Разработка микропроцессорной системы управления на основе микропроцессорного комплекта 1883 роботом (стр. 1 из 3)
Содержание
Введение
Устройство и технические данные промышленного робота СМ40Ц
Описание технологического процесса
Описание микропроцессорного комплекта серии U83-K1883
Система команд микропроцессорного комплекта U83-K1883
Описание микросхемы К572ПВ4
Описание функциональной схемы управления
Описание принципиальной схемы
Описание алгоритма работы программы управления
Управляющая программа
Расчет надежности
Список используемой литературы
Введение
В последнее время все большую актуальность стали приобретать процессы автоматизации всего технического оборудования, применяемого в станках, машинах и механизмах, робототехнических комплексах. Благодаря внедрению в производство новых технологий, существенно повышается производительность труда, причем доля ручного труда по сравнению с автоматизированным значительно уменьшается. Повышается технический уровень выпускаемой продукции, существенно улучшается ее качество. Все это, наверное, невозможно было бы осуществить без микропроцессорных вычислительных средств. Приборы, которые выполнены с применением микропроцессоров, имеют более высокие показатели в работе по сравнению с приборами, выполненными на отдельных логических схемах, причем стоимость первых значительно меньше.
Микропроцессор представляет собой автономное функционально законченное устройство, состоящее из одной или нескольких программно управляемых БИС, включающее все средства. Необходимые для обработки информации и управления данными, и рассчитанное на совместную работу с устройствами памяти и ввода/вывода информации.
В данной работе представлена разработка микропроцессорной системе управления на основе микропроцессорного комплекта 1883 роботом СМ40Ц.
Устройство и технические данные промышленного робота СМ40Ц
Рис. 1. Внешний вид промышленного робота СМ40Ц
Промышленный робот СМ40Ц40.11 предназначен для обслуживания металлорежущих станков с горизонтальной осью вращения в составе роботизированных технологических комплексов и обеспечивает загрузку станков заготовками типа валов и фланцев и их разгрузку.
Рис. 2. Кинематическая схема промышленного робота СМ40Ц
Технические данные:
· модель робота СМ40Ц40.11
· грузоподъемность 40 кг;
· число степеней подвижности 4;
· привод основных движений гидравлический;
· погрешность позиционирования 1,5 мм;
· линейное перемещение
760 мм, 0,5 м/с;· линейное перемещение
760 мм, 0,2 м/с;· угловое перемещение
240 град, 60 град/с;· угловое перемещение
180 град, 90 град/с;· масса 1400 кг
Описание технологического процесса
Рис. 3. Роботизированный технологический комплекс на базе станка с ЧПУ; 1 – станок с ЧПУ, 2 – робот, 3 – конвейер с заготовками, 4 – конвейер с деталями
В начале цикла робот 2 берет заготовку с конвейера 3, затем переносит ее к металлорежущему станку 1 и устанавливает. После того как деталь будет обработана, робот берет ее и кладет на конвейер 4. Цикл повторяется до тех пор, пока не будет изготовлено необходимое количество деталей.
Описание микропроцессорного комплекта серии U83-K1883
МПК серии U83-K1883, разработка которого проводилась специалистами СССР и ГДР, выполнен на базе n-МДП-технологии и предназначен для построения процессоров микро- и мини-ЭВМ, контроллеров и других вычислительных устройств среднего быстродействия. Этот МПК принадлежит к группе секционированных микропроцессоров с микропрограммным управлением, что позволяет строить на его основе вычислительные устройства с длиной обрабатываемых чисел 8, 16 или 32 разряда.
В состав МПК U83-K1883 входят четыре микросхемы высокой степени интеграции, выполненные в керамических корпусах с 48 выводами; МПК следует использовать в диапазоне температур от О до 70°С (в нерабочем состоянии от — 60 до 125° С). Питание всех схем МПК осуществляется от одного источника (+5 В ±5%), их электрические параметры приведены в табл. 1.
Таблица 1
В состав комплекта входят БИС арифметического устройства, управляющей памяти, арифметического расширителя и магистрального адаптера.
Арифметическое устройство (АУ) U830-K1883ИA0 представляет собой 8-разрядную процессорную секцию, выполняющую сложение, вычитание, логические операции И, ИЛИ, ИЛИ—ИЛИ, перенос, сдвиг, дополнение и т.д. Назначение выводов корпуса БИС АУ приведено в табл. 2.
В состав БИС АУ U830-K1883ИAO входят: арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистр и дешифратор микрокоманд (РМК и ДШ), блок местного управления (БМУ), блок регистров (БРГ), блок расширения (БРШ), блок формирования флагов (БФФ), три блока усилителей каналов 1, 2, 3, блок управления каналами и регистр состояний (рис. 4).
Арифметико-логическое устройство выполняет обработку 8-разрядных данных, поступающих по шинам X и У на два входных регистра. Блок регистров содержит 18 свободно адресуемых 8-разрядных регистров R00-R15, А1, А2, предназначенных для приема операндов и результатов обработки. Регистр А2, кроме того, служит для хранения флагов N, Z, V, С. Регистр микрокоманд и дешифратор служат для приема поступающей на схему микрокоманды, ее дешифровки и выработки последовательности управляющих импульсов.
Каналы 1 и 2 предназначены для приема и передачи данных. Блок управления каналами управляет приемом и передачей данных по ним. Канал 3 служит для выдачи содержимого флагового регистра А2 или блока формирования флага.
Блок расширения предназначен для объединения до четырех схем АУ с целью расширения разрядности обрабатываемых данных. 4-разрядный регистр состояний может быть загружен микрокомандами обработки операндов или микрокомандами управления каналами. Вся схема синхронизируется блоком местного управления.
Работа схемы происходит по асинхронному принципу. На входы кода микрокоманды (МК.) поступает 14-разрядный код микрокоманды, считанный из схемы управляющей памяти. После ее дешифрации формируется совокупность сигналов, которые поступают на те блоки схемы, которые обеспечивают выполнение данной микрокоманды. АЛУ производит обработку данных, поступающих по одинаковым по значимости каналам 1 и 2 или хранящихся в регистрах R00—R15, А1, А2 и в регистре состояний. Результат операции поступает на один из регистров или на один из каналов.
Рис. 4. Структурная схема БИС арифметического устройства U830-K1883ИA0
Таблица 2
Сигналы сопровождения данных (СПД), приема данных по каналу (ПМК), разрешения выдачи (РВД), синхронизации канала входа (С) и выбора микросхемы (ВМ) служат для синхронизации работы схемы и для разрешения ввода и вывода данных. Кроме того сигнал ВЫБОР МИКРОСХЕМЫ служит для выбора прибора. Через вход БЛКН может быть подана команда о прямом обращении к памяти. Входы СД1—СД4 предназначены для объединения схем АУ для обработки многоразрядных слов (16, 24, 32 разряда). Содержание флагового регистра блока формирования флага может быть выдано по каналу 3.
БИС управляющей памяти (УП) U831-К1883РТ1 предназначена для организации вычислительного процесса путем преобразования машинных команд в последовательности микрокоманд, необходимых для управления БИС АУ U830-К1883ИА0 и БИС АР U832-K1883BP2. Кроме того, БИС УП может быть использована в качестве кодирующего и декодирующего преобразователя. Назначение выводов корпуса БИС УП приведено в табл. 3.
В состав УП (рис. 5) входят: программируемая логическая матрица, блок синхронизации и регистры различного назначения.
Программируемая логическая матрица (ПЛМ) состоит из матрицы 1, содержащей 140 логических схем НЕ—ИЛИ и имеющей 56 входов, и матрицы 2, содержащей 34 логические схемы НЕ—ИЛИ и имеющей 140 входов и 34 выхода. В данной ПЛМ машинная команда может быть приведена к последовательности микрокоманд, число которых может достигать 256. На выходе ПЛМ размещен регистр чтения (РГЧТ), с которого информация через блок программируемых инверторов (БПИ) подается либо на регистр следующего адреса, либо на управляющий регистр (РГУ), либо на выходной регистр (РГВЫХ). 8-разрядный регистр следующего адреса предназначен для организации необходимой последовательности микрокоманд на выходе БИС УП. 8-разрядный управляющий регистр используется для внутренней синхронизации работы схемы. Выходной регистр и блок выходных усилителей (УСВЫХ) предназначен для временного хранения информации и выдачи ее на схемы, которые управляются от БИС УП.
Рис. 5. Структурная схема БИС управляющей памяти U831-К1883РТ1
Таблица 3
Режим работы БИС УП (т.е. список микрокоманд, вырабатываемых ПЛМ) задается изготовителем схемы путем программирования связей внутри ПЛМ в соответствии с назначением. Поэтому может быть несколько модификаций БИС УП, отличающихся лишь записанной в них информацией.
Асинхронный режим работы БИС УП позволяет использовать ее для организации медленно протекающих операций, что позволяет исключить необходимые для этого схемы задержки, ожидания и согласования. Возможно применение нескольких БИС УП для управления процессом, причем каждая БИС может управлять частью процесса.