組合在單板上的智能化機電運動控制器的制作方法

專利名稱：組合在單板上的智能化機電運動控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型公開的組合在單板上的智能化機電運動控制器屬機電運動控制器技 術領域，具體涉及的是一種采用X86處理器為核心并采用全部焊接而組合在單板上的智能 化機電運動控制器。
二.
背景技術：
運動控制就是對機電設備的機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理， 使其按照預期的運動軌跡和規定的運動參數進行運動。國內外的運動控制器生產廠商提供 的產品大致可以分為1.以單片機或微處理器作為核心的運動控制器，這類運動控制器速 度較慢，精度不高，成本相對較低。在一些只需要低速點位運動控制和對軌跡要求不高的輪 廓運動控制場合應用。2.以專用芯.片(ASIC)作為核心處理器的運動控制器，這類運動控 制器結構比較簡單，但這類運動控制器大多數只能輸出脈沖信號，工作于開環控制方式。這 類控制器對單軸的點位控制場合是基本滿足要求的，但對于要求多軸協調運動和高速軌跡 插補控制的設備，這類運動控制器往往不能滿足要求。3.基于PC機的運動控制器。這類運 動控制器的硬件平臺和軟件平臺是完全通用的。它是運動控制器誕生以來最具深遠意義的 一次飛躍。PC機的通用性和高性能給基于PC機的運動控制器的發展帶來了巨大的好處，使 其在技術經濟方面體現出高性能、低成本、標準化程度高、軟硬件資源豐富、以及便于信息 集成等顯著優勢。然而，目前基于PC機的運動控制器，皆為采用通用PC機或工業PC機的 硬件結構。基于通用PC機的硬件結構雖然價格便宜，但由于通用PC機是民用產品，大多不 適于作為工業級的高可靠性要求的運動控制器。工業PC機雖然可靠性有所提高，但由于其 多板卡、多組件的結構，仍不能滿足很多高可靠性的運動控制應用。本實用新型提出了一種 采用一體化單板處理器的機電運動控制器，將高性能通用X86處理器、DDR2RAM或DDR3RAM、 固態電子盤、32位定點或浮點DSP、FPGA、和實時以太網控制器等器件，采用全部焊接方式 安裝在一塊PCB板上。大大提高了系統整體可靠性，為智能化的機電運動控制器單板機的 應用和推廣奠定了堅實的基礎。
三.發明內容本實用新型的發明目的是向社會提供這種組合在單板上的智能化機電運動控制 器，把需要組合在單板上的各種硬件，采用全部焊接方式安裝在一塊PCB電路板上，大大提 高了智能化機電運動控制器整體的可靠性，為智能化的機電運動控制器單板機的應用和推 廣奠定了堅實的基礎和良好的前景。本實用新型的技術方案是這樣的這種組合在單板上的智能化機電運動控制器， 由單塊電路板及其上的硬件、軟件集成，所述的單塊電路板上的軟件集成是指該智能化機 電運動控制器的軟件系統，包括該智能化機電運動控制器現有技術應有的或所有的軟件。 技術特點在于該智能化機電運動控制器包括有主CPU的X86中央處理器單元、存儲器、 固態電子盤全部焊接并聯接在單塊電路板上，組合一體形成或集成單板的智能化機電運動控制器。這種組合在單板上的智能化機電運動控制器，采用高性能通用X86處理器為核心 構成，并配以先進的存儲器、固態電子盤以及軟件系統等一起，使智能化的機電運動控制器 單板機在技術、經濟方面體現出高性能、低成本、標準化程度高、軟硬件資源豐富、以及便于 信息集成等顯著優勢和智能化先進水平，具有良好的應用和推廣前景。而且本實用新型的 技術方案把需要組合在單板上的各種硬件，采用全部焊接方式安裝在一塊PCB電路板上克 服了原來那種多板卡、多組件采用接插件結構帶來可靠性差的不足或弊端，大大提高了智 能化機電運動控制器整體的可靠性，是本實用新型技術方案的最大特點。根據以上所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，技術特點還有該單板 的智能化機電運動控制器還包括有數字信號處理器DSP，也焊接并聯接在該單塊電路板 上，使該組合在單板上的智能化機電運動控制器又增配了先進的功能器件。根據以上所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，技術特點還有該單板 的智能化機電運動控制器還包括有現場可編程序邏輯器件FPGA，也焊接并聯接在該單塊 電路板上使該組合在單板上的智能化機電運動控制器又增配了先進的功能器件。根據以上所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，技術特點還有該單板 的智能化機電運動控制器還包括有實時以太網控制器，也焊接并聯接在該單塊電路板上， 使該組合在單板上的智能化機電運動控制器又增配了先進的功能器件。根據以上所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，技術特點還有所述的 存儲器包括有動態隨機存儲器RAM，例如有不同速度DDR2或DDR3的RAM。根據以上所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，技術特點還有所述的 固態電子盤包括有固態電子盤陣列及閃存存儲器，例如由多塊固態電子盤組成陣列結構。根據以上所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，技術特點還有所述的 數字信號處理器DSP是32位、或64位定點或浮點DSP。根據以上所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，技術特點還有所述的 現場可編程序邏輯器件FPGA包括通用和專用的FPGA。所述專用的FPGA如是美國XILINX 公司的SPARTAN3系列的FPGA。根據以上所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，技術特點還有所述的 實時以太網控制器是實現實時以太網通訊功能的實時以太網控制器。本實用新型的優點有1.這種智能化機電運動控制器把需要組合在單板上的各 種硬件，采用全部焊接方式安裝在一塊PCB電路板上，使原來那種多板卡、多組件可靠性差 的接插件結構大大改善，提高了智能化機電運動控制器整體的可靠性，為智能化的機電運 動控制器單板機的應用和推廣奠定了堅實的基礎。2.這種智能化機電運動控制器采用高性 能通用X86處理器為核心構成，并配以先進的數字信號處理器DSP、現場可編程序邏輯器件 FPGA、實時以太網控制器等以及軟件系統，使智能化的機電運動控制器單板機在技術、經濟 方面體現出高性能、低成本、標準化程度高、軟硬件資源豐富、以及便于信息集成等顯著優 勢和智能化先進水平，具有良好的應用和推廣前景。3.試用效果已經證明這種組合在單 板上的智能化機電運動控制器，值得機電行業采用和推廣。四.
本實用新型的說明書附圖共有2幅圖1為組合在單板上的智能化機電運動控制器電子電路功能結構方框圖；[0017]圖2為智能化機電運動控制器全部焊接在單塊電路板上實體結構圖。在兩圖中采用了統一標號，即同一物件在兩圖中用同一標號。在兩圖中1.主CPU 的X86中央處理器；2.存儲器，如DDR2或DDR3的RAM;3.固態電子盤；4.實時以太網控制 器；5.現場可編程序邏輯器件FPGA ;6.數字信號處理器DSP。五.具體實施方式
本實用新型組合在單板上的智能化機電運動控制器的非限定實施例如下實施例一.組合在單板上的智能化機電運動控制器該例的這種組合在單板上的智能化機電運動控制器，由單塊電路板及其上的硬 件、軟件集成，該組合在單板上的智能化機電運動控制器具體結構由圖1、圖2聯合示出，圖 1所示的是組合在單板上的智能化機電運動控制器電子電路功能結構方框圖，圖2所示的 是智能化機電運動控制器全部焊接在單塊電路板上實體結構圖。在兩圖中1是主CPU的 X86中央處理器，2是存儲器，如DDR2或DDR3的RAM，3是固態電子盤，4是實時以太網控制 器，5是現場可編程序邏輯器件FPGA，6是數字信號處理器DSP。該例技術方案的特點在于 該例的該智能化機電運動控制器包括的主CPU的X86中央處理器單元、存儲器、固態電子 盤、數字信號處理器DSP、現場可編程序邏輯器件FPGA、實時以太網控制器等，全部焊接并 聯接在單塊電路板上，組合一體形成或集成單板的智能化機電運動控制器，當然還包括該 智能化機電運動控制器現有技術應有的或所有的軟件，即是該智能化機電運動控制器的軟 件系統，也即是所述的單塊電路板上的軟件集成。采用高性能通用X86處理器為核心構成， 并配以先進的存儲器、固態電子盤、數字信號處理器DSP、現場可編程序邏輯器件FPGA、實 時以太網控制器等及軟件部分一起，使智能化的機電運動控制器單板機在技術、經濟方面 體現出高性能、低成本、標準化程度高、軟硬件資源豐富、以及便于信息集成等顯著優勢和 智能化先進水平，具有良好的應用和推廣前景。而且本實用新型的技術方案把需要組合在 單板上的各種硬件，采用全部焊接方式安裝在一塊PCB電路板上，克服了原來那種多板卡、 多組件采用接插件結構帶來可靠性差的不足或弊端，大大提高了智能化機電運動控制器整 體的可靠性，是本實用新型技術方案的最大特點。該例的存儲器是動態隨機存儲器RAM，特 別有不同速度DDR2的RAM，如型號為MT47H128M16HG的DDR2RAM。該例的固態電子盤是固 態電子盤陣列，例如由多塊固態電子盤，如型號為K9F1G08U0A組成陣列結構。該例的數字 信號處理器DSP是32位浮點DSP，如型號為TMS320C32的32位浮點DSP。該例的現場可編 程序邏輯器件FPGA是通用的FPGA，如型號為EP4S40G2通用的FPGA。該例的實時以太網控 制器是實現實時以太網通訊功能的實時以太網控制器，如型號為CYCLON II的實時以太網 控制器。實施例二.組合在單板上的智能化機電運動控制器該例的組合在單板上的智能化機電運動控制器大體結構可用圖1 圖2聯合示 出，該例的組合在單板上的智能化機電運動控制器與實施例一的組合在單板上的智能化機 電運動控制器不同點有1.該例的存儲器是動態隨機存儲器RAM，其中有不同速度DDR3的 RAM，如型號為MT41J128M16HA的DDR3 RAM。2.該例的固態電子盤是閃存存儲器組成的陣 列，其中如型號為TH58NVG1S3AFT的閃存存儲器。3.該例的數字信號處理器DSP是32位 定點DSP，如型號為TMS320C6474的32位定點DSP。4.該例的現場可編程序邏輯器件FPGA 是專用的FPGA，如是美國XILINX公司的SPARTAN3系列的FPGA。5.該例的實時以太網控制器是另一種實時以太網控制器，如型號為CYCLON III的實時以太網控制器。該例的組合在 單板上的智能化機電運動控制器其余未述的，全同于實施例一中所述的，不再重述。實施例三.組合在單板上的智能化機電運動控制器該例的組合在單板上的智能化機電運動控制器大體結構可用圖1 圖2聯合示 出，該例的組合在單板上的智能化機電運動控制器與實施例一、實施例二的組合在單板上 的智能化機電運動控制器不同點有1.該例的存儲器一動態隨機存儲器RAM，特別有不同 速度DDR2和DDR3的RAM。2.該例的固態電子盤包括固態電子盤陣列及閃存存儲器。3.該 例的數字信號處理器DSP是64位定點或浮點DSP。4.該例的現場可編程序邏輯器件FPGA 選擇通用或專用的FPGA。該例的組合在單板上的智能化機電運動控制器其余未述的，全同 于實施例一、實施例二中所述的，不再重述。
權利要求一種組合在單板上的智能化機電運動控制器，由單塊電路板及其上的硬件、軟件集成，特征在于所述的該智能化機電運動控制器包括有主CPU的X86中央處理器單元、存儲器、固態電子盤全部焊接并聯接在單塊電路板上，組合一體形成或集成單板的智能化機電運動控制器。
2.根據權利要求1所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，特征在于該單板 的智能化機電運動控制器還包括有數字信號處理器DSP，也焊接并聯接在該單塊電路板 上。
3.根據權利要求1所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，特征在于該單板 的智能化機電運動控制器還包括有現場可編程序邏輯器件FPGA，也焊接并聯接在該單塊 電路板上。
4.根據權利要求1所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，特征在于該單板 的智能化機電運動控制器還包括有實時以太網控制器，也焊接并聯接在該單塊電路板上。
5.根據權利要求1所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，特征在于所述的 存儲器包括有動態隨機存儲器RAM。
6.根據權利要求1所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，特征在于所述的 固態電子盤包括有固態電子盤陣列及閃存存儲器。
7.根據權利要求2所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，特征在于所述的 數字信號處理器DSP是32位、或64位定點或浮點DSP。
8.根據權利要求3所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，特征在于所述的 現場可編程序邏輯器件FPGA包括通用和專用的FPGA。
9.根據權利要求4所述的組合在單板上的智能化機電運動控制器，特征在于所述的 實時以太網控制器是實現實時以太網通訊功能的實時以太網控制器。
專利摘要本實用新型公開的組合在單板上的智能化機電運動控制器屬機電運動控制器技術領域，該智能化機電運動控制器由主CPU的X86中央處理器、存儲器、固態電子盤、數字信號處理器DSP、現場可編程序邏輯器件FPGA、實時以太網控制器等，全部焊接并聯接在單塊電路板上，組合一體形成或集成單板的智能化機電運動控制器，采用高性能通用X86處理器為核心并配以先進的硬件、軟件集成，把需要組合在單板上的各種硬件，采用焊接方式全部安裝在一塊電路板上，該智能化單板機整體可靠性高，軟硬件資源豐富，便于信息集成，標準化程度高，智能化性能強，具有良好的應用和推廣前景，值得機電行業采用和推廣。
文檔編號G05B19/414GK201749340SQ20102016554
公開日2011年2月16日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者曹銳 申請人:太原市優特奧科電子科技有限公司