[发明专利]一种基于工业服务器集群的数控系统

权利要求书

1.一种基于工业服务器集群的数控系统，其特征在于，该数控系统包括工业服务器集群(1)、数控装备、软件系统、人机交互终端(2)；

所述工业服务器集群(1)为数控装备的控制系统运行平台，工业服务器集群(1)包括多台通过局域网连接在一起的工业计算机，每一台工业计算机均通过部署在其内部的软件系统以及工业实时以太网和工业无线网络控制车间数控装备，一个工业服务器集群(1)用于实现车间中多个甚至所有数控装备的监测和控制；

所述人机交互终端(2)通过互联网、车间有线或无线局域网连接到工业服务器集群(1)上，其用于提供人机交互输入或输出接口，实现整个系统的配置管理、以及车间数控装备的状态显示和远程操控；

工业服务器集群(1)内设有节点，工业服务器集群节点按照功能分为数控节点、数据节点和Web服务节点；其中，数控节点配置、运行软件开放式数控系统，用于车间数控装备的控制；数据节点存储海量、多源数据，包括工件数据、设备数据、加工过程传感器数据；数据节点中同时部署分布式计算平台，以支持分布式工业大数据分析、处理；Web服务节点向外提供基于Web浏览器的网页服务，包括远程设备人机界面、车间电子看板、系统配置管理界面和数据可视化服务；

所述软件系统被划分为数控核心模块、人机界面模块、G代码处理模块、实时以太网模块以及刀具监测扩展模块、碰撞预测扩展模块和颤振抑制扩展模块；模块之间基于分布式通信中间件实现信息交互，刀具监测扩展模块、碰撞预测扩展模块以及颤振抑制扩展模块随时被加载到正在运行的数控系统中；为了使多个数控系统能够在同一主机内并行运行，数控系统功能模块采用虚拟机或Docker容器技术进行封装、隔离；数控模块经过虚拟化封装后，在服务器集群中以镜像的形式进行存储和备份，并且在集群中不同服务器之间迁移部署，实现负载均衡。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业服务器集群的数控系统，其特征在于，每一台工业计算机扩展多个网络端口以组建多套工业实时以太网网络，每一套工业实时以太网络控制多台数控机床以及多台工业机器人。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业服务器集群的数控系统，其特征在于，所述工业实时以太网网络支持一种或多种工业实时以太网标准，所述工业实时以太网标准包括：EtherCAT、POWERLINK、MECHATROLINK、SERCOS、ProfiNet、Ethernet/IP。

4.根据权利要求1所述的一种基于工业服务器集群的数控系统，其特征在于，所述工业实时以太网支持多种基本网络拓扑结构以及基本网络拓扑结构的组合形式；

所述基本网络拓扑结构包括：菊花链型、环型、星型和树型。

5.根据权利要求1所述的一种基于工业服务器集群的数控系统，其特征在于，所述软件系统包括实时域任务单元和非实时域任务单元；

实时域任务单元采用模块化可重入设计，非实时域任务单元采用虚拟化技术封装，所述虚拟化技术包括虚拟机和容器。

6.根据权利要求5所述的一种基于工业服务器集群的数控系统，其特征在于，所述软件系统的非实时域任务单元经过虚拟化封装后，在工业服务器集群(1)中以镜像的形式进行存储和备份，并且在工业服务器集群(1)中的不同工业计算机之间迁移部署以实现负载均衡。

7.根据权利要求1所述的一种基于工业服务器集群的数控系统，其特征在于，所述工业实时以太网分为主站设备和从站设备；工业实时以太网的主站设备为每一台工业计算机；工业实时以太网的从站设备为支持工业实时以太网协议的执行元件，或者支持工业实时以太网协议的嵌入式控制器或工控机，从站控制器根据主站控制指令控制其余执行元件或实现数据采集。

8.根据权利要求7所述的一种基于工业服务器集群的数控系统，其特征在于，所述的执行元件包括伺服驱动器以及I/O模块或电机以及I/O模块。