專利名稱：模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，尤其涉及一種模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù)：
從所周知，工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，機(jī)床是工業(yè)的基礎(chǔ)，而數(shù)控系統(tǒng)又是數(shù)控機(jī)床的核心。目前我國(guó)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)同進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)比較，無論從性能方面，還是質(zhì)量方面都存在著相當(dāng)大的差距，以至于中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)所使用的中高檔數(shù)控系統(tǒng)，幾乎被進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)所壟斷。而國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)主要是以高速，高效率，高精度，多功能，復(fù)合加工的數(shù)控機(jī)床配置的數(shù)控系統(tǒng)為主流，目前這類具有多軸多通道復(fù)合加工控制功能的數(shù)控系統(tǒng)限制向中國(guó)進(jìn)口。嚴(yán)重地影響了我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。
目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)流通的數(shù)控系統(tǒng)主要分為2大類，以單片機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)和以PC平臺(tái)為核心的開放式數(shù)控系統(tǒng)。上述2類數(shù)控系統(tǒng)都是沿襲傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用整體控制結(jié)構(gòu)，軟件只能是面向過程的一體化結(jié)構(gòu)，使管理系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無法成為各自獨(dú)立的模塊，因而無法實(shí)現(xiàn)多軸多通道控制，導(dǎo)致目前只能徘徊在單機(jī)最大5-8軸的驅(qū)動(dòng)控制及單通道插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)的相對(duì)落后的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的提出，旨在從根本上改變傳統(tǒng)的數(shù)控硬件結(jié)構(gòu)和數(shù)控專用軟件的設(shè)計(jì)方法，突破現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)軟硬件開發(fā)的束縛，采用模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件庫和數(shù)控硬件控制模塊來創(chuàng)建新的軟硬件平臺(tái)，通過數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線和數(shù)控通道管理控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多通道驅(qū)動(dòng)控制及多通道內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)PLC輸入/輸出控制。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)的PLC輸入/輸出接口模塊及與外部設(shè)備連接的全部外部接口，其特征在于該數(shù)控系統(tǒng)裝置還包括內(nèi)部固化模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫的CUP管理控制模塊，內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸、2軸或4軸驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸、2軸或4軸驅(qū)動(dòng)控制模塊，和內(nèi)部固化模塊化嵌入式PLC管理控制軟件庫的PLC管理控制模塊以及各模塊間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線和多通道(路徑)管理控制軟件包。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式可重構(gòu)數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫的CPU管理控制模塊由ARM CPU主控板和標(biāo)準(zhǔn)的PLC輸入/輸出接口模塊組成，ARM CPU內(nèi)部集合了所有必要的外部接口，還增加了CAN串行網(wǎng)絡(luò)總線接口。
所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式可重構(gòu)數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫包括系統(tǒng)顯示，鍵盤管理，文件編輯和方式管理等數(shù)控系統(tǒng)的基本操作功能。
所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式可重構(gòu)數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫還包括根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議自行研發(fā)的DZ-LINK數(shù)控網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議和DZ-LINK管理控制函數(shù)庫，可以實(shí)現(xiàn)大于110節(jié)點(diǎn)的數(shù)控內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)高速控制及管理。
所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式可重構(gòu)數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫還包括數(shù)控多通道(路徑)管理控制函數(shù)庫，可實(shí)現(xiàn)1-110通道的管理及控制。可實(shí)現(xiàn)最大100通道的驅(qū)動(dòng)管理控制和最大10通道的PLC管理控制。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)模塊由ARM CPU，CAN網(wǎng)絡(luò)接口和1軸、2軸或4軸專用運(yùn)動(dòng)控制芯片中的一種所組成，專用運(yùn)動(dòng)控制芯片包括MCX104，MCX312，MCX314AS或DSP構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)控制芯片，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)1軸、2軸或4軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給脈沖的全部動(dòng)作，如自動(dòng)加減速，定位控制，脈沖反饋計(jì)數(shù)等控制功能，以及具有伺服驅(qū)動(dòng)器相關(guān)輸入/輸出的控制功能和自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多軸直線/圓弧插補(bǔ)及聯(lián)動(dòng)功能。
所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)模塊還包括由標(biāo)準(zhǔn)12位D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的主軸輸出控制回路，實(shí)現(xiàn)0-10V的模擬電壓輸出控制主軸轉(zhuǎn)數(shù)。
所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)模塊采用標(biāo)準(zhǔn)芯片AM26LS32構(gòu)成主軸脈沖編碼器反饋輸入回路，將反饋信號(hào)輸入到可編程邏輯控制芯片CPLD，在CPLD內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)主軸速度反饋，處理后的反饋信號(hào)變換成主軸同步脈沖直接輸入到1軸、2軸或4軸專用運(yùn)動(dòng)控制芯片中的一種，實(shí)現(xiàn)主軸-伺服驅(qū)動(dòng)的同步脈沖控制功能。
所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)模塊還包括手搖脈沖發(fā)生器輸入回路，將手搖脈沖發(fā)生器輸入脈沖信號(hào)，手搖脈沖倍率選擇信號(hào)和手搖脈沖發(fā)生器軸選擇信號(hào)經(jīng)過CPLD處理器處理后，直接輸入到專用運(yùn)動(dòng)控制芯片中，實(shí)現(xiàn)手搖脈沖發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)控制。
所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫具有1通道的主軸模擬輸出，1通道的主軸速度反饋及1通道的手搖脈沖發(fā)生器的控制功能，以及獨(dú)立完成1軸驅(qū)動(dòng)控制，2軸插補(bǔ)，2軸聯(lián)動(dòng)控制或3軸插補(bǔ)，4軸聯(lián)動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制的全部功能。
所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸、2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫還包括(1)可實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)高速控制及管理，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議自行研發(fā)的DZ-LINK數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線管理協(xié)議及子局節(jié)點(diǎn)管理控制函數(shù)庫；(2)可實(shí)現(xiàn)多通道管理控制的數(shù)控多通道(路徑)管理控制軟件包。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要選擇配置驅(qū)動(dòng)通道，最大可以配置100個(gè)驅(qū)動(dòng)通道；(3)驅(qū)動(dòng)模塊的獨(dú)立CPU管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模塊的伺服控制；各通道獨(dú)立完成4軸伺服驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給控制，以及3軸直線/圓弧插補(bǔ)和4軸聯(lián)動(dòng)控制。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式PLC控制軟件庫的PLC管理控制模塊由ARMCPU，可編程邏輯控制芯片CPLD，CAN網(wǎng)絡(luò)接口和一組標(biāo)準(zhǔn)PLC輸入/輸出接口模塊所組成，由PLC管理控制模塊的內(nèi)部并行總線接口，最大可以連接16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PLC輸入/輸出模塊。
所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式PLC控制軟件庫包括(1)可實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)高速控制及管理，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議自行研發(fā)的DZ-LINK數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線管理協(xié)議及子局節(jié)點(diǎn)管理控制函數(shù)庫；(2)可實(shí)現(xiàn)多通道管理控制的數(shù)控多通道(路徑)管理控制軟件包。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要選擇配置PLC控制通道，最大可以配置10個(gè)PLC控制通道；(3)可實(shí)現(xiàn)由PLC控制模塊內(nèi)部并行總線控制的PLC輸入/輸出接口模塊管理函數(shù)庫。系統(tǒng)每個(gè)通道可以根據(jù)用戶需要選擇配置最多16個(gè)PLC輸入/輸出接口模塊；(4)實(shí)現(xiàn)由PLC控制模塊獨(dú)立完成PLC的輸入/輸出控制的獨(dú)立CPU管理系統(tǒng)；(5)PLC控制模塊內(nèi)部固化嵌入式標(biāo)準(zhǔn)PLC代碼編譯控制軟件函數(shù)庫。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)顯而易見的，首先，從根本上改變了傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的軟件及硬件結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的一體化結(jié)構(gòu)改變成由模塊化嵌入式數(shù)控硬件控制模塊和模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控軟件庫結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線和數(shù)控多通道(路徑)管理控制軟件包，實(shí)現(xiàn)多通道驅(qū)動(dòng)控制及多通道內(nèi)置PLC輸入/輸出控制。這樣，就實(shí)現(xiàn)了每個(gè)驅(qū)動(dòng)通道都可以獨(dú)立的進(jìn)行3軸插補(bǔ)，4軸聯(lián)動(dòng)，使用通道即可實(shí)現(xiàn)全部驅(qū)動(dòng)控制軸的目的，可以在很短時(shí)間內(nèi)，完成用戶要求的1-多軸(最大400軸驅(qū)動(dòng))的自動(dòng)化設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)。其次，系統(tǒng)還具有高效率，高精度和高可靠性的特點(diǎn)，適用范圍廣，性價(jià)比高，適用于設(shè)備制造行業(yè)的各種數(shù)控設(shè)備中。


圖1模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控硬件控制模塊的基本結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的CPU管理控制模塊工作原理框圖。
圖3模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的1軸規(guī)格驅(qū)動(dòng)控制模塊工作原理框圖。
圖4模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的2軸規(guī)格驅(qū)動(dòng)控制模塊工作原理框圖。
圖5模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的4軸規(guī)格驅(qū)動(dòng)控制模塊工作原理框圖。
圖6模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制模塊工作原理框圖。
圖7模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的PLC輸入/輸出接口模塊工作原理框圖。
圖8模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的模塊化嵌入式軟件庫流程框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖所示的一種模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)，是由模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控軟件庫和數(shù)控硬件控制模塊構(gòu)成，通過數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線和數(shù)控多通道(路徑)管理控制軟件包，實(shí)現(xiàn)多通道驅(qū)動(dòng)控制及多通道內(nèi)置PLC輸入/輸出控制。
1.模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控軟件庫模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控軟件庫由功能豐富的模塊化數(shù)控函數(shù)庫和數(shù)控?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)庫構(gòu)成。通過對(duì)操作系統(tǒng)引導(dǎo)程序的初始設(shè)定，可根據(jù)產(chǎn)品的需要引導(dǎo)鏈接相關(guān)的數(shù)控軟件函數(shù)庫。模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)具有較強(qiáng)的開放性的特點(diǎn)，可以根據(jù)用戶的要求追加用戶指定的功能函數(shù)庫，在短時(shí)間內(nèi)完成各類通用和專用設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)。
(1)模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫(固化在CPU管理控制模塊的操作系統(tǒng))。
(2)模塊化嵌入式驅(qū)動(dòng)控制軟件庫(固化在驅(qū)動(dòng)控制模塊的獨(dú)立的控制系統(tǒng))。
(3)模塊化嵌入式PLC控制軟件庫(固化在PLC控制模塊的獨(dú)立的控制系統(tǒng))。
2.數(shù)控硬件控制模塊模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控硬件控制模塊應(yīng)用ARM，DSP及CPLD現(xiàn)代控制技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，采用32位多CPU控制，32位ARM CPU處理器內(nèi)部具有三級(jí)流水線控制的并行處理功能，運(yùn)算頻率達(dá)到75-200M。采用多CPU控制技術(shù)，使每一個(gè)模塊都能夠具有獨(dú)立的管理控制功能，實(shí)現(xiàn)高速高精度的1-多軸位置控制。
數(shù)控硬件控制模塊由三種標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)產(chǎn)品組合模塊構(gòu)成(1)CPU管理控制模塊(可用于主CPU管理控制模塊及PLC控制模塊)；(2)驅(qū)動(dòng)控制模塊(含1軸、2軸或4軸3種規(guī)格的驅(qū)動(dòng)模塊)；(3)PLC輸入/輸出接口模塊(輸入56點(diǎn)/輸出32點(diǎn))。
采用以上三種自行研制的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)產(chǎn)品模塊(5個(gè)規(guī)格產(chǎn)品)，可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控系統(tǒng)的模塊化組合，基本滿足1-多軸的各種通用和專用設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)的硬件控制要求。
(1)CPU管理控制模塊CPU控制管理模塊采用32位ARM CPU主板，標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)顯示器接口，系統(tǒng)鍵盤接口，系統(tǒng)控制總線。顯示器接口兼容LCD驅(qū)動(dòng)和CRT驅(qū)動(dòng)，支持240×160，320×240，640×480，800×600，1024×768等多種規(guī)格的LCD顯示及觸摸屏顯示操作。CPU管理控制模塊配有標(biāo)準(zhǔn)USB接口和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)通訊，可提供用戶間的信息交換。數(shù)控系統(tǒng)中采用U盤存儲(chǔ)技術(shù)。內(nèi)置模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫。
(2)驅(qū)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)控制模塊配置獨(dú)立的32位ARMCPU控制，采用MCX104，MCX312，MCX3 14AS專用運(yùn)動(dòng)控制芯片。可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)高速度高精度的全閉環(huán)位置控制以及直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，驅(qū)動(dòng)速度可達(dá)到4000KPPS進(jìn)給脈沖輸出。可實(shí)現(xiàn)240米/分進(jìn)給速度的控制。配有主軸控制輸出接口，主軸速度反饋接口和手搖脈沖發(fā)生器輸入接口，可以實(shí)現(xiàn)主軸同步控制功能。
驅(qū)動(dòng)控制模塊包括1軸、2軸或4軸3種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品化驅(qū)動(dòng)控制模塊；內(nèi)置模塊化嵌入式驅(qū)動(dòng)控制軟件庫；驅(qū)動(dòng)控制模塊可以獨(dú)立完成3軸插補(bǔ)和4軸聯(lián)動(dòng)。
(3)PLC控制模塊PLC控制模塊采用獨(dú)立的32位ARM CPU控制，內(nèi)置模塊化嵌入式PLC控制軟件庫，具有獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)PLC控制功能?？梢宰詣?dòng)完成PLC程序的編譯和PLC全部執(zhí)行過程的獨(dú)立控制。
模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)通過數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線，最多可以配置10個(gè)PLC控制通道，每個(gè)PLC控制模塊為1個(gè)獨(dú)立的PLC控制通道。每個(gè)獨(dú)立的PLC控制通道具有獨(dú)立的PLC控制功能。
每個(gè)PLC控制模塊內(nèi)部的并行控制總線上可以配置最大16個(gè)PLC輸入/輸出接口模塊。每個(gè)PLC輸入/輸出接口模塊上有56個(gè)輸入點(diǎn)和32個(gè)輸出點(diǎn)?？梢詫?shí)現(xiàn)最大896點(diǎn)輸入(1×16×56)和512點(diǎn)輸出(1×16×56)的標(biāo)準(zhǔn)PLC控制。
采用組合模塊化控制技術(shù)結(jié)構(gòu)，模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的通用設(shè)備和專用設(shè)備的具體要求配置PLC控制模塊和PLC輸入/輸出接口模塊。可以實(shí)現(xiàn)最大8960點(diǎn)輸入(10×16×56)和5120點(diǎn)輸出(10×16×32)的標(biāo)準(zhǔn)PLC控制。
3.數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控硬件控制模塊具有獨(dú)立的管理控制功能，采用數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線，大大地減少了系統(tǒng)內(nèi)部配線，有效地提高了數(shù)控系統(tǒng)的抗干擾特性，實(shí)現(xiàn)模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的多節(jié)點(diǎn)通訊控制。
4.多通道管理核心控制技術(shù)模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控硬件控制模塊具有獨(dú)立的管理控制功能，應(yīng)用多通道管理核心控制技術(shù)的數(shù)控多通道(路徑)管理控制軟件包，可以實(shí)現(xiàn)最大100個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)通道和最大10個(gè)獨(dú)立PLC控制通道的控制管理，每個(gè)驅(qū)動(dòng)通道都可以獨(dú)立的進(jìn)行3軸插補(bǔ)，4軸聯(lián)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)通道可以實(shí)現(xiàn)全部驅(qū)動(dòng)軸的聯(lián)動(dòng)控制；每個(gè)PLC控制通道都可以獨(dú)立地完成PLC控制。
權(quán)利要求
1.一種模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)PLC輸入/輸出接口模塊和與外部設(shè)備連接的全部外部接口，其特征在于該數(shù)控系統(tǒng)裝置還包括內(nèi)部固化模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫的CPU管理控制模塊，內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制模塊，和內(nèi)部固化模塊嵌入式PLC控制軟件庫的PLC管理控制模塊以及前述各模塊間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線和數(shù)控多通道(路徑)管理控制軟件包。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫的CPU管理控制模塊由ARM CPU主控板和標(biāo)準(zhǔn)的PLC輸入/輸出接口模塊組成，ARM CPU內(nèi)部集合了所有必要的外部接口，還增加了CAN串行網(wǎng)絡(luò)總線接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫包括系統(tǒng)顯示，鍵盤管理，文件編輯和方式管理等數(shù)控的基本操作功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫還包括根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議自行研發(fā)的DZ-LINK數(shù)控網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議和DZ-LINK管理控制函數(shù)庫，可以實(shí)現(xiàn)大于110節(jié)點(diǎn)的數(shù)控內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)高速控制及管理。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫還包括數(shù)控多通道(路徑)管理控制函數(shù)庫，可實(shí)現(xiàn)1-110通道的管理及控制。可實(shí)現(xiàn)最大100通道的驅(qū)動(dòng)管理控制和最大10通道的PLC管理控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制模塊由ARM CPU，CAN網(wǎng)絡(luò)接口和1軸、2軸或4軸專用的MCX或者DSP運(yùn)動(dòng)控制芯片中的一種所組成，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)1軸、2軸或4軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)給脈沖的全部動(dòng)作，如自動(dòng)加減速，定位控制，脈沖反饋計(jì)數(shù)等控制功能，以及具有伺服驅(qū)動(dòng)器相關(guān)輸入/輸出的控制功能和自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多軸直線/圓弧插補(bǔ)及聯(lián)動(dòng)功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制模塊還包括由標(biāo)準(zhǔn)12位D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的主軸輸出控制回路，實(shí)現(xiàn)0-10V的模擬電壓輸出控制主軸轉(zhuǎn)數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制模塊還包括采用標(biāo)準(zhǔn)芯片AM26LS32構(gòu)成主軸脈沖編碼器反饋輸入回路，將反饋信號(hào)輸入到可編程邏輯控制芯片CPLD，在CPLD內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)主軸速度反饋，處理后的反饋信號(hào)變換成主軸同步脈沖直接輸入到1軸、2軸或4軸專用運(yùn)動(dòng)控制芯片中的一種，實(shí)現(xiàn)主軸-伺服驅(qū)動(dòng)的同步脈沖控制功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制模塊還包括手搖脈沖發(fā)生器輸入回路，將手搖脈沖發(fā)生器輸入脈沖信號(hào)，手搖脈沖倍率選擇信號(hào)和手搖脈沖發(fā)生器軸選擇信號(hào)經(jīng)過CPLD處理器處理后，直接輸入到專用運(yùn)動(dòng)控制芯片中，實(shí)現(xiàn)手搖脈沖發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制模塊具有1通道的主軸模擬輸出，1通道的主軸速度反饋及1通道的手搖脈沖發(fā)生器的控制功能，以及獨(dú)立完成1軸驅(qū)動(dòng)控制，2軸插補(bǔ)，2軸聯(lián)動(dòng)控制或3軸插補(bǔ)，4軸聯(lián)動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制的全部功能。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制模塊還包括(1)可實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)高速控制及管理，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議自行研發(fā)的DZ-LINK數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線管理協(xié)議及子局節(jié)點(diǎn)管理控制函數(shù)庫；(2)可實(shí)現(xiàn)多通道管理控制的數(shù)控多通道(路徑)管理控制軟件包，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要選擇配置驅(qū)動(dòng)通道，最大可以配置100個(gè)驅(qū)動(dòng)通道；(3)驅(qū)動(dòng)模塊的獨(dú)立CPU管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模塊的伺服控制；各通道獨(dú)立完成4軸伺服驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給控制，以及3軸直線/圓弧插補(bǔ)和4軸聯(lián)動(dòng)控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化PLC控制軟件庫的PLC控制模塊由ARM CPU，可編程邏輯控制芯片CPLD，CAN網(wǎng)絡(luò)接口和一組標(biāo)準(zhǔn)PLC輸入/輸出接口模塊所組成，由PLC管理控制模塊的內(nèi)部并行總線接口，最大可以連接16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PLC輸入/輸出模塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)部固化模塊化PLC控制軟件庫還包括(1)可實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)高速控制及管理，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議自行研發(fā)的DZ-LINK數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線管理協(xié)議及子局節(jié)點(diǎn)管理控制函數(shù)庫；(2)可實(shí)現(xiàn)多通道管理控制的數(shù)控多通道(路徑)管理控制軟件包，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要選擇配置PLC控制通道，最大可以配置10個(gè)PLC控制通道；(3)可實(shí)現(xiàn)由PLC控制模塊內(nèi)部并行總線控制的PLC輸入/輸出接口模塊管理函數(shù)庫，系統(tǒng)每個(gè)通道可以根據(jù)用戶需要選擇配置最多16個(gè)PLC輸入/輸出接口模塊；(4)實(shí)現(xiàn)由PLC控制模塊獨(dú)立完成PLC的輸入/輸出控制的獨(dú)立CPU管理系統(tǒng)；(5)PLC控制模塊內(nèi)部固化嵌入式標(biāo)準(zhǔn)PLC代碼編譯控制軟件函數(shù)庫。
全文摘要
本發(fā)明公開一種模塊化嵌入式數(shù)控系統(tǒng)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)PLC輸入/輸出接口模塊和與外部設(shè)備連接的外部接口，其特征在于還包括內(nèi)部固化模塊化可重構(gòu)嵌入式數(shù)控操作系統(tǒng)軟件庫的CPU管理控制模塊，內(nèi)部固化模塊化嵌入式1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制軟件庫的1軸，2軸或4軸的驅(qū)動(dòng)控制模塊，和內(nèi)部固化模塊嵌入式PLC控制軟件庫的PLC管理控制模塊以及前述各模塊間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的數(shù)控內(nèi)部串行網(wǎng)絡(luò)總線和多通道(路徑)管理控制軟件包。該系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)控內(nèi)部CAN串行網(wǎng)絡(luò)總線和數(shù)控多通道技術(shù)，采用模塊化的數(shù)控硬件控制模塊，使數(shù)控系統(tǒng)可以按用戶要求進(jìn)行模塊化組合，具有高效率，高精度，高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，適用于設(shè)備制造業(yè)的各種數(shù)控設(shè)備中。
文檔編號(hào)G05B19/18GK1624612SQ20041010103
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
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