【正文】 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 108 ? CNC系統(tǒng)中采用的任務調(diào)度機制 ? 搶占式優(yōu)先調(diào)度； ? 時間片輪換調(diào)度； ? 非搶占式優(yōu)先調(diào)度 。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 107 ? 搶占式優(yōu)先調(diào)度機制的實現(xiàn)方式 ? 硬件主要提供支持中斷功能的芯片和電路 ， 如中斷管理芯片 （ 8259或功能相同的芯片 ） ， 定時器計數(shù)器 （ 825 8254等 ） 等 。 這類任務主要包括： CRT顯示 、 零件程序的編輯 、 加工狀態(tài)的動態(tài)顯示 、 加工軌跡的靜態(tài)模擬仿真及動態(tài)顯示 等 。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 104 ? 弱實時性任務 這類任務的實時性要求相對較弱 ， 只需要保證在某一段時間內(nèi)得以運行即可 。 為保證加工精度和加工過程的連續(xù)性 ， 這類任務處理的實時性是關鍵 。 ? 實時周期性任務 ： 任務是精確地按一定時間間隔發(fā)生的 。 ? 實時性任務分類 : ? 強實時性任務 (hard real time) 實時突發(fā)性任務；實時周期性任務 ? 嚴格實時性任務 (firm real time ) ?弱實時性任務 (soft real time) 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 103 ? 強實時性任務 ** ? 實時突發(fā)性任務 ： 任務的發(fā)生具有隨機性和突發(fā)性 ， 是一種異步中斷事件 。 ? 并發(fā)處理和流水處理的關鍵是 時間重疊 ， 是以資源重復的代價換得時間上的重疊 ， 或者說 以空間復雜性的代價換得時間上的快速性 。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 99 流水處理技術的涵義 : 流水處理技術是利用重復的資源（ CPU）， 將一個大的任務分成若干個子任務 (任務的分法與資源重復的多少有關 )，這些小任務是彼此關系的，然后按一定的順序安排每個資源執(zhí)行一個任務，就象在一條生產(chǎn)線上分不同工序加工零件的流水作業(yè)一樣。 因此 ， 資源分時共享的并行處理只具有宏觀上的意義 ， 即從微觀上來看 ， 各個任務還是逐一執(zhí)行的 。 其二：各任務占用 CPU的時間長度 ， 即 時間片的分配問題 。 ? 資源分時共享 ——在規(guī)定的時間長度 （ 時間片 ）內(nèi) ， 根據(jù)各任務實時性的要求 ， 規(guī)定它們占用CPU的時間 ， 使它們分時共享系統(tǒng)的資源 。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 93 ? 并行處理的實現(xiàn)方式： ? 資源分時共享 ? 并發(fā)處理（例如：流水處理） 這些實現(xiàn)方式與 CNC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)密切相關。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 92 ? 基于并行處理的多任務調(diào)度技術 ? 并行處理定義： ? 系統(tǒng)在 同一時間間隔 或 同一時刻 內(nèi)完成兩個或兩個以上任務處理的方法 。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 91 1. 多任務性與并行處理技術 ? CNC控制要求的多任務性 ? 任務定義： 可 并發(fā)（同時發(fā)生 concurrent） 執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程 。 由于其應用領域是工業(yè)控制領域 （ 多任務性 、 實時性 ） ， 因此 ， 分析和了解這些要求是至關重要的 ， 因為它既是系統(tǒng)設計和將來軟件測試的重要依據(jù) ， 也是確定系統(tǒng)功能和性能指標的過程 。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 90 三 . CNC裝置的軟件系統(tǒng)特點 CNC系統(tǒng)是典型的實時控制系統(tǒng) 。 這一步在有些系統(tǒng)中是采用硬件來實現(xiàn)的 。 插補模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補周期 △ t定時運行 。 ?計算每個插補周期內(nèi)的合成進給量： Δ L= FΔ t/60 （ μ m） 式中： F進給速度值（ mm/min）； △ t數(shù)控系統(tǒng)的插補周期（ ms） L α 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 86 4. 插補計算 主要功能： ? 計算插補周期的實際合成位移量： △ L1=△ L*修調(diào)值 ? 分解 △ L1 → （ △ X △ Y1） 將 △ L1按插補的線形 （ 直線 ， 園弧等 ） 和本插補點所在的位臵分解到各個進給軸 ， 作為各軸的位臵控制指令 （ △ X △ Y1） 。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 85 速度處理程序主要完成以下幾步計算 ： ?計算本段總位移量： 直線 ：合成位移量 L； 園弧 ：總角位移量 α 。 ? 根據(jù)本段與前段連接關系 ， 進行段間連接處理 。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 82 N06 G90 G41 D11 G01 X200 Y300 F200 ； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Struct PROG_BUFFER { char buf_state； 0： (開始 )； 1（；） ⑨ int block_num； 06（ N06） ① double COOR[20]； COOR[1]=202200；（ X200） ⑥ COOR[2]=300000；（ Y300） ⑦ int F,S； F=200；（ F200） ⑧ char G90； D5=0；（ G90） ② D6,D7=0,1（ G41） ③ D1=1；（ G01） ⑤ …… char D； D=11（ D11） ④ }； 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 83 刀補處理的主要工作 ： ? 根據(jù) G90/G91計算零件輪廓的終點坐標值 。 }； 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 80 以標志形式存放 G指令示例 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 G00 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 G01 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 G02 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 G03 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 G90/G91 0 ： G90 ； 1 ： G91 ｝ G06 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 00 ： G40 ； 11 ： G40 01 ： G41 ； 10 ； G42 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 81 ? 在程序中一般都有由若干個這樣結(jié)構(gòu)組成的程序緩沖區(qū)組 ， 當前程序段被解釋完后便將該段的數(shù)據(jù)信息送入緩沖區(qū)組中空閑的一個 。 char M1； char T； //存放本段換刀的刀具號 。 char G0； //以標志形式存放 G指令 。 double COOR[20]； //存放尺寸指令的數(shù)值 （ μ m） 。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 79 Struct PROG_BUFFER { char buf_state； //緩沖區(qū)狀態(tài) ， 0 空； 1 準備好 。 功能界面劃分的準則：系統(tǒng)的性能價格比 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 75 ? 數(shù)控系統(tǒng)功能界面的幾種劃分： 輸 入 預處理 位置檢測 插補運算 位置控制 速度控制 伺服電機 程序 硬件 硬件 硬件 硬件 軟件 軟件 軟件 軟件 軟件和硬件的功能界面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 76 二 、 CNC裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程 CNC系統(tǒng)軟件的主要任務之一就是如何將由零件加工程序表達的加工信息，變換成各進給軸的位移指令、主軸轉(zhuǎn)速指令和輔助動作指令，控制加工設備的軌跡運動和邏輯動作，加工出符合要求的零件。 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 74 ? 硬件和軟件在實現(xiàn)各種功能時的特點： ? 硬件處理速度快，但靈活性差，實現(xiàn)復雜控制的功能困難。 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 73 一 、 CNC裝置軟件和硬件的功能界面 ? 合理確定 CNC裝置軟件硬件的功能分擔就是所謂的軟件和硬件的功能界面劃分的概念 。 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) 第四章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 71 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 72 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) CNC系統(tǒng)軟件是一個典型而又復雜的實時系統(tǒng) 。 第二節(jié) CNC裝置的硬件體系結(jié)構(gòu) 第十一章 計算機數(shù)控裝置(CNC) 現(xiàn)代裝備及控制 上午 10時 6分 69 二 . 共享存儲器 (S