[發(fā)明專利]嵌入式小型四軸開放式數(shù)控系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210472051.5
• 申請(qǐng)日: 2012-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN102914998B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊源昌;鄭湃;張飛;朱興華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州數(shù)控技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G05B19/414
• 分類號(hào): G05B19/414
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙)32231
• 代理人: 黃杭飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域，具體應(yīng)用于車間的生產(chǎn)管理。

背景技術(shù)

開放式數(shù)控系統(tǒng)的主要目的是解決變化頻繁的需求與封閉控制系統(tǒng)之間的矛盾，從而建立一個(gè)統(tǒng)一的可重構(gòu)的系統(tǒng)平臺(tái)，增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的柔性。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的主要的解決方案，多數(shù)是基于PC架構(gòu)平臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)，主要是工控機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡和PLC的組合模式。這種方式只要配置通用的工控主機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡，人機(jī)交互面板，網(wǎng)絡(luò)接口等，即可構(gòu)建出數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。利用通用的操作系統(tǒng)和通用的軟件開發(fā)環(huán)境，即可快速的建立數(shù)控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)。

但是，這種模式在結(jié)構(gòu)上和性能上都存在很大的局限性：

1、成本高，由于采用的是通用的PC平臺(tái)，PC機(jī)中大部分的硬件模塊是數(shù)控系統(tǒng)中并不需要的，這樣就大大增加了數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)行成本，也增加了設(shè)備的體積，無法針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行軟、硬件的剪裁，造成了系統(tǒng)硬件的極大浪費(fèi)。在小型運(yùn)動(dòng)設(shè)備上，大都因成本過高而無法采用。

2、可靠性差，通用PC架構(gòu)由于采用的是通用的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)更多的是運(yùn)行數(shù)控系統(tǒng)中不需要的服務(wù)軟件，這些任務(wù)不僅影響了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，還容易造成系統(tǒng)運(yùn)行的崩潰，增加了系統(tǒng)的維護(hù)成本。

傳統(tǒng)的以單片機(jī)為控制核心的封閉式數(shù)控系統(tǒng)，本身被設(shè)計(jì)用于專用領(lǐng)域，軟硬件設(shè)置合理，能夠充分發(fā)揮系統(tǒng)的控制能力，滿足了低成本的需求，而且能夠直接訪問底層硬件，實(shí)時(shí)性好，系統(tǒng)的可靠性高。但是，一旦系統(tǒng)定型，用戶就很難進(jìn)行原有功能的改進(jìn)、監(jiān)控、診斷和新功能的增加，無法適應(yīng)當(dāng)今制造業(yè)市場變化與競爭，也不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)向信息化、敏捷制造模式發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了彌補(bǔ)通用PC平臺(tái)的開放式數(shù)控系統(tǒng)成本高，可靠性差的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種嵌入式小型四軸開放式數(shù)控系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：采用智能終端和硬件執(zhí)行模塊分離的設(shè)計(jì)理念，通訊通過CAN總線，具有開放性，與此同時(shí)PC管理平臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)通訊管理智能終端。

具體的，嵌入式小型四軸開放式數(shù)控系統(tǒng)，包括PC管理層，嵌入式智能終端交互層和硬件執(zhí)行層；所述PC管理層包括計(jì)算機(jī)，所述嵌入式智能終端層包括至少一個(gè)嵌入式智能終端，所述硬件執(zhí)行層包括運(yùn)動(dòng)控制模塊，IO控制模塊和模擬量控制模塊；

上述的PC管理層和嵌入式智能終端交互層采用以太網(wǎng)連接，嵌入式智能終端交互層和硬件執(zhí)行層采用CAN總線連接。

進(jìn)一步的是：上述PC管理層內(nèi)的計(jì)算機(jī)安裝服務(wù)軟件，所述嵌入式智能終端層的嵌入式智能終端安裝人機(jī)界面軟件，所述硬件執(zhí)行層內(nèi)安裝有用于實(shí)現(xiàn)各控制模塊功能的執(zhí)行軟件；

上述的服務(wù)軟件包括車間管理軟件系統(tǒng)和遠(yuǎn)程訪問軟件系統(tǒng)，上述的人機(jī)界面軟件包括智能終端軟件系統(tǒng)，上述的執(zhí)行軟件包括運(yùn)動(dòng)模塊軟件系統(tǒng)，IO控制模塊軟件系統(tǒng)和模擬量模塊軟件系統(tǒng)。

進(jìn)一步的是：上述智能終端軟件系統(tǒng)包括人員管理軟件，計(jì)劃管理軟件，數(shù)據(jù)庫管理軟件，仿真加工軟件，數(shù)控編程軟件和系統(tǒng)控制軟件；所述遠(yuǎn)程訪問軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)升級(jí)軟件，遠(yuǎn)程操作軟件和遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件；上述智能終端軟件系統(tǒng)包括人機(jī)交互軟件，現(xiàn)場示教軟件，數(shù)控編程軟件，設(shè)備調(diào)試軟件，參數(shù)設(shè)置軟件和總線通訊軟件；

上述運(yùn)動(dòng)模塊軟件系統(tǒng)包括總線通訊軟件，協(xié)議解析軟件，命令執(zhí)行軟件，伺服控制軟件和硬件插補(bǔ)軟件；所述IO控制模塊軟件系統(tǒng)包括總線通訊軟件，輸入監(jiān)測軟件和輸出控制軟件；所述模擬量模塊軟件系統(tǒng)包括總線通訊軟件，溫度檢測軟件，電流檢測軟件，電壓監(jiān)測軟件和DA輸出軟件。

上述的運(yùn)動(dòng)控制模塊控制連接XYZU四軸伺服機(jī)構(gòu)；所述IO控制模塊控制連接限位開關(guān)和電磁閥；所述模擬量模塊控制連接溫度、電流和電壓檢測裝置。