[实用新型]一种开放式数控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控系统领域，具体应用于车间的生产管理。

背景技术

开放式数控系统的主要目的是解决变化频繁的需求与封闭控制系统之间的矛盾，从而建立一个统一的可重构的系统平台，增强数控系统的柔性。

目前开放式数控系统的主要的解决方案，多数是基于PC架构平台的数控系统，主要是工控机和运动控制卡和PLC的组合模式。这种方式只要配置通用的工控主机和运动控制卡，人机交互面板，网络接口等，即可构建出数控系统的硬件平台。利用通用的操作系统和通用的软件开发环境，即可快速的建立数控系统的软件平台。

但是，这种模式在结构上和性能上都存在很大的局限性：

1、成本高，由于采用的是通用的PC平台，PC机中大部分的硬件模块是数控系统中并不需要的，这样就大大增加了数控系统的运行成本，也增加了设备的体积，无法针对运动控制系统的特点进行软、硬件的剪裁，造成了系统硬件的极大浪费。在小型运动设备上，大都因成本过高而无法采用。

2、可靠性差，通用PC架构由于采用的是通用的操作系统，系统运行时更多的是运行数控系统中不需要的服务软件，这些任务不仅影响了系统的实时性，还容易造成系统运行的崩溃，增加了系统的维护成本。

传统的以单片机为控制核心的封闭式数控系统，本身被设计用于专用领域，软硬件设置合理，能够充分发挥系统的控制能力，满足了低成本的需求，而且能够直接访问底层硬件，实时性好，系统的可靠性高。但是，一旦系统定型，用户就很难进行原有功能的改进、监控、诊断和新功能的增加，无法适应当今制造业市场变化与竞争，也不能满足现代制造业向信息化、敏捷制造模式发展的需要。

实用新型内容

为了弥补通用PC平台的开放式数控系统成本高，可靠性差的缺点，本实用新型提供一种开放式数控系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种开放式数控系统，包括PC管理层，嵌入式智能终端交互层和硬件执行层；所述PC管理层包括计算机，所述嵌入式智能终端层包括至少一个嵌入式智能终端，所述硬件执行层包括运动控制模块，IO控制模块和模拟量控制模块；

上述的PC管理层和嵌入式智能终端交互层采用以太网连接，嵌入式智能终端交互层和硬件执行层采用CAN总线连接；

上述运动控制模块控制连接XYZU四轴伺服机构；上述IO控制模块控制连接限位开关和电磁阀；上述模拟量模块控制连接温度、电流和电压检测装置；

上述的运动控制模块，IO控制模块和模拟量模块均设置有实现CAN总线通讯功能的CAN总线结构和控制机构。

进一步的是：上述的嵌入式智能终端包括ARM11核心模块，该模块采用ARM11架构的处理器S3C6410，主频667MHz；ARM11核心模块包含有FLASH，SRAM1和SRAM2；串口0和串口1和S3C6410的串口控制器相连；USB1和USB2和S3C6410的USB控制器相连；对用户输入事件响应的按键和触摸输入单元与ARM11核心模块普通引脚相连；完成状态显示任务的LCD采用7寸屏，分辨率800x480，与S3C6410的显示控制器相连；实现SD卡数据存储功能的SD卡与S3C6410的SD总线控制器相连，实现与上位PC的网络通讯功能的网络RJ45与ARM11核心模块的网络控制器相连；实现与下位的CAN总线通讯任务的CAN接口与ARM11核心模块的CAN总线控制器相连；

上述嵌入式智能终端采用嵌入式操作系统LINUX和触摸屏。

进一步的是：上述硬件执行层包括ARM7模块，该模块内部设置ARM7处理器和运动控制芯片；

ARM7模块上连接有电源模块，所述电源模块采用用于实现电气地与数字地隔离的DC5V-5V隔离电源芯片；ARM7模块上还连接有实现ARM7处理器的复位，电压检测和掉电数据保存功能的外围硬件；串口0与ARM7处理器上的串口控制器相连；硬件执行层CAN接口和ARM7处理器上的CAN控制器相连；实现逻辑控制功能的IO控制单元与ARM7处理器的普通输入输出引脚相连；运动控制芯片通过ARM7处理器上地址和16位数据总线与处理器交互数据；4轴XYZU差分输出模块和4轴XYZU编码器模块与运动控制芯片相连。

进一步的是：上述PC管理层安装于车间的中央控制室或调度房，在计算机上安装车间管理软件；所述嵌入式智能终端安装于具体的需要进行单机人机交互的机械设备的控制桌面上；所述运动控制模块，IO控制模块和模拟量模块安装于机械设备的控制电柜中。