[发明专利]嵌入式小型四轴开放式数控系统

摘要

本发明解决了通用PC平台开放式数控系统成本高，可靠性差的问题，公开了一种嵌入式小型四轴开放式数控系统。本发明包括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。本发明在用于车间管理时，由于避免了大量传统PC的使用，使得整个数控系统的成本更低，与此同时还实现了更高的可靠性；整个数控系统的兼容性和可扩展性更强；能提高车间生产管理的效率。

主权项

嵌入式小型四轴开放式数控系统，其特征在于：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(7)，IO控制模块(8)和模拟量控制模块(9)；上述的PC管理层和嵌入式智能终端交互层采用以太网(3)连接，嵌入式智能终端交互层和硬件执行层采用CAN总线(6)连接；所述PC管理层内的计算机安装服务软件，所述嵌入式智能终端层的嵌入式智能终端安装人机界面软件，所述硬件执行层内安装有用于实现各控制模块功能的执行软件；上述的服务软件包括车间管理软件系统(10)和远程访问软件系统(11)，上述的人机界面软件包括智能终端软件系统(12)，上述的执行软件包括运动模块软件系统(13)，IO控制模块软件系统(14)和模拟量模块软件系统(15)；所述智能终端软件系统(12)包括人员管理软件，计划管理软件，数据库管理软件，仿真加工软件，数控编程软件和系统控制软件；所述远程访问软件系统(11)包括系统升级软件，远程操作软件和远程监测软件；所述智能终端软件系统(12)包括人机交互软件，现场示教软件，设备调试软件，参数设置软件和总线通讯软件；所述运动模块软件系统(13)包括总线通讯软件，协议解析软件，命令执行软件，伺服控制软件和硬件插补软件；所述IO控制模块软件系统(14)包括总线通讯软件，输入监测软件和输出控制软件；所述模拟量模块软件系统(15)包括总线通讯软件，温度检测软件，电流检测软件，电压监测软件和DA输出软件；所述运动控制模块(7)控制连接XYZU四轴伺服机构；所述IO控制模块(8)控制连接限位开关和电磁阀；所述模拟量模块(9)控制连接温度、电流和电压检测装置；所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(22)，主频667MHz；ARM11核心模块包含有FLASH(23)，SRAM1(24)和SRAM2(25)；串口0(19)和串口1(20)和S3C6410(22)的串口控制器相连；USB1(18)和USB2(21)和S3C6410(22)的USB控制器相连；对用户输入事件响应的按键(26)和触摸输入单元(27)与ARM11核心模块普通引脚相连；完成状态显示任务的LCD(28)采用7寸屏，分辨率800x480，与S3C6410(22)的显示控制器相连；实现SD卡数据存储功能的SD卡(29)与S3C6410(22)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(17)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(30)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；所述硬件执行层包括ARM7模块，该模块内部设置ARM7处理器和运动控制芯片(37)；ARM7模块上连接有电源模块(34)，所述电源模块(34)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(35)；硬件执行层串口0(31)与ARM7处理器上的串口控制器相连；硬件执行层CAN接口(32)和ARM7处理器上的CAN控制器(33)相连；实现逻辑控制功能的IO控制单元(36)与ARM7处理器的普通输入输出引脚相连；运动控制芯片(37)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(38)和4轴XYZU编码器模块(39)与运动控制芯片(37)相连；所述的运动控制模块(7)，IO控制模块(8)和模拟量模块(9)均设置有实现CAN总线通讯功能的CAN总线结构和控制机构；所述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(7)，IO控制模块(8)和模拟量模块(9)安装于机械设备的控制电柜中；所述机械设备包括全自动点胶机、电脑花样缝纫机或直角坐标机器人。