專(zhuān)利名稱(chēng)：具有多核處理器的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有數(shù)值控制裝置的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)，通過(guò)通信連接在設(shè)備中具備的用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器，控制電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制部被安裝在該數(shù)值控制裝置內(nèi)。
背景技術(shù)：
在數(shù)值控制裝置的裝置內(nèi)，例如如日本特開(kāi)平9-69004號(hào)公報(bào)中公開(kāi)那樣，用總線(xiàn)將數(shù)值控制部、電動(dòng)機(jī)控制部、PMC (可編程序計(jì)算機(jī)控制器)部等的功能連接起來(lái)。圖6是表示使用了現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)值控制裝置的概要結(jié)構(gòu)的圖。在電動(dòng)機(jī)控制部中使用的電動(dòng)機(jī)控制用處理器一般多使用低價(jià)格的DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)。通過(guò)通信進(jìn)行電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器的連接，在將電動(dòng)機(jī)控制用處理器集成安裝在 數(shù)值控制裝置內(nèi)的結(jié)構(gòu)中，根據(jù)每一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制用處理器的控制軸數(shù)的上限，隨著數(shù)值控制裝置內(nèi)的控制軸數(shù)增加而所安裝的電動(dòng)機(jī)控制用處理器的個(gè)數(shù)也需要增加。這是因?yàn)閿?shù)值控制裝置根據(jù)其控制的機(jī)床軸數(shù)有很大變化。當(dāng)在電動(dòng)機(jī)控制部中將低價(jià)的DSP用作電動(dòng)機(jī)控制用處理器時(shí)，在容易與控制軸數(shù)對(duì)應(yīng)地調(diào)整處理器的個(gè)數(shù)這點(diǎn)上較合適，但是低價(jià)的DSP —般通過(guò)通用的串行總線(xiàn)與外部資源連接，因此無(wú)法與本地總線(xiàn)直接連接，所以需要總線(xiàn)橋。因此，連接針數(shù)變多，隨著低價(jià)格的DSP的增加，總線(xiàn)橋的LSI的數(shù)量也必須增加，能夠安裝的DSP的個(gè)數(shù)有限制。此外，因?yàn)橛肈SP的個(gè)數(shù)來(lái)調(diào)整控制軸數(shù)的增加，所以存在必須選擇小型低消耗電力的DSP的問(wèn)題。如上所述，將低價(jià)格的DSP作為電動(dòng)機(jī)控制用處理器使用，增加使用該電動(dòng)機(jī)控制用處理器即低價(jià)格的DSP的數(shù)量，來(lái)提高數(shù)值控制裝置的可擴(kuò)展性的方法難以應(yīng)對(duì)最近的機(jī)床中的多軸化或高性能化。能夠安裝的處理器的個(gè)數(shù)有限制，并且在近來(lái)的半導(dǎo)體技術(shù)中提高動(dòng)作頻率變得非常難，也難以使每一個(gè)處理器的控制軸數(shù)增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用多核處理器的技術(shù)，在抑制成本的同時(shí)控制能夠進(jìn)行多軸化和高性能化的設(shè)備的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)。本發(fā)明的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)由用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備所具備的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器和通過(guò)通信與該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器連接的數(shù)值控制裝置構(gòu)成。另外，該數(shù)值控制裝置具備輸出移動(dòng)指令的數(shù)值控制用處理器；根據(jù)來(lái)自所述數(shù)值控制用處理器的移動(dòng)指令輸出用于驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的指令的電動(dòng)機(jī)控制用處理器；根據(jù)來(lái)自所述電動(dòng)機(jī)控制用處理器的指令驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器的通信接口 ；連接所述數(shù)值控制用處理器和所述電動(dòng)機(jī)控制用處理器的放大器接口部，所述電動(dòng)機(jī)控制用處理器是多核處理器。能夠?qū)⑺鰯?shù)值控制用處理器分配給所述多核處理器的核心處理器。
所述數(shù)值控制裝置還具有對(duì)發(fā)向所述設(shè)備的DI/D0信號(hào)進(jìn)行控制，并與所述數(shù)值控制用處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換的可編程序設(shè)備控制器用處理器，對(duì)所述多核處理器的核心處理器分配該可編程序設(shè)備控制器用處理器。能夠?qū)ψ鳛樗鲭妱?dòng)機(jī)控制用處理器的多核處理器的各核心處理器分配所控制的軸。所述電動(dòng)機(jī)控制用處理器具有根據(jù)所述數(shù)值控制裝置系統(tǒng)的控制軸數(shù)和一個(gè)核心處理器能夠處理的軸數(shù)決定的最小數(shù)量的核心處理器。并且，所述多核處理器與所述放大器接口部的連接也可以是串行通信。所述串行通信可以是PCIExpress、HyperTransport、RapidIO中的任意一個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種利用多核處理器的技術(shù)，在抑制成本的同時(shí)控制能夠進(jìn)行多軸化和高功能化的設(shè)備的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)。


圖I是用于說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)成使用了多核處理器的數(shù)值控制系統(tǒng)的數(shù)值控制裝置的一個(gè)方式的圖。圖2是用于說(shuō)明在圖I的數(shù)值控制裝置中的電動(dòng)機(jī)控制用處理器中，用不同的核心處理器來(lái)進(jìn)行與X軸以及Y軸有關(guān)的處理A和與X軸以及Y軸有關(guān)的處理B的圖。圖3是用于說(shuō)明在圖I的數(shù)值控制裝置中的電動(dòng)機(jī)控制用處理器中，分配每個(gè)核心處理器要負(fù)責(zé)的控制軸的基于本發(fā)明的數(shù)值控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的圖。圖4是用于說(shuō)明包含控制軸數(shù)少的低價(jià)格的數(shù)值控制裝置的本發(fā)明的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)的其它實(shí)施方式的圖。圖5用框圖表示本發(fā)明的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。圖6是現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)值控制裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式使用圖I說(shuō)明本發(fā)明的構(gòu)成使用了多核處理器的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)的數(shù)值控制
>J-U ρ α裝直。數(shù)值控制裝置I控制在機(jī)床或工業(yè)用機(jī)械等設(shè)備中具備的電動(dòng)機(jī)(未圖示)。數(shù)值控制裝置I具備數(shù)值控制部10、PMC部20、放大器接口部30、電動(dòng)機(jī)控制部40以及存儲(chǔ)器等部件50。數(shù)值控制部10、PMC部(可編程序計(jì)算機(jī)控制器部)20、放大器接口部30以及存儲(chǔ)器等部50相互間通過(guò)本地總線(xiàn)60連接。此外，在此，存儲(chǔ)器等部件50如圖I所示是R0M、232C接口、DI/D0電路以及其它的可選電路的總稱(chēng)。數(shù)值控制部10具備數(shù)值控制用處理器11、DRAM12以及總線(xiàn)橋13，它們相互間通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)14連接。數(shù)值控制用處理器11是執(zhí)行如下功能的處理器解釋從加工程序等指示的動(dòng)作指令并計(jì)算與各軸的伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的移動(dòng)指令的功能；解釋動(dòng)作指令并進(jìn)行與設(shè)備間的0N/0FF信號(hào)的收發(fā)的功能；以及通過(guò)鍵盤(pán)以及液晶顯示裝置等顯示部進(jìn)行與設(shè)備的操作員的交流的功能等。DRAM12是用作工作存儲(chǔ)器的DRAM12。此外，數(shù)值控制部10經(jīng)由總線(xiàn)橋13，將PMC部20、放大器接口部30以及存儲(chǔ)器等部件50經(jīng)由本地總線(xiàn)60相互連接起來(lái)。數(shù)值控制用處理器1UDRAM12、總線(xiàn)橋13分別被構(gòu)成為L(zhǎng)SI。
PMC部20具有控制發(fā)向設(shè)備的DI/D0信號(hào)的時(shí)序控制功能和進(jìn)行與數(shù)值控制部10的數(shù)據(jù)的交換的功能。PMC部20具備PMC用處理器21、DRAM22、總線(xiàn)橋23，它們通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)24相互連接。PMC部20經(jīng)由總線(xiàn)橋23與本地總線(xiàn)60連接。放大器接口部30具備通信控制兼總線(xiàn)橋33，經(jīng)由該通信控制兼總線(xiàn)橋33與本地總線(xiàn)60連接。此外，通信控制兼總線(xiàn)橋33具備與多核DSP的接口 70。放大器接口部30經(jīng)由通信控制兼總線(xiàn)橋33的接口 70與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器100連接。
·
電動(dòng)機(jī)控制部40具有作為電動(dòng)機(jī)控制用處理器的多核DSP41、DRAM42以及FR0M43。多核DSP41具有多個(gè)(在圖I的例中為四個(gè))CPU核心和內(nèi)部RAM。多核DSP41經(jīng)由接口 70與放大器接口部30的通信控制兼總線(xiàn)橋33連接。DSP41是以下的處理器，即根據(jù)從數(shù)值控制部10指示的各軸的移動(dòng)指令、從內(nèi)置于各軸的伺服電動(dòng)機(jī)中的位置/速度檢測(cè)器反饋的位置、速度、電流的各反饋信號(hào)，進(jìn)行各軸的伺服電動(dòng)機(jī)的位置的反饋控制、速度的反饋控制以及電流控制，生成向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器100的指令。電動(dòng)機(jī)控制部40通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器100與放大器接口部30的放大器通信、放大器接口部30與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用處理器的接口，取得所述反饋信號(hào)。如上所述，使用一個(gè)多核DSP41構(gòu)成數(shù)值控制裝置I。在現(xiàn)有技術(shù)中使用多個(gè)DSP構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制部，但是在本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)一個(gè)多核DSP構(gòu)成，由此使DSP的芯片數(shù)量變少。由此，即使多核DSP的數(shù)據(jù)組尺寸有些變大、消耗電流量某種程度地變大，也不會(huì)成為問(wèn)題，因此能夠安裝高性能的多核DSP。此外，接口 70如果應(yīng)用高速串行通信，則與并行總線(xiàn)相比信號(hào)針數(shù)變少，因此能夠降低成本，此外，能夠減小安裝面積。在現(xiàn)有技術(shù)中使用的并行總線(xiàn)的信號(hào)針數(shù)多，隨著使用的DSP數(shù)量增加，需要增加總線(xiàn)橋。與此相對(duì)，在本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式中通過(guò)使用高速串行通信能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。此外，高速串行通信可以使用PCIExpress、HyperTransport、RapidIO這樣的規(guī)格，但是并不限于這些規(guī)格。使用圖2說(shuō)明在圖I的數(shù)值控制裝置的電動(dòng)機(jī)控制部40中，用不同的核心處理器進(jìn)行與X軸以及Y軸有關(guān)的處理A和與X軸以及Y軸有關(guān)的處理B。由于并行進(jìn)行一個(gè)軸控制的處理較難，所以如果跨越多個(gè)核心處理器來(lái)進(jìn)行某控制軸的處理(例如X軸以及Y軸的處理)，則(例如如圖2所示，在用不同的核心處理器進(jìn)行與X軸以及Y軸有關(guān)的處理A和與X軸以及Y軸有關(guān)的處理B的情況下)由于在各核心處理器間發(fā)生數(shù)據(jù)的交換或等待較多，因此導(dǎo)致處理效率降低。電動(dòng)機(jī)控制部40具備多核DSP41，該多核DSP41具有兩個(gè)CPU核心，即CPU#1和CPU#2。在CPU#1中執(zhí)行X軸以及Y軸的處理A，在CPU#2中執(zhí)行X軸以及Y軸的處理B。即，跨越兩個(gè)CPU核心進(jìn)行針對(duì)X軸以及Y軸的控制軸的處理。因此，在各核心處理器之間較多發(fā)生數(shù)據(jù)的交換或等待。使用圖3說(shuō)明在圖I的數(shù)值控制裝置中的電動(dòng)機(jī)控制部40中，給每個(gè)核心處理器分配要負(fù)責(zé)的控制軸的本發(fā)明的數(shù)值控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式。該圖3所示的電動(dòng)機(jī)控制部40解決了圖2所示的電動(dòng)機(jī)控制部40具有的上述問(wèn)題點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)控制部40如圖3所示具備多核DSP41，該多核DSP41具有四個(gè)CPU核心處理器，即CPU#1、CPU#2、CPU#3、CPU#4。并且對(duì)CPU#1分配Xl軸以及Yl軸的處理，對(duì)CPU#2分配X2軸以及Y2軸的處理，對(duì)CPU#3分配X3軸以及Y3軸的處理，對(duì)CPU#4分配X4軸以及Y4軸的處理，并且對(duì)這些CPU#f CPU#4分別分配所負(fù)責(zé)的控制軸。各控制軸的處理能夠基本上獨(dú)立地進(jìn)行，因此，如果這樣以控制軸為單位來(lái)分配處理，則能夠使各核心處理器間的數(shù)據(jù)的交換或等待為最小限，能夠防止每一個(gè)核心處理器的處理效率降低。圖4是用于說(shuō)明包含控制軸數(shù)少的低價(jià)格的數(shù)值控制裝置的本發(fā)明的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)的其它實(shí)施方式的圖。在設(shè)備中具備的電動(dòng)機(jī)的數(shù)量少，即在控制軸數(shù)少的情況下，使用控制軸數(shù)少的低價(jià)格的數(shù)值控制裝置。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)控制所需的CPU的數(shù)量少，所以可以將數(shù)值控制部、PMC部以及電動(dòng)機(jī)控制部統(tǒng)一在多核CPU中。數(shù)值控制裝置2具備放大器接口部30、數(shù)值控制部/電動(dòng)機(jī)控制部/PMC部90和存儲(chǔ)器等部件50，它們經(jīng)由本地總線(xiàn)60相互連接。
數(shù)值控制部/電動(dòng)機(jī)控制部/PMC部90具備多核CPU91、DRAM92和FR0M93。多核CPU91具有多個(gè)(在圖4的例子中為3個(gè))CPU和內(nèi)部RAM。構(gòu)成該數(shù)值控制部/電動(dòng)機(jī)控制部/PMC部90的多核CPU91的多個(gè)CPU被分配了所述的數(shù)值控制部10的功能、PMC部90的功能以及電動(dòng)機(jī)控制部40的功能。多核CPU91經(jīng)由接口 70與放大器接口部30的通信控制兼總線(xiàn)橋33連接。此外，圖4表示對(duì)多核CPU91的各核心處理器分配了數(shù)值控制部、電動(dòng)機(jī)控制部以及PMC部的三個(gè)功能的數(shù)值控制裝置2，但是也可以采用對(duì)多核CPU91的各核心處理器分配數(shù)值控制部和電動(dòng)機(jī)控制部的功能的方式。使用圖5的框圖說(shuō)明本發(fā)明的數(shù)值控制系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的概要。作為處理器的CPUlll按照在ROMl 12中存儲(chǔ)的系統(tǒng)程序控制數(shù)值控制裝置I的整體。在RAM113中存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)或輸入輸出信號(hào)。在非易失性存儲(chǔ)器114中存儲(chǔ)的各種數(shù)據(jù)在斷電后也按原樣被保存。圖形控制電路115將數(shù)字信號(hào)變換為顯示用的信號(hào)后賦予顯示裝置116。鍵盤(pán)117是具有數(shù)值鍵、字符鍵等的輸入各種設(shè)定數(shù)據(jù)的單元。電動(dòng)機(jī)控制部118從CPUlll接受各軸的移動(dòng)指令，將軸的指令輸出到伺服放大器119。該伺服放大器119接受該移動(dòng)指令并驅(qū)動(dòng)機(jī)床120的伺服電動(dòng)機(jī)(未圖示)。這些結(jié)構(gòu)要素經(jīng)由總線(xiàn)121相互結(jié)合。PMC122在執(zhí)行加工程序時(shí)，經(jīng)由總線(xiàn)121接受T功能信號(hào)(刀具選擇指令)等。然后通過(guò)時(shí)序/程序?qū)υ撔盘?hào)進(jìn)行處理，并將信號(hào)作為動(dòng)作指令輸出，來(lái)控制機(jī)床120。此外，從機(jī)床120接受狀態(tài)信號(hào)，并將需要的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給CPU111。另夕卜，在總線(xiàn)121上連接有通過(guò)系統(tǒng)程序等功能發(fā)生變化的軟件鍵123和向存儲(chǔ)裝置等外部設(shè)備發(fā)送NC數(shù)據(jù)的接口 124。該軟件鍵123與顯示裝置116和鍵盤(pán)117—起被設(shè)置在顯示裝置/MDI面板125中。此外，電動(dòng)機(jī)控制部118和伺服放大器119如圖I所示那樣通過(guò)接口 70連接。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)值控制裝置系統(tǒng)，其由對(duì)設(shè)備所具備的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器和通過(guò)通信與該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器連接的數(shù)值控制裝置構(gòu)成，該數(shù)值控制裝置系統(tǒng)的特征在于， 所述數(shù)值控制裝置具備 輸出移動(dòng)指令的數(shù)值控制用處理器； 根據(jù)來(lái)自所述數(shù)值控制用處理器的移動(dòng)指令輸出用于驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的指令的電動(dòng)機(jī)控制用處理器； 根據(jù)來(lái)自所述電動(dòng)機(jī)控制用處理器的指令驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器的通信接口 ；以及 連接所述數(shù)值控制用處理器和所述電動(dòng)機(jī)控制用處理器的放大器接口部， 所述電動(dòng)機(jī)控制用處理器是多核處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)，其特征在于， 對(duì)所述多核處理器的核心處理器分配所述數(shù)值控制用處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)，其特征在于， 所述數(shù)值控制裝置還具有對(duì)發(fā)向所述設(shè)備的DI/DO信號(hào)進(jìn)行控制，并與所述數(shù)值控制部進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換的可編程序設(shè)備控制器用處理器， 對(duì)所述多核處理器的核心處理器分配該可編程序設(shè)備控制器用處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)，其特征在于， 對(duì)作為所述電動(dòng)機(jī)控制用處理器的多核處理器的各核心處理器分配要控制的軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4中任一項(xiàng)所述的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)，其特征在于， 所述電動(dòng)機(jī)控制用處理器具有由所述數(shù)值控制裝置系統(tǒng)的控制軸數(shù)和一個(gè)核心處理器能夠處理的軸數(shù)決定的最小數(shù)量的核心處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求廣5中任一項(xiàng)所述的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)，其特征在于， 所述多核處理器和所述放大器接口部的連接是串行通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)，其特征在于， 所述串行通信是PCIExpress、HyperTransport、RapidIO中的任意一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有多核處理器的數(shù)值控制裝置系統(tǒng)。通過(guò)通信將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用放大器和數(shù)值控制裝置連接起來(lái)，來(lái)構(gòu)成數(shù)值控制系統(tǒng)。該數(shù)值控制裝置具備數(shù)值控制部、電動(dòng)機(jī)控制部、放大器接口部。并且，將該電動(dòng)機(jī)控制部具有的電動(dòng)機(jī)控制用處理器設(shè)為多核處理器。
文檔編號(hào)G05B19/042GK102955440SQ20121028476
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者鞍掛三津雄, 小林通 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社