数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 在多CPU结构的CNC装置中，根据各任务间的关联程度，可采用以下两种策略来 提高系统处理速度。其一，如果任务之间的关联程度不高，则将各任务分别安排一个 CPU,使其同时执行，即所谓的“并发处理”：其二，如果各任务之间的关联程度较高」 个任务的输出 狂务的输入 则可采用流水处理的方法来实现 行处型 处理的技术是利用重复的资源(CPU), ,个大任务分成若干个彼此关联的子任务（任 务的分法与资源重复的多少有关)，然后按一定顺序安排每个资源执行 个任务。这个 处理过程与生产线上分不同工序加工零件的流水作业一样。如：CPU1执行译码、CPU2 执行刀补处理、CPU3执行速度预处理， t1时间C1执行笋一个程序段的码，2时 间CpU2执行第 个程序段的刀补处理， 司时CPUI执行 二个程序段的译码：t3时间 CPU3执行第一个程序段的速度预处理并输出第 个程序段插补预处理后的数据，同时 CPU2执行第二个程序段的刀补处理，CPU1执行第三个程序段的译码，t4时间CPU3 执行第二个程序段的速度预处理并输出第二个程序段插补预处理后的数据，同时，CPU2 执行第三个程序段的刀补处理，CPU1执行第四个程序段的译码： 可以大大缩短 两个程序段之间输出的间隔时间 可以看出，在任何时刻均有两个或两个以上的任务在 并发执行 流水处理的关键是时间重叠，以资源重复为代价换取时间上的重叠，以空间复杂性 换取时间上的快速性。 当CNC装臂在自动加工工作方式时，其数据的转换过程将由琴件程序输入、插补 准备、插补、位置控制四个子过程组成。如果每个子过程的处理时间分别为△1、△2、 △t3、△t4,那么 个零件程序段的数据转换时间将是△t1+△t2+△t3+△t4。如果以 顺序方式处理每个零件的程序段，则第 个零件程序段处理完以后再处理第 个程疗 段，依次类推。图241表示了这种顺序处理时的时间空间关系。从图中可以看出，两 个程序段的输出之间将有一个时间为1的间隔。这种时间间隔反映在电动机上就是电动 机的时停时转，反映在刀具上就是刀具的时走时停，这种情况在加工工艺上是不允许的。 消除这种间隔的方法是用时间重叠流水处理技术。采用流水处理后的时间空间关系 如图2-41所示。 间， 空间 1234→输絀 1234输出地 1234-输出 M1234→输出 234F输触 ?1 △5 △t7时i间 △th△ta△t5 时间 图2-41时间重叠流水处理 三、实时性和优先拾占调度机制 实时性：指某任务的执行有严格的时间要求，即必须在系统的规定时间内完成，否 则将导致执行结果错误和系统故障 1.实时性任务的分类： 如前所述，CNC装置是一个专用的实时计算机系统。该系统的各任务或强或弱都 具有实时性要求。从各任务对实时性要求的角度看，基本上可分为强实时性任务和弱实 时性任务，强实时性任务又分为实时突发性任客和实时周期性任务 (1)实时突发性任务：这类任务的特点是任务的发生具有随机性和突发性，是一 种异 中断事件，往往具有很强的实时性要求。主要包括故障中断（急停、机械限位、 硬件故障)、机床PLC中断等。 兰州交通大学机电工程学院 数控技术及应用教案及讲稿 上部分：数控技术及编程 兰州交通大学机电工程学院 9 在多 CPU 结构的 CNC 装置中，根据各任务间的关联程度，可采用以下两种策略来 提高系统处理速度。其一，如果任务之间的关联程度不高，则将各任务分别安排一个 CPU，使其同时执行，即所谓的“并发处理”；其二，如果各任务之间的关联程度较高， 即一个任务的输出是另一任务的输入，则可采用流水处理的方法来实现并行处理。流水 处理的技术是利用重复的资源（CPU），将一个大任务分成若干个彼此关联的子任务（任 务的分法与资源重复的多少有关），然后按一定顺序安排每个资源执行一个任务。这个 处理过程与生产线上分不同工序加工零件的流水作业一样。如：CPU1 执行译码、CPU2 执行刀补处理、CPU3 执行速度预处理，t1 时间 CPU1 执行第一个程序段的译码；t2 时 间 CPU2 执行第一个程序段的刀补处理，同时 CPU1 执行第二个程序段的译码；t3 时间 CPU3 执行第一个程序段的速度预处理并输出第一个程序段插补预处理后的数据，同时， CPU2 执行第二个程序段的刀补处理，CPU1 执行第三个程序段的译码，t4 时间 CPU3 执行第二个程序段的速度预处理并输出第二个程序段插补预处理后的数据，同时，CPU2 执行第三个程序段的刀补处理，CPU1 执行第四个程序段的译码；……。可以大大缩短 两个程序段之间输出的间隔时间。可以看出，在任何时刻均有两个或两个以上的任务在 并发执行。 流水处理的关键是时间重叠，以资源重复为代价换取时间上的重叠，以空间复杂性 换取时间上的快速性。 当 CNC 装置在自动加工工作方式时，其数据的转换过程将由零件程序输入、插补 准备、插补、位置控制四个子过程组成。如果每个子过程的处理时间分别为Δt1、Δt2、 Δt3、Δt4，那么一个零件程序段的数据转换时间将是 t=Δt1+Δt2+Δt3+Δt4。如果以 顺序方式处理每个零件的程序段，则第一个零件程序段处理完以后再处理第二个程序 段，依次类推。图 2-41 表示了这种顺序处理时的时间空间关系。从图中可以看出，两 个程序段的输出之间将有一个时间为 t 的间隔。这种时间间隔反映在电动机上就是电动 机的时停时转，反映在刀具上就是刀具的时走时停，这种情况在加工工艺上是不允许的。 消除这种间隔的方法是用时间重叠流水处理技术。采用流水处理后的时间空间关系 如图 2-41 所示。 图 2-41 时间重叠流水处理 三、实时性和优先抢占调度机制 实时性：指某任务的执行有严格的时间要求，即必须在系统的规定时间内完成，否 则将导致执行结果错误和系统故障。 1．实时性任务的分类： 如前所述，CNC 装置是一个专用的实时计算机系统。该系统的各任务或强或弱都 具有实时性要求。从各任务对实时性要求的角度看，基本上可分为强实时性任务和弱实 时性任务，强实时性任务又分为实时突发性任务和实时周期性任务。 （1）实时突发性任务：这类任务的特点是任务的发生具有随机性和突发性，是一 种异步中断事件，往往具有很强的实时性要求。主要包括故障中断（急停、机械限位、 硬件故障）、机床 PLC 中断等