一种模块化的运动控制器制造技术

一种模块化的运动控制器。它主要是解决现有运动控制器可扩展能力差等技术问题。其技术方案要点是运动控制器包括外部通信模块、主控模块、内部总线模块、轴控模块、输入模块和输出模块，所述主控模块一端连接外部通信模块，另一端连接内部总线模块，所述内部总线模块分别连接轴控模块、输入模块和输出模块，所述的主控模块计算出的控制数据，通过内部总线模块，分发给相应的轴控模块和输出模块，所述的主控模块、轴控模块、输入模块和输出模块，通过内部总线模块组成星型局域网，实现内部数据的通信。本实用新型专利技术有使用便捷、工作稳定和可扩展能力强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化的运动控制器
本技术属于工业运动控制领域，特别涉及一种模块化的运动控制器。
技术介绍
运动控制就是运动控制器根据预先设定的控制方案，通过规划出的指令，转化成为期望的机械运动。其表现形式一般为对电机进行运动控制，使运动部分按照预期的轨迹和规定的运动参数完成相应的动作。目前运动控制器已经广泛用于自动化生产、测试和物流等工业设备上，是整个自动化装备控制系统的核心器件。现有的国内技术中，运动控制器的主流方案一般分为两种。第一种方案主要是由中低端单片机MCU和运动控制专用芯片ASIC为核心构成，该方案的功能实现主要依赖运动控制专用芯片ASIC。第二种方案主要是采用高端单片机MCU（如32位ARM处理器）、高性能数字信号处理器DSP或现场可编程门阵列FPGA为运动控制核心处理器。上述控制器方案都是依赖于单一的核心处理器，没有采用模块化设计，可扩展能力较差，控制电机的轴数和控制IO点位的数量固定，不能进行扩展。
技术实现思路
为了克服现有运动控制器可扩展能力差的问题，本技术提供了一种模块化设计的运动控制器。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：模块化的运动控制器根据上位机预先设定的控制方案，通过规划出的指令，输出到外围电路对电机进行运动控制，转化成为期望的机械运动，模块化的运动控制器包括外部通信模块、主控模块、内部总线模块、轴控模块、输入模块和输出模块，所述主控模块一端连接外部通信模块，另一端连接内部总线模块，所述内部总线模块分别连接轴控模块、输入模块和输出模块，所述的主控模块计算出的控制数据，通过内部总线模块，分发给相应的轴控模块和输出模块，所述的主控模块、轴控模块、输入模块和输出模块，通过内部总线模块组成星型局域网，实现内部数据的通信。本技术的外部通信模块，与外部上位机进行数据通信，接收上位机的控制指令，转换上位机的信号，传输给主控模块，并向上位机反馈主控模块的实时状态。本技术的主控模块，根据外部通信模块的信号，规划并计算出相应电机的插补运动控制数据和输出点位控制数。本技术的内部总线模块，接收到主控模块的数据，分析处理传输给轴控模块、输入模块和输出模块。本技术的轴控模块，根据接收到的插补运动控制数据，产生能够控制电机的信号。本技术的输入模块接收输入接口板的高低电平信号，经过输入模块处理后，形成实时输入状态数据。本技术的输出模块根据接收到的输出点位控制数据，产生相应的高低电平，直接控制输出接口板的输出，将实时的输出点位状态，通过内部总线模块，反馈到主控模块。本技术的外部通信模块包括CAN通信芯片、以太网芯片和RS485串口芯片，三种芯片分别与主控模块的CAN通信接口、以太网接口和USART接口相连，用开关的方式选择与上位机通信方式，同一时刻只能采用一种通信方式进行通信，实现多种功能的信号传输。本技术的主控模块包括主控MCU、SRAM芯片、CAN通信接口1、CAN通信接口2、以太网接口和USART异步串口通信接口，所述CAN通信接口1、以太网接口和USART异步串口通信接口分别与外部通信模块的CAN通信芯片1、以太网芯片和RS485串口芯片相连，所述CAN通信接口2与内部总线模块的CAN通信芯片相连，所述主控MCU与SRAM芯片连接。本技术的内部总线模块由三个以上的CAN通信芯片组成基于CAN通信协议的总线式通信网。本技术的轴控模块包括轴控MCU、CAN通信接口、电机驱动控制信号接口、电机驱动状态信号接口和编码器信号接口，所述CAN通信接口与内部总线模块的CAN通信芯片相连，所述电机驱动控制信号接口、电机驱动状态信号接口和编码器信号接口分别与电机控制外围电路、驱动状态外围电路和编码器外围电路相连。本技术的输入模块包括输入MCU、CAN通信接口和输入信号接口，所述CAN通信接口与内部总线模块的CAN通信芯片，所述输入信号接口连接输入外围电路。本技术的输出模块包括输出MCU、CAN通信接口和输出信号接口，所述CAN通信接口与内部总线模块的CAN通信芯片，所述输出信号接口连接输出外围电路。本技术的轴控模块与电机驱动相连接，轴控模块根据接收到的插补运动控制数据，产生能够控制电机的信号，控制电机运动，所述信号包括方向/脉冲信号、模拟量信号和总线式信号。本技术的轴控模块接收电机驱动传回的状态信号和电机传回的编码器信号，经过轴控模块处理后，形成实时电机数据，通过内部总线模块，反馈到主控模块，所述编码器信号包括增量式编码器和绝对值编码器传回的编码器信号。本技术的主控模块计算出的控制数据，通过内部总线模块，分发给相应的轴控模块和输出模块。本技术的轴控模块与电机驱动相连接，通过控制电机信号，控制电机运动。本技术的输出模块根据接收到的输出点位控制数据，产生相应的高低电平，直接控制输出接口板的输出。本技术的输入模块接收输入接口板的高低电平信号，经过输入模块处理后，形成实时输入状态数据，通过内部总线模块，反馈到主控模块。本技术的主控模块使用中高端MCU为核心部件。本技术的轴控模块、输入模块和输出模块使用中低端MCU为核心部件。模块化的运动控制器的有益效果：通过将运动控制器功能进行模块化划分后，分成主控模块、轴控模块、输出模块和输入模块；主控模块根据上位机指令，计算出总体的控制数据，通过内部总线分发给相应的轴控模块、输出模块和输入模块；轴控模块、输出模块和输入模块则根据主控模块分配的任务，各自执行指定的任务，并将实时状态通过内部总线反馈给主控模块；各个子模块的任务由主控模块直接分配，子模块的实时状态也直接反馈给主控模块，子模块之间的功能是相互隔离，因此，本技术的运动控制器实现了模块化设计，在工业应用中，可以根据现场实际情况，准确调配各个子模块的数量；如工业缝纫领域，一般需要3个电机轴、16路输出和32路输入，采用本技术的运动控制器可以在内部总线上挂载3个轴控模块（1个轴控模块控制1个电机）、1个输出模块（1个输出模块有16路输出）和2个输入模块（1个输入模块有16路输入）。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术的输出模块结构示意图；图3是本技术的输入模块结构示意图；图4是本技术的主控模块结构示意图；图5是本技术的轴控模块结构示意图；图6是本技术的内部总线模块内芯片连接示意图；图7是本技术的外部通信模块结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步详细说明。实施例1，本技术模块化的运动控制器根据上位机预先设定的控制方案，通过规划出的指令，输出到外围电路对电机进行运动控制，转化成为期望的机械运动，模块化的运动控制器包括外部通信模块、主控模块、内部总线模块、轴控模块、输入模块和输出模块，所述主控模块一端连接外部通信模块，另一端连接内部总线模块，所述内部总线模块分别连接轴控模块、输入模块和输出模块，所述的主控模块计算出的控制数据，通过内部总线模块，分发给相应的轴控模块和输出模块，所述的主控模块、轴控模块、输入模块和输出模块，通过内部总线模块组成星型局域网，实现内部数据的通信。参阅图1至图7。实施例2，本技术的外部通信模块，与外部上位机进行数据通信，接收上位机的控制指令，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化的运动控制器，其特征是：模块化的运动控制器根据上位机预先设定的控制方案，通过规划出的指令，输出到外围电路对电机进行运动控制，转化成为期望的机械运动，模块化的运动控制器包括外部通信模块、主控模块、内部总线模块、轴控模块、输入模块和输出模块，所述主控模块一端连接外部通信模块，另一端连接内部总线模块，所述内部总线模块分别连接轴控模块、输入模块和输出模块，所述的主控模块计算出的控制数据，通过内部总线模块，分发给相应的轴控模块和输出模块，所述的主控模块、轴控模块、输入模块和输出模块，通过内部总线模块组成星型局域网，实现内部数据的通信；所述的外部通信模块，与外部上位机进行数据通信，接收上位机的控制指令，转换上位机的信号，传输给主控模块，并向上位机反馈主控模块的实时状态；所述的主控模块，根据外部通信模块的信号，规划并计算出相应电机的插补运动控制数据和输出点位控制数据；所述的内部总线模块，接收到主控模块的数据，分析处理传输给轴控模块、输入模块和输出模块；所述的轴控模块，根据接收到的插补运动控制数据，产生能够控制电机的信号；所述的输入模块接收输入接口板的高低电平信号，经过输入模块处理后，形成实时输入状态数据；所述的输出模块根据接收到的输出点位控制数据，产生相应的高低电平，直接控制输出接口板的输出，同时将实时的输出点位状态，通过内部总线模块，反馈到主控模块。...

【技术特征摘要】
1.一种模块化的运动控制器，其特征是：模块化的运动控制器根据上位机预先设定的控制方案，通过规划出的指令，输出到外围电路对电机进行运动控制，转化成为期望的机械运动，模块化的运动控制器包括外部通信模块、主控模块、内部总线模块、轴控模块、输入模块和输出模块，所述主控模块一端连接外部通信模块，另一端连接内部总线模块，所述内部总线模块分别连接轴控模块、输入模块和输出模块，所述的主控模块计算出的控制数据，通过内部总线模块，分发给相应的轴控模块和输出模块，所述的主控模块、轴控模块、输入模块和输出模块，通过内部总线模块组成星型局域网，实现内部数据的通信；所述的外部通信模块，与外部上位机进行数据通信，接收上位机的控制指令，转换上位机的信号，传输给主控模块，并向上位机反馈主控模块的实时状态；所述的主控模块，根据外部通信模块的信号，规划并计算出相应电机的插补运动控制数据和输出点位控制数据；所述的内部总线模块，接收到主控模块的数据，分析处理传输给轴控模块、输入模块和输出模块；所述的轴控模块，根据接收到的插补运动控制数据，产生能够控制电机的信号；所述的输入模块接收输入接口板的高低电平信号，经过输入模块处理后，形成实时输入状态数据；所述的输出模块根据接收到的输出点位控制数据，产生相应的高低电平，直接控制输出接口板的输出，同时将实时的输出点位状态，通过内部总线模块，反馈到主控模块。2.根据权利要求1所述的模块化的运动控制器，其特征是：所述外部通信模块包括CAN通信芯片、以太网芯片和RS485串口芯片，三种芯片分别与主控模块的CAN通信接口、以太网接口和USART接口相连，用开关的方式选择与上位机通信方式，实现多种功能的信号传输。3.根据权利要求1所述的模块化的运动控制器，其特征是：所述主控模块包括主控MCU、SRAM芯片、CAN通信接口1、CAN通信接口2、以太网接口和USA...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄禹，刘秀峰，马建华，邵文军，童军，
申请(专利权)人：武汉万象奥科自动化设备有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42