提高了伺服控制性能的数值控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种提高了伺服控制性能的数值控制装置，其具有：输出伺服电动机的位置指令值的多核CPU；具备对驱动伺服电动机的放大器输出电流指令值的伺服控制部以及其他的处理部的ASIC；以及读取位置指令值并进行用于使伺服电动机移动到位置指令值的位置的控制的DSP，其中，CPU与ASIC通过多个串行接口相连接。

A numerical control device that improves the performance of servo control

The invention provides an improved numerical control device, servo control which has a multi core CPU position servo motor command output value; with servo control of servo motor drive amplifier output current instruction value ASIC and other processing unit; and reading position instruction value and used to control the servo the motor moves to the position command value position DSP, wherein CPU and ASIC are connected by a plurality of serial interface.

【技术实现步骤摘要】
提高了伺服控制性能的数值控制装置
本专利技术涉及使用在电动机控制以及机器人控制等中的数值控制装置，特别是涉及提高了伺服控制性能的数值控制装置。
技术介绍
数值控制装置被使于控制机床的CNC控制中。机器人控制器控制机器人内的电动机，具有与CNC控制用数值控制装置相似的结构。本专利技术所涉及的数值控制装置不限于CNC控制用数值控制装置，也包含机器人控制器。在制作数值控制装置时，把进行整体控制的主(main)控制部、执行对机械的信号的输入输出进行控制的顺序功能的PLC(ProgrammableLogicControl:可编程逻辑控制)部、经由伺服接口(以下有时简称为I/F)与伺服电动机之间进行信号的输入输出的伺服控制部、执行伺服控制信号的运算处理的运算部(DSP)、与装置内的其他部分进行数据输入输出(I/O)用的I/F、用户I/F以及周边设备I/F等通过并行数据总线(以下有时简称为总线)连接，并执行各部之间的通信。总线不止布线尺寸大，在各部与总线之间进行信号的输入输出的总线I/F(总线桥接器)的尺寸也大，因此迄今为止的数值控制装置的并行总线是单一系统。数值控制装置要求在考虑成本的同时，实现充分满足所需规格的结构。优选还要考虑提高此时所使用的部件的性能以及考虑供应体制的变化等。在制作数值控制装置时，用于形成主控制部和PLC部的处理器(CPU)以及DSP一般使用通用的处理器以及DSP。另一方面，减少部件数量对于降低成本是有效的。因此，把CPU、DSP以外的部分、即伺服控制部和其他电路整合为一个集成电路(IC)。这样的IC称为面向特定用途的IC(ASIC)。在上述通过总线连接的结构中，对CPU、DSP以外的部分进行ASIC化时，在CPU以及DSP与ASIC之间通过总线进行连接，ASIC内也设置总线。而且，正在进行CPU的多核化和串行I/F化。通过对CPU进行多核化，能够通过一个CPU容易地实现主控制部以及PLC部。在由CPU和ASIC组成的结构中，对总线进行PCIExpress(注册商标)等高速串行I/F化时，虽然对CPU与ASIC之间的通信进行串行I/F化，但是ASIC内的通信是通过总线来进行的。在数值控制装置中的通信中，重要的是确保在主控制部(CPU内)与伺服控制部(ASIC内)之间的通信性能，该通信性能会影响作为控制对象的机械和机器人的性能。因此，作为与数值控制装置的高速化、高性能化有关的技术，已报告有如下方案(例如日本特开2003-316408号公报(以下称为“专利文献1”)、以及日本特开2013-054730号公报(以下称为“专利文献2”))。专利文献1公开了通过由数据处理容量小但是处理时间短的运行体制所驱动的一个CPU来处理数据用量小且直接给加工速度带来影响的数据、以及机床的各个部分之间的I/O等的示例。还公开了通过由数据处理用量大但是处理时间长的运行体制所驱动的另一个CPU来分别分散处理数据用量大且不会直接对加工速度带来影响的数据的示例。通过这样的结构，能够高速、高性能地控制机床(例如参照段落[0017]以及图3)。另外，示出了与处理数据的内容对应的数据处理用量与处理时间的关系(例如参照段落[0016]以及图2)。另外，在专利文献1中公开了第二CPU读取在信息共享部中储存的数据并高速地进行处理，另外，根据这样处理后的数据来产生用于控制伺服电动机的控制信号(参照段落[0026])。专利文献2示出了在电动机控制部中的电动机控制用的处理器由多核DSP构成、并经由高速串行通信I/F连接到电动机控制用放大器的结构例(参照段落[0016]～[0018]以及图1)。还示出了给多核CPU分配数值控制、电动机控制、PLC部的各个功能，并通过高速串行接口连接到通信控制兼总线桥接器的示例。然而，在上述现有技术中，存在无法避免由于总线的通信原因所导致的性能降低的问题。例如，数值控制装置中，伺服控制部和CPU以及DSP之间的与伺服控制相关联的数据转发、以及进行输入输出的I/O数据转发，要求分别以恒定周期发生，并从发生开始在预定时间内进行处理。另外，连接到进行外部信号的输入输出的外围设备的设备，需要以恒定周期来读取、监视与其状态相关的数据。进一步，从存储设备读取的程序数据的转发或是从连接到外围设备的设备到CPU的中断信号的转发，尽管不是以恒定周期，也需要在预定时间内进行处理。对数值控制装置进行设计时，预测伺服控制数据以及I/O数据的转发以外的通信(转发)以怎样的程度发生，并确保一定余量地决定伺服控制数据以及I/O数据的通信量。由于像这样预估一定的余量，因此很难把伺服控制数据以及I/O数据的通信增加到极限。对于提高数值控制装置所控制的对象物的性能来说，需要增加伺服控制数据以及I/O数据的通信量，但是由于上述理由很难做到。另外，设计也变难，采取了接受一部分的性能降低来降低通信量的对策。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在具有CPU和集成电路(ASIC)的结构中，能够消除由于总线原因而发生的通信性能降低，提高伺服控制性能的数值控制装置。本专利技术的数值控制装置，具有：输出伺服电动机的位置指令值的CPU；具备对驱动伺服电动机的放大器输出电流指令值的伺服控制部以及其他的处理部的集成电路；读取位置指令值并进行用于使伺服电动机移动到位置指令值的位置的控制DSP，CPU与集成电路通过多个串行接口进行连接，其中，集成电路具有：第一内部总线，其连接到多个串行接口中的一个；第二内部总线，其连接到多个串行接口中的另一个，伺服控制部连接到第一内部总线，其他的处理部连接到第二内部总线。附图说明根据与附图有关的以下实施方式的说明，本专利技术的目的、特征以及优点会变得更清楚。在这些图中：图1是本专利技术的实施例1所涉及的数值控制装置的结构图。图2A～2E是在本专利技术的实施例1所涉及的数值控制装置中数据转发的时序图。图3是本专利技术的实施例2所涉及的数值控制装置的结构图。图4A～4E是本专利技术的实施例2所涉及的数值控制装置的伺服控制数据以及I/O控制数据的转发的时序图。图5是本专利技术的实施例3所涉及的数值控制装置的结构图。图6是本专利技术的实施例4所涉及的数值控制装置的结构图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术所涉及的数值控制装置进行说明。[实施例1]首先，对本专利技术的实施例1所涉及的数值控制装置进行说明。图1是本专利技术的实施例1所涉及的数值控制装置的结构图。本专利技术的实施例1所涉及的数值控制装置101具有安装了多核CPU1、ASIC2以及多核DSP3的控制基板80。多核CPU1和ASIC2通过两条高速串行接口(I/F)线10、20相连接。ASIC2和多核DSP3通过高速串行I/F30相连接。作为高速串行I/F线10、20、30，例如能够使用PCIExpress(登记商标)，但是不限于此例。控制基板80上还设置有卡槽44、显示器端子45、存储器安装部46、与网络通信用的物理层(PHY)13、14，对存储器安装部44能够设置DRAM47。存储器安装部46例如是安装DRAM模块的插口，或为了直接安装在控制基板80上而设置的部件图案等。虽然在图1中还表示了通过两条高速串行I/F线10、20连接多核CPU1与ASIC2的示例，也可以通过3条以上的高速串行I/F线相连接。多核CPU1具有MAC(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数值控制装置，其特征在于，所述数值控制装置具有：CPU，其输出伺服电动机的位置指令值；集成电路，其具备对驱动伺服电动机的放大器输出电流指令值的伺服控制部以及其他的处理部；以及DSP，其读取位置指令值并进行用于使伺服电动机移动到位置指令值的位置的控制，所述CPU与所述集成电路通过多个串行接口相连接，所述集成电路具有：第一内部总线，其连接到所述多个串行接口中的一个；以及第二内部总线，其连接到所述多个串行接口中的另一个，所述伺服控制部连接到所述第一内部总线，所述其他的处理部连接到所述第二内部总线。

【技术特征摘要】
2015.11.19 JP 2015-2266311.一种数值控制装置，其特征在于，所述数值控制装置具有：CPU，其输出伺服电动机的位置指令值；集成电路，其具备对驱动伺服电动机的放大器输出电流指令值的伺服控制部以及其他的处理部；以及DSP，其读取位置指令值并进行用于使伺服电动机移动到位置指令值的位置的控制，所述CPU与所述集成电路通过多个串行接口相连接，所述集成电路具有：第一内部总线，其连接到所述多个串行接口中的一个；以及第二内部总线，其连接到所述多个串行接口中的另一个，所述伺服控制部连接到所述第一内部总线，所述其他的处理部连接到所述第二内部总线。2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，所述集成电路还具有I/O通信部，所述I/O通信部连接到所述第一内部总线。3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，所述CPU是具有多个核心的多核CPU，将所述多个核心中的一部分核心分配给伺服控制，其余的核心分配给其他的控制。4.根据权利要求1～3中任一项所述的数值控制装置，其特征在于，所述CPU把位置指令值写入所述伺服控制部，所述CPU从所述伺服控制部读取伺服电动机的反馈信号，所述DSP读取通过所述CPU写入的位置指令值，经由伺服I/F控制伺服电动机，经由所述伺服I/F得到的伺服电动机的反馈值被写入所述伺服控制部。5.根据权利要求1～3中任一项所述的数值控制装置，其特征在于，所述DSP被设置于所述CPU内，所述CPU把位置指令值写入所述CPU以及所述DSP直接存取的存储器中，所述DSP读取通过所述CPU写入的位置指令值，经由所述伺服控制部以及伺服I/F来控制伺服电动机，把经由...

【专利技术属性】
技术研发人员：羽田浩二，宫崎义人，小松孝彰，小泉彰，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP