3 Программное обеспечение системы чпу
Программное обеспечение в значительной степени определяет уровень СЧПУ. Объем программного обеспечения может варьироваться от 0,8-20 Кб для простых систем до 0,5-1,5 Мб для многокоординатных сложных устройств. Создание программного обеспечения является трудоемкой задачей. Например, алгоритм только одной функции обеспечивающей линейное перемещение и проводящей ряд динамических проверок, занимает объем 1Кбайт.
Построение программного обеспечения выполняется по блочно-модульному принципу с максимальной независимостью модулей и обеспечением их универсальности с точки зрения применимости к различным типам станков и технологического оборудования. С этой точки зрения программное обеспечение можно разделить на три части:
инструментальное программное обеспечение;
системное (базовое) программное обеспечение общее для различных видов оборудования;
прикладное, которое делится на технологическое, ориентированное на определенную группу станков, и функциональное – относящееся к конкретному станку.
3.1 Инструментальное программное обеспечение
Инструментальное программное обеспечение применяется в фазе разработки системы. В его состав входят программы трансляторов с универсальных языков высшего уровня (Паскаля, Фортрана и др.), а также программы общего назначения (текстовые редакторы, архивные системы, программы формирования документации и т.д.).
3.2 Системное программное обеспечение
Системное программное обеспечение состоит из операционной системы реального времени и модулей тестовой самодиагностики.
Операционная система (ОС) реального времени обеспечивает взаимодействие аппаратуры и функциональных программ ЧПУ, а также определяет стандартные способы взаимодействия между программами, выполняемыми в реальном масштабе времени.
По отношению к реальному времени задачи, включенные в программное обеспечение, можно разделить на три группы.
1. Задачи реального времени.
2. Фоновые задачи.
3. Задачи, не зависящие от времени.
К задачам реального времени относятся:
управление электроприводами станка
обслуживание электроавтоматики станка (“стоп подачи”, “стоп шпинделя”, “охлаждение включить“ и пр.);
обеспечение работы в ручном режиме;
расчет кодовых приращений управления приводами и анализ информации поступающей с датчиков обратной связи.
Поскольку основная задача УЧПУ – управление электроприводами станка, которые работают в реальном масштабе времени, необходимо согласование выполнения программ с текущим временем.
Во
времени организует работу программного
обеспечения и всего УЧПУ таймер –
внутренние часы системы управления. По
его временным интервалам работают все
блоки УЧПУ и микроЭВМ. Конструктивно
таймер представляет собой генератор,
модулирующий импульсы с большой точностью
по частоте. Через каждые 10-15мкс (
в
зависимости от типа УЧПУ) генерируется
импульс большей амплитуды – таймерная
отметка (рис.3).
Импульсы генератора с таймерными отметками
По времени to, между двумя таймерными отметками, определенному как такт работы микроЭВМ, соотносится выполнение всех программных алгоритмов ЭВМ и УЧПУ в целом.
Особенность ЭВМ – высокое быстродействие. Это приводит к тому, что при решении одной задачи управления (например, обслуживания привода по одной координате), временные ресурсы ЭВМ не будут целиком использоваться (т. е. имеется возможность организовать управление по двум и более координатам). Поэтому возникает проблема приоритетности задач управления и работы программных модулей программного обеспечения, обслуживающих эти задачи.
Механизм взаимодействия программ во времени и между собой определяется с помощью специальной программы программного обеспечения – “диспетчера”, в которой управление задачами рассматривается с точки зрения приоритетов и отношению к реальному времени.
Диспетчер передает процессорное время активному прерыванию в соответствии и приоритетом задачи (программы). Эта программа выполняется либо до полного окончания, либо появления прерывания задачей с более высоким приоритетом, которое отбирает у предыдущей задачи право управлять системой. Задержанная программа возобновляется только после окончания отработки задачи с более высоким приоритетом.
Все программы обеспечивающие решение задач реального времени, выполняются за один такт работы микро-ЭВМ to. На время выполнения этих задач вводится приоритет процессора, что приводит к игнорированию всех прерываний, за исключением аварийно–блокирующих ситуаций.