開放式可重構(gòu)智能控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種開放式可重構(gòu)智能控制器,用于實現(xiàn)對智能機械自身的開放式控制，所述開放式可重構(gòu)智能控制器包括：任務(wù)處理子系統(tǒng)，基于通用數(shù)據(jù)處理體系結(jié)構(gòu)；實時計算與控制子系統(tǒng)，基于實時數(shù)字處理體系結(jié)構(gòu)；可配置硬件加速子系統(tǒng)，基于可編程邏輯器件的體系結(jié)構(gòu)；所述可配置硬件加速子系統(tǒng)分別與所述任務(wù)處理子系統(tǒng)、實時計算與控制子系統(tǒng)通信連接；所述任務(wù)處理子系統(tǒng)、實時計算與控制子系統(tǒng)以及可配置硬件加速子系統(tǒng)均可通過可編程接口重新定義功能。上述智能控制器，可實現(xiàn)對所述柔性生產(chǎn)線的開放式控制。
【專利說明】開放式可重構(gòu)智能控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工業(yè)自動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種開放式可重構(gòu)智能控制器。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)工業(yè)加工中，為了提升目標(biāo)產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)加工效率，產(chǎn)品生產(chǎn)加工的機械設(shè)備或產(chǎn)線一般都是專業(yè)定制的，其功能目的性極強，從而保證了加工設(shè)備或產(chǎn)線的工作效率，但是這樣的方式也會存在靈活性嚴(yán)重受限的問題，一旦加工目標(biāo)產(chǎn)品有所調(diào)整，則加工設(shè)備或者產(chǎn)線調(diào)整的代價極高，甚至要廢掉重建。
[0003]另外，傳統(tǒng)加工方式使用的裝備或者產(chǎn)線受限于技術(shù)發(fā)展水平，因此目標(biāo)加工產(chǎn)品，以及相關(guān)的加工過程、工藝以及加工方法都是事先配置完成的，在設(shè)備或者產(chǎn)線正式部署完成后，各種工藝、過程、以及方法基本就基本固化下來，即便如果對設(shè)備或產(chǎn)線的加工細(xì)節(jié)進行的調(diào)整一般也都需要在停機情況下，經(jīng)過專業(yè)人員多次調(diào)試才能完成，設(shè)備或者產(chǎn)線加工制造過程中自身缺乏足夠的智能進行主動的調(diào)整與優(yōu)化。
[0004]時至今日，伴隨社會生產(chǎn)力與人們生活水平的快速提升，社會人們對于工業(yè)產(chǎn)品的需求，工業(yè)加工已經(jīng)逐漸從傳統(tǒng)的單純大規(guī)模批量生產(chǎn)模式逐漸轉(zhuǎn)型成為規(guī)模定制生產(chǎn)模式，從而也對支撐工業(yè)生產(chǎn)的機械設(shè)備與生產(chǎn)線提出了強烈的虛擬化、柔性化、智能化等新需求。
實用新型內(nèi)容
[0005]基于此，有必要提供一種可以對柔性工業(yè)生產(chǎn)線進行支撐的智能機械所需的開放式控制從而能夠重構(gòu)智能機械自身功能，進而實現(xiàn)柔性工業(yè)生產(chǎn)線功能的控制器。
[0006]一種開放式可重構(gòu)智能控制器，用于實現(xiàn)對智能機械的開放式控制，包括:
[0007]任務(wù)處理子系統(tǒng)，基于通用數(shù)據(jù)處理體系結(jié)構(gòu)；
[0008]實時計算與控制子系統(tǒng)，基于實時數(shù)字處理體系結(jié)構(gòu)；
[0009]可配置硬件加速子系統(tǒng)，基于可編程邏輯器件的體系結(jié)構(gòu)；所述可配置硬件加速子系統(tǒng)分別與所述任務(wù)處理子系統(tǒng)、實時計算與控制子系統(tǒng)通信連接；
[0010]所述任務(wù)處理子系統(tǒng)、實時計算與控制子系統(tǒng)以及可配置硬件加速子系統(tǒng)均可通過設(shè)定的電氣接口重新配置功能。
[0011]在其中一個實施例中，所述任務(wù)處理子系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)處理體系結(jié)構(gòu)是以x86、ARM或MIPS架構(gòu)的處理器為基礎(chǔ)構(gòu)建。
[0012]在其中一個實施例中，所述實時計算與控制子系統(tǒng)的實時數(shù)字處理體系結(jié)構(gòu)以數(shù)字流處理器為核心進行構(gòu)建。
[0013]在其中一個實施例中，所述可配置硬件加速子系統(tǒng)的可編程邏輯器件為現(xiàn)場可編程門陣列或復(fù)雜可編程邏輯器件。
[0014]在其中一個實施例中，所述任務(wù)處理子系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)接口。
[0015]上述智能控制器，通過任務(wù)處理子系統(tǒng)從外部接受任務(wù)，并產(chǎn)生可配置硬件加速子系統(tǒng)的實時控制任務(wù)，輔以實時計算與控制子系統(tǒng)的實時計算，達到實時控制柔性生產(chǎn)線的目的。
[0016]同時，所述任務(wù)處理子系統(tǒng)、實時計算與控制子系統(tǒng)以及可配置硬件加速子系統(tǒng)均可通過可編程接口重新定義功能，實現(xiàn)對所述柔性生產(chǎn)線的開放式控制或?qū)χ悄芸刂破鞯闹貥?gòu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為一實施例的開放式可重構(gòu)智能控制器的系統(tǒng)模塊圖。

【具體實施方式】
[0018]圖1為一實施例的開放式可重構(gòu)智能控制器的系統(tǒng)模塊圖。該智能控制器用于實現(xiàn)對智能機械的開放式控制，包括三大核心子系統(tǒng):任務(wù)處理子系統(tǒng)100、實時計算與控制子系統(tǒng)200以及可配置硬件加速子系統(tǒng)300。可配置硬件加速子系統(tǒng)300分別與任務(wù)處理子系統(tǒng)100、實時計算與控制子系統(tǒng)200通信連接。智能機械包括多個可柔性配置的基本單元，對智能機械的開放式控制具體為對該基本單元的開放式控制。
[0019]任務(wù)處理子系統(tǒng)100基于通用數(shù)據(jù)處理體系結(jié)構(gòu)，用于接收并處理邏輯概念級別的任務(wù)。任務(wù)處理子系統(tǒng)100是整個智能控制器的智能中樞，完成與外部的通信，承接任務(wù)并主要進行完成邏輯概念級別的任務(wù)處理，處理速度為毫秒(ms)級別。
[0020]任務(wù)處理子系統(tǒng)100包括高性能通用計算子模塊、必要的存儲子模塊以及輸入輸出子模塊。高性能通用計算子模塊通?；诠I(yè)級中央處理器，包括但不限于采用X86指令的通用處理器與采用X86指令的SOC處理器、采用ARM指令的處理器、采用MIPS指令的處理器；該通用計算子模塊還可以是采用其他指令體系的專用集成電路器件。存儲子模塊主要包括動態(tài)存儲器件和非易失性存儲器件。輸入輸出子模塊主要包括人機交互接口、網(wǎng)絡(luò)接口以及其他高速通訊與數(shù)據(jù)交互接口。
[0021]基于該通用數(shù)據(jù)處理體系結(jié)構(gòu)，任務(wù)處理子系統(tǒng)100可配置相應(yīng)的應(yīng)用程序來實現(xiàn)包括事件處理、人機交互與通信以及工藝編程在內(nèi)的多種功能。
[0022]實時計算與控制子系統(tǒng)200基于實時數(shù)字處理體系結(jié)構(gòu)，用于實時的數(shù)字計算。實時計算與控制子系統(tǒng)200主要用于具有一定實時性要求的復(fù)雜計算，處理速度為微秒(us)級別。實時計算與控制子系統(tǒng)200包括數(shù)學(xué)計算子模塊、存儲子模塊、配套的接口與外圍子模塊。
[0023]數(shù)學(xué)計算子模塊是整個實時計算與控制子系統(tǒng)200的核心，也是整個智能控制器完成本地化數(shù)學(xué)計算能力的核心。數(shù)學(xué)計算子模塊通常以數(shù)字流處理器(DSP)為核心進行構(gòu)建，也可以采用其他能提供高效數(shù)學(xué)計算能力的集成電路器件。
[0024]可配置硬件加速子系統(tǒng)300基于可編程邏輯器件的體系結(jié)構(gòu)，用于實時控制所述智能機械?？膳渲弥貥?gòu)硬件加速模塊300主要完成具體的、實時性要求最高的計算與控制，也即對柔性生產(chǎn)線上的基本單元的數(shù)據(jù)進行實時處理?？膳渲糜布铀僮酉到y(tǒng)300處理速度為納秒(ns)級別，以達到實時處理的目的。
[0025]可配置硬件加速子系統(tǒng)300 —般由可編程邏輯器件與相應(yīng)的配置器件構(gòu)成。可編程邏輯器件主要包括但不限于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、復(fù)雜可編程邏輯(CPLD)器件。
[0026]上述智能控制器，通過任務(wù)處理子系統(tǒng)100從外部接受任務(wù)，并產(chǎn)生可配置硬件加速子系統(tǒng)300的實時控制任務(wù)，輔以實時計算與控制子系統(tǒng)200的實時計算，達到實時控制柔性生產(chǎn)線的目的。
[0027]同時，為實現(xiàn)對所述柔性生產(chǎn)線的開放式控制，所述任務(wù)處理子系統(tǒng)100、實時計算與控制子系統(tǒng)200以及可配置硬件加速子系統(tǒng)300均可通過設(shè)定的電氣接口重新配置功會泛。
[0028]具體地:
[0029]任務(wù)處理子系統(tǒng)100上可部署開發(fā)與應(yīng)用層功能。通過應(yīng)用層的編程接口，可以對任務(wù)處理子系統(tǒng)100的通用數(shù)據(jù)處理體系結(jié)構(gòu)中的非易失性存儲器件內(nèi)的內(nèi)容進行改寫，從而實現(xiàn)“任務(wù)處理子系統(tǒng)”的程序改寫。
[0030]實時計算與控制子系統(tǒng)200上可部署實時調(diào)度層功能。通過應(yīng)用層的編程接口，可以對實時計算與控制子系統(tǒng)200的數(shù)字處理體系結(jié)構(gòu)中的非易失性存儲器件內(nèi)的內(nèi)容進行改寫，實現(xiàn)“實時調(diào)度層”功能重構(gòu)。
[0031]可配置硬件加速子系統(tǒng)300上可部署各種實時控制功能(例如運動控制、邏輯控制以及機器視覺等)。在設(shè)定模式下，通過應(yīng)用層的編程接口，可以對可配置硬件加速子系統(tǒng)300的可編程邏輯器件的體系結(jié)構(gòu)中的非易失性存儲器件內(nèi)的內(nèi)容進行改寫，從而改變與重構(gòu)可配置硬件加速子系統(tǒng)300的功能與工作內(nèi)容。
[0032]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種開放式可重構(gòu)智能控制器，用于實現(xiàn)對智能機械的開放式控制，其特征在于，包括: 任務(wù)處理子系統(tǒng)，基于通用數(shù)據(jù)處理體系結(jié)構(gòu)； 實時計算與控制子系統(tǒng)，基于實時數(shù)字處理體系結(jié)構(gòu)； 可配置硬件加速子系統(tǒng)，基于可編程邏輯器件的體系結(jié)構(gòu)；所述可配置硬件加速子系統(tǒng)分別與所述任務(wù)處理子系統(tǒng)、實時計算與控制子系統(tǒng)通信連接； 所述任務(wù)處理子系統(tǒng)、實時計算與控制子系統(tǒng)以及可配置硬件加速子系統(tǒng)均可通過設(shè)定的電氣接口重新配置功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式可重構(gòu)智能控制器，其特征在于，所述任務(wù)處理子系統(tǒng)的通用數(shù)據(jù)處理體系結(jié)構(gòu)是以x86、ARM或MIPS架構(gòu)的處理器為基礎(chǔ)構(gòu)建。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式可重構(gòu)智能控制器，其特征在于，所述實時計算與控制子系統(tǒng)的實時數(shù)字處理體系結(jié)構(gòu)以數(shù)字流處理器為核心進行構(gòu)建。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式可重構(gòu)智能控制器，其特征在于，所述可配置硬件加速子系統(tǒng)的可編程邏輯器件為現(xiàn)場可編程門陣列或復(fù)雜可編程邏輯器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式可重構(gòu)智能控制器，其特征在于，所述任務(wù)處理子系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)接口。
【文檔編號】G05B19/05GK204256465SQ201420711157
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】吳宏, 呂恕 申請人:固高科技(深圳)有限公司