JP2014211721A - 数値制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】数値制御プロセッサとロボット制御プロセッサをマルチコアの一つとして統合したマルチコアプロセッサを有する数値制御装置を提供すること。【解決手段】マルチコアプロセッサ８０、統合化周辺制御ＬＳＩ７０、モータ制御部１３と、アンプインタフェース部１４を備え、数値制御部プロセッサコア８１は、数値制御用プログラムを実行しモータ駆動用アンプ１８を制御するための指令値を作成し、ロボット制御部プロセッサコア８２は、ロボット制御用プログラムを実行し、モータ駆動用アンプ１８を制御するための指令値を作成し、モータ制御プロセッサ４０では、前記指令値を元にモータ制御用のデータを作成し、通信制御ＬＳＩ５０は、前記モータ制御用のデータをモータ駆動用アンプ１８に送信する。【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械や産業用機械を制御する数値制御装置に関する。
ロボットコントローラを内蔵した数値制御装置としては、特許文献１，２に開示されているように、数値制御部とロボット制御部が、モータ制御部やＰＭＣ制御部とともに、バスによって接続される構成になっている。図２はこのような従来の数値制御装置の構成例である。数値制御装置１０は、数値制御部１１、ＰＭＣ部１２、モータ制御部１３、アンプインタフェース部１４、ロボット制御部９１を備えている。前述の各機能ブロックには、各々の制御における処理を実行するプロセッサ（２０，３０，４０，６０）、ＤＲＡＭ（２１，３１，６１）および機能ブロックを接続する内部バス１５とプロセッサとの間のブリッジとなる周辺制御ＬＳＩ（２２，３２，４２，６２）、アンプインタフェース部１４には、通信制御ＬＳＩ５０が実装されている。また、機械側ＩＯユニット１６がフィールドバス１７によってＰＭＣ部１２の周辺制御ＬＳＩ３２に接続されており、モータ駆動用アンプ１８がシリアルサーボバス１９によって、アンプインタフェース部１４の通信制御ＬＳＩに接続されている。
数値制御装置１０の全体のメインのプロセッサである数値制御部１１のプロセッサ２０では、一定周期で発生する割り込み毎に、ＰＭＣ部１２、モータ制御部１３及びロボット制御部９１での演算結果を内部バス１５経由で読み取り、それを基に演算した結果をＰＭＣ部１２、モータ制御部１３、ロボット制御部９１に同じく内部バス１５経由で書き込む。
この数値制御部１１による読み取りと書き込みの対象は、各々の制御部（数値制御部１１のＤＲＡＭ２１、ＰＭＣ部１２のＤＲＡＭ３１、ロボット制御部９１のＤＲＡＭ６１）である場合もあるし、周辺制御ＬＳＩ（２２，３２，４２，６２）に内蔵されたＲＡＭの場合もある。各々のプロセッサ（２０，３０，４０，６０）と周辺制御ＬＳＩ（２２，３２，４２，６２）の間もバス結合されており、プロセッサ（２０，３０，４０，６０）によって、８〜６４ｂｉｔのバスによって接続されている。ここで、周辺制御ＬＳＩ（２２，３２，４２，６２）は、内部バス１５とプロセッサ（２０，３０，４０，６０）との間のブリッジとなるほか、各プロセッサやメモリの制御なども担う。
ロボット制御部９１のプロセッサ６０も同様に、内部バス１５経由で各々の制御部との間でデータのやりとりを行う。
特開平４−１５５４０６号公報 特開平１０−８３２１１号公報
背景技術の欄で説明したように、数値制御装置１０には、モータ駆動用アンプを制御するための指令値を演算する数値制御部１１のプロセッサ２０と、ロボットの制御を行うとともに、モータ駆動用アンプを制御するための指令値を作成するロボット制御部９１のプロセッサ６０とが実装されており、各々のプロセッサ２０，６０は、専用の周辺制御ＬＳＩ２２，６２と、３２ビット、６４ビット等のプロセッサ専用バス（２３，６３）で接続されていた。
半導体の集積度の向上と共に、周辺制御ＬＳＩに利用可能な回路も増加しており、図３に示されているように、複数の機能ブロックで使用されている周辺制御ＬＳＩを統合化周辺制御ＬＳＩ７０として統合することによってコストの低減を行う事が考えられる。しかし、統合化周辺制御ＬＳＩ７０には複数のプロセッサが接続されることになり、周辺制御ＬＳＩに大量のＩ／Ｏピンが必要となる。Ｉ／Ｏピンの本数が周辺制御ＬＳＩの想定されるパッケージに収納できる数を超えていれば統合化は実現できないという課題がある。
そこで本発明は、従来別々だった数値制御プロセッサとロボット制御部プロセッサをそれぞれひとつのプロセッサのマルチコアの一つとして統合したマルチコアプロセッサを有する数値制御装置を提供することを課題とするとともに、併せて、プロセッサと周辺制御ＬＳＩ間を高速なシリアルバスにより接続することでＬＳＩのピンの削減をはかり、周辺制御ＬＳＩの統合化ならびにコストの削減を可能にした数値制御装置を提供することを課題とする。
本願の請求項１に係る発明は、数値制御用プログラムを実行する数値制御部と、ロボット用プログラムを実行するロボット制御部と、を備えた数値制御装置であって、複数のコアを有するマルチコアプロセッサと、周辺制御ＬＳＩとを有し、前記マルチコアプロセッサのコアの少なくとも１つに前記数値制御部を割り当て、他のコアの少なくとも１つに前記ロボット制御部を割り当て、前記マルチコアプロセッサは前記周辺制御ＬＳＩを介して前記数値制御装置の内部バスと接続されていることを特徴とする数値制御装置が提供される。
すなわち、請求項１に係る発明では、従来別々だった数値制御プロセッサとロボット制御部プロセッサをそれぞれひとつのプロセッサのマルチコアの一つとして統合したマルチコアプロセッサを有する数値制御装置を提供することによって、ＬＳＩのピンの削減をはかり、周辺制御ＬＳＩの統合化ならびにコストの削減を可能とすることができる。
本願の請求項２に係る発明は、数値制御用プログラムを実行する数値制御部と、ロボット用プログラムを実行するロボット制御部と、を備えた数値制御装置であって、マルチスレッド機能を有するプロセッサと、周辺制御ＬＳＩとを有し、前記マルチスレッド機能を有するプロセッサのスレッドの少なくとも１つに前記数値制御部を割り当て、他のスレッドの少なくとも１つに前記ロボット制御部を割り当て、前記マルチスレッドを有するプロセッサは前記周辺制御ＬＳＩを介して前記数値制御装置の内部バスと接続されていることを特徴とする数値制御装置が提供される。
すなわち、請求項２に係る発明では、マルチスレッド機能を有するプロセッサにおいて、数値制御プロセッサとロボット制御プロセッサを割り当てることによって、複数のスレッドが同時に動作することが可能なマルチスレッド機能を有するプロセッサにおいても、ＬＳＩのピンの削減をはかり、周辺制御ＬＳＩの統合化ならびにコストの削減を可能とすることができる。
本発明により、従来別々だった数値制御プロセッサとシーケンス制御プロセッサをそれぞれひとつのプロセッサのマルチコアの一つとして統合したマルチコアプロセッサを有する数値制御装置を提供できる共に、併せてプロセッサと周辺制御ＬＳＩ間を高速なシリアルバスにより接続することでＬＳＩのピンの削減をはかり、周辺制御ＬＳＩの統合化ならびにコストの削減を可能にした数値制御装置を提供できる。
マルチコアプロセッサおよび統合化周辺制御ＬＳＩを用いる本発明の実施形態を説明する図である。 従来の数値制御装置の構成を説明する図である。 本発明の課題を説明する図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
統合化された周辺制御ＬＳＩに接続されるプロセッサについても、近年、マルチコアの技術が進展しており、一つのプロセッサ内に配置された複数のコアで処理を実行可能となっている。本発明は、上記のマルチコアプロセッサの技術を、工作機械や産業用機器などを制御する数値制御装置のアーキテクチャに適用することで、周辺制御ＬＳＩの統合化をはかるものである。
すなわち、従来、別々の異なるプロセッサで各々実行していた数値制御とロボット制御の各機能を、マルチコアプロセッサのコアに割り振って実行することにより、各機能ブロック毎に必要だった周辺制御ＬＳＩの統合を実現する。
図１はマルチコアプロセッサおよび統合化周辺制御ＬＳＩを用いる本発明の実施形態を説明する図である。数値制御装置１０には、マルチコアプロセッサ８０と統合化周辺制御ＬＳＩ７０が実装され、更に、機械へのＤＩ／ＤＯ信号を制御するシーケンス制御用のプロセッサ３０とその周辺制御ＬＳＩ３２とを有するＰＭＣ部１２、モータ制御のプロセッサ４０とその周辺制御ＬＳＩ４２からなるモータ制御部１３と、モータ駆動用アンプ１８との間の通信を行う通信制御ＬＳＩ５０を有するアンプインタフェース部１４があり、それぞれ、内部バス１５により接続されている。
マルチコアプロセッサ８０は２つ以上のコアを有しており、少なくとも一つのコアは数値制御部プロセッサコア８１として割り当てられ、他の少なくとも一つのコアはロボット制御部プロセッサコア８２として割り当てられている。
数値制御部プロセッサコア８１では、数値制御装置１０とシリアルサーボバス１９にて接続されたモータ駆動用アンプ１８を制御するための指令値を数値制御用プログラムに基づいて作成し、前記指令値を統合化周辺制御ＬＳＩ７０及び内部バス１５を経由して、モータ制御部１３の周辺制御ＬＳＩ４２の内部のＲＡＭへ送信する。
ロボット制御部プロセッサコア８２でも、数値制御装置１０とシリアルサーボバス１９で接続されたモータ駆動用アンプ１８を制御するための指令値を作成し、これを内部バス１５を経由してモータ制御部１３の周辺制御ＬＳＩ４２の内部のＲＡＭへ送信する。
モータ制御部１３のモータ制御用のプロセッサ４０では、これらのモータ制御部１３の周辺制御ＬＳＩ４２の内部のＲＡＭに書かれた指令値を読み取り、モータ駆動用アンプ１８へ送信するモータ制御用のデータを作成し、内部バス１５を経由してアンプインタフェース部１４の通信制御ＬＳＩ５０に前記データを書き込む。
アンプインタフェース部１４の通信制御ＬＳＩ５０では、シリアルサーボバス１９を経由して、通信制御ＬＳＩの内部のＲＡＭに書き込まれたデータをモータ駆動用アンプ１８に送信し、モータ駆動用アンプ１８が工作機械とロボットに備わったモータ（図示せず）を駆動する。
ＰＭＣ部１２のプロセッサ３０では、数値制御部プロセッサコア８１、ロボット制御部プロセッサコア８２及び機械側ＩＯユニット１６に接続されたフィールドバス１７経由で取得した図示しない機械からの入力データ等に基づいて所定のシーケンス制御用プログラムを実行し、処理結果を数値制御部プロセッサコア８１及びロボット制御部プロセッサコア８２に通知するとともに、処理結果に基づいて機械の各機械要素を制御するための信号をフィールドバス１７経由で機械側ＩＯユニット１６に送信する。
なお、本実施の形態では、マルチコアプロセッサのコアの少なくとも１つに数値制御を割り当て、他のコアの少なくとも１つにロボット制御部を割り当てるようにしたが、マルチコアプロセッサに代えて、マルチスレッド機能を有するプロセッサを用い、マルチスレッドプロセッサのスレッドの少なくとも１つの数値制御を割り当て、他のスレッドの少なくとも１つにロボット制御部を割り当てるようにすることもできる。この場合も同様に、ＬＳＩのピンの削減をはかり、周辺制御ＬＳＩの統合化ならびにコストの削減を可能とすることができる。
また、プロセッサに複数のコアが実装され、各々のコアで数値制御やロボット制御の処理を行った場合など、プロセッサと統合化された周辺制御ＬＳＩの間のバスのトラフィックは従来よりも重いものになって、数値制御装置としてのパフォーマンスが低下することが考えられる。そのような場合には、マルチコアプロセッサ８０に高速シリアルインタフェースを備え、高速シリアルバスを介して統合化周辺制御ＬＳＩ７０と接続するなどして、トラフィック速度を確保するようにしてもよい。
１０ 数値制御装置
１１ 数値制御部
１２ ＰＭＣ部
１３ モータ制御部
１４ アンプインタフェース部
１５ 内部バス
１６ 機械側ＩＯユニット
１７ フィールドバス
１８ モータ駆動用アンプ
１９ シリアルサーボバス
２０ プロセッサ
２１ ＤＲＡＭ
２２ 周辺制御ＬＳＩ
２３ バス
３０ プロセッサ
３１ ＤＲＡＭ
３２ 周辺制御ＬＳＩ
３３ バス
４０ プロセッサ
４２ 周辺制御ＬＳＩ
４３ バス
５０ 通信制御ＬＳＩ
６０ プロセッサ
６１ ＤＲＡＭ
６２ 周辺制御ＬＳＩ
６３ バス
７０ 統合化周辺制御ＬＳＩ
８０ マルチコアプロセッサ
８１ 数値制御部プロセッサコア
８２ ロボット制御部プロセッサコア
８３ バス
８４ ＤＲＡＭ
９１ ロボット制御部

Claims (2)

  1. 数値制御用プログラムを実行する数値制御部と、ロボット用プログラムを実行するロボット制御部と、を備えた数値制御装置であって、
    複数のコアを有するマルチコアプロセッサと、周辺制御ＬＳＩとを有し、
    前記マルチコアプロセッサのコアの少なくとも１つに前記数値制御部を割り当て、他のコアの少なくとも１つに前記ロボット制御部を割り当て、
    前記マルチコアプロセッサは前記周辺制御ＬＳＩを介して前記数値制御装置の内部バスと接続されていることを特徴とする数値制御装置。
  2. 数値制御用プログラムを実行する数値制御部と、ロボット用プログラムを実行するロボット制御部と、を備えた数値制御装置であって、
    マルチスレッド機能を有するプロセッサと、周辺制御ＬＳＩとを有し、
    前記マルチスレッド機能を有するプロセッサのスレッドの少なくとも１つに前記数値制御部を割り当て、他のスレッドの少なくとも１つに前記ロボット制御部を割り当て、
    前記マルチスレッドを有するプロセッサは前記周辺制御ＬＳＩを介して前記数値制御装置の内部バスと接続されていることを特徴とする数値制御装置。
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