитирующее время отработки кадра, распределяется . также по экспоненциальному закону, Для нормального функционирования системы группового числового программного управления необходимо выполнение условия .. >t, ., (11 отр 1/j Üüà,1+ l(j

45 где t:, -. время отработки j станком атр 16 кадра управляющей про— - граммы;

t>b> >qq/j-время с момента поступле50 ния от j станка запроса

i+1:кадра до окончания вывода этого кадра.

То есть информация (очередной 1+1 кадр управляющей,программы) из ЗВМ

1 в ответ на очередной i запрос ин-. формации, поступивший в нее с j выхода выходного преобразователя 6, должна поступить на входной преобразователь 5 раньше появления 1-1

7 101 . сигнала на выходе j дешифратора

110„-10Ü.

Очередной 1-1 кадр управляющей программы побайтно- выводится из ЗВМ.

1 по своему каналу дпя каждого j станка на входы входного преобразователя 5, Каждый байт выводияо" го кадра с 1 выхода входного .преобразователя 5 постуггает на соответствующий дешифратор 7. -7„ . При наличии в выведенном байте символа конца кадра на выходе дешифратора появляется сигнал, поступающий на вход соответствующего j триггера

8. -8, устанавливающий -его в нулевое состояние. по окончании времени счета соответствующего J счетчика 11,-11 на внхсще соответствующего J дешифратора. 1 О. -10 появляется сигнал,"устанавливающий :соответству ющий ) триггер 8 - 8 в единичное состояние, при этом формируется оче». редной.запрос 1+2 кадра j станка, . поступающий через..выходной преобраэо ватель 6 в ЭВМ 1, а- в j. счетчик

11„-11 заносится число, имитирующее время отработки 1+1 кадра управля" ющей программы,j станка.

Таким образом, если условие (1J выполняется, то на единичный и нулевой входы j триггера 8 1-8 должны поочередно поступать сигналы с вйхода. j дешифратора 10,, 10,„ и выхода дешифратора 71-7<, . Если условие йе выполняется, т.е. если ЭВМ l..запаздывает-с выводом очередного :кадра." управляющей праrpa, то на единичный вход j:òðèãгера 8. -8, поступит йодряд два-или несколько, в зависимости от времени . запаздывания и.времени .отработкикадра, сигналов, причем каждый сиг-" нал. после nepsoro пройдет через j. элемент 9„-9г, совпадения и элемент

9468 8

ИЛИ lб в счетчик 17 запаздываний, По окончании вывода из ЭВМ 1 очередного кадра управляющей программы J станка на выходе j дешифратора 7,„-7 появляется сигнал, устанавливающйй

j триггер 8 -3„ в нулевое состояние,. после чего работа устройства продолжается, Для останова устройства необхо10 димо остановить генератор 12 тактовых импульсов, после чего в счетчике 17 запаздываний останется число, характеризующее степень запаздывания ЭВМ 1, по выводу информации в

tS устройства ЧЦУ. s моделируемой системе групгювого числового 1рограммного управлейия, Для изменения интенсивности по- ступления запросов .в ЭВМ 1 необхо 2в димо изменять частоту генератора 12 тактовых импульсов.

Преимущество предлагаемого устройства: состоит в том, что за смет- обеспечения распределения ийтереалов

25 времени между запросами по экспонейциальному закону оно более достоверн6 имитирует реальную систему .; а.за счет" регистрации запаздываний ЗВМ в выводе информации поэвоjg ляет определить. границы области устойчивого функционирования систеMH °

Эффект от использования предлагаемого устройства появляется за счет большей достоверности имитации реального объекта управления (станков, -" с ЧПУ), обеспечивакицей: возможность установления с большей. точностью

° области .устойчивого функционирования системы и граничных условий на этапе отладки:..-.Это, в свою очередь, улучшает йеказатели функционирования системы в реальных .условиях и умень-: шает, вероятность появления брака в.

::. процессе.. обработки деталей.

1019468

10>9468

ВНИИПИ Заказ 3708/45 Тираж 706 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4