一种双通道总线通信的多轴运动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，运动控制器、两个独立的EtherCat总线通道、软主站和硬主站；运动控制器通过两个独立的EtherCat总线通道分别连接软主站和硬主站；运动控制器用于控制并向软主站和硬主站下发控制命令并接收来自软主站和硬主站的反馈信息；运动控制器时序处理双通道周期数据的方法控制软主站和硬主站能同时响应。本发明专利技术通过设置2个EtherCat总线通道，两个通道完全独立，同时在双通道中断处理模块中，采用时序处理双通道周期数据的方法保证两个主站实时响应性，并减少中断，避免互相打断，尤其是对高实时主站的处理的打断。

【技术实现步骤摘要】
一种双通道总线通信的多轴运动控制系统
本专利技术涉及工业自动化控制
，尤其涉及一种双通道总线通信的多轴运动控制系统。
技术介绍
目前按照伺服驱动器指令通信方式的分类，运动控制系统一般划分为总线通信型、脉冲指令型两大类，典型总线通信型运动控制系统如图1所示。运动控制器作为主站，和IO扩展板、伺服驱动器等机床设备模块都是通过一个总线通道进行连接的。随着数控机床智能化技术的进步，数控系统要求伺服电机驱动器从站越来越多，且要求精度和实时性也越来越高，要求在指定时间内，所有的从站都能够和主站进行通信，且各个伺服电机驱动器从站之间同步性要求小于1微秒，比如1ms内，主站要和所有从站都进行至少一次通信，由于受通信速度限制，在指定的周期内所接的从站数量有限，无法进行通信错误冗余设计。同时，在数控系统中，XYZ轴伺服电机驱动器一般精度要求很高，需要很高的实时响应能力，而一般输入输出IO、换刀、上下料等辅助轴实时性要求不高。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有的问题的一个或多个，提出一种双通道总线通信的多轴运动控制系统。一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，包括运动控制器、两个独立的EtherCat总线通道、软主站和硬主站；所述运动控制器通过两个独立的所述EtherCat总线通道分别连接所述软主站和硬主站；所述运动控制器用于控制并向所述软主站和硬主站下发控制命令并接收来自所述软主站和硬主站的反馈信息；所述运动控制器采用时序处理双通道周期数据的方法控制所述软主站和硬主站能同时响应。>在一些实施方式中，还包括EtherCat主站模块，所述EtherCat主站模块包括两个相互独立设置的软主站模块和硬主站模块，所述运动控制器通过所述软主站模块和硬主站模块分别对应连接所述软主站和硬主站。在一些实施方式中，还包括双通道中断处理模块，所述双通道中断处理模块与所述软主站模块和硬主站模块连接，所述双通道中断处理模块用于对所述软主站和硬主站的周期数据进行处理，将周期数据发送给所述软主站和硬主站并同时接收所述软主站和硬主站反馈的周期数据。在一些实施方式中，两个独立的所述EtherCat总线通道分别为一路实时性要求不高的EtherCat软主站通道和一路实时性高的EtherCat硬主站通道，所述硬主站通道与实时性要求高的从站设备连接，所述软主站通道与实时性要求不高的从站设备连接。在一些实施方式中，所述运动控制器包括电源模块、计算机主板，所述电源模块与所述计算机主板连接，为所述计算机主板提供工作电压，所述软主站通道为计算机主板上的EtherCat软主站网络接口。在一些实施方式中，所述硬主站通道包括位于计算机主板上的PCIE接口、所述硬主站包括PCIE总线、PCIE总线、接口芯片、FPGA和以太网物理层收发器,计算机主板依次通过PCIE总线以及接口芯片与FPGA相连接，所述FPGA连接以太网物理层收发器。在一些实施方式中，将所需通信周期小于预设周期的设备划分到硬主站通道中，所需通信周期大于预设周期的设备划分到软主站通道中；将所述硬主站与所述软主站的连接的从站设备均连接到所述运动控制器，并通过所述运动控制器建立网络拓扑图；分别设定所述硬主站与所述软主站的通信周期以形成所述双通道控制系统。在一些实施方式中，所述硬主站包括FPGA,设定所述硬主站与所述软主站的通信周期，具体包括：FPGA定时所述硬主站通信周期；运动控制器控制器获取所述硬主站通信周期，并设定所述软主站的通信周期时间为硬主站的整数倍时间。在一些实施方式中，运动控制器控制器获取所述硬主站通信周期，并设定所述软主站的通信周期时间为硬主站的整数倍时间，具体包括：硬主站的每个通信周期发送和接收数据都会触发中断信号，并发送给硬主站模块；硬主站模块将捕获的中断信号发送给双通道中断处理模块，所述双通道中断处理模块通知所述运动控制器取出PDO数据；所述运动控制器接收到所述双通道中断处理模块的中断信号通知后读取PDO数据，并通知软主站模块；所述软主站模块通知软主站进行周期判断，所述运动控制器判断所述软主站通信周期是否到达，如果软主站通信周期到达，则所述双通道中断处理模块通知所述运动控制器执行软主站的PDO处理函数。本专利技术益处：本专利技术通过设置2个EtherCat总线通道，两个通道完全独立，一个总线通信通道工作周期可以较短，满足对实时响应高的应用；一个总线通道工作周期不需要很高,因此，设置2个EtherCat总线通道把从站进行了分类设计，在通信周期要求较短、且实时性要求比较高的情况下，系统从站的连接数量能够得到极大的增加，同时时序处理双通道周期数据的方法保证两个主站实时响应性，并减少中断，避免互相打断，尤其是对高实时主站的处理的打断。附图说明图1为现有的运动控制系统图；图2为一种双通道总线通信的多轴运动控制系统结构图；图3为一种双通道总线通信的多轴运动控制系统的中断流程图；图4为一种双通道总线通信的多轴运动控制系统的模块图；图5为一种双通道总线通信的多轴运动控制系统软件结构图；图6为一种双通道总线通信的多轴运动控制系统硬件结构图；图7为硬主站硬件结构图；图8为双主站周期数据处理时序图。具体实施方式下面结合附图对申请技术方案作进一步详细说明。本专利技术提供一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，其特征在于，包括运动控制器、两个独立的EtherCat总线通道、软主站和硬主站；运动控制器通过两个独立的EtherCat总线通道分别连接软主站和硬主站；运动控制器用于控制并向软主站和硬主站下发控制命令并接收来自软主站和硬主站的反馈信息；运动控制器采用时序处理双通道周期数据的方法控制软主站和硬主站能同时响应。在本实施例中，为实现两个EtherCat主站功能，计算机操作系统使用了Linux+xenomai构建的实时操作系统，其采用了双内核，如图5所示，在Linux内核和硬件之间增加了一个时间上可预测的，且与Linux内核分开的实时内核，两个内核构成了一个完备的整体，实时性任务运行在实时内核上，非实时性任务运行在Linux内核上，运动控制系统的核心程序运行在Linux内核上，运动控制系统应用程序和运动控制系统的核心程序通信。本例中两个EtherCat主站运行在实时内核上的。软件结构如图4所示，还包括EtherCat主站模块，EtherCat主站模块包括两个相互独立设置的软主站模块和硬主站模块，运动控制器通过软主站模块和硬主站模块分别对应连接软主站和硬主站，软主站和硬主站是两个独立的EtherCat总线通道下的从站。还包括双通道中断处理模块，双通道中断处理模块与软主站模块和硬主站模块连接，双通道中断处理模块用于对软主站和硬主站的周期数据进行处理，将周期数据发送给软主站和硬主站并同时接收软主站和硬主站反馈的周期数据。图5中的双通道中断处理为本申本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，其特征在于，包括/n运动控制器、两个独立的EtherCat总线通道、软主站和硬主站；/n所述运动控制器通过两个独立的所述EtherCat总线通道分别连接所述软主站和硬主站；/n所述运动控制器用于控制并向所述软主站和硬主站下发控制命令并接收来自所述软主站和硬主站的反馈信息；/n所述运动控制器采用时序处理双通道周期数据的方法控制所述软主站和硬主站能同时响应。/n

【技术特征摘要】
1.一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，其特征在于，包括
运动控制器、两个独立的EtherCat总线通道、软主站和硬主站；
所述运动控制器通过两个独立的所述EtherCat总线通道分别连接所述软主站和硬主站；
所述运动控制器用于控制并向所述软主站和硬主站下发控制命令并接收来自所述软主站和硬主站的反馈信息；
所述运动控制器采用时序处理双通道周期数据的方法控制所述软主站和硬主站能同时响应。


2.根据权利要求1所述的一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，其特征在于，还包括EtherCat主站模块，所述EtherCat主站模块包括两个相互独立设置的软主站模块和硬主站模块，所述运动控制器通过所述软主站模块和硬主站模块分别对应连接所述软主站和硬主站。


3.根据权利要求2所述的一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，其特征在于，还包括双通道中断处理模块，所述双通道中断处理模块与所述软主站模块和硬主站模块连接，所述双通道中断处理模块用于对所述软主站和硬主站的周期数据进行处理，将周期数据发送给所述软主站和硬主站并同时接收所述软主站和硬主站反馈的周期数据。


4.根据权利要求3所述的一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，其特征在于，两个独立的所述EtherCat总线通道分别为一路实时性要求不高的EtherCat软主站通道和一路实时性高的EtherCat硬主站通道，所述硬主站通道与实时性要求高的从站设备连接，所述软主站通道与实时性要求不高的从站设备连接。


5.根据权利要求4所述的一种双通道总线通信的多轴运动控制系统，其特征在于，所述运动控制器包括电源模块、计算机主板，所述电源模块与所述计算机主板连接，为所述计算机主板提供工作电压，所述软主站通道为计算机主板上的EtherCat软主站网络接口。


6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚玉春，宋文斌，王侃，何雷，
申请(专利权)人：苏州谷夫道自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32