專利名稱：嵌入式實時數控系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種嵌入式實時數控系統。
背景技術：
國內數控技術的發展取得了很大的進步，但國內自行開發的機床數控系統大多是基于工控機或者基于單片機的控制系統，以華中數控、航天數控為代表。但它們的產品普遍存在集成度不高，可移植性較差，精度不高等缺點。在國內以微處理器為硬件平臺的嵌入式數控系統并不多見，這在一定程度上大大限制了數控技術的發展。與國內相比，國外的數控技術已經相當成熟，數控技術已經由專用型、封閉型、開環控制模式向通用型、開放式、實時動態、全閉環控制發展。在集成化的基礎上，國外的數控系統正在向超薄型、小型化、智能化和網絡化方向發展。而國內少數數控系統研發機構提出的數控系統大多是ARM7(或ARM9) +定點DSP，系統的集成度不夠高、穩定性不夠理想，人機交互效果及處理速度實時性欠佳。
發明內容本實用新型涉及一種基于S3C6410、TMS320F28335和EP2C8的嵌入式數控系統，采用32位ARMll微處理器(S3C6410)作為主控制器，采用TI公司的具有哈佛結構的32浮點DSP芯片TMS28335芯片作為插補控制器。本實用新型提供了如下技術方案:一種嵌入式實時數控系統，其技術要點是:包括顯示器，人機通訊處理器，實時插補控制器，配制與接口管理器，手持單元轉換板，操作面板，網絡接口，CAN總線，伺服驅動器，伺服電機；工業顯示器依次與人機通訊處理器，基于實時插補控制器，配制與接口管理器連接，配制與接口管理器同時與I飛個伺服驅動器連接，每個伺服驅動器連有相應的伺服電機；人機通訊處理器還與手持單元轉換板，操作面板連接；配制與接口管理器還與網絡接口連接，CAN總線連接。所述網絡接口包括RS485或RS232或USB2.0或以太網。本實用新型的有益效果如下:本實用新型采用ARMll + DSP28335+FPGA的全新數控系統硬件架構，取代傳統的工控P C機+運動控制卡的結構，具有運算能力強、成本低的特點，將極大地減小系統的體積、成本和功耗，提高系統的可靠性和可重構性。Cyclone II型FPGA(EP2C8)芯片作為數控系統的通道控制器，確保輸入輸出端口通信的多樣性和可靠性。其具有以下特點:1.性價比更高，能靈活地為用戶定制各種專用數控系統。嵌入式具有非常好的可移植性，為個性化的用戶定制系統成為可能。本實用新型設計高度集成化的數控系統成本大大降低。人機交互部分采用最新的ARMll處理器，最大程度發揮目前智能化趨勢的人機交互體驗。關鍵的插補及邏輯控制部分采用最新的運動控制型高速浮點DSP處理芯片TMS320F28335，最大程度實現數控系統的實時性效果。通道設計部分采用主流的CycloneII型FPGA(EP2C8)，為系統提供更加開放的通信平臺，更加穩定的通信通道。2.系統實時響應速度快，插補和加工精度高，多處理器的協調控制提供一個更加高效的硬件平臺。本實用新型的高速浮點DSP型算法處理器處理速度高達6.67ns,高速為高精度插補的實現提供基礎，三處理器各有分工，結構協調讓系統的工作更加高效。3.高技術嵌入硬件基礎為引入各種最新的專家系統、智能控制提供必要支持。專用高速浮點DSP處理器讓嵌入專家系統、診斷系統及智能控制變得可能。良好的ARMll嵌入硬件平臺讓系統能夠輕松移植多種仲裁、智能控制軟件系統。4.多樣化、可靠的通信端口設計，精確裁剪的嵌入式操作系統能輕松提供一個更加開放操作平臺。5.以太網、CAN總線及其他多種通信手段讓數控設備成為以太網的云終端變成可能。數控機床的聯網便于遠距離操作和監控，也便于遠程診斷故障和進行調整。通過機床聯網，不僅有利于在任何一臺機床上對其它機床進行編程、操作和設定參數，也有利于生產廠家對產品監控和維修，還適于在操作人員不宜到現場的環境中工作。
圖1為硬件結構及外圍設備控制原理框圖。附圖主要部分的符號說明:1工業顯示器，2基于S3C6410MMC人機通訊處理器，3基于TMS320FS28335NCU實時插補控制器，4基于EPM240配制與接口管理器，5手持單元轉換板，6網絡接口，7操作面板，8CAN總線，9伺服驅動器，10伺服電機。下面將結合附圖通過實例對本實用新型作進一步詳細說明，但下述的實例僅僅是本實用新型其中的例子而已，并不代表本實用新型所限定的權利保護范圍，本實用新型的權利保護范圍以權利要求書為準。
具體實施方式
實施例1如圖1所不的一種嵌入式實時數控系統，包括工業顯不器1，基于S3C6410MMC人機通訊處理器2，基于TMS320FS28335NCU實時插補控制器3，基于EPM240配制與接口管理器4，手持單元轉換板5，操作面板7，網絡接口 6，CAN總線8，伺服驅動器9，伺服電機10 ;工業顯示器I依次與基于S3C6410MMC人機通訊處理器2，基于TMS320FS28335NCU實時插補控制器3，基于EPM240配制與接口管理器4連接，基于EPM240配制與接口管理器4同時與六個伺服驅動器9連接，每個伺服驅動器連有相應的伺服電機10 ;基于S3C6410MMC人機通訊處理器2還與手持單元轉換板5，操作面板連接7 ;基于EPM240配制與接口管理器2還與網絡接口連接6，CAN總線連接8。其中網絡接口 6為RS485，RS232, USB2.0,以太網的一種。其工作過程是:當用戶輸入數控加工的G代碼后，由S3C6410嵌入式微處理器2中的代碼解釋器將G代碼翻譯成數控系統能控制各個伺服電機10的指令，包括G指令、M指令、S指令和T指令等。微控制器將翻譯后的指令傳輸給補TMS28335插補控制器3，并實現粗插補和精插補。然后經由EP2C8設計的輸出通道，輸出控制脈沖給數字伺服驅動模塊9，進而控制伺服電機10。
權利要求1.一種嵌入式實時數控系統，其特征在于:包括顯示器，人機通訊處理器，實時插補控制器，配制與接口管理器，手持單元轉換板，操作面板，網絡接口，CAN總線，伺服驅動器，伺服電機；工業顯示器依次與人機通訊處理器，基于實時插補控制器，配制與接口管理器連接，配制與接口管理器同時與1飛個伺服驅動器連接，每個伺服驅動器連有相應的伺服電機；人機通訊處理器還與手持單元轉換板，操作面板連接；配制與接口管理器還與網絡接口連接，CAN總線連接。
2.根據權利要求1所述的嵌入式實時數控系統，其特征在于:所述網絡接口包括RS485或RS232或USB2.0或以太網。
專利摘要一種嵌入式實時數控系統，其技術要點是包括顯示器，人機通訊處理器，實時插補控制器，配制與接口管理器，手持單元轉換板，操作面板，網絡接口，CAN總線，伺服驅動器，伺服電機；工業顯示器依次與人機通訊處理器，基于實時插補控制器，配制與接口管理器連接，配制與接口管理器同時與1~6個伺服驅動器連接，每個伺服驅動器連有相應的伺服電機；人機通訊處理器還與手持單元轉換板，操作面板連接；配制與接口管理器還與網絡接口連接，CAN總線連接。本實用新型采用ARM11＋DSP28335+FPGA的全新數控系統硬件架構，取代傳統的工控ＰＣ機＋運動控制卡的結構，具有運算能力強、成本低的特點，將極大地減小系統的體積、成本和功耗，提高系統的可靠性和可重構性。
文檔編號G05B19/414GK202929431SQ20122063007
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者陳明方, 韓鋼, 侯伯民, 張永霞, 鄒平, 劉瑞軍, 郭景石, 孫田星, 王繼輝, 魏松坡, 周曉東, 于東民, 張詩淋 申請人:沈陽職業技術學院