Цифровое устройство числового программного управления
Союз Советских
Социалистических
Респ (блик
>) 441858 (61) Дополнительное к авт. (22) Заявлено 21.07.71(21) с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05. 10,78
1) М. Кл.
05 В 19/18
Гооударотаенный комитет
Соната Мнннотроа СССР по делан(изобретений н отнрытнй
3) УДК 681.323:
:621.9-503.55 (088,8) (45) Дата опубликования о
А. П. Гупьденбапьк, В. И. Ивченко, Т. И. Казакевич, Л. П. Козлов, В. Г, Копосов, Н. И. Колосова, B. Ф. Мелехин. Л. С. Попандопупо и С, Л. Чечурин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО
ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО
УПРАВЛЕНИЯ
Изобретение о,носится к Области автоматиз311!(и х правления контурным персме! Ц С И 1I С М P 2 (< 0 1 И \ 0 Р Г 2 H O B 3 D T(i )1 2 T È < C C I(I I. i устройств:i предназначено <(л51 использоВ21! 1151 г> Cll "I C I 3;(ЧИ С IО НОГО I I POI Р 3)! 11101 0 < I i P ii I I, 1 (1! I Я .
И:<в(!СГIII>! IIII(()ponblp хстройства чис,10ВОГ!< Il!)OI !
; IIPil I!. ICII lIB ББО 10)1, ВЬ:ХОД КОТОРО! 0
I IO К, Ю "1 С(1 К О >ф(. Р110 МУ 113 КО!11 IT(..110, 2 K соотвегствс!о!цим вылходам буфсрного нако1! и I c, 1 H 1! О;< с О (-:. (и н (. н ы o i I p p 3 ò è B í û ñ pe à i! c ò р û и Вычисл:<тсль, блок управления приводами ст!I!H2, у<<равлясмый Icnpp2Top и олок технологи> ЛЬТОМ Х ПР3 В IPH I< 51.
Предлагаемое устройство отличается Тс», что в него введены блок управления программой, блок управления командой, схем3 приоритета и схема контроля результатов вычислений, а буферный накопитель, оперативные регистры и вычислитель выполнеilbl В ВИДС СДИНОГО МВГНИТНОГО MBTPH×ÍOÃO накопителя с общими разрядными шинами.
При этом группы адресных шин матрич <ОГO накопителя, соответствующие буферному н»копителю, оперативным регистрам и Bb!÷nñлителю, через дешифраторы адреса и им-!
1УЛbсныс фОРМИРОВВТЕ.IИ ТОКа СВЯЗ(1Н!.<
5 COOTBPTCT IОЩИМИ ВЪ|ХОД2МИ ОЛОКОВ, liравления командой! б.<ока уп)ав,)сн;!51 1 Оо:раммой, другие выходы которого подклю:1;— ны к входам блока правления вводом, П ) ibT3 УHP2B 1СН1151, СХ(..<Ы ПРаВ. 1PI! Il .I IIPII вода ми ста н ка, схемы контр ол я резул ь; 3— тов вычислений и схемы приоритста. 1)хо.ды блока управления програмз!ой сос UIHPHbl с соответствующими выходами блoка
>> Г!РН Влен115! ко)! 1!InoA. схс»1ы l(OH I ()<),15<,)сзультатов вычислений. пульта управления
lа схемы приоритета. Разрядные шины матри<ного н акоп ител я через усилители и кл нтч и подсоединены к регистру регенерации, схеме контроля результатов вычислений, управляемому генератору и блоку технологических
20 2ВТОх13ТОВ
Кроме того, схема приоритета имеет двуxпозиционные и трехпозиционные ключи. сердечники регенерации состояния ключей и импульсные формирователи тока. Обмотки
441858 сч)ггывания двухпозиционных и трехпозпцпонного ключей подсоединены к обмоткам записи сердечников регенерации, в цепь считывания которых включены обмотки записи импул ьсных форм и ров ате.чей тока и обмотки сброса ключей.
Это позволяет уменьшить количество используемой аппаратуры, упростить устройство и повысить его надежность.
На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— схема приоритета.
Функциональная схема содержит магнитный матричный накопитель 1, состоящий из буферного запоминающего блока 2, оперативного запоминающего блока 3, функциональной части 4; дешифратор 5 адреса буферного запоминающего блока, дешифратор 6 адреса оперативного запоминающего блока, импульсные формирователи 7 тока, усилители 8 воспроизведения, кл!очи 9, регистр 0 регенерации, схему 1! контроля результатов вычислений, управляемый генератор 12, блок 13 технологических автом»тов. с ему 14 приоритета, блок 15 управления вводом, блок !6 управления программой, блок 17 управления командой. реп!стры 18 и 19 адреса, пул т 20 упр»влснпя, блок 21 управления приводами станк».
Схема приоритета включает в себя сердечники 22 и 23 с обмотками 24 и 25, образующие двухпозиционный ключ, сердечники 26 и 27 с обмотками 28 и 29, образуюсцпе второй двухпозиционный ключ, сердечники 30, 31 и 32 с обмотками 33, 34 и 35, образующие трехпозиционный ключ, формиp0BaTелп 36 и 37 тока, сердечники 38 — 44 регенерации, диодные узлы 45 и 46, сердечники 47, 48 и 49 выходных формирователей, диодные узлы 50 и 51, выходные формировате,<и 52. х<с р<)!)Ство работает следующим оораЗОМ.
П(< I(ttj)OIIBB03kITCH имп <лЬСОм Тока, IIOсту.>а!0(цпм из пульта 20 на вход 53 блока 16. Ixat(правило, блок управления наи!!Пает функционировать, осуществляя llpoграмму передачи информации пз б. !(>ка 2
В блок 3. Эта программа осу!Нес,ляется в виде посл«дов»тельностп I(0xlaltj,, В<>зоуждаемых по Выходу 54 блока 16, II соответствует ка)кдой команде. адресной информации, постх паюшей на Вхо (!.! дешнфраторов 6 и 5, регистров 18 и 19. Выполнив
JiO)I a t1,,, 0 101(1 7 110 Bhi XO jX 55 возоуждает сиг)1»л окончанп)1, являю!цийся запросом на Очереднуlо команду из о, 10ка 16. 1юбая из выполняе Ihlx команд 3»кл<очается в возбуждении соответстцуюгцi!x управляющих сигналов с выходов 56 010ка 17. Эти cltf II» lbl B виде импульсов т(п;;< обеспечивают в соответствующие такты BOBбу>кденпс деllltt(l)pk!тор» 5 (считывание и заil!Ich ?лок» 2); . Illll(l)p»Top» 6 (
l5
2S
-)0
55 нпе и запись блока 3); передачу адре«а из регистра 19 пли 8 в дешпфр»тор 6;
Возбуждение управляющих Входов формирователей 7, обеспе ивающпх импульсы различной амплитудь! It по IHpllocTII, В общем случае, одновременно в адресных HIIIHax нескольких ячеек функциональной части 4 накоп п тел я.
В зависимости от амплитуды и полярности адресного тока в адресной шине ячейки выполняется та или иная логическая операция над всеми разрядами слова, xpaHHII(eãîся в этой ячейке, и слова. поступаю!цего по разрядным шинам записи. Прн этом в такт считывания функциональной части может быть проведено либо считывание одной ячейки импульсом тока -I, что соответствует появлению сигнала на входе усилителя 8 i-го разряда а, (а, — один разряд хранившегося в линейке слов»), либо считывание одной ячейки импульсом +1, что соответствует появлению сигна. 10B H;I Входе усилителя I-го разряда а, .II!GO «
Входе xсилителя i-го разряда a „ v < -; (!. номер считываемой ячейки), либо считывание двух ячеек ток lxill J, что соотвст«! Вует а, ч а,, либо, наконец, одновремс ll! I(> (. I Iтыва ние одной ячейки rOHoxl J, à 1
- J, ITO COOT 8! ГСТВ; (T BblXOдпь).(1 а у а -„.. Последн Jl lla оп«j)»lilt!I «I(« (с Г
ПО,)ЬВОВ»ТЬСЯ;!I! lith tip it >, C IOBIIII. I 1
А такт запи«и В .!юбой Ячспк«мои.ет
1tPOBO1JtTI>CSI II. III ООЫ
ПОЛНЯТЬСЯ ОДНОВРС. IСIIIIO В ftj)(>JIBB(>. ЬП(),i
ЧИС.!E Я ЧСЕ)(I! 011 П POIIB B(),1ЬНО )ож" 1 ОhiТЬ ВЫ IIО 111(. il
B адреса; 11 В «. I 1»с р iооты II»копптеля с кОэфс)пциентом cc(I«I(ilif, )»Вны. 3.
Их!Н>гг!ьсы с Выхо IOB ) сп,IJii(.Ië Itf?JI .<>?I<>Ji. !!(>чс и 9 ко)!м <"I akl kilt )!Oi () il<> i;li!; I.,с si
tl» Р;JЗ»1
II0 выходу 56 в случае выполнс"11>я (>II< !)» ll it II Сд(1! Га с IOBa IJ» Оди1! раз!)Я,. Н Iс н<>, (>б««ll(. !! !Г»СT 1101«0« ftIIICIIII«>l>IXOд» X(!!, I fl l (X I H 1-ГО j! »зряд» к ВXOJ (ПОд ГОТОВ I(lt I)(-! < Пал)!чнс функционального полног(> и» бора логи !еских операций в линейках фх нк441858 ЗО 4Î 5О 55 циональной части 4, а также операции сдвига при помощи ключа коммутации позволяет выполнять в предлагаемом устройстве любую логическую или вычислительную операцию, выразив алгоритм е выполнения через элементарные операции. Из возможных операций вычислений в списке команд присутствуют команды сложения, вычитания, прибавления единицы, вычитания единицы, умножения на десять и другие. С целью убыстрения операций типа сложения один из ключей коммутации подключает выходы усилителя к входам считывания разрядов регистра 10 по спаду импульса тока на выходе этого усилителя. Такая коммутация с наличием запуска формирователя записи (i +0-го разряда от формирователя i-го разряда в регистр позволяет осуществлять операцию сложения со сквозным переносом между разрядами. Возникаю1цие при запуске друг от друга импульсы формирователей записи записывы>от в олHv из ячеек слово, соответствующее переносам в i-й разряд. Импульс тока в адресной шине этой ячейки имеет ллителы>ость. превышающую сумму естественных зал«ржек от разряда к разряду и ллптел ьkiuc TII импульса разрядной записи. Любая из команд выполняется следующим образом. Слово или слова из ячеек блока 2 или 3 переписываются в ячейки функциональной части 4. Адреса этих ячеек предварительно введены с выхода 57 блока 16 в лешифраторы 5 и 6, регистры 18 и 19, Введенная информация преобразуется в функциональной части по алгоритму, соответствующему данной команде и выраженному через упоминавшиеся элементарные операции. Последовательность управляющих сигналов, необходимую для выполнения этого алгоритма, обеспечивает блок 17 по выходу 56. Результат исполнения команды передается блоком 3 или 2 в ячейку результата в соответствии с адресом ячейки, указанным от блока 16. Выполнив описанным образом программу передачи из блока 2 в блок 3 и выявив при этом характерные особенности последующих программ (по информации фразы, переданной из блока 2), блок 16 обеспечивает настройку схемы 14 приоритета по вхо,у 58 B;: жим, соответствующий либо эквил; стянтHu., у, либо безэквидистантному контурному управлению. Кроме того, по Bblxoлу 59 блок 16 посылает сигнал пуска программоносителя 60 в блок 15. При эт<>м начало отработки из блока 2 фразы совмещается с вводом в блок 2 очередной фры ibl. Отработка фразы, ввод следующей фразы с преобразованием десятичного кода в двоичный и определение каор Гниат эквилистантного контура асушеств.)як>тся в режиме 1>выделения Bp«)1«liii )I«жл. у кызыннымн Г!Отреоптелями при помощи «хемы . приорит«та. На вход 61 схемы приоритета поступают из блока 15 сигналы запросы на выполнение программы передачи очеред>.ой строки, принятой от программоносителя, в блок 2. В случае передачи числовой информации, например приращений, передача строк одного и того же слава проводится по программе, обеспечивающей и преобразование десятичного кода в двоичный. Значение «ямой передаваемой в блок 2 строки поступает Ilo выходу 62 из блока 15 в результате импульса считывания с выхода 59 алака 16. На вход 63 схе»bl приоритета подается От генератора 12 сигнал запроса ны Biiiio.аненне программы определения координаты, по которой необходимо сделать с.)елу>ащее элементарное перемеГцение, т. е. сл«луioГций шаг. Частота шагов. я следовательно, линейная скорость перемещения зависит o T ч я с т О т ы Г е н Р р а т О р я, т я к и я к 11 О я В. 1 е H l I lo импульса на входе 64 алака 21 управления привалами станков соответствует элементарное перемещение по одной из коорлпнат. По какой именно пз координат нужII(> слелыть шаг, определяет cIIBHilл «выхГ> Га 65 блока 16, яв IHIoi!lllli«B рез) льтытом выполне:>ия программ вычи«л lllill одного шага (в - м числе, например, вы III««I«нпе оценочных функций). Помимо вычислений оценочных функций, хранящихся в определенных ячейк;>х б>лока 3, в этой же программе шага праволягся вычисления теку1цего значеHIIH к. Ор ц1ныт (определение ячейки, а также контрольные вычисления по определению конца отработки фразы) по вел11чпнам заданных приращений. Частота шагов. она же частоты тенератора 12, определяется чис.>ом. прет)пающим на вход генераторы От у«11лит«ля 8 через соответствующий кл 1О>1 комму TH ll l ill Во время передачи liklkf)op i;IlkIIII фразы пз блок,1 2 в блок 3. Кроме того, изменен>1« частоты генератора возможно осуществлять воздействием с Bhlxo)ki 66 пультd 20, Сiii нал с выхода 67 схемы 21 управл HIIII приволами постуГ1ы«Г пя прив>>л «T;iiii (по соответству юш115! Iioop:klIIIHTd)I ) . я тыкж(. в качесте сигнала обратной связи на вход генератора с целью стабилизации задаваемой скорости при различных значениях угла наклона обрабатываемого контура. Выполнение программы определения эквидистантного контура проводится во все свободные от указанных двух программ промежутки времени, вплоть ло конца разложения радиуса инструмента (R) на лва составляющих вектора. Конец этого разложения cooTBBT«TBIET появлению сигнала сброса программы вычисления эквидистянтного контура, поступающего по входу 58 в схему !4 от блока 16. Величина R -, не441858 обходимая для контроля конца разло>кения К, подается в блок 3 из блока 5 с выхода 62, а в блок 15 поступает с выхода 68 пульта 20. Окончание любой из упомянутых программ сопровождается сигналом окончания программы, проходящим на вход 69 схемы 14 из блока 16. После поступления сигнала на вход 69 схема приоритета в aaancnxlocTIi от сигналов запроса (входы 61, 63), 0Т установленного приоритета, а также от установленного режима работы (вход 58) выдает сигнал в блок 16 о начале выполнения одной Н3 программ ilo входу 70. РазветвлениЕ внутри программ в зависимости от результатов вычисления осуществляется при помощи контрольной схемы 11. На вход этой схемы поступает информация с выходов усилителя через соответствующие ключи 9 коммутации. и том числе и инфорivIBLIия о значении знакового разряда. По выходу 71 блок 16 возбуждает схему 11 контроля в случае наличия разветвления на данном шаге программы. Контрольная информация (в ответ на сиг> ал с выхода 7! ) подается на вход 72 блока 16. В функцию схемы управления входит также обеспечение выполнения программ ввода значения R с пульта 20 в блок 3; ввода с пульта числа шагов до конца отработки фразы, соответствующего выдаче сигнала, разгoi:B — торможения до нового ЗпаЧЕН!!Я СКО!)ОС1 l В КОН!ГЕ ОЧЕРЕДНОЙ фразы, а также программы аварийного отвоlа инструмента в случае возникновения сбоя. Все -этп программы выполняются без участия схем!.!. 14 приоритета, так как при пс-! ол;еп!и! любой l!a Ilnx принципиально оТсутствует необходимость работы по иной програч!!в. В схем< приоритета кл!оч HB сердечникаx 22 и 23 хранит информацию о наличии запроса на программу передачи строки из блока 15 в блок 2. Запрос поступает в виде импульса тока на входе 73. Кл!оч на сердечниках 30, 31 и 32 хранит информацию о режиме работы схемы приоритета. Если наибольшей проводимостью обладает цепь, содер>кащая обмотку 33, то требуется вычисление эквидистантного контура. Когда наибольшую проводимость имеет цепь, содержащая обмотку 34, то вычислений эквидистантного контура не требуется. Если же наибольшая проводимость наблюдается у цепи с обмоткой 35, то схема приоритета находится в нерабочем! состоянии (сигналы на выходах 74 отсутствуют) . Намагничивание сердечника 32 в направлении, соответствующем низкому импедансу его обмотки считывания, проводится сигналом конца отработки фразы, а также сигналом начальной установки. Настройка ключа на сердечниках 30, 3! и 32 в один из двух рабочих режимов осуФормула изобретения 5 50 ществляется по Настроечным входам 75. И,;пульс тока, проходящий на вход 75 Ii;! обмотки установки лишь =ердечников 30,31 и 32, соответствует концу разложения радиуса инструмента на два составляюших вектора, после чего вычисления координат эквидистантного контура считываются завершенными. В случае окончания вь|числителем очередной программы на вход 76 !юдготовки формирователя 36 тока поступает импульс тока в нечетном такте. В четном такте формирователь срабатывает, в результате чего подготавливается формирователь 37 и в соответстьии с сосгояпием сердечников 22 — 32 проводится запись в сердечники 38 и 39. В результате импульса тока фор iHpoadTc.ля 36, проходящего по одному из диодов узла 45 и одному из диодов узла 46, осуществляется запись на один из сердечников 38 — -41 и на один из серде .ников 42, 43 и 44. В следующий нечетный такт срабатывает формиpoaатель 37, в ре.-ультате чего устананливяю1ся cE .pic III!Ilxn 22- -32 !I cp. Lcчники 47, 48 и 49 выходных фор иронателей 52. Импульс тока от формирователя 37 проходит по одному из четыре.; диодов узла 50 и одному из трех диодов уз1а 51. При этом в зависимости от наличия запросоВ .!НОО lic подготав,1!!Настся нг! Один из сердечников 47, 48 и 49, лиоо гг>лько о гин из них. Так как первая очередь «данной схеме отдана б.ижу 15, T(! всс",iè от I! !!! Санса формирователя 37 обеспечивав!ся:ориc ключа на сердечниках 22 и 23. <. брос кл!Оча на сердечниках 26 и 27 ос ".!!Сствлястся лишь в:;!ó-Iac наличия запроса от: е:!ератора и 0Tc>тс BIIH запроса ог О,.!Ок;! 15. Так как вычисления экв!!дг!ста !Но!о KonTvpH пров!>д,!той!, H ILI b Б caoOG I i! 00 Время (без запросов), то сброс ключа Hà cåpдечниках 30, 31 и 32 может быть ocxil;ccтвлен лишь импульсом на вхоге 75. В следуюшем четном такте про!!сход!!т считывание по входу 77 Bblxo.! Blx формирователей, и сигнал о начале очередной программы в блок 16 поступает с выходов 74. Чтобы не потерять запрос (нечетный гакт), случайно совпадаюший с импульсом формирователя 37, обмотки записи на сердечниках с обмотками 22 — 32 от входов 78, 73 и 75 выполнены с преобладанием по МДС по сравнению с обмотками записи на этих сердечниках в цепи формирователя 37. 1. Цифровое устройство числового программного управления, содержащее блок ввода программы, соединенный с блоком управления вводом, выход которого подклю. чен к буферному накопителю, а к соответ11!м((Ств>, f0 If! HI! БЫ. (г)да M Оуфеj) HOI HE!K«I;;.!Те;1Я По !K.110ЧЕ!1Ь! Ollej)2Tfff3III РСГИ(. Тj)l>! !l БЫ И10ЛИТЕЛЬ, O.I«l МПРБВЛЕНИЯ ПРИБОДаМ;! СТ;!НК;!, управляемый генератор и ()лок теки«„!Огi!, ких автоматов, причем блок управления .до)), оперативные регистры, вычислитель :. управляемый генератор соединены с пультом управле)!ия, отличающееся тем, что, с целью экономии оборуд(н)ания и повышения наде?кности работы устройства, оно содср)кит блок управления программой, блок управления командой, схему при«ритета и с);ему контроля результатoB вь!Числений(, а буферный накопитель, оперативные регистры и Вычислитель выполнены в ви.(e eTHHOC« магнитного матричного накопителя с обпlи. 1и р23рядными шH!!а.,! !!, пj)I! ie:;1 Гp c, i:.! ы ;1ДРЕСНЫл ШИI! >>12ТРИЧНОГО Н2KOI!!11 Е 1Я, CO ответе Гвуюц(ие буферному накопителю, «и(j)2T1fÂ1fым регистрам и Вь! И(слит",.10 черс3 деп!ифрато)ы ад()еса !! и >1п >>,11ьсиь(е ф«р.,i!!. рователи тока связаны с соотвстству)«гци В ь!?(Од 2 и и бл Око в и р 2 В. ВH и я к 0)3 l l «Й и блока управления програ):мой. )ру"пс е)ь!коды которОГО по 7K ) foчепы к Бко 12.,l бл«ка vffp2E>Г!ения ВВО том, Г!ульта упр (Б,1«ч!:Iя. с? е>)ы и ра Блс :.:)! !11)11Б«да)i I I ст)! нка. с. >с:>II>l K0!ITP().! Я 1)(3 xл ь, ат«Б Бы I!le,l(ПH Й и (. .с > Ы l l j) l 0 j ) I! T (> Г I; 1 ? (1 l>! (), 0 K l I > и Р 1) Б Г! (. 1! I t Я fl j ) i >Гj!HXI)IOI! (HH!ci!II>! С С«0)Б(Т(Т>Б) ЮПIH)ff! 1>I>l.>ддс1МИ 0,1«fú2 > 11рс1 В 1ЕИ >!Н f>0)I ТЕ>;НОЛОГИЧССКИ.(;)БТГ)..>..: !"«Á. 2. ) с l Роист.« и« ll, !, 07.)п (и. . (д(.((. те)1. что. с I)ег! ьl« . пр«И!сипя, строиств; и повыпlгп1ия сГ« i! .Б., ?!(l!«(тe . c,с .! ) !! .! H<,)И ЕТ2 СО 101)?KliT i,вk 1 .Г !1 .;И(). 1Ь1С H 11) - :. п«31!Пи«l-: !ь1с, :,. ". ., ."i j),(11:1П-;:.I ", e!!cп. РОББТЕЛ)l Т«иа; «0) О!".(:! Ci!ICTb!H;-1 .ИЯ I!03IliiH0HIH 11 ГР; :I:.):-:1;1:„)l; «E«K.!K !. .": !!«Д Р Е Г Е Н Е Р 2 i l! I l - Б И с .:.! -. i i Hi (1 !, 1: и > " .i l (> " !C, В>К. ЮЧ Ч! Ы 01))10 Г1 : . :.:1 И 01:.:I:;; l: C!:>!." ;!(i . IирОБВEC,>eй >(, !(> :l «(3м )ТK!! с! ()«01! >.!. - Г- Ч "И. (..ос < я «и1 с, : !! к ! в.«и«ор Е. 51есроиова 1< .рс. <.):1 < г ..! <в !С«, ê,,)<, Ги. < 3;и<а 5-!58, р ! 111ИИ! ! ! o<."< g
<; с;<ам изобрги ск;и : ! 3035, Москва. Ж 55, Г ауи< !iа--;., л 4 5 Филааг< Г!! !П < Па, <-::т», ",. ° жгород.;: 1 го, к,.:;«! !
