一种基于实时以太网的多点位置比较系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于实时以太网的多点位置比较系统及方法，由主站通过EtherCAT总线极短周期控制的特点，对DEV总线处理器实时快速控制，周期性的接收指令，控制电机运动，对指令位置和编码器反馈位置进行比较，比较值由主站实时设置，当到达比较位置时，输出到多点位置比较输出口上，去控制加工轴，同时比较位置可以是单轴位置，也可以是多轴合成的矢量轴位置。本发明专利技术通过上述操作实现了灵活的多点实时比较及修正，且占用资源小，还可对矢量位置进行比较。

【技术实现步骤摘要】
一种基于实时以太网的多点位置比较系统及方法
本专利技术属于运动控制
，具体地说，涉及一种基于实时以太网的多点位置比较功系统及方法。
技术介绍
在运动控制中，很多场合需要精确位置的控制，比如点胶系统中开关阀控制，拍照控制等。现有的位置比较输出一般是在集成使用设备中，对上位机预先设置的位置点做比较，当运动指令或者反馈位置到达预置的位置时，高速输出口上输出设置宽度的脉冲或者电平。而对于上述现有技术，存在以下不足：(1)只能是运动之前预先设定的方式，即运动前瞻之前，就已经规划好了位置比较点，不能在实时运动中及时的去修正比较状态，灵活性差；(2)对于点数很多的情况，需要在设备中预留比较大的内存资源，资源占用大；(3)待比较位置仅是当前轴的脉冲指令或反馈位置，不能对矢量位置进行比较，功能性不强。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述缺点，提出了一种基于实时以太网的多点位置比较系统及方法，由主站通过EtherCAT总线极短周期控制的特点，对DEV总线处理器实时快速控制，周期性的接收指令，控制电机运动，对指令位置和编码器反馈位置进行比较，比较值由主站实时设置，当到达比较位置时，输出到多点位置比较输出口上，去控制加工轴，同时比较位置可以是单轴位置，也可以是多轴合成的矢量轴位置。本专利技术通过上述操作实现了灵活的多点实时比较及修正，且占用资源小，还可对矢量位置进行比较。本专利技术实现内容具体如下：一种基于实时以太网的多点位置比较系统，与多点位置比较结果接收系统连接，包括主站、伺服从站、伺服轴、DEV总线处理器、步进驱动器、步进X轴、步进Y轴；所述主站通过ErtherCAT总线与伺服从站连接；所述伺服从站通过ErtherCAT总线与DEV总线处理器连接；所述伺服从站还与伺服轴连接；所述伺服轴通过编码器与DEV总线处理器连接，传输编码器反馈信号；所述DEV总线处理器与步进驱动器连接；所述步进驱动器分别与用于加工的步进X轴、步进Y轴连接；所述步进驱动器为根据伺服轴备份参数产生的随动轴步进驱动器；所述DEV总线处理器还与多点位置比较结果接收系统连接，将多点位置比较的输出结果发送至多点位置比较结果接收系统上。为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述DEV总线处理器包括通过SPI接口互相连接的ARMEtherCAT协议芯片和FPGA运动处理芯片；还包括两个以太网PHY芯片；所述ARMEtherCAT协议芯片与伺服从站之间连接的ErtherCAT总线包括ErtherCAT上行总线和ErtherCAT下行总线；所述ARMEtherCAT协议芯片通过两个以太网PHY芯片分别与ErtherCAT上行总线和ErtherCAT下行总线连接；所述FPGA运动处理芯片上设置8路锁存输入接口、2路编码器输入接口、4路多点位置比较输出接口和2路轴脉冲方向输出接口；所述FPGA运动处理芯片通过编码器输入接口与所述伺服轴连接，通过轴脉冲方向输出接口与所述步进驱动器连接，通过多点位置比较输出接口与多点位置比较结果接收系统连接。为了更好地实现本专利技术，进一步地，还包括第一时钟电路、第一复位电路、第一JTAG接口电路、UART调试接口电路；所述ARMEtherCAT协议芯片分别与第一时钟电路、第一复位电路、第一JTAG接口电路、UART调试接口电路连接。为了更好地实现本专利技术，进一步地，还包括第二时钟电路、第二复位电路、第二JTAG接口电路；所述FPGA运动处理芯片分别与第二时钟电路、第二复位电路、第二JTAG接口电路连接。为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述FPGA运动处理芯片包括总线单元、备份轴数据单元、待比较位置上一个运动点的期望位置单元FIFO2、待比较位置单元FIFO1、多点位置比较模式配置单元、内部逻辑控制单元、多点位置比较输出单元、编码器获取及合成单元、轴处理单元、多点位置比较信息单元、轴当前状态数据单元；所述总线单元与ARMEtherCAT协议芯片通过SPI接口连接；所述总线单元在分别连接备份轴数据单元、待比较位置上一个运动点的期望位置单元FIFO2、待比较位置单元FIFO1、多点位置比较模式配置单元后，通过备份轴数据单元、待比较位置上一个运动点的期望位置单元FIFO2、待比较位置单元FIFO1、多点位置比较模式配置单元与内部逻辑控制单元连接；所述内部逻辑控制单元还分别与多点位置比较输出单元、编码器获取及合成单元、轴处理单元、多点位置比较信息单元、轴当前状态数据单元连接；所述多点位置比较输出单元通过多点位置比较输出接口与多点位置比较结果接收系统连接；所述编码器获取及合成单元通过编码器输入接口与所述伺服轴连接，编码器获取及合成单元还与多点位置比较输出单元连接；所述轴处理单元通过轴脉冲方向输出接口与所述步进驱动器连接；所述轴处理单元和轴当前状态数据单元还分别与备份轴数据单元连接；所述多点位置比较信息单元还与多点位置比较输出单元连接；所述多点位置比较信息单元和轴当前状态数据单元还与总线单元连接。本专利技术还提出了一种基于实时以太网的多点位置比较方法，设定通信周期，根据通信周期来进行伺服从站和主站多点位置比较的数据交互；主站和伺服从站根据设定的通信周期来定时中断，及当前运动段通信周期的的周期起点为上一运动段通信周期的周期结束点；在当前运动段的通信周期的周期起点通过主站设置DEV总线处理器的当前运动段的速度和目标位置；在当前运动段的通信周期的周期结束点时，DEV总线处理器发送的脉冲个数达到设置的所述目标位置处；然后使用DEV总线处理器根据当前运动段的速度计算当前运动段的实际位置，并将实际位置与待比较位置进行比较。为了更好地实现本专利技术，进一步地，设置的所述目标位置为步进驱动轴的指令备份位置，所述DEV总线处理器保持在一个通信周期内的速度为匀速的，并与实际的运动速度保持一致，同时DEV总线处理器实时获取当前及时位置，用于进行位置比较的触发。为了更好地实现本专利技术，进一步地，当需要进行比较的位置为插补位置时，主站根据插补关系，将插补位置的设置值配置到当前运动段步进X轴和步进Y轴中最长的一根轴的实际位置处，以提高精度。为了更好地实现本专利技术，进一步地，在一个通信周期中，主站的操作流程为：主站依次进行定时中断、数据处理、发送本周期数据到伺服从站、接收伺服从站的上周期数据；伺服从站配合主站依次进行事件中断、发送本周期数据到主站、接收主站的上周期数据、数据处理。为了更好地实现本专利技术，进一步地，在一个通信周期中，伺服从站的操作流程为：依次进行本地同步中断、发送上行帧数据、接收下行帧数据、进行FPGA运动处理芯片数据交互、设定比较位置、设定比较模式、FPGA运动处理芯片同步数据、FPGA运动处理芯片同步计算比较点并进行位置比较、输出多点位置比较信息，然后进入下一个周期；在FPGA运动处理芯片同步计算比较点并进行位置比较时，需要FPGA运动处理芯片同步编码器处理数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于实时以太网的多点位置比较系统，与多点位置比较结果接收系统连接，其特征在于，包括主站、伺服从站、伺服轴、DEV总线处理器、步进驱动器、步进X轴、步进Y轴；/n所述主站通过ErtherCAT总线与伺服从站连接；/n所述伺服从站通过ErtherCAT总线与DEV总线处理器连接；所述伺服从站还与伺服轴连接；所述伺服轴通过编码器与DEV总线处理器连接，传输编码器反馈信号；/n所述DEV总线处理器与步进驱动器连接；/n所述步进驱动器分别与用于加工的步进X轴、步进Y轴连接；所述步进驱动器根据使用情况分为驱动步进驱动器或者随动轴步进驱动器；/n所述DEV总线处理器还与多点位置比较结果接收系统连接，将多点位置比较的输出结果发送至多点位置比较结果接收系统上。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于实时以太网的多点位置比较系统，与多点位置比较结果接收系统连接，其特征在于，包括主站、伺服从站、伺服轴、DEV总线处理器、步进驱动器、步进X轴、步进Y轴；
所述主站通过ErtherCAT总线与伺服从站连接；
所述伺服从站通过ErtherCAT总线与DEV总线处理器连接；所述伺服从站还与伺服轴连接；所述伺服轴通过编码器与DEV总线处理器连接，传输编码器反馈信号；
所述DEV总线处理器与步进驱动器连接；
所述步进驱动器分别与用于加工的步进X轴、步进Y轴连接；所述步进驱动器根据使用情况分为驱动步进驱动器或者随动轴步进驱动器；
所述DEV总线处理器还与多点位置比较结果接收系统连接，将多点位置比较的输出结果发送至多点位置比较结果接收系统上。


2.如权利要求1所述的一种基于实时以太网的多点位置比较系统，其特征在于，所述DEV总线处理器包括通过SPI接口互相连接的ARMEtherCAT协议芯片和FPGA运动处理芯片；
还包括两个以太网PHY芯片；所述ARMEtherCAT协议芯片与伺服从站之间连接的ErtherCAT总线包括ErtherCAT上行总线和ErtherCAT下行总线；所述ARMEtherCAT协议芯片通过两个以太网PHY芯片分别与ErtherCAT上行总线和ErtherCAT下行总线连接；
所述FPGA运动处理芯片上设置8路锁存输入接口、2路编码器输入接口、4路多点位置比较输出接口和2路轴脉冲方向输出接口；
所述FPGA运动处理芯片通过编码器输入接口与所述伺服轴连接，通过轴脉冲方向输出接口与所述步进驱动器连接，通过多点位置比较输出接口与多点位置比较结果接收系统连接。


3.如权利要求2所述的一种基于实时以太网的多点位置比较系统，其特征在于，还包括第一时钟电路、第一复位电路、第一JTAG接口电路、UART调试接口电路；所述ARMEtherCAT协议芯片分别与第一时钟电路、第一复位电路、第一JTAG接口电路、UART调试接口电路连接。


4.如权利要求2所述的一种基于实时以太网的多点位置比较系统，其特征在于，还包括第二时钟电路、第二复位电路、第二JTAG接口电路；所述FPGA运动处理芯片分别与第二时钟电路、第二复位电路、第二JTAG接口电路连接。


5.如权利要求2-4任一项所述的一种基于实时以太网的多点位置比较系统，其特征在于，所述FPGA运动处理芯片包括总线单元、备份轴数据单元、待比较位置上一个运动点的期望位置单元FIFO2、待比较位置单元FIFO1、多点位置比较模式配置单元、内部逻辑控制单元、多点位置比较输出单元、编码器获取及合成单元、轴处理单元、多点位置比较信息单元、轴当前状态数据单元；
所述总线单元与ARMEtherCAT协议芯片通过SPI接口连接；所述总线单元在分别连接备份轴数据单元、待比较位置上一个运动点的期望位置单元FIFO2、待比较位置单元FIFO1、多点位置比较模式配置单元后，通过备份轴数据单元、待比较位置上一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹爽，周莹，苏爱林，沈武，周维，李健，
申请(专利权)人：成都乐创自动化技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51