双CPU共享RAM技术及其在数控系统中的应用

　　系统工作过程中, 主、从CPU 通过双口RAMIDT7132来进行。在双口RAM中设置一些标志字节和标志位, 通过对这些标志位进行置位和清零来传达状态。具体规定如下:

　　(1) 8000H单元: 程序自动加工标志。该字节的内容由主CPU送置, 从CPU进行查询, 并根据其不同内容进行插补、发送环分脉冲、驱动电机运动。每一种线型的数据由主CPU粗插补后送双口RAM的8002H单元向后依次排放。从CPU从双口RAM中取出数据, 按要求完成规定的任务后, 将8000H 单元清零, 主CPU查询到后, 可再向8002H单元依次传送下一线型所需数据。

　　(2) 8001H 单元: 限位标志。由从CPU 填写,主CPU查询。1: 限位; 0: 不限位。

　　(3) 8002H～9FF9H: 数据区, 用于存放主CPU传送的零件数据。

　　(4) 9FFAH 单元: 自动, 手动选择。1 表示自动; 2表示手动。

　　(5) 9FFBH单元: 手动标志。表明机床两轴手动时四个运动方向: + X, - X, + Z, - Z。分别由该字节不同位的内容来表示, 如前所示。

　　(6) 9FFCH单元: 开始加工标志。1表示自动加工开始; 0表示下位机处于等待状态。该标志主要和操作面板上的开始按钮相对应。

　　(7) 9FFDH 单元: 工件加工完毕标志。1 表示一个工件加工完毕; 0表示工件未加工完毕。

　　(8) 9FFEH单元: 从CPU的信箱。

　　(9) 9FFFH单元: 主CPU的信箱。

3 实验系统与结论

　　数控系统具有数据处理量大(如插补算法) 、实时性要求高(位置控制) 的特点, 因此用双CPU和双口RAM 的硬件结构构成的双CPU 控制器来对CQ9107机床进行数控化改造是比较适合的。该数控系统属于经济型数控, 是由步进电机组成的一个开环系统, 如图5所示。

图5　数控实验系统

　　该控制器提出了以一种高斯函数作为扩展的感受域函数的局部神经网络来实现T - S型模糊逻辑控制, 由于模糊神经网络控制算法的复杂性和工业系统的实时性要求, 本系统采用了Intel16位单片机双机共享存储器技术的主从分布式硬件设计, 构建了基于模糊神经网络和双CPU的通用型智能控制器。

　　在该数控系统上, 我们编制了多种工件的加工程序, 进行实验加工, 都取得了预定的效果。在CQ9107数控机床上, 我们以一定的速度运行, 得到的轨迹完全符合要求。同时也验证了采用双端口RAM进行信息共享的通讯接口的可靠性以及采用双CPU进行任务分配的合理性和有效性。从而验证系统方案的可行性。

　　实验结果表明, 以16 位单片机80C196KB 为核心, 由双CPU和双口RAM组成的主从分布式数控系统, 每个CPU都可单独执行一定的任务, 因此可以提高整个系统的效率, 它们之间通过公共存储器(双口RAM) 来交换信息, 使不同的任务彼此协调,共同构成一个有机的整体, 完成复杂的任务。结构合理、性能可靠、价格低廉, 较好地满足了数控系统对控制实时性和多任务的要求, 有比较广阔的应用前景。