[實用新型]基于多ARM處理器的高性能數控系統

有效

• 申請號: 201320000110.9
• 申請日: 2013-01-04
• 公開（公告）號: CN203038064U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 閆華;汪木蘭;張杰;楊征宇;熊建橋;于濱
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本實用新型涉及一種數控系統，具體涉及基于多ARM處理器的高性能數控系統。????????????????????????????????????????

背景技術

目前，我國數控系統內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的NC代碼較大，大部分數控系統的內存都很難容下這么大的加工代碼，并且擴充數控系統內存非常昂貴。傳統數控系統內部主控制器模塊與各個位置控制模塊之間的實時響應能力不夠快，各個模塊之間的調度關系復雜，程序的可移植性和系統的魯棒性差。

現在的數控系統主要是采用更高性能、更大容量的單處理器來實現，造成了設備成本高，可移植性差，不能通過集成來達到數控譯碼、插補與位置控制等能力的優化與共享。同時，以太網的傳輸速率已經遠遠超過了專用現場總線，其技術成熟性、應用的普及性、高的通信速率以及低廉的價格為將以太網引入數控系統內部各處理器之間的通信創造了條件。

數控系統是制造業敏捷應對市場、快速完成創新性產品研發與生產的關鍵性基礎裝備，而如何更有效、靈活地適應市場需求與更低成本構建數控系統內部控制器體系，已成為了高性能數控系統所面臨的一個重要問題。通過以太網構建多處理器高性能數控系統，實現數控系統內部控制器資源的優化與共享，從而提高數控系統的工作效率。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種多ARM處理器為硬件平臺的高性能架構體系，主控制器模塊實現譯碼、插補等功能，各個位置控制模塊分別實現對應電機的位置閉環控制，主控制器模塊與各個位置控制模塊之間通過以太網通信，各個位置控制模塊之間通過主控制器模塊進行調度處理，從而實現數控系統內部控制器資源的優化與共享，提高數控系統的工作效率。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下：

基于多ARM處理器的高性能數控系統，包括主控制器模塊、位置控制模塊和數控機床的伺服電機驅動模塊，其中，主控制器模塊內部包括ARM微處理器、以太網驅動電路和信號隔離電路；主控制器模塊通過所述以太網驅動電路與所述位置控制模塊連接；伺服電機驅動模塊通過所述信號隔離電路與所述位置控制模塊連接，構成一個數控機床伺服節點。

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；以太網驅動電路可選用AX88742芯片，以太網的通信介質為非屏蔽雙絞線；信號隔離電路可選用4通道隔離TLP521-4芯片。

通過本發明提供的這種基于多ARM處理器的架構體系能夠有效提高數控系統內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能力，并且整個系統具有更好的可移植性和穩定性。

附圖說明

圖1是本實用新型高性能數控系統的總體架構圖。

圖2?是本實用新型高性能數控系統的硬件結構及其連接模式圖。

具體實施方式

下面結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控系統的整體構架如圖1所示，主要包括系統主控制器模塊、位置控制模塊和數控機床的伺服電機驅動模塊。其中，主控制器模塊通過以太網驅動電路與位置控制模塊進行連接，通信介質為非屏蔽雙絞線，從而可以方便地通過車間以太網網絡交換各種信息，如數控設備信息、數控程序、狀態信息、制造信息。

主控制器模塊主要是基于ARM9處理器，通過以太網接口將指令數據發送到以太網總線上。其中ARM處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410芯片，以太網驅動電路主要是由ASIX公司的AX88742芯片實現的，這款芯片支持雙端口10/100Mbps以太網通信。

位置控制模塊內部主要由三部分組成：ARM9處理器、以太網驅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構，以及主控制器模塊、位置控制模塊和伺服電機驅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，以太網驅動電路選用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驅動電路進行接收主控制器模塊發來的控制指令，經過運算處理后經由信號隔離電路發送給伺服電機驅動模塊；另一方面是通過信號隔離電路接收伺服電機驅動模塊的信息，并由以太網驅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對應電機的位置閉環控制，并把運算處理后的信號經由信號隔離電路發送給伺服電機驅動模塊。一個位置控制模塊及其所連接的伺服電機驅動模塊構成數控機床的一個伺服節點。主控制器模塊通過以太網總線依次與數控機床的若干個伺服節點連接。