专利名称：嵌入式实时数控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种嵌入式实时数控系统。
背景技术：
国内数控技术的发展取得了很大的进步，但国内自行开发的机床数控系统大多是基于工控机或者基于单片机的控制系统，以华中数控、航天数控为代表。但它们的产品普遍存在集成度不高，可移植性较差，精度不高等缺点。在国内以微处理器为硬件平台的嵌入式数控系统并不多见，这在一定程度上大大限制了数控技术的发展。与国内相比，国外的数控技术已经相当成熟，数控技术已经由专用型、封闭型、开环控制模式向通用型、开放式、实时动态、全闭环控制发展。在集成化的基础上，国外的数控系统正在向超薄型、小型化、智能化和网络化方向发展。而国内少数数控系统研发机构提出的数控系统大多是ARM7(或ARM9) +定点DSP，系统的集成度不够高、稳定性不够理想，人机交互效果及处理速度实时性欠佳。
发明内容本实用新型涉及一种基于S3C6410、TMS320F28335和EP2C8的嵌入式数控系统，采用32位ARMll微处理器(S3C6410)作为主控制器，采用TI公司的具有哈佛结构的32浮点DSP芯片TMS28335芯片作为插补控制器。本实用新型提供了如下技术方案:一种嵌入式实时数控系统，其技术要点是:包括显示器，人机通讯处理器，实时插补控制器，配制与接口管理器，手持单元转换板，操作面板，网络接口，CAN总线，伺服驱动器，伺服电机；工业显示器依次与人机通讯处理器，基于实时插补控制器，配制与接口管理器连接，配制与接口管理器同时与I飞个伺服驱动器连接，每个伺服驱动器连有相应的伺服电机；人机通讯处理器还与手持单元转换板，操作面板连接；配制与接口管理器还与网络接口连接，CAN总线连接。所述网络接口包括RS485或RS232或USB2.0或以太网。本实用新型的有益效果如下:本实用新型采用ARMll + DSP28335+FPGA的全新数控系统硬件架构，取代传统的工控P C机+运动控制卡的结构，具有运算能力强、成本低的特点，将极大地减小系统的体积、成本和功耗，提高系统的可靠性和可重构性。Cyclone II型FPGA(EP2C8)芯片作为数控系统的通道控制器，确保输入输出端口通信的多样性和可靠性。其具有以下特点:1.性价比更高，能灵活地为用户定制各种专用数控系统。嵌入式具有非常好的可移植性，为个性化的用户定制系统成为可能。本实用新型设计高度集成化的数控系统成本大大降低。人机交互部分采用最新的ARMll处理器，最大程度发挥目前智能化趋势的人机交互体验。关键的插补及逻辑控制部分采用最新的运动控制型高速浮点DSP处理芯片TMS320F28335，最大程度实现数控系统的实时性效果。通道设计部分采用主流的CycloneII型FPGA(EP2C8)，为系统提供更加开放的通信平台，更加稳定的通信通道。2.系统实时响应速度快，插补和加工精度高，多处理器的协调控制提供一个更加高效的硬件平台。本实用新型的高速浮点DSP型算法处理器处理速度高达6.67ns,高速为高精度插补的实现提供基础，三处理器各有分工，结构协调让系统的工作更加高效。3.高技术嵌入硬件基础为引入各种最新的专家系统、智能控制提供必要支持。专用高速浮点DSP处理器让嵌入专家系统、诊断系统及智能控制变得可能。良好的ARMll嵌入硬件平台让系统能够轻松移植多种仲裁、智能控制软件系统。4.多样化、可靠的通信端口设计，精确裁剪的嵌入式操作系统能轻松提供一个更加开放操作平台。5.以太网、CAN总线及其他多种通信手段让数控设备成为以太网的云终端变成可能。数控机床的联网便于远距离操作和监控，也便于远程诊断故障和进行调整。通过机床联网，不仅有利于在任何一台机床上对其它机床进行编程、操作和设定参数，也有利于生产厂家对产品监控和维修，还适于在操作人员不宜到现场的环境中工作。
图1为硬件结构及外围设备控制原理框图。附图主要部分的符号说明:1工业显示器，2基于S3C6410MMC人机通讯处理器，3基于TMS320FS28335NCU实时插补控制器，4基于EPM240配制与接口管理器，5手持单元转换板，6网络接口，7操作面板，8CAN总线，9伺服驱动器，10伺服电机。下面将结合附图通过实例对本实用新型作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本实用新型其中的例子而已，并不代表本实用新型所限定的权利保护范围，本实用新型的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
实施例1如图1所不的一种嵌入式实时数控系统，包括工业显不器1，基于S3C6410MMC人机通讯处理器2，基于TMS320FS28335NCU实时插补控制器3，基于EPM240配制与接口管理器4，手持单元转换板5，操作面板7，网络接口 6，CAN总线8，伺服驱动器9，伺服电机10 ;工业显示器I依次与基于S3C6410MMC人机通讯处理器2，基于TMS320FS28335NCU实时插补控制器3，基于EPM240配制与接口管理器4连接，基于EPM240配制与接口管理器4同时与六个伺服驱动器9连接，每个伺服驱动器连有相应的伺服电机10 ;基于S3C6410MMC人机通讯处理器2还与手持单元转换板5，操作面板连接7 ;基于EPM240配制与接口管理器2还与网络接口连接6，CAN总线连接8。其中网络接口 6为RS485，RS232, USB2.0,以太网的一种。其工作过程是:当用户输入数控加工的G代码后，由S3C6410嵌入式微处理器2中的代码解释器将G代码翻译成数控系统能控制各个伺服电机10的指令，包括G指令、M指令、S指令和T指令等。微控制器将翻译后的指令传输给补TMS28335插补控制器3，并实现粗插补和精插补。然后经由EP2C8设计的输出通道，输出控制脉冲给数字伺服驱动模块9，进而控制伺服电机10。
权利要求1.一种嵌入式实时数控系统，其特征在于:包括显示器，人机通讯处理器，实时插补控制器，配制与接口管理器，手持单元转换板，操作面板，网络接口，CAN总线，伺服驱动器，伺服电机；工业显示器依次与人机通讯处理器，基于实时插补控制器，配制与接口管理器连接，配制与接口管理器同时与1飞个伺服驱动器连接，每个伺服驱动器连有相应的伺服电机；人机通讯处理器还与手持单元转换板，操作面板连接；配制与接口管理器还与网络接口连接，CAN总线连接。
2.根据权利要求1所述的嵌入式实时数控系统，其特征在于:所述网络接口包括RS485或RS232或USB2.0或以太网。
专利摘要一种嵌入式实时数控系统，其技术要点是包括显示器，人机通讯处理器，实时插补控制器，配制与接口管理器，手持单元转换板，操作面板，网络接口，CAN总线，伺服驱动器，伺服电机；工业显示器依次与人机通讯处理器，基于实时插补控制器，配制与接口管理器连接，配制与接口管理器同时与1~6个伺服驱动器连接，每个伺服驱动器连有相应的伺服电机；人机通讯处理器还与手持单元转换板，操作面板连接；配制与接口管理器还与网络接口连接，CAN总线连接。本实用新型采用ARM11＋DSP28335+FPGA的全新数控系统硬件架构，取代传统的工控ＰＣ机＋运动控制卡的结构，具有运算能力强、成本低的特点，将极大地减小系统的体积、成本和功耗，提高系统的可靠性和可重构性。
文档编号G05B19/414GK202929431SQ20122063007
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者陈明方, 韩钢, 侯伯民, 张永霞, 邹平, 刘瑞军, 郭景石, 孙田星, 王继辉, 魏松坡, 周晓东, 于东民, 张诗淋 申请人:沈阳职业技术学院