[实用新型]基于多ARM处理器的高性能数控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数控系统，具体涉及基于多ARM处理器的高性能数控系统。                                        

背景技术

目前，我国数控系统内部控制器主要采用单处理器来完成译码、插补与位置控制等操作，这对内部控制器的主处理器性能提出很高的要求；进行3D形式的曲面造型及生成相应的NC代码较大，大部分数控系统的内存都很难容下这么大的加工代码，并且扩充数控系统内存非常昂贵。传统数控系统内部主控制器模块与各个位置控制模块之间的实时响应能力不够快，各个模块之间的调度关系复杂，程序的可移植性和系统的鲁棒性差。

现在的数控系统主要是采用更高性能、更大容量的单处理器来实现，造成了设备成本高，可移植性差，不能通过集成来达到数控译码、插补与位置控制等能力的优化与共享。同时，以太网的传输速率已经远远超过了专用现场总线，其技术成熟性、应用的普及性、高的通信速率以及低廉的价格为将以太网引入数控系统内部各处理器之间的通信创造了条件。

数控系统是制造业敏捷应对市场、快速完成创新性产品研发与生产的关键性基础装备，而如何更有效、灵活地适应市场需求与更低成本构建数控系统内部控制器体系，已成为了高性能数控系统所面临的一个重要问题。通过以太网构建多处理器高性能数控系统，实现数控系统内部控制器资源的优化与共享，从而提高数控系统的工作效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种多ARM处理器为硬件平台的高性能架构体系，主控制器模块实现译码、插补等功能，各个位置控制模块分别实现对应电机的位置闭环控制，主控制器模块与各个位置控制模块之间通过以太网通信，各个位置控制模块之间通过主控制器模块进行调度处理，从而实现数控系统内部控制器资源的优化与共享，提高数控系统的工作效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

基于多ARM处理器的高性能数控系统，包括主控制器模块、位置控制模块和数控机床的伺服电机驱动模块，其中，主控制器模块内部包括ARM微处理器、以太网驱动电路和信号隔离电路；主控制器模块通过所述以太网驱动电路与所述位置控制模块连接；伺服电机驱动模块通过所述信号隔离电路与所述位置控制模块连接，构成一个数控机床伺服节点。

所述主控制器模块和位置控制模块均采用ARM9处理器，可选用S3C2410芯片；以太网驱动电路可选用AX88742芯片，以太网的通信介质为非屏蔽双绞线；信号隔离电路可选用4通道隔离TLP521-4芯片。

通过本发明提供的这种基于多ARM处理器的架构体系能够有效提高数控系统内部控制器的整体处理能力，同时提高了主控制器模块与各个位置控制模块之间的实时响应能力，并且整个系统具有更好的可移植性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型高性能数控系统的总体架构图。

图2 是本实用新型高性能数控系统的硬件结构及其连接模式图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型高性能数控系统的整体构架如图1所示，主要包括系统主控制器模块、位置控制模块和数控机床的伺服电机驱动模块。其中，主控制器模块通过以太网驱动电路与位置控制模块进行连接，通信介质为非屏蔽双绞线，从而可以方便地通过车间以太网网络交换各种信息，如数控设备信息、数控程序、状态信息、制造信息。

主控制器模块主要是基于ARM9处理器，通过以太网接口将指令数据发送到以太网总线上。其中ARM处理器选用SAMSUNG公司的S3C2410芯片，以太网驱动电路主要是由ASIX公司的AX88742芯片实现的，这款芯片支持双端口10/100Mbps以太网通信。

位置控制模块内部主要由三部分组成：ARM9处理器、以太网驱动电路和信号隔离电路。主控制器模块和位置控制模块的结构，以及主控制器模块、位置控制模块和伺服电机驱动模块之间的连接模式如图2所示。位置控制模块的ARM处理器同样选用SAMSUNG公司的S3C2410，信号隔离电路选用Toshiba公司的4通道隔离TLP521-4芯片，以太网驱动电路选用ASIX公司的AX88742芯片。

位置控制模块的主要功能：一方面是通过以太网驱动电路进行接收主控制器模块发来的控制指令，经过运算处理后经由信号隔离电路发送给伺服电机驱动模块；另一方面是通过信号隔离电路接收伺服电机驱动模块的信息，并由以太网驱动电路传递给主控制器模块。

位置控制模块的主要作用是实现对应电机的位置闭环控制，并把运算处理后的信号经由信号隔离电路发送给伺服电机驱动模块。一个位置控制模块及其所连接的伺服电机驱动模块构成数控机床的一个伺服节点。主控制器模块通过以太网总线依次与数控机床的若干个伺服节点连接。