專利名稱：嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展取得了很大的進(jìn)步，但國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)大多是基于工控機(jī)或者基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)，以華中數(shù)控、航天數(shù)控為代表。但它們的產(chǎn)品普遍存在集成度不高，可移植性較差，精度不高等缺點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)以微處理器為硬件平臺(tái)的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)并不多見(jiàn)，這在一定程度上大大限制了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。與國(guó)內(nèi)相比，國(guó)外的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)由專用型、封閉型、開(kāi)環(huán)控制模式向通用型、開(kāi)放式、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、全閉環(huán)控制發(fā)展。在集成化的基礎(chǔ)上，國(guó)外的數(shù)控系統(tǒng)正在向超薄型、小型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。而國(guó)內(nèi)少數(shù)數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)機(jī)構(gòu)提出的數(shù)控系統(tǒng)大多是ARM7(或ARM9) +定點(diǎn)DSP，系統(tǒng)的集成度不夠高、穩(wěn)定性不夠理想，人機(jī)交互效果及處理速度實(shí)時(shí)性欠佳。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型涉及一種基于S3C6410、TMS320F28335和EP2C8的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)，采用32位ARMll微處理器(S3C6410)作為主控制器，采用TI公司的具有哈佛結(jié)構(gòu)的32浮點(diǎn)DSP芯片TMS28335芯片作為插補(bǔ)控制器。本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案:一種嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)控系統(tǒng)，其技術(shù)要點(diǎn)是:包括顯示器，人機(jī)通訊處理器，實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制器，配制與接口管理器，手持單元轉(zhuǎn)換板，操作面板，網(wǎng)絡(luò)接口，CAN總線，伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)；工業(yè)顯示器依次與人機(jī)通訊處理器，基于實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制器，配制與接口管理器連接，配制與接口管理器同時(shí)與I飛個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器連接，每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器連有相應(yīng)的伺服電機(jī)；人機(jī)通訊處理器還與手持單元轉(zhuǎn)換板，操作面板連接；配制與接口管理器還與網(wǎng)絡(luò)接口連接，CAN總線連接。所述網(wǎng)絡(luò)接口包括RS485或RS232或USB2.0或以太網(wǎng)。本實(shí)用新型的有益效果如下:本實(shí)用新型采用ARMll + DSP28335+FPGA的全新數(shù)控系統(tǒng)硬件架構(gòu)，取代傳統(tǒng)的工控P C機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)，具有運(yùn)算能力強(qiáng)、成本低的特點(diǎn)，將極大地減小系統(tǒng)的體積、成本和功耗，提高系統(tǒng)的可靠性和可重構(gòu)性。Cyclone II型FPGA(EP2C8)芯片作為數(shù)控系統(tǒng)的通道控制器，確保輸入輸出端口通信的多樣性和可靠性。其具有以下特點(diǎn):1.性價(jià)比更高，能靈活地為用戶定制各種專用數(shù)控系統(tǒng)。嵌入式具有非常好的可移植性，為個(gè)性化的用戶定制系統(tǒng)成為可能。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)高度集成化的數(shù)控系統(tǒng)成本大大降低。人機(jī)交互部分采用最新的ARMll處理器，最大程度發(fā)揮目前智能化趨勢(shì)的人機(jī)交互體驗(yàn)。關(guān)鍵的插補(bǔ)及邏輯控制部分采用最新的運(yùn)動(dòng)控制型高速浮點(diǎn)DSP處理芯片TMS320F28335，最大程度實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性效果。通道設(shè)計(jì)部分采用主流的CycloneII型FPGA(EP2C8)，為系統(tǒng)提供更加開(kāi)放的通信平臺(tái)，更加穩(wěn)定的通信通道。2.系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)速度快，插補(bǔ)和加工精度高，多處理器的協(xié)調(diào)控制提供一個(gè)更加高效的硬件平臺(tái)。本實(shí)用新型的高速浮點(diǎn)DSP型算法處理器處理速度高達(dá)6.67ns,高速為高精度插補(bǔ)的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)，三處理器各有分工，結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)讓系統(tǒng)的工作更加高效。3.高技術(shù)嵌入硬件基礎(chǔ)為引入各種最新的專家系統(tǒng)、智能控制提供必要支持。專用高速浮點(diǎn)DSP處理器讓嵌入專家系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)及智能控制變得可能。良好的ARMll嵌入硬件平臺(tái)讓系統(tǒng)能夠輕松移植多種仲裁、智能控制軟件系統(tǒng)。4.多樣化、可靠的通信端口設(shè)計(jì)，精確裁剪的嵌入式操作系統(tǒng)能輕松提供一個(gè)更加開(kāi)放操作平臺(tái)。5.以太網(wǎng)、CAN總線及其他多種通信手段讓數(shù)控設(shè)備成為以太網(wǎng)的云終端變成可能。數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)便于遠(yuǎn)距離操作和監(jiān)控，也便于遠(yuǎn)程診斷故障和進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，不僅有利于在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、操作和設(shè)定參數(shù)，也有利于生產(chǎn)廠家對(duì)產(chǎn)品監(jiān)控和維修，還適于在操作人員不宜到現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境中工作。

圖1為硬件結(jié)構(gòu)及外圍設(shè)備控制原理框圖。附圖主要部分的符號(hào)說(shuō)明:1工業(yè)顯示器，2基于S3C6410MMC人機(jī)通訊處理器，3基于TMS320FS28335NCU實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制器，4基于EPM240配制與接口管理器，5手持單元轉(zhuǎn)換板，6網(wǎng)絡(luò)接口，7操作面板，8CAN總線，9伺服驅(qū)動(dòng)器，10伺服電機(jī)。下面將結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但下述的實(shí)例僅僅是本實(shí)用新型其中的例子而已，并不代表本實(shí)用新型所限定的權(quán)利保護(hù)范圍，本實(shí)用新型的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所不的一種嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)控系統(tǒng)，包括工業(yè)顯不器1，基于S3C6410MMC人機(jī)通訊處理器2，基于TMS320FS28335NCU實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制器3，基于EPM240配制與接口管理器4，手持單元轉(zhuǎn)換板5，操作面板7，網(wǎng)絡(luò)接口 6，CAN總線8，伺服驅(qū)動(dòng)器9，伺服電機(jī)10 ;工業(yè)顯示器I依次與基于S3C6410MMC人機(jī)通訊處理器2，基于TMS320FS28335NCU實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制器3，基于EPM240配制與接口管理器4連接，基于EPM240配制與接口管理器4同時(shí)與六個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器9連接，每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器連有相應(yīng)的伺服電機(jī)10 ;基于S3C6410MMC人機(jī)通訊處理器2還與手持單元轉(zhuǎn)換板5，操作面板連接7 ;基于EPM240配制與接口管理器2還與網(wǎng)絡(luò)接口連接6，CAN總線連接8。其中網(wǎng)絡(luò)接口 6為RS485，RS232, USB2.0,以太網(wǎng)的一種。其工作過(guò)程是:當(dāng)用戶輸入數(shù)控加工的G代碼后，由S3C6410嵌入式微處理器2中的代碼解釋器將G代碼翻譯成數(shù)控系統(tǒng)能控制各個(gè)伺服電機(jī)10的指令，包括G指令、M指令、S指令和T指令等。微控制器將翻譯后的指令傳輸給補(bǔ)TMS28335插補(bǔ)控制器3，并實(shí)現(xiàn)粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)。然后經(jīng)由EP2C8設(shè)計(jì)的輸出通道，輸出控制脈沖給數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)模塊9，進(jìn)而控制伺服電機(jī)10。
權(quán)利要求1.一種嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:包括顯示器，人機(jī)通訊處理器，實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制器，配制與接口管理器，手持單元轉(zhuǎn)換板，操作面板，網(wǎng)絡(luò)接口，CAN總線，伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)；工業(yè)顯示器依次與人機(jī)通訊處理器，基于實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制器，配制與接口管理器連接，配制與接口管理器同時(shí)與1飛個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器連接，每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器連有相應(yīng)的伺服電機(jī)；人機(jī)通訊處理器還與手持單元轉(zhuǎn)換板，操作面板連接；配制與接口管理器還與網(wǎng)絡(luò)接口連接，CAN總線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:所述網(wǎng)絡(luò)接口包括RS485或RS232或USB2.0或以太網(wǎng)。
專利摘要一種嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)控系統(tǒng)，其技術(shù)要點(diǎn)是包括顯示器，人機(jī)通訊處理器，實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制器，配制與接口管理器，手持單元轉(zhuǎn)換板，操作面板，網(wǎng)絡(luò)接口，CAN總線，伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)；工業(yè)顯示器依次與人機(jī)通訊處理器，基于實(shí)時(shí)插補(bǔ)控制器，配制與接口管理器連接，配制與接口管理器同時(shí)與1~6個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器連接，每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器連有相應(yīng)的伺服電機(jī)；人機(jī)通訊處理器還與手持單元轉(zhuǎn)換板，操作面板連接；配制與接口管理器還與網(wǎng)絡(luò)接口連接，CAN總線連接。本實(shí)用新型采用ARM11＋DSP28335+FPGA的全新數(shù)控系統(tǒng)硬件架構(gòu)，取代傳統(tǒng)的工控ＰＣ機(jī)＋運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)，具有運(yùn)算能力強(qiáng)、成本低的特點(diǎn)，將極大地減小系統(tǒng)的體積、成本和功耗，提高系統(tǒng)的可靠性和可重構(gòu)性。
文檔編號(hào)G05B19/414GK202929431SQ20122063007
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者陳明方, 韓鋼, 侯伯民, 張永霞, 鄒平, 劉瑞軍, 郭景石, 孫田星, 王繼輝, 魏松坡, 周曉東, 于東民, 張?jiān)娏?申請(qǐng)人:沈陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院