一种基于FPGA的通用工业运动控制系统及基于该运动控制系统的控制方法技术方案

一种基于FPGA的通用工业运动控制系统及基于该运动控制系统的控制方法，涉及工业运动控制领域。解决了现有运动控制器在进行工业组网和运动控制时，对于常用工业现场总线协议和位置传感器接口协议支持较少且固定，导致运动控制器无法与外部设备兼容的缺陷，同时，现有运动控制器的控制方法过于复杂导致控制时间长的问题。该系统包括FPGA模块、总线接口模块、USB接口模块、SD卡接口模块、驱动器接口模块、配置模块和A/D转换模块，本发明专利技术所述系统从上位机获取控制参数，进行信息配置，然后根据相关控制参数和指令进行解析，并执行运动学运算，将计算结果发送至电机控制模块实现对电机伺服驱动器的控制。本发明专利技术适用于对电机伺服驱动器进行控制。

【技术实现步骤摘要】
—种基于FPGA的通用工业运动控制系统及基于该运动控制系统的控制方法
[0001 ] 本专利技术涉及工业运动控制领域。
技术介绍
现场总线控制技术是20世纪80年代在国际上发展起来的工业控制技术，各个控制节点通过网络进行连接，极大的简化了传统控制系统繁琐的布线功能，因此在工控领域得到了广泛的应用。但是，现场总线标准种类繁多，有ModBus、Profibus、CAN、LonWorks等，并没有事实的标准，不同厂家的伺服驱动器、运动控制器、PLC等工控设备支持不同的网络，必须采用支持该网络协议的工控设备，这样就给系统的集成带来了困难，也增加了系统成本。在工业领域中，运动控制系统已经在装配加工、机器人控制、数控机床等场合得到广泛应用。现有的运动控制器对于工控网络的支持也存在类似的问题，在进行组网时必须使用支持相同协议的设备。对于不同协议的设备之间只能使用协议转接器进行转换，增加了系统成本，也降低了通讯速率。另外，对于控制精度较高的场合，运动控制器有时需要进行位置闭环控制。不同种类的位置传感器支持的接口协议可能不一样，因此在使用位置传感器构成系统闭环控制时，运动控制器或者位置传感器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，它包括：用于同时与外部现场总线、上位机、电机伺服驱动器和SD存储卡实现数据交互，并根据接收的数据信息进行运动学计算的FPGA模块(1)，用于实现外部现场总线与FPGA模块(1)进行数据交互的总线接口模块(2)，用于实现上位机与FPGA模块(1)进行数据交互的USB接口模块(3)，用于实现SD存储卡与FPGA模块(1)进行数据交互的SD卡接口模块(4)，用于实现电机伺服驱动器与FPGA模块(1)进行数据交互的驱动器接口模块(6)，用于将加载FPGA模块(1)的引脚和资源配置信息和执行FPGA模块(1)中存储的系统软件，并将该配置信息进行存储的配...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，它包括: 用于同时与外部现场总线、上位机、电机伺服驱动器和SD存储卡实现数据交互，并根据接收的数据信息进行运动学计算的FPGA模块(I)， 用于实现外部现场总线与FPGA模块(I)进行数据交互的总线接口模块(2)， 用于实现上位机与FPGA模块(I)进行数据交互的USB接口模块(3)， 用于实现SD存储卡与FPGA模块(I)进行数据交互的SD卡接口模块(4)， 用于实现电机伺服驱动器与FPGA模块(I)进行数据交互的驱动器接口模块(6)， 用于将加载FPGA模块(I)的引脚和资源配置信息和执行FPGA模块(I)中存储的系统软件，并将该配置信息进行存储的配置模块(8)， 用于将外部输入的模拟信号转换为数字信号，并将该数字信号输送至FPGA模块(I)的A/D转换模块。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，所述FPGA模块(I)采用EP3C40Q240控制芯片实现。3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，所述FPGA模块(I)内部有软件实现的数据接收计算模块，所述数据接收计算模块包括: 用于通过总线接口模块(2)接收外部现场总线数据的外部现场总线数据接收模块， 用于通过总线接口模块(2)向外部现场总线发送数据的外部现场总线数据发送模块， 用于通过USB接口模块(3)接收上位机数据的上位机数据接收模块， 用于通过USB接口模块(3)向上位机发送数据的上位机数据发送模块， 用于通过SD卡接口模块(4)接收SD存储卡数据的SD存储卡数据接收模块， 用于通过SD卡接口模块(4)向SD存储卡发送数据的SD存储卡数据发送模块， 用于通过驱动器接口模块(6)接收电机伺服驱动器数据的电机伺服驱动器数据接收模块， 用于通过驱动器接口模块(6)向电机伺服驱动器发送数据的电机伺服驱动器数据发送模块， 用于对外部现场总线数据、上位机数据、电机伺服驱动器数据和SD存储卡数据进行解析，并将解析结果发送至浮点处理器的定点处理器， 用于根据解析结果进行逻辑运算，并将逻辑运算结果发送至电机控制模块的浮点处理器， 用于根据逻辑运算结果对电机伺服驱动器进行控制的电机控制模块。4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，所述电机控制模块包括: 用于识别当前对电机伺服驱动器进行控制的控制方法为开环控制方法或闭环控制方法的电机控制识别模块，当控制方法为开环控制方法时，电机控制识别模块向闭环控制模块发送停止工作的信号，当控制方法为闭环控制方法时，电机控制识别模块向闭环控制模块发送开始工作的信号， 用于接收位置传感器模块(12)发送的电机伺服驱动器的位置信息，并将该位置信息发送至闭环控制模块的位置信息接收模块， 用于根据位置信息接收模块发送的电机伺服驱动器的位置信息和浮点处理器发送的逻辑运算结果生成闭环控制信...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敬颋，毛琨，
申请(专利权)人：北京敬科海工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11