專利名稱：基于多arm處理器的高性能數(shù)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)控系統(tǒng)，具體涉及基于多ARM處理器的高性能數(shù)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，我國數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部控制器主要采用單處理器來完成譯碼、插補與位置控制等操作，這對內(nèi)部控制器的主處理器性能提出很高的要求；進行3D形式的曲面造型及生成相應(yīng)的NC代碼較大，大部分數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存都很難容下這么大的加工代碼，并且擴充數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存非常昂貴。傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部主控制器模塊與各個位置控制模塊之間的實時響應(yīng)能力不夠快，各個模塊之間的調(diào)度關(guān)系復(fù)雜，程序的可移植性和系統(tǒng)的魯棒性差?，F(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)主要是采用更高性能、更大容量的單處理器來實現(xiàn)，造成了設(shè)備成本高，可移植性差，不能通過集成來達到數(shù)控譯碼、插補與位置控制等能力的優(yōu)化與共享。同時，以太網(wǎng)的傳輸速率已經(jīng)遠遠超過了專用現(xiàn)場總線，其技術(shù)成熟性、應(yīng)用的普及性、高的通信速率以及低廉的價格為將以太網(wǎng)引入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部各處理器之間的通信創(chuàng)造了條件。數(shù)控系統(tǒng)是制造業(yè)敏捷應(yīng)對市場、快速完成創(chuàng)新性產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)的關(guān)鍵性基礎(chǔ)裝備，而如何更有效、靈活地適應(yīng)市場需求與更低成本構(gòu)建數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部控制器體系，已成為了高性能數(shù)控系統(tǒng)所面臨的一個重要問題。通過以太網(wǎng)構(gòu)建多處理器高性能數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部控制器資源的優(yōu)化與共享，從而提高數(shù)控系統(tǒng)的工作效率。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種多ARM處理器為硬件平臺的高性能架構(gòu)體系，主控制器模塊實現(xiàn)譯碼、插補等功能，各個位置控制模塊分別實現(xiàn)對應(yīng)電機的位置閉環(huán)控制，主控制器模塊與各個位置控制模塊之間通過以太網(wǎng)通信，各個位置控制模塊之間通過主控制器模塊進行調(diào)度處理，從而實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部控制器資源的優(yōu)化與共享，提高數(shù)控系統(tǒng)的工作效率。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:基于多ARM處理器的高性能數(shù)控系統(tǒng)，包括主控制器模塊、位置控制模塊和數(shù)控機床的伺服電機驅(qū)動模塊，其中，主控制器模塊內(nèi)部包括ARM微處理器、以太網(wǎng)驅(qū)動電路和信號隔離電路；主控制器模塊通過所述以太網(wǎng)驅(qū)動電路與所述位置控制模塊連接；伺服電機驅(qū)動模塊通過所述信號隔離電路與所述位置控制模塊連接，構(gòu)成一個數(shù)控機床伺服節(jié)點。所述主控制器模塊和位置控制模塊均采用ARM9處理器，可選用S3C2410芯片；以太網(wǎng)驅(qū)動電路可選用AX88742芯片，以太網(wǎng)的通信介質(zhì)為非屏蔽雙絞線；信號隔離電路可選用4通道隔離TLP521-4芯片。通過本發(fā)明提供的這種基于多ARM處理器的架構(gòu)體系能夠有效提高數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部控制器的整體處理能力，同時提高了主控制器模塊與各個位置控制模塊之間的實時響應(yīng)能力，并且整個系統(tǒng)具有更好的可移植性和穩(wěn)定性。

圖1是本實用新型高性能數(shù)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖。圖2是本實用新型高性能數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及其連接模式圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。本實用新型高性能數(shù)控系統(tǒng)的整體構(gòu)架如圖1所示，主要包括系統(tǒng)主控制器模塊、位置控制模塊和數(shù)控機床的伺服電機驅(qū)動模塊。其中，主控制器模塊通過以太網(wǎng)驅(qū)動電路與位置控制模塊進行連接，通信介質(zhì)為非屏蔽雙絞線，從而可以方便地通過車間以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換各種信息，如數(shù)控設(shè)備信息、數(shù)控程序、狀態(tài)信息、制造信息。主控制器模塊主要是基于ARM9處理器，通過以太網(wǎng)接口將指令數(shù)據(jù)發(fā)送到以太網(wǎng)總線上。其中ARM處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410芯片，以太網(wǎng)驅(qū)動電路主要是由ASIX公司的AX88742芯片實現(xiàn)的，這款芯片支持雙端口 10/100Mbps以太網(wǎng)通信。位置控制模塊內(nèi)部主要由三部分組成:ARM9處理器、以太網(wǎng)驅(qū)動電路和信號隔離電路。主控制器模塊和位置控制模塊的結(jié)構(gòu)，以及主控制器模塊、位置控制模塊和伺服電機驅(qū)動模塊之間的連接模式如圖2所示。位置控制模塊的ARM處理器同樣選用SAMSUNG公司的S3C2410，信號隔離電路選用Toshiba公司的4通道隔離TLP521-4芯片，以太網(wǎng)驅(qū)動電路選用ASIX公司的AX88742芯片。位置控制模塊的主要功能:一方面是通過以太網(wǎng)驅(qū)動電路進行接收主控制器模塊發(fā)來的控制指令，經(jīng)過運算處理后經(jīng)由信號隔離電路發(fā)送給伺服電機驅(qū)動模塊；另一方面是通過信號隔離電路接收伺服電機驅(qū)動模塊的信息，并由以太網(wǎng)驅(qū)動電路傳遞給主控制器模塊。位置控制模塊的主要作用是實現(xiàn)對應(yīng)電機的位置閉環(huán)控制，并把運算處理后的信號經(jīng)由信號隔離電路發(fā)送給伺服電機驅(qū)動模塊。一個位置控制模塊及其所連接的伺服電機驅(qū)動模塊構(gòu)成數(shù)控機床的一個伺服節(jié)點。主控制器模塊通過以太網(wǎng)總線依次與數(shù)控機床的若干個伺服節(jié)點連接。
權(quán)利要求1.基于多ARM處理器的高性能數(shù)控系統(tǒng)，包括主控制器模塊、位置控制模塊和數(shù)控機床的伺服電機驅(qū)動模塊，其特征在于，位置控制模塊內(nèi)部包括ARM微處理器、以太網(wǎng)驅(qū)動電路和信號隔離電路；主控制器模塊通過所述以太網(wǎng)驅(qū)動電路與所述位置控制模塊連接；伺服電機驅(qū)動模塊通過所述信號隔離電路與所述位置控制模塊連接，構(gòu)成數(shù)控機床的一個伺服節(jié)點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多ARM處理器的高性能數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:所述主控制器模塊和位置控制模塊均采用ARM9處理器；以太網(wǎng)的通信介質(zhì)為非屏蔽雙絞線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多ARM處理器的高性能數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:所述ARM9處理器選用S3C2410芯片、以太網(wǎng)驅(qū)動電路選用AX88742芯片、信號隔離電路選用4通道隔離TLP521-4芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的基于多ARM處理器的高性能數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)控系統(tǒng)包括多個伺服節(jié)點，所述主控制器模塊通過以太網(wǎng)總線依次與所述多個數(shù)控機床的伺服節(jié)點連接，同時，各個所述位置控制模塊之間通過以太網(wǎng)總線依次相連。
專利摘要本實用新型提供了一種基于多ARM處理器的高性能數(shù)控系統(tǒng)，屬于數(shù)控的技術(shù)領(lǐng)域。該數(shù)控系統(tǒng)包括主控制器模塊、位置控制模塊和數(shù)控機床的伺服電機驅(qū)動模塊，位置控制模塊內(nèi)部包括ARM微處理器、以太網(wǎng)驅(qū)動電路和信號隔離電路；主控制器模塊通過以太網(wǎng)驅(qū)動電路與位置控制模塊連接；伺服電機驅(qū)動模塊通過信號隔離電路與位置控制模塊連接，構(gòu)成數(shù)控機床的一個伺服節(jié)點。本實用新型利用ARM處理器為硬件平臺，不僅能實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的快速網(wǎng)絡(luò)化，具有適應(yīng)多樣化加工的能力，而且能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低企業(yè)的成本，從而提高經(jīng)濟效益。
文檔編號G05B19/18GK203038064SQ201320000110
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者閆華, 汪木蘭, 張 杰, 楊征宇, 熊建橋, 于濱 申請人:南京工程學(xué)院