[發明專利]一種基于DSP/FPGA動態可配置的機床智能控制器及控制方法

有效

• 申請號: 201410021643.4
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103744356A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 鄢萍;易潤忠;趙清寧;劉飛;何彥;胡林橋
• 申請（專利權）人: 重慶大學;重慶海特克系統集成有限公司;北京清軟英泰信息技術有限公司
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

1.一種基于DSP/FPGA動態可配置的機床智能控制器，其特征在于：包括DSP/FPGA信息處理模塊、數據輸入模塊、輸出執行模塊、中央處理嵌入式系統模塊；所述DSP/FPGA信息處理模塊包括硬件可重構信息采樣單元、數字信號處理單元、硬件可重構算法單元、硬件可重構控制信息輸出執行單元和數據存儲單元；所述數據輸入模塊提供數據輸入接口，通過硬件可重構信息采樣單元與DSP/FPGA信息處理模塊連接，用于將獲取的數字信號或模擬信號經過處理后發送數字信號流至所述DSP/FPGA信息處理模塊；

硬件可重構控制信息輸出執行單元與輸出執行模塊連接，為所述輸出執行模塊提供控制指令；

所述輸出執行模塊用于與機床控制執行機構連接，用于輸出并執行智能控制指令；

所述中央處理嵌入式系統模塊與DSP/FPGA信息處理模塊連接，并動態交換數據信息和指令；在向DSP/FPGA信息處理模塊發送基于智能控制需求形成的智能控制策略文件時，根據該智能控制策略文件，分別由硬件可重構信息采樣單元、硬件可重構算法單元和硬件可重構控制信息輸出執行單元重構生成用于滿足智能控制需求的硬件信息采樣單元、硬件算法單元和硬件信息輸出執行單元的動態組合，并自動生成智能控制算法圖；在智能控制時，可重構信息采樣單元獲取機床當前狀態信息，并融合歷史狀態信息解析智能控制算法圖，生成智能控制命令并通過重構生成的硬件信息輸出執行單元輸出該智能控制命令給輸出執行模塊。

2.根據權利要求1所述的基于DSP/FPGA動態可配置的機床智能控制器，其特征在于：本智能控制器用于控制機床節能，其數據輸入模塊由數字信號隔離電路、程控信號調理陣列、模擬信號隔離電路和A/D轉換陣列組成；其中數字信號隔離電路用于接收機床NC系統和PLC系統出來的數字信號并直接與硬件可重構信息采樣單元連接；程控信號調理陣列用于接收機床傳感器出來的模擬信號并依次連接模擬信號隔離電路和A/D轉換陣列，A/D轉換陣列輸出接硬件可重構信息采樣單元，由硬件可重構信息采樣單元控制AD轉換陣列對多路模擬信號進行實時高速精確同步采樣，轉換為高精度、高速度、低相位抖動的數字信號流。

3.根據權利要求2所述的基于DSP/FPGA動態可配置的機床智能控制器，其特征在于：本智能控制器用于控制機床節能，其輸出執行模塊由輸出隔離電路、弱信號輸出執行模塊、強信號輸出執行模塊和模擬輸出執行模塊組成，硬件可重構控制信息輸出執行單元輸出的信號輸出給輸出隔離電路，由輸出隔離電路根據信號特點對應輸出給弱信號輸出執行模塊、強信號輸出執行模塊和模擬輸出執行模塊，最后由弱信號輸出執行模塊、強信號輸出執行模塊、模擬輸出執行模塊輸出給機床執行機構。

4.根據權利要求2所述的基于DSP/FPGA動態可配置的機床智能控制器，其特征在于：本智能控制器用于控制機床節能，其中央處理嵌入式系統模塊由嵌入式中央處理器、存儲器、LAN接口、無線通訊接口和USB接口組成，LAN接口、無線通訊接口和USB接口通過有線/無線通信方式與外部服務器系統和/或其它智能裝備進行通信，用于接收外部輸入指令，并傳遞給嵌入式中央處理器，由嵌入式中央處理器與DSP/FPGA信息處理模塊通過高速通信接口連接，動態交換數據信息和指令。

5.一種基于DSP/FPGA動態可配置的機床智能控制方法，其特征在于：智能控制過程為，

1）由中央處理嵌入式系統模塊根據機床智能控制需求制作并加載策略文件給DSP/FPGA信息處理模塊；

2）由DSP/FPGA信息處理模塊解析策略文件中所包含的輸入輸出接口重構配置信息、算法模塊配置信息、算法圖配置信息，并根據解析出的上述信息重構配置輸入輸出硬件單元和DSP算法硬件單元；

3）連接上述重構配置的輸入輸出硬件單元和DSP算法硬件單元，并根據算法圖配置信息生成智能控制算法圖；

4）采集機床狀態信息，獲取當前機床運行狀態，根據機床當前運行狀態和歷史信息，并解析所述智能控制算法圖，得出智能控制指令；

5）將該智能控制指令通過重構配置的輸出硬件單元傳輸給輸出執行模塊，由輸出執行模塊輸出控制指令給機床執行機構進行執行。