CS229536B1

CS229536B1 - Connecting an autonomous interpolation unit

Info

Publication number: CS229536B1
Application number: CS794482A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Ing Dzurak
Original assignee: Vladimir Ing Dzurak
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1984-06-18

Abstract

Účelom vynálezu je zabezpečenie rýchlej interpolácie a riadenia polohovacieho systému obrábacieho stroja. Uvedeného účelu sa dosahuje zapojením autonómnej interpolačnej jednotky podlá vynálezu, ktorého podstatou je, že představuje autonómny podriadený systém přepojený s nadradeným systémom so štruktúrou počítača a s polohovacím systémom obrábacieho stroja. Autonómna jednotka je založená na mikroprogramovatelnej mikroprocesorové] jednotke. Komunikácia s nadradeným systémom je realizovaná kanálom jednoslovných prenosov a riadenie polohovacieho systému obrábacieho stroja je zabezpečené galvanicky oddělenými signálmi. Jednotka je vybavená diagnostickým systémom.The purpose of the invention is to provide fast interpolation and control of the positioning system of a machine tool. The stated purpose is achieved by connecting an autonomous interpolation unit according to the invention, the essence of which is that it represents an autonomous subordinate system interconnected with a superior system with a computer structure and with the positioning system of the machine tool. The autonomous unit is based on a microprogrammable microprocessor unit. Communication with the superior system is realized by a single-word transmission channel and control of the positioning system of the machine tool is ensured by galvanically isolated signals. The unit is equipped with a diagnostic system.

Description

Vynález sa týká zapojenia autonómnej interpolačnej jednotky pre polohovací systém obrábacích strojov.The invention relates to the connection of an autonomous interpolation unit for a positioning system of machine tools.

Doteraz známe interpolačné jednotky neumožňujú súčasnú interpoláciu a riadenie v troch osiach, s výnimkou interpolácie priamky v priestore. Vo vačšine prípadov sú riešené ako úplné rovinné interpolátory. U vačšiny interpolátorov sa pri interpolácii používá algoritmus náhrady kružnice mnohouholníkom podlá požadovanej přesnosti. Známe interpolačné jednotky dosahujú Iba ojedinele rýchlosť rovinnej interpolácie 20 000 interpolačných krokov/s. Rozsah hardwareového riešenia je priamo úměrný požadovanej přesnosti a rýchlosti interpolácie.Previously known interpolation units do not allow simultaneous interpolation and control in three axes, except for interpolation of a line in space. In most cases they are designed as complete planar interpolators. For most interpolators, the interpolation algorithm uses a circle replacement algorithm according to the required accuracy. Known interpolation units achieve only sporadically a plane interpolation rate of 20,000 interpolation steps / s. The scope of the hardware solution is directly proportional to the required accuracy and speed of interpolation.

Rýchle interpolačné jednotky n,ie sú konstruované ako preprogramovatefné. VScšiina interpolačných jednotiek nemá zabudovaný diagnostický systém, čím rastů nároky na servis.Fast interpolation units n, ie are designed as reprogrammable. Most interpolation units do not have a built-in diagnostic system, thus increasing service demands.

Vyššie uvedené nedostatky odstraňuje zapojenie autonómnej interpolačnej jednotky podlá vynálezu, kterého podstatou je, že rozvětvený výstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky je připojený na rozvětvený vstup bloku generovania adries, ktorého rozvětvený výstup je připojený na řadič mikroprogramovatelnej mikroprocesorové] jednotky. Druhý výstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorové) jednotky je cez dekodér a blok generovania přerušovacích sígnálov připojený na rozvětvený vstup nadradeného systému. Třetí rozvětvený výstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej iednotky je připojený na multiplexér diagnostiky a rozvětvený výstup dekodéra je připojený jednak na rozvětvený vstup miltiplexéra diagnostiky a jednak cez blok generovania ovládacích sígnálov na rozvětvený vstup polohovacieho systému pbrábacieho stroja. Štvrtý rozvětvený vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky je připojený na rozvětvený vstup prepínača adresy. Piaty výstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky je připojený na rozvětvený vstup dvojbránovej pamate a na rozvětvený vstup prenosovej stanice dát. Rozvětvený výstup prepínača adresy je připojený na rozvětvený vstup dvojbránovej památe, ktorej rozvětvený výstup je připojený na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorové] jednotky. Rozvětvený výstup multiplexára diagnostiky je připojený na rozvětvený vstup prenosovej stanice riadenia, ktorej rozvětvený vvýstup je připojený na rozvětvený vstup prepínača adresy. Rozvětvený výstup nadradeného systému je paralelné připojený na rozvětvené vstupy prenosovej stanice dát, komunikačného bloku, prenosovej stanice riadenia a generátora taktovacích sígnálov. Nadradený systém je druhým vstupom paralelné obojsmerne připojený na prenosovú stanicu dát, prenosovú stanicu riadenia a generátor taktovacích sígnálov. Komunikačný blok je jedným výstupom připojený jednak na přepínač adresy, jednak na mikroprogramovatelnú mikroprocesorovú jednotku, a jednak na blok generovania přerušovacích sígnálov. Druhý výstup komunikačného bloku je připojený na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky. Přenosová stanica riadenia je jedným výstupom připojená na komunikačný blok, druhým výstupom na multiplexér diagnostiky, třetím výstupom je připojená na blok generovania adries, štvrtým výstupom na blok generovania přerušovacích sígnálov a piatym výstupom na blok generovania ovládacích sígnálov. Jeden výstup generátora taktovacích sígnálov je připojený na jeden vstup bloku generovania adries a zároveň na vstup dekodéra a vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky. Druhý výstup generátora taktovacích sígnálov je připojený na vstup bloku generovania ovládacích sígnálov, ktorý je zároveň připojený na vstup multiplexéra diagnostiky a na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky.The above drawbacks overcome the wiring of the autonomous interpolation unit according to the invention, which is characterized in that the branched output of the microprogrammable microprocessor unit is connected to the branched input of the address generation block whose branched output is connected to the controller of the microprogrammable microprocessor unit. The second output of the microprogrammable microprocessor unit is connected to a branched input of the master system via a decoder and an interrupt signal generation block. The third branched output of the microprogrammable microprocessor unit is connected to the diagnostic multiplexer and the branched output of the decoder is connected both to the branched input of the diagnostics miltiplexer and through the control signal generation block to the branched input of the machine tool positioning system. The fourth branched input of the microprogrammable microprocessor unit is connected to the branched input of the address switch. The fifth output of the microprogrammable microprocessor unit is connected to the branched-in input of the two-port memory and to the branched-in input of the data transfer station. The branched output of the address switch is connected to the branched input of a dual gate memory, the branched output of which is connected to the input of a microprogrammable microprocessor unit. The branch out of the diagnostic multiplexer is connected to the branched input of the control transmission station, the branched output of which is connected to the branched input of the address switch. The branched output of the master system is connected in parallel to the branched inputs of the data transmission station, the communication block, the control transmission station and the clock signal generator. The master system is connected via a second input in parallel bidirectionally to the data transmission station, the control transmission station and the clock signal generator. The communication block is connected by one output to the address switch, to the microprogrammable microprocessor unit, and to the interrupt signal generation block. The second output of the communication block is connected to the input of the microprogrammable microprocessor unit. The control transmission station is one output connected to the communication block, the second output to the diagnostic multiplexer, the third output is connected to the address generation block, the fourth output to the interrupt signal generation block, and the fifth output to the control signal generation block. One clock signal generator output is connected to one address of the address generation block and at the same time to the input of the decoder and the input of the microprogrammable microprocessor unit. The second output of the clock signal generator is connected to the input of the control signal generation block, which is also connected to the input of the diagnostic multiplexer and to the input of the microprogrammable microprocessor unit.

Dva výstupy přenosových sígnálov mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky sú připojené na dva vstupy multiplexéra diagnostiky. Výstup dekodéra je připojený na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky. Výstup polohovacieho systému obrábacieho stroja je připojený na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky.The two outputs of the transmission signals of the microprogrammable microprocessor unit are connected to the two inputs of the diagnostic multiplexer. The decoder output is connected to the input of a microprogrammable microprocessor unit. The output of the positioning system of the machine tool is connected to the input of a microprogrammable microprocessor unit.

Zapojením autonómnej interpolačnej jednotky podía vynálezu sa docieli vykonávanie interpolácie a riadenia polohovacieho systému obrábacieho stroja súčasne až v troch osiach. Jednotka pracuje s algoritmom interpolácie kružnice s použitím rovnice kružnice s vysokou presnosťou interpolácie. Autonómna interpolačné jednotka je riešená s ohladom na dosiahnutie vysokej rýchlosti interpolácie, čo v případe úplnej rovinnej interpolácie představuje maximálnu dosiahnutelnú rýchlosť 125 000 interpolačných krokov/s. Hardwareové riešenie je postavené na modulárnej koncepcií s minimalizáciou obvodového zapojenia. Interpolačné jednotka sa dá přeprogramovat jednoduchou výměnou pevnej pamate mikroprogramu. Vynález umožňuje úplné otestovat činnost jednotky a ková štruktúra zapojenia autonómnej interpolačnej jednotky.By engaging the autonomous interpolation unit according to the invention, interpolation and control of the machine tool positioning system can be accomplished simultaneously in up to three axes. The unit works with a circle interpolation algorithm using a high-precision interpolation circle equation. The autonomous interpolation unit is designed with a view to achieving a high interpolation rate, which in the case of full planar interpolation represents a maximum achievable speed of 125,000 interpolation steps / s. The hardware solution is based on a modular concept with minimized wiring. The interpolation unit can be reprogrammed by simply exchanging the firmware of the microprogram. The invention makes it possible to fully test the operation of the unit and the wiring structure of the autonomous interpolation unit.

ho rozvětvený výstup je připojený na řadičits branched output is connected to the controller

Na pripojenom výkrese je nakreslená bloný vstup bloku 2 generovania adries, ktoréjednotky 1. Druhý výstup mikroprogramovaZapojenie autonómnej interpolačnej jedčiastočne identifikovat' miesto závady, mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej notky pozostáva z bitovo orientovanej mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1 na báze bipolárnej technologie, ktorej rozvětvený výstup je připojený na rozvetvetelnej mikroprocesorovej jednotky 1 je cez dekodér 7 a blok 10 generovania přerušovacích sígnálov připojený na rozvětvený vstup nadradeného systému 14. Třetí rozvětvený výstup mikroprogramovatetnej mikroprocesorové] jednotky 1 je připojený na multiplexér 11 diagnostiky a rozvětvený výstup dekodéra 7 je připojený jednak na rozvětvený vstup multiplexéra 11 diagnostiky, a jednak cez blok 8 generovania ovládacích signálov na rozvětvený vstup polohovacieho systému 9 obrábacieho stroja. Štvrtý rozvětvený výstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1 je připojený na rozvětvený vstup prepínača 4 adresy. Piaty výstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1 je připojený na rozvětvený vstup dvojbránovej památe 3 a na rozvětvený vstup prenosovej stanice 5 dát. Rozvětvený výstup prepínača 4 adresy je připojený na rozvětvený vstup dvojbránovej památe 3, ktorej rozvětvený výstup je připojený na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorové]' jednotky 1. Rozvětvený výstup multiplexéra 11 diagnostiky je připojený na rozvetevený vstup prenosovej stanice 12 riadenia, ktorej rozvětvený výstup je připojený na rozvětvený vstup prepínača 4 adresy. Rozvětvený výstup nadradeného systému 14 je paralelné připojený na rozvětvené vstupy prenosovej stanice 5 dát komunikačného bloku 6, prenosovej stanice 12 riadenia a generátore 13 taktovacích signálov. Nadradený systém 14 je druhým vstupom paralelné obojsmerne připojený na přenosová stanicu 5 dát, přenosová stanicu 12 riadenia a generátor 13 taktovacích signálov. Komunikačný blok 6 je jedným výstupom připojený jednak na přepínač 4 adresy, jednak na mikroprogramovatelnú mikroprocesorová jednotku 1, a jednak na blok 10 generovania přerušovacích signálov. Druhý výstup komunikačného bloku 6 je připojený na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1. Přenosová stanica 12 riadenia je jedným výstupom připojená na komunikačný blok 6, druhým výstupom na multiplexér 11 diagnostiky, třetím výstupom je připojené na blok 2 generovania adries, štvrtým výstupom na blok 10 generovania přerušovacích signálov a piatym výstupom na blok 8 generovania ovládacích signálov. Jeden, výstup generátora 13 taktovacích signálov je připojený na jeden vstup bloku 2 generovania adries a zároveň na vstup dekodéra 7 a vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1. Druhý výstup generátora 13 taktovacích signálov je připojený na vstup bloku 8 generovania ovládacích signálov, ktorý je zároveň připojený na vstup multiplexéra 11 diagnostiky a na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1. Dva výstupy přenosových signálov mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1 sú připojené na dva vstupy multiplexéra 11 diagnostiky. Výstup dekodéra 7 je připojený na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1. Výstup polohovaciehoIn the attached drawing, the blunt input of the address generation block 2 of the unit 1 is drawn. The third branched output of the microprogrammable microprocessor unit 1 is connected to the diagnostic multiplexer 11 and the branched output of the decoder 7 is connected to the branched input of the diagnostic multiplexer 11, and on the other hand, via the control signal generation block 8 to the branched input of the positioning system 9 of the machine tool. The fourth branch output of the microprogrammable microprocessor unit 1 is connected to the branch input of the address switch 4. The fifth output of the microprogrammable microprocessor unit 1 is connected to the branched-in input of the two-port memory 3 and to the branched-in input of the data transfer station 5. The branched output of the address switch 4 is coupled to the branched input of the dual gate memory 3, the branched output of which is connected to the input of the microprogrammable microprocessor unit 1. The branched output of the diagnostic multiplexer 11 is connected to the branched input of the control transmit station 12. address switch 4 input. The branched output of the master system 14 is connected in parallel to the branched inputs of the data transfer station 5 of the communication block 6, the control transfer station 12 and the clock signal generator 13. The master system 14 is connected by a second input in parallel bidirectionally to the data transfer station 5, the control transfer station 12 and the clock signal generator 13. The communication block 6 is connected by one output to the address switch 4, to the microprogrammable microprocessor unit 1, and to the block 10 for generating interrupt signals. The second output of the communication block 6 is connected to the input of the microprogrammable microprocessor unit 1. The control transmission station 12 is connected to the communication block 6 by one output, the second to the diagnostic multiplexer 11, the third output to the address generation block 2, interrupt signals and a fifth output to control signal generation block 8. One, the output of the clock signal generator 13 is connected to one input of the address generation block 2 and simultaneously to the input of the decoder 7 and the input of the microprogrammable microprocessor unit 1. The second output of the clock signal generator 13 is connected to the input of the control signal generation block 8 the diagnostic multiplexer 11 input and the microprocessor microprocessor unit 1 input. The two signal outputs of the microprogrammable microprocessor unit 1 are connected to the two diagnostic multiplexer 11 inputs. The output of the decoder 7 is connected to the input of the microprogrammable microprocessor unit 1. Output of the positioning

G systému 9 obrábacieho stroja je připojený na vstup mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1.G of the machine tool system 9 is connected to the input of the microprogrammable microprocessor unit 1.

Po inicializácii přenosových stanic autonómnej interpolačnej jednotky je možné zvolit pracovný alebo diagnostický režim činnosti cez blok 2 generovania adries. Pracovný režim zodpovedá interpolácii. Činnost' autonómnej interpolačnej jednotky začína generováním prerušovacieho signálu požiadavky na dáta z bloku 10 generovania přerušovacích signálov pre nadradený systém 14, ktorý cez kanál jednoslovných (8 bitových} prenosov komunikuje s intepolačnou jednotkou. Základnú komunikáciu realizuje přenosová stanica 5 dát a přenosová stanica 12 riadenia, ktoré zabezpečujú přenos a zapísanie dát charakterizujúcich interpolačný úsek do dvojbránovej pamate 3. Po přenesení dát sa přiradí dvojbránová pamat 3 cez komunikačný blok 6 a přepínač 4 adresy mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1, ktorý zároveň dostane informác-u o zapísaní dát. Mikroprogramovatelná mikroprocesorová jednotka 1 přepíše dáta z dvojbránovej pamate 3 do interných registrov a odpojí sa od dvojbránovej památe 3, pričom generuje přerušovací signál žiadosti na dáta ďalšieho úseku od nadradeného systému 14. Mikroprogramovatelná mikroprocesorová jednotka 1 spracúva interpolačný algoritmus, na základe ktorého vypočítá kód pohybu. Tento sa zohlední v bloku 2 generovania adries 2, kde sa generuje rozvetvovacia adresa mikroprogramu pre spracovanie žiadaného pohybu. Radenie činnosti interpolačnej jednotky v reálnom čase zabezpečuje programovatelný generátor 13 taktovacích signálov. Po vygenerovaní riadiaceho signálu z generátora 13 taktovacích signálov sa v dekodéri 7 generuje směrovým a pohybový signál, ktorý sa upraví a galvanicky oddělí v bloku 8 generovania ovládacích signálov a privádza sa do polohovacieho systému 9 obrábacieho stroja. Ukončenie interpolácie úseku je hlášené nadradenému systému 14 druhým signálom z bloku 18 generovania přerušovacích signálov. Ak sú přítomné dáta nového úseku, interpolačná jednotka okamžitě pokračuje v interpolácii.After initializing the transmission stations of the autonomous interpolation unit, it is possible to select a working or diagnostic mode of operation via the address generation block 2. The working mode corresponds to interpolation. Operation of the autonomous interpolation unit starts by generating a data request interrupt signal from the interrupt signal generation block 10 for the master system 14, which communicates with the integration unit via the one-word (8-bit) channel. After transferring the data, the two-port memory 3 is assigned via the communication block 6 and the address switch 4 of the microprogrammable microprocessor unit 1, which at the same time receives the data write information. data from the two-port memory 3 to the internal registers and disconnects from the two-port memory 3, generating an interruption request signal for the next section data from the master system 14. Microprogrammable microprocessor The processor 1 processes an interpolation algorithm on the basis of which it calculates the motion code. This is taken into account in Address Generation Block 2, where the branch program address of the microprogram is generated to process the desired motion. Real-time interpolation unit operation is provided by a programmable clock signal generator 13. After the control signal has been generated from the clock signal generator 13, a directional and motion signal is generated in the decoder 7, which is adjusted and galvanically separated in the control signal generation block 8 and fed to the positioning system 9 of the machine tool. The termination of the interpolation of the section is reported to the master system 14 by a second signal from the interrupt signal generation block 18. If new section data is present, the interpolation unit immediately resumes interpolation.

Diagnostický režim umožňuje generovat taktovacie signály v bloku generátora 13 z nadradeného systému 14 a cez prenosovú stanicu 5 dát sledovat v nadradenom systéme 14 dáta z aritmeticko-logickej jednotky mikroprogramovatelnej mikroprocesorovej jednotky 1 a cez blok multiplexéra 11 diagnostiky kontrolovat adresu mikroprogramu a tiež cez blok multiplexéra 11 diagnostiky testovat ktúčové riadiace signály. Na základe vyhodnocovania dát, adries a riadiacich signálov móže nadradený systém 14 určit miesto závady v interpolačnej jednotke, respektive otestovat správnu funkciu jednotky.The diagnostic mode makes it possible to generate clock signals in the generator block 13 from the master system 14 and to monitor data in the master system 14 from the arithmetic-logic unit of the microprogrammable microprocessor unit 1 via the data transfer station 5 and to check the microprogram address. diagnostics to test key control signals. By evaluating the data, addresses and control signals, the master system 14 can determine the location of the fault in the interpolation unit or test the correct function of the unit, respectively.

Claims

Connection of an autonomous interpolation unit comprising a slave system interconnected by input and output circuits with a master system with a computer structure and a machine tool positioning system, the slave system being a microprogrammable microprocessor unit, address generation block, two-port memory, address switch, communication block , a decoder, a control signal generation block, an interrupt signal generation block, a diagnostic multiplexer, a control transmission station, and a clock signal generator, wherein the branched output of the microprogrammable microprocessor unit (1) is connected to the branched input of the address generation block (2). the branched output is connected to a controller of a microprogrammable microprocessor unit (1), the second output of which is via a decoder (7) and a block (10) of generating interrupt signals connected to a branched input of the master system (14), the third branched output of the microprogrammable microprocessor unit (1) being connected to the diagnostic multiplexer (11) and the branched output of the decoder (7) connected both to the branched input of the diagnostic multiplexer (11) and block (8) of generating control signals to the branched input of the machine positioning system (9), while the fourth branched output of the microprogrammable microprocessor unit (1) is connected to the branched input of the address switch (4) and the fifth output of the microprogrammable microprocessor unit (1) connected to the branched-in input of the dual-port memory (3) and the branched-in input of the data transfer station (5), while the branched-out output of the address switch (4) is connected to the branched-in input of the dual-port memory (3). 1), whilst The bifurcated output of the diagnostics multiplexer (11) is connected to the bifurcated input of the transmission control station (12), whose expansionAll the branched output is connected to the bifurcated input of the address switch (4), while the bifurcated output of the master system (14) a data station (5), a communication block (6), a control transmission station (12) and a clock signal generator (13), the master system (14) being connected in a bidirectional manner to the data transmission station (5), 12) control and clock signal generator (13), while the communication block (6) is connected by one output to both the address switch (4) and the microprogrammable microprocessor unit (1) and to the interrupt generation block (10) signals while the second output of the communication block (6) is connected to the input of the microprogrammable microprocessor unit (1) while the control transmission station (12) is connected to the communication block (6) by one output, the diagnostic multiplexer (11) by the second output, the address generation block (2) by the third output, the fourth block by output (10) interrupt signal generation and a fifth output to the control signal generation block (8), while one output of the clock signal generator (13) is connected to one address of the address generation block (2) and to the decoder input (7) and microprocessor unit input (1) and the second output of the clock signal generator (13) is connected to the input of the control signal generation block (8), which is also connected to the diagnostic multiplexer input (11) and the microprogrammable microprocessor unit (1) input, signals of the microprogrammable microprocessor unit (1) are connected to two inputs of the multiplexer (11) The output of the decoder (7) is connected to the input of the microprogrammable microprocessor unit (1), while the output of the positioning system (9) of the machine tool is connected to the input of the microprogrammable microprocessor unit