一种多cpu的平衡修正机控制器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种多CPU的平衡修正机控制器。本发明包括主控模块、AD接口、电源接口、输入接口、输出接口、通讯接口、运动控制接口。主控模块包括AD采样CPU、逻辑调度CPU、运动控制CPU，三个CPU通过高速总线连接，每个CPU内部RAM中设置独立的内存单元，当总线上有命令或数据输入时，都将存入该内存单元，每个CPU要控制其它CPU或读取其它CPU状态时，均只需访问该内存区即可；各CPU访问其它CPU的数据与访问自身CPU数据方式方法一致，实现多CPU间交互数据的透明访问和传输。本发明通过多CPU的架构设计，使得数据处理更加精确、高效，保证了数据处理的实时性；系统的模块化设计，方便检修与维护。
【专利说明】一种多CPU的平衡修正机控制器
【技术领域】
[0001]本发明属于控制【技术领域】，涉及一种多CPU的平衡修正机控制器。
【背景技术】
[0002]随着国内电机设计制造水平的提高，小电机的应用越来越广泛，其平衡性越来越得到重视。全自动控制的电机动平衡检测控制器，对电机的转子不平衡量进行修正，改善转子相对轴线质量分布，需要精确采集电机测试时的振动振幅频率，计算其不平衡量以及不平衡相位，进而使用加重法或去重法对转子进行平衡加工。整个平衡修正过程需要进行大量的数据运算与精确的运动控制，对于控制系统的运算速度和计算精度有较高的要求。现今国内的全自动电机动平衡检测控制器，控制系统大都采用昂贵的进口通用PLC，在数据计算与运动控制上，并不能充分有效的利用其硬件资源。通过专用的修正机控制控制器，在满足修正需求的同时可有效降低硬件成本。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术的不足，提供一种多CPU的平衡修正机控制器。
[0004]本发明包括主控模块、AD接口、电源接口、输入接口、输出接口、通讯接口、运动控制接口。
[0005]所述的主控模块包括AD采样CPU、逻辑调度CPU、运动控制CPU，三个CPU通过高速总线连接，实现三者之间的多主通信；在每个CPU内部RAM中设置独立的内存单元，用于定义其它CPU的交互数据及控制指令，当总线上有命令或数据输入时，都将存入该内存单元，每个CPU要控制其它CPU或读取其它CPU状态时，均只需访问该内存区即可；各CPU访问其它CPU的数据与访问自身CPU数据方式方法一致，实现多CPU间交互数据的透明访问和传输。
[0006]所述的AD接口经两块TLC2254IN运算放大器组成的多阶模拟带通滤波与放大电路，再通过经数模转换芯片AD7323与AD采样运算CPU连通，AD接口将振动传感器输入信号，经多阶模拟带通滤波与放大，后经数模转换芯片AD7323传输到AD采样CPU，实现对电机动平衡测试模拟信号进行多阶模拟带通滤波、信号放大、数模转换。
[0007]所述的电源接口包含多种电源，其中逻辑部分输入电源为开关电源24V，通过电压转换芯片MC34063转换为5V电压，然后通过三个稳压芯片AMS1117-3.3将5V电源转换为
3.3V为对应的三个CPU供电；与AD采样CPU连接的AD采样电路的电源输入采用2组变压器输入15V电源，通过稳压芯片L7812VC将15V电源转换为12V电源，再通过稳压芯片L7805VC将12V电源转换为5V电源，转化的12V、5V电源为多阶模拟带通滤波与放大电路提供工作电压。
[0008]所述的输入接口将输入的传感器高低电平信号，经过高速光耦TLP112A，隔离后输入到逻辑调度CPU和运动控制CPU。
[0009]所述的输出接口将逻辑调度CPU和运动控制CPU的输出信号通过ULN2003芯片输出到光耦TLP181，光电隔离后经晶体管TIP42C输出，用于控制修正机执行部件。
[0010]所述的通讯接口采用RS232接口，用于连接PC机或触摸屏。
[0011]所述的运动控制接口采用差分芯片，连接伺服电机和步进电机，运动控制接口接收到运动控制CPU的运动信号后，控制伺服电机和步进电机按照预设模式进行运动。
[0012]进一步，所述的AD采样CPU (11)采用SOC单片机STM32F103VB。
[0013]进一步，所述的逻辑调度CPU (12)采用SOC单片机STM32F103ZCT6。
[0014]进一步，所述的运动控制CPU (13)采用SOC单片机STM32F103ZCT6。
[0015]进一步，所述的三个CPU采用驱动芯片TJA1040连接。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明通过多CPU的架构设计，各CPU执行电机动平衡修正的不同任务，各个计算过程独立进行，使得数据处理更加精确、高效。通过高速总线通信，保证了数据处理的实时性。系统的模块化设计，方便检修与维护，其低成本设计增加了系统的易用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以下实施将有助于本领域技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0019]如图1所示，一种多CPU的平衡修正机控制器，主控模块1、AD接口 2、电源接口 3、输入接口 4、输出接口 5、通讯接口 6、运动控制接口 7。
[0020]主控模块1包括AD采样CPU11、逻辑调度CPU12、运动控制CPU13，AD采样CPU11采用SOC单片机STM32F103VB，逻辑调度CPU12采用SOC单片机STM32F103ZCT6，运动控制CPU13采用SOC单片机STM32F103ZCT6 ;三个CPU通过高速总线14连接，其接口采用驱动芯片TJA1040连接，实现三者之间的多主通信；在每个CPU内部RAM中设置独立的内存单元，用于定义其它CPU的交互数据及控制指令，当总线上有命令或数据输入时，都将存入该内存单元，每个CPU要控制其它CPU或读取其它CPU状态时，均只需访问该内存区即可；各CPU访问其它CPU的数据与访问自身CPU数据方式方法一致，实现多CPU间交互数据的透明访问和传输。
[0021]主控模块1中AD采样运算CPU11接收逻辑调度CPU13的采样指令后，负责通过AD接口 2实时采样控制器不平衡模拟信号，并对模数转换后的振动传感器数据进行计算分析，得出电机动平衡的修正数据，再通过高速总线传递给逻辑调度CPU12。在逻辑调度CPU 12内进行逻辑控制运算，经高速总线与运动控制CPU13通信，由运动控制CPU13输出脉冲信号进行运动控制，协同完成对电机不平衡量的检测与校正。
[0022]AD接口 2经两块TLC2254IN运算放大器组成的多阶模拟带通滤波与放大电路，再通过经数模转换芯片AD7323与AD采样运算CPU连通，AD接口将振动传感器输入信号，经多阶模拟带通滤波与放大，后经数模转换芯片AD7323传输到AD采样CPU，实现对电机动平衡测试模拟信号进行多阶模拟带通滤波、信号放大、数模转换。
[0023]电源接口 3包含多种电源，其中逻辑部分输入电源为开关电源24V，通过电压转换芯片MC34063转换为5V电压，然后通过三个稳压芯片AMS1117-3.3将5V电源转换为3.3V为对应的三个CPU供电；与AD采样CPU连接的AD采样电路的电源输入采用两组变压器输入15V电源，通过稳压芯片L7812VC将15V电源转换为12V电源，再通过稳压芯片L7805VC将12V电源转换为5V电源，转化的12V、5V电源为多阶模拟带通滤波与放大电路提供工作电压。
[0024]输入接口 4将输入的传感器高低电平信号，经过高速光耦TLP112A，隔离后输入到逻辑调度CPU和运动控制CPU。
[0025]输出接口 5将逻辑调度CPU和运动控制CPU的输出信号通过ULN2003芯片输出到光耦TLP181，光电隔离后经晶体管TIP42C输出，用于控制修正机执行部件。
[0026]通讯接口 6采用RS232接口，用于连接PC机或触摸屏。
[0027]运动控制接口 7采用差分芯片，连接伺服电机和步进电机，运动控制接口接收到运动控制CPU的运动信号后，控制伺服电机和步进电机按照预设模式进行运动。
[0028]动平衡检测及修正过程由逻辑调度控制CPU发起，并通过高速总线给AD采样CPU和运动控制CPU发送检测、修正启动信号。运动控制CPU根据内存映射区中逻辑调度指令，通过运动控制接口实时控制机械手及转子的运动。AD采样运算CPU接收逻辑调度CPU的采样指令后，负责通过AD接口实时采样控制器不平衡模拟信号，并对模数转换后的振动传感器数据进行计算分析，得出电机动平衡的修正数据，再通过高速总线传递给逻辑调度CPU。在逻辑调度CPU内进行逻辑控制运算，经高速总线与运动控制CPU通信，由运动控制CPU输出脉冲信号进行运动控制，协同完成对电机不平衡量的检测与校正。
【权利要求】
1.一种多CPU的平衡修正机控制器，包括主控模块(I)、AD接口(2)、电源接口(3)、输入接口(4)、输出接口(5)、通讯接口(6)、运动控制接口(7);其特征在于: 所述的主控模块(I)包括AD采样CPU (11)、逻辑调度CPU (12)、运动控制CPU (13)，三个CPU通过高速总线(14)连接，实现三者之间的多主通信；在每个CPU内部RAM中设置独立的内存单元，用于定义其它CPU的交互数据及控制指令，当总线上有命令或数据输入时，都将存入该内存单元，每个CPU要控制其它CPU或读取其它CPU状态时，均只需访问该内存区即可；各CPU访问其它CPU的数据与访问自身CPU数据方式方法一致，实现多CPU间交互数据的透明访问和传输； 所述的AD接口(2)经两块TLC2254IN运算放大器组成的多阶模拟带通滤波与放大电路，再通过经数模转换芯片AD7323与AD采样运算CPU连通，AD接口将振动传感器输入信号，经多阶模拟带通滤波与放大，后经数模转换芯片AD7323传输到AD采样CPU，实现对电机动平衡测试模拟信号进行多阶模拟带通滤波、信号放大、数模转换； 所述的电源接口(3)包含多种电源，其中逻辑部分输入电源为开关电源24V，通过电压转换芯片MC34063转换为5V电压，然后通过三个稳压芯片AMSl117-3.3将5V电源转换为3.3V为对应的三个CPU供电；与AD采样CPU连接的AD采样电路的电源输入采用2组变压器输入15V电源，通过稳压芯片L7812VC将15V电源转换为12V电源，再通过稳压芯片L7805VC将12V电源转换为5V电源，转化的12V、5V电源为多阶模拟带通滤波与放大电路提供工作电压； 所述的输入接口(4)将输入的传感器高低电平信号，经过高速光耦TLP112A，隔离后输入到逻辑调度CPU和运动控制CPU ； 所述的输出接口(5)将逻辑调度CPU和运动控制CPU的输出信号通过ULN2003芯片输出到光耦TLP181，光电隔离后经晶体管TIP42C输出，用于控制修正机执行部件； 所述的通讯接口(6)采用RS232接口，用于连接PC机或触摸屏； 所述的运动控制接口(7)采用差分芯片，连接伺服电机和步进电机，运动控制接口接收到运动控制CPU的运动信号后，控制伺服电机和步进电机按照预设模式进行运动。
2.如权利要求1所述的一种多CPU的平衡修正机控制器，其特征在于:所述的AD采样CPU (11)采用 SOC 单片机 STM32F103VB。
3.如权利要求1所述的一种多CPU的平衡修正机控制器，其特征在于:所述的逻辑调度 CPU (12)采用 SOC 单片机 STM32F103ZCT6。
4.如权利要求1所述的一种多CPU的平衡修正机控制器，其特征在于:所述的运动控制 CPU (13)采用 SOC 单片机 STM32F103ZCT6。
5.如权利要求1所述的一种多CPU的平衡修正机控制器，其特征在于:所述的三个CPU采用驱动芯片TJA1040连接。
【文档编号】G05B19/04GK104483859SQ201410673376
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】赵建勇, 严义 申请人:杭州电子科技大学