專利名稱：組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器屬機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)領(lǐng) 域，具體涉及的是一種采用X86處理器為核心并采用全部焊接而組合在單板上的智能化機(jī) 電運(yùn)動(dòng)控制器。
二.
背景技術(shù)：
運(yùn)動(dòng)控制就是對機(jī)電設(shè)備的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置 、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理， 使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。國內(nèi)外的運(yùn)動(dòng)控制器生產(chǎn)廠商提供 的產(chǎn)品大致可以分為1.以單片機(jī)或微處理器作為核心的運(yùn)動(dòng)控制器，這類運(yùn)動(dòng)控制器速 度較慢，精度不高，成本相對較低。在一些只需要低速點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制和對軌跡要求不高的輪 廓運(yùn)動(dòng)控制場合應(yīng)用。2.以專用芯片(ASIC)作為核心處理器的運(yùn)動(dòng)控制器，這類運(yùn)動(dòng)控制 器結(jié)構(gòu)比較簡單，但這類運(yùn)動(dòng)控制器大多數(shù)只能輸出脈沖信號(hào)，工作于開環(huán)控制方式。這類 控制器對單軸的點(diǎn)位控制場合是基本滿足要求的，但對于要求多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和高速軌跡插 補(bǔ)控制的設(shè)備，這類運(yùn)動(dòng)控制器往往不能滿足要求。3.基于PC機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制器。這類運(yùn)動(dòng) 控制器的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)是完全通用的。它是運(yùn)動(dòng)控制器誕生以來最具深遠(yuǎn)意義的一 次飛躍。PC機(jī)的通用性和高性能給基于PC機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制器的發(fā)展帶來了巨大的好處，使其 在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面體現(xiàn)出高性能、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、軟硬件資源豐富、以及便于信息集 成等顯著優(yōu)勢。然而，目前基于PC機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制器，皆為采用通用PC機(jī)或工業(yè)PC機(jī)的硬 件結(jié)構(gòu)?；谕ㄓ肞C機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)雖然價(jià)格便宜，但由于通用PC機(jī)是民用產(chǎn)品，大多不適 于作為工業(yè)級的高可靠性要求的運(yùn)動(dòng)控制器。工業(yè)PC機(jī)雖然可靠性有所提高，但由于其多 板卡、多組件的結(jié)構(gòu)，仍不能滿足很多高可靠性的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。本發(fā)明提出了一種采用一 體化單板處理器的機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，將高性能通用X86處理器、DDR2 RAM或DDR3 RAM、固態(tài) 電子盤、32位定點(diǎn)或浮點(diǎn)DSP、FPGA、和實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器等器件，采用全部焊接方式安裝 在一塊PCB板上。大大提高了系統(tǒng)整體可靠性，為智能化的機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器單板機(jī)的應(yīng)用 和推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是向社會(huì)提供這種組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，把需 要組合在單板上的各種硬件，采用全部焊接方式安裝在一塊PCB電路板上，大大提高了智 能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器整體的可靠性，為智能化的機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器單板機(jī)的應(yīng)用和推廣奠定 了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和良好的前景。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的這種組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，由單 塊電路板及其上的硬件、軟件集成，特征在于所述的該智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器包括有主 CPU的X86中央處理器單元、存儲(chǔ)器、固態(tài)電子盤全部焊接并聯(lián)接在單塊電路板上，組合一 體形成或集成單板的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器。這種組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制 器，采用高性能通用X86處理器為核心構(gòu)成，并配以先進(jìn)的存儲(chǔ)器、固態(tài)電子盤及其軟件系統(tǒng)等一起，使智能化的機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器單板機(jī)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面體現(xiàn)出高性能、低成本、標(biāo) 準(zhǔn)化程度高、軟硬件資源豐富、以及便于信息集成等顯著優(yōu)勢和智能化先進(jìn)水平，具有良好 的應(yīng)用和推廣前景。而且本發(fā)明的技術(shù)方案把需要組合在單板上的各種硬件，采用全部焊 接方式安裝在一塊PCB電路板上，克服了原來那種多板卡、多組件采用接插件結(jié)構(gòu)帶來可 靠性差的不足或弊端，大大提高了智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器整體的可靠性，是本發(fā)明技術(shù)方 案的最大特點(diǎn)。根據(jù)以上所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，技術(shù)特點(diǎn)還有該單板 的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器還包括有數(shù)字信號(hào)處理器DSP，也焊接并聯(lián)接在該單塊電路板 上，使該組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器又增配了先進(jìn)的功能器件。根據(jù)以上所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，技術(shù)特點(diǎn)還有該單板 的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器還包括有現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA，也焊接并聯(lián)接在該單塊 電路板上，使該組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器又增配了先進(jìn)的功能器件。根據(jù)以上所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，技術(shù)特點(diǎn)還有該單板 的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器還包括有實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器，也焊接并聯(lián)接在該單塊電路板上， 使該組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器又增配了先進(jìn)的功能器件。根據(jù)以上所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，技術(shù)特點(diǎn)還有所述的 存儲(chǔ)器包括有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，特別有不同速度DDR2或DDR3的RAM。根據(jù)以上所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，技術(shù)特點(diǎn)還有所述的 固態(tài)電子盤包括有固態(tài)電子盤陣列及閃存存儲(chǔ)器，例如由多塊固態(tài)電子盤組成陣列結(jié)構(gòu)。根據(jù)以上所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，技術(shù)特點(diǎn)還有所述的 單塊電路板上的軟件集成是該智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器的軟件系統(tǒng)，包括該智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng) 控制器現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)有的或所有的軟件。根據(jù)以上所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，技術(shù)特點(diǎn)還有所述的 數(shù)字信號(hào)處理器DSP是32位、或64位定點(diǎn)或浮點(diǎn)DSP。根據(jù)以上所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，技術(shù)特點(diǎn)還有所述的 現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA包括通用和專用的FPGA。所述專用的FPGA如是美國XILINX 公司的SPARTAN3系列的FPGA。根據(jù)以上所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，技術(shù)特點(diǎn)還有所述的 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊功能的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有1.這種智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器把需要組合在單板上的各種硬 件，采用全部焊接方式安裝在一塊PCB電路板上，使原來那種多板卡、多組件可靠性差的接 插件結(jié)構(gòu)大大改善，提高了智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器整體的可靠性，為智能化的機(jī)電運(yùn)動(dòng)控 制器單板機(jī)的應(yīng)用和推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.這種智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器采用高性能 通用X86處理器為核心構(gòu)成，并配以先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理器DSP、現(xiàn)場可編程序邏輯器件 FPGA、實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器等以及軟件系統(tǒng)，使智能化的機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器單板機(jī)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì) 方面體現(xiàn)出高性能、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、軟硬件資源豐富、以及便于信息集成等顯著優(yōu) 勢和智能化先進(jìn)水平，具有良好的應(yīng)用和推廣前景。3.試用效果已經(jīng)證明這種組合在單 板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，值得機(jī)電行業(yè)采用和推廣。四.


本發(fā)明的說明書附圖共有2幅圖1為組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器電子電路功能結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器全部焊接在單塊電路板上實(shí)體結(jié)構(gòu)圖。在兩圖中采用了統(tǒng)一標(biāo)號(hào)，即同一物件在兩圖中用同一標(biāo)號(hào)。在兩圖中1.主CPU的X86中央處理器；2.存儲(chǔ)器，如DDR2或DDR3的RAM ；3.固態(tài)電子盤；4.實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器；5.現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA ;6.數(shù)字信號(hào)處理器DSP。五.具體實(shí)施方案式本發(fā)明的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器非限定實(shí)施例如下實(shí)施例一.組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器該例的這種組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，由單塊電路板及其上的硬 件、軟件集成，該組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器具體結(jié)構(gòu)由圖1、圖2聯(lián)合示出，圖 1所示的是組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器電子電路功能結(jié)構(gòu)方框圖，圖2所示的 是智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器全部焊接在單塊電路板上實(shí)體結(jié)構(gòu)圖。在兩圖中1是主CPU的 X86中央處理器，2是存儲(chǔ)器，如DDR2或DDR3的RAM，3是固態(tài)電子盤，4是實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制 器，5是現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA，6是數(shù)字信號(hào)處理器DSP。該例技術(shù)方案的特點(diǎn)在于 該例的該智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器包括的主CPU的X86中央處理器單元、存儲(chǔ)器、固態(tài)電子 盤、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA、實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器等，全部焊接并 聯(lián)接在單塊電路板上，組合一體形成或集成單板的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，當(dāng)然還包括該 智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)有的或所有的軟件，即是該智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器的軟 件系統(tǒng)，也即是所述的單塊電路板上的軟件集成。采用高性能通用X86處理器為核心構(gòu)成， 并配以先進(jìn)的存儲(chǔ)器、固態(tài)電子盤、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA、實(shí) 時(shí)以太網(wǎng)控制器等及軟件部分一起，使智能化的機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器單板機(jī)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面 體現(xiàn)出高性能、低成本、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、軟硬件資源豐富、以及便于信息集成等顯著優(yōu)勢和 智能化先進(jìn)水平，具有良好的應(yīng)用和推廣前景。而且本發(fā)明的技術(shù)方案把需要組合在單板 上的各種硬件，采用全部焊接方式安裝在一塊PCB電路板上，克服了原來那種多板卡、多組 件采用接插件結(jié)構(gòu)帶來可靠性差的不足或弊端，大大提高了智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器整體的 可靠性，是本發(fā)明技術(shù)方案的最大特點(diǎn)。該例的存儲(chǔ)器是動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，特別有不同 速度DDR2的RAM，如型號(hào)為MT47H128M16HG的DDR2RAM。該例的固態(tài)電子盤是固態(tài)電子盤 陣列，例如由多塊固態(tài)電子盤，如型號(hào)為K9F1G08U0A組成陣列結(jié)構(gòu)。該例的數(shù)字信號(hào)處理 器DSP是32位浮點(diǎn)DSP，如型號(hào)為TMS320C32的32位浮點(diǎn)DSP。該例的現(xiàn)場可編程序邏輯 器件FPGA是通用的FPGA，如型號(hào)為EP4S40G2通用的FPGA。該例的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器是實(shí) 現(xiàn)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊功能的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器，如型號(hào)為CYCLON II的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器。實(shí)施例二.組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器該例的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器大體結(jié)構(gòu)可用圖1 圖2聯(lián)合示 出，該例的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器與實(shí)施例一的組合在單板上的智能化機(jī) 電運(yùn)動(dòng)控制器不同點(diǎn)有1.該例的存儲(chǔ)器是動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，其中有不同速度DDR3的 RAM，如型號(hào)為MT41J128M16HA的DDR3RAM。2.該例的固態(tài)電子盤是閃存存儲(chǔ)器組成的陣列， 其中是如型號(hào)為TH58NVG1S3AFT的閃存存儲(chǔ)器。3.該例的數(shù)字信號(hào)處理器DSP是32位定點(diǎn)DSP，如型號(hào)為TMS320C6474的32位定點(diǎn)DSP。4.該例的現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA是 專用的FPGA，如是美國XILINX公司的SPARTAN3系列的FPGA。5.該例的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器 是另一種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器，如型號(hào)為CYCLON III的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器。該例的組合在單 板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器其余未述的，全同于實(shí)施例一中所述的，不再重述。實(shí)施例三.組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器該例的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器大體結(jié)構(gòu)可用圖1 圖2聯(lián)合示出，該例的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器與實(shí)施例一、實(shí)施例二的組合在單板上 的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器不同點(diǎn)有1.該例的存儲(chǔ)器一動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，特別有不同 速度DDR2和DDR3的RAM。2.該例的固態(tài)電子盤包括固態(tài)電子盤陣列及閃存存儲(chǔ)器。3.該 例的數(shù)字信號(hào)處理器DSP是64位定點(diǎn)或浮點(diǎn)DSP。4.該例的現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA 選擇通用或?qū)Ｓ玫腇PGA。該例的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器其余未述的，全同 于實(shí)施例一、實(shí)施例二中所述的，不再重述。
權(quán)利要求
一種組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，由單塊電路板及其上的硬件、軟件集成，特征在于所述的該智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器包括有主CPU的X86中央處理器單元、存儲(chǔ)器、固態(tài)電子盤，全部焊接并聯(lián)接在單塊電路板上，組合一體形成或集成單板的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，特征在于該單板 的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器還包括有數(shù)字信號(hào)處理器DSP，也焊接并聯(lián)接在該單塊電路板 上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，特征在于該單板 的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器還包括有現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA，也焊接并聯(lián)接在該單塊 電路板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，特征在于該單板 的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器還包括有實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器，也焊接并聯(lián)接在該單塊電路板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，特征在于所述的 存儲(chǔ)器包括有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，特別有不同速度DDR2或DDR3的RAM。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，特征在于所述的 固態(tài)電子盤包括有固態(tài)電子盤陣列及閃存存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，特征在于所述的 單塊電路板上的軟件集成是該智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器的軟件系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，特征在于所述的 數(shù)字信號(hào)處理器DSP是32位、或64位定點(diǎn)或浮點(diǎn)DSP。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，特征在于所述的 現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA包括通用和專用的FPGA。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，特征在于所述的 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊功能的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開的組合在單板上的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器屬機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)領(lǐng)域，該智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器由主CPU的X86中央處理器、存儲(chǔ)器、固態(tài)電子盤、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、現(xiàn)場可編程序邏輯器件FPGA、實(shí)時(shí)以太網(wǎng)控制器等，全部焊接并聯(lián)接在單塊電路板上，組合一體形成或集成單板的智能化機(jī)電運(yùn)動(dòng)控制器，采用高性能通用X86處理器為核心并配以先進(jìn)的硬件、軟件集成，把需要組合在單板上的各種硬件，采用焊接方式全部安裝在一塊電路板上，該智能化單板機(jī)整體可靠性高，軟硬件資源豐富，便于信息集成，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，智能化性能強(qiáng)，具有良好的應(yīng)用和推廣前景，值得機(jī)電行業(yè)采用和推廣。
文檔編號(hào)G05B19/414GK101819428SQ20101015224
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者曹銳 申請人:太原市優(yōu)特奧科電子科技有限公司