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I・C・デュアルアーム用PCBボード加工機制御装置の設計
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I・C・デュアルアーム用PCBボード加工機制御装置の設計

2022-04-18
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Author:pcb

この記事は プリント回路基板 I潮汐Cバスとデュアルアームマイクロコントローラに基づくドリルプレス制御器. コントローラは2つの部分から構成されている, を介して接続されています. 本論文では,コントローラシステムのハードウェア構成と関連技術について述べる。収録刊行物電子情報通信学会技術研究報告. IN,情報ネットワーク, そして,1,3,3 cに基づく人間‐コンピュータインタラクションシステムのソフトウェア設計を紹介する/OS‐II実時間オペレーティングシステムとタイムトリガ工作機械運動制御システムのソフトウェア設計.

プリント回路基板

1 Introduction
The プリント回路基板 ボーリングマシンは、生産の重要な設備です プリント回路基板. 電子製品の処理要件の改善, ローエンドマイクロコントローラベースのPCBボーリングマシンコントローラは、要件を満たすのは困難であった. ARM 7 TDMIは20世紀末にARM社が提案した32ビットRISCマイクロコントローラ構造である. このコアに基づくチップは、多様で豊かで、高い走行速度の特徴を持ちます, 低消費電力と低価格. 二重アーム構造に基づくPCBドリル加工機コントローラを紹介した, 伝統的な低級掘削機械制御システムの性能低下の欠点を解決するだけではない, しかし、高い経済. PCB掘削機の理想的コントローラ. 数値制御システムは構造によって分割される, generally there are single CPU and multi-CPU points [5]. つのCPUは、一般に、CNCシステムのさまざまな作業を完了するために集中制御時分割処理を使用する. それは、コンパクトな構造の特徴を持ちます, しかし、関数は比較的簡単です. マルチCPU並列処理によるCNCシステム, これは、システムをより高いパフォーマンスを達成することができます. 複数のCPUは一般的に共有バスまたは共有メモリを使用して通信する. ボーリングマシンコントローラの制御対象はより複雑である:4セットのパナソニックミナスACサーボシステムを制御する必要がある, 4スピンドルモーター, 9スイッチ入力と11のリレー出力. コントローラが単一のCPU構造を採用するなら, コントローラはもっとハードウェアを拡張する必要がある, これによりシステムコストが増大し、システムの信頼性が低下するコントローラがデュアルCPU構造を採用するなら, コントローラは、機能によって階層的に設計されることができます:人間-コンピュータインタラクションシステムの仕事は、1台のCPU, 一方、工作機械のモーションコントロールは別のCPUに渡される. このように, 外部拡張ハードウェアの量を減らす, 費用が下がる, 信頼性向上.

2. The hardware design of the コントローラ
The controller consists of a system board and an interface board: the system board is composed of LPC2214 and S3C44B0X and their related peripheral circuits, とコントローラですインターフェースボードは、主にシステムボードおよび工作機械電気器具の間のドライブおよびレベルマッチングの原因となる.

2.1 Hardware Design of Controller System Board
The controller system board consists of two subsystems: human-computer interaction system and machine tool motion control system. 人間‐コンピュータ相互作用システムと工作機械運動制御システムはI‐Forest‐Cバスを通してデータを交換する. 私は、フィリップスによって提案されたシリアルバスです, 高速かつ簡単なハードウェア接続の特徴を持つ, ハードウェアを追加せずに.

2.1.1 Hardware design of controller human-computer interaction system
The human-computer interaction system of the controller adopts S3C44B0X as an extension of a series of hardware to form a system with perfect human-computer interaction function. システムは、システムプログラムメモリとして16ビットデータ幅と2 MBの記憶空間を有するNOR型フラッシュメモリチップSST 39 VF 1601を拡張する. システムプログラムの実行速度を向上させるために, we expanded a HY57V641620 SDRAM with 1M*4Bank*16I/O. システムが電源を入れたら, システム初期化プログラムは、SST 39 VF 1601からHY 57 V 61620に格納されたシステムプログラムをコピーする, それと同時に, システムプログラムのデータ格納領域もHY 57 V 641620にあります, システムプログラムが完全にSDRAMで動くことができるように. 工作機械の掘削ファイルは、工作機械がオフにされた後に保存することができるようにするために, システムはシステムの電子ハードディスクとして16 MBのNANDフラッシュチップK 9 F 2808を拡張する. S 3 C [ 4 ]4 B 0 Xは独自のLCDコントローラを持っているので, システムは、機械工具情報の出力として三菱製のLCDコントローラなしでSTNタイプ256色640 x 480画素EDMGRB 8 KHF LCDモジュールを選択する. システム操作情報の入力はpsを採用する/2キーボード. システムはRS 232シリアルポートを介してPCからファイルをドリルダウンする. システムデバッグプログラムを容易にするために, 人間‐コンピュータインタラクションシステムはJTAGポートを設計した. 工作機械の重要なパラメータ, 工作機械送り軸のねじピッチなど, ACサーボ系の等価パルス, etc. 保存する必要があります, それで、システムはI - Drive - C Cバスに基づく512 BのEEPROMチップ.

2.1.2 Hardware Design of Machine Tool Motion Control System
The motion control system of the machine tool is the LPC2214 microcontroller. LPC 2214は、256 GBのフラッシュメモリと内部の16 KBのSRAMを持ちます, プログラムメモリとデータメモリを拡張する必要はありません. システムはRS 232シリアルポートを設計する, LPC 2214システムプログラムのISPに使用されます. プログラムのデバッグを容易にするために, モーションコントロールシステムはJTAGポートを設計しました. 工作機械の運動制御システムの回路構成を図1に示す. コントローラシステムボードにおけるLPC 2214を中心とするハードウェア構造. 工作機械電気器具は、インターフェース回路30を介してLPC 2214と直接接続される.

2.1.3 Communication between human-computer interaction system and machine tool motion control system
After processing by S3C44B0X, CNCシステムの加工命令は、実行のために, そして、LPC 2214実行の結果は、処理とディスプレイのためにS 3 C 44 B 0 Xに返されなければなりません. システムは、Iの停電Cバスを使用して通信する. マスターモードで動作する, AT 24 C 04とLPC 2214はスレーブモードで動作しますが. AT 24 C 04のスレーブアドレスは0 xA 0です, LPC 2214のスレーブアドレスは0 x 50です, また、iの起伏率は. S 3 C 44 B 0 XとLPC 2214はそれぞれ通信用の24バイトグローバルアレイを確立する.

3. Software Design
The software part is mainly composed of human-computer interaction system software and machine tool motion control system software. ヒューマンコンピュータインタラクションシステムソフトウェア構造は、より複雑です, したがって、ソフトウェア移植は/OS - IIオペレーティングシステム. 工作機械運動制御システムのソフトウェア構造は比較的単純である, しかし、ソフトウェアのこの部分は、強いリアルタイム要件を持ちます, したがって、ソフトウェアはオペレーティングシステムを移植しません, しかし、時間トリガモードで書かれている.

3.1 Human-computer interaction system software design
Human-computer interaction system software is written in a layered manner. ソフトウェアはシステム層とアプリケーション層に分けられる. システム層設計の主な課題は、組み込みオペレーティングシステム/OI - IIファースト, そして、シンプルで効率的なプラットフォームを形成するためにオペレーティングシステムのカーネルを展開します. アプリケーション層設計はこのプラットフォームに基づいて処理ファイルの操作を実現する, 工作機械の手動処理, 工作機械の自動処理, 工作機械パラメータの設定およびその他の作業. システム層は、移植されて、15.4/OS - IIオペレーティングシステムカーネル. 所謂移植は、あるオペレーティング・システムが特定のプロセッサ・プラットフォーム上で、あるコードを書くことによって実行できることを意味する. の説明によると/大阪工業大学, 移植は、プロセッサに関連した3つのファイルでコードを移植することを含みます.H, オスシュン..ASM, 大阪工業大学.C [4]. に基づいて/大阪工業大学, ドライバモジュールの設計によりオペレーティングシステムのカーネルを拡張する, システムタスク, オペレーティングシステムAPI関数とタスクスケジューリングモジュール. LCD等のインタフェース機能の設計と実現, キーボード, K 9 F 2808, C .バスとシリアル通信, etc., ドライバモジュールは、下にあるハードウェアからオペレーティングシステムAPI機能を切り離すために確立されます. システムタスク部は3つの基本タスクを設計します, キーボードリードタスク, 私はバスの読み取りと書き込みタスク, オペレーティングシステムの起動時に実行する. システム層によって提供されるAPI機能に基づきます, アプリケーション層は、手動加工のような主要なタスクおよびタスクを設計する, 自動加工, ファイル転送, 工作機械のパラメータ設定.

3.2.LPC2214 programming
The control program structure of the machine tool motion control system is relatively simple, プログラムモジュールは比較的独立している, しかし、リアルタイムの要件は非常に高いです. 埋め込まれたリアルタイムオペレーティングシステムがシステム資源の一部を占めるので, システムのリアルタイム性能に影響する, システム設計の難易度を高める, 組み込みリアルタイムオペレーティングシステムを移植しない, しかし、単純な時間スケジューリングメソッドを使用します. このスケジューリング法を用いることにより,プログラムをよりロバスト性と安定性にすることができる. システムは、システムスケジューリングのリズムを生成するためにタイマーを使用する, そして、スケジューリングのためのプログラムを中断するためにタイマーを使用する. システムはタイマ0を使用してシステムのビートを生成する, タイミングは1 ms. システムは、ACサーボシステムのフィードパルスの発生を制御するためにPWMコントローラおよび4つの比較レジスタの割り込みを使用する. 我々は2つのカテゴリーにタスクを分割する. 各タスクには、タスク制御ブロックがあります. タスク制御ブロックのデータ構造は以下の通りです:タスク制御ブロックは予定されているタスクに関する重要な情報を含んでいます:タスクが周期的タスクか非周期的タスクであるかどうか, そして、タスクが実行されているとき, そして、仕事は準備ができています. ロゴその他. 制御系の主な課題は以下の通りである。Xフィード軸パルス送信タスク, Y送り軸制御タスク, Z 1フィード軸制御タスク, Z 2フィード軸制御タスク, スピンドルモータ制御タスク, 工具交換作業, etc.

4 Conclusion
In the controller scheme consideration and design, 電力消費に対する組込みシステムの感度を十分に考慮する, コストとサイズ. I 2 Cベースのデュアルアーム構造ドリルコントローラは優れた性能の特性を持っている, 高システムインテグレーション, 信頼できる性能, フレンドリーなヒューマンコンピュータインタラクションと良いスケーラビリティ. 従来のシングルチップベースのドリルコントローラと比較して, それは素晴らしいパフォーマンスを持って. 改善. この設計は、組み込みシステムのアプリケーションに対する新しいアイデアを提供する プリント回路基板 controller, また、良いアプリケーションの値.