一种总线式数控系统及其控制方法技术方案

本申请实施例属于数控系统技术领域，涉及一种总线式数控系统及其控制方法。本申请提供的总线式数控系统，包括CNC数控系统软件、总线主站和总线伺服电机从站；所述总线主站包括总线转换卡，所述总线转换卡用于对所述总线伺服电机从站传输的反馈位置进行模拟，产生编码器脉冲并将所述编码器脉传输至所述CNC数控系统软件，以实现所述CNC数控系统软件对所述总线伺服电机从站的闭环控制。实现了在不改变原有CNC数控系统软件的基础上通过总线转换卡对总线伺服电机的兼容，从而无需重新开发CNC数控系统软件，大大降低产品成本。大幅度降低伺服电机布线的工作量和成本，在数控系统需要控制较多数量伺服电机时尤为突出。较多数量伺服电机时尤为突出。较多数量伺服电机时尤为突出。

【技术实现步骤摘要】
一种总线式数控系统及其控制方法


[0001]本申请涉及数控系统
，更具体的说，特别涉及一种总线式数控系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]在数控系统领域中，与传统的模拟量伺服电机相比，总线式伺服电机有着接线简单、调试方便、拓扑结构灵活以及传输精度高、抗干扰能力强等优点。但是，与模拟量伺服模拟量式数控系统相对应的CNC数控系统软件，要实现速度规划、速度环和位置环闭环等复杂的运动控制计算，CNC数控系统软件要适配总线式伺服要完成大量工作甚至需要重新设计软件架构，大大增加开发成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种总线式数控系统及其控制方法，可以在不改变原有CNC数控系统软件的基础上实现对总线伺服电机的兼容，无需重新开发CNC数控系统软件，大大降低产品成本。
[0004]为了解决以上提出的问题，本专利技术实施例提供了如下所述的技术方案：
[0005]一种总线式数控系统，包括CNC数控系统软件、总线主站和总线伺服电机从站；
[0006]所述总线主站包括总线转换卡，所述总线转换卡用于对所述总线伺服电机从站传输的反馈位置进行模拟，产生编码器脉冲并将所述编码器脉传输至所述CNC数控系统软件，以实现所述CNC数控系统软件对所述总线伺服电机从站的闭环控制。
[0007]进一步地，所述总线转换卡包括FPGA芯片、PCI接口、主板串行接口和以太网接口，所述FPGA芯片通过所述PCI接口与所述CNC数控系统软件进行通信，所述FPGA芯片通过所述主板串行接口与上位机串口软件进行通信，所述FPGA芯片通过所述以太网接口与所述总线伺服电机从站进行通信。
[0008]进一步地，所述FPGA芯片包括CPU、串口通信模块和协议栈IP，所述CPU与所述串口通信模块和协议栈IP连接，所述串口通信模块与所述主板串行接口连接，所述协议栈IP与所述以太网接口连接。
[0009]进一步地，所述FPGA芯片还包括PCI－轴控制模块、数字IO交互模块、控制电压获取模块和编码器脉冲发生器，所述PCI－轴控制模块分别与PCI接口、数字IO交互模块、控制电压获取模块和编码器脉冲发生器连接，所述数字IO交互模块、控制电压获取模块和编码器脉冲发生器分别与所述CPU连接。
[0010]进一步地，所述总线主站为MECHATROLINK－III总线主站、EtherCAT总线主站或SERCOS－III总线主站。
[0011]进一步地，所述协议栈IP为MECHATROLINK－III协议栈IP，所述CPU用于MECHATROLINK－III总线网络通信处理，所述MECHATROLINK－III总线网络通信处理包括伺服电机从站参数配置、串口上位机的用户指令处理、获取伺服电机从站的控制数据并转换
成MECHATROLINK－III总线标准伺服架构命令发送到伺服电机从站以及根据伺服电机的反馈位置进行模拟编码器脉冲反馈。
[0012]进一步地，所述控制电压获取模块从PCI－轴控制模块的数模转换器件控制接口中提取控制电压值并存放在寄存器中，所述CPU的应用程序按MECHATROLINK－III总线通信周期读取寄存器中的电压值，并转换成MECHATROLINK－III总线标准伺服架构的速度控制指令并发送给伺服电机，实现对伺服电机的运动控制。
[0013]进一步地，所述CPU的应用程序从MECHATROLINK－II协议栈IP中获取伺服电机的反馈位置，计算出本周期的A、B、C相脉冲数量以及A、B相脉冲的相位关系，所述编码器脉冲发生器根据所述本周期的A、B、C相脉冲数量以及A、B相脉冲的相位关系，产生A、B、C相脉冲。
[0014]进一步地，所述FPGA芯片为Xilinx Spartan－6LX系列芯片或ZYNQ－7000系列SOC芯片。
[0015]为了解决以上提出的技术问题，本专利技术实施例还提供了一种总线式数控系统的控制方法，采用了如下所述的技术方案：
[0016]一种总线式数控系统的控制方法，基于如上所述的总线式数控系统，包括以下步骤：
[0017]对所述总线伺服电机从站的反馈位置进行模拟，产生编码器脉冲并将所述编码器脉冲传输至所述CNC数控系统软件；
[0018]所述CNC数控系统软件对所述编码器脉冲进行处理，生成对所述总线伺服电机从站的控制指令。
[0019]与现有技术相比，本专利技术实施例主要有以下有益效果：
[0020]一种总线式数控系统及其控制方法，根据总线主站中周期性获取的总线伺服电机从站的电机反馈位置，总线转换卡对反馈位置进行模拟产生编码器脉冲，并将编码器脉冲传输至CNC数控系统软件，CNC数控系统软件计算出伺服电机的位置，从而实现对总线伺服电机从站的闭环控制。实现了在不改变原有CNC数控系统软件的基础上通过总线转换卡对总线伺服电机的兼容，从而无需重新开发CNC数控系统软件，大大降低产品成本。与现有的模拟量式数控系统相比，大幅度降低伺服电机布线的工作量和成本，在数控系统需要控制较多数量伺服电机时尤为突出。同时，数据传输方式由模拟量信号转为数字量信号，提高了数据传输的稳定性和抗干扰性，此外还减少了数据传输在抗干扰方面的设计成本。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为现有技术中模拟量式数控系统的结构框图；
[0023]图2为本专利技术实施例中总线式数控系统的结构框图；
[0024]图3为本专利技术实施例中总线转换卡的结构框图。
[0025]附图标记说明：
[0026]1、CNC数控系统软件；2、总线转换卡；3、FPGA芯片；31、CPU；32、串口通信模块；33、协议栈IP；34、PCI－轴控制模块；35、编码器脉冲发生器；36、数字IO交互模块；37、控制电压
获取模块；4、PCI接口；5、主板串行接口；6、PHY芯片；7、RJ45接口；8、DDR内存。
具体实施方式
[0027]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。本专利技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
[0028]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本专利技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种总线式数控系统，其特征在于，包括CNC数控系统软件、总线主站和总线伺服电机从站；所述总线主站包括总线转换卡，所述总线转换卡用于对所述总线伺服电机从站传输的反馈位置进行模拟，产生编码器脉冲并将所述编码器脉传输至所述CNC数控系统软件，以实现所述CNC数控系统软件对所述总线伺服电机从站的闭环控制。2.根据权利要求1所述的总线式数控系统，其特征在于，所述总线转换卡包括FPGA芯片、PCI接口、主板串行接口和以太网接口，所述FPGA芯片通过所述PCI接口与所述CNC数控系统软件进行通信，所述FPGA芯片通过所述主板串行接口与上位机串口软件进行通信，所述FPGA芯片通过所述以太网接口与所述总线伺服电机从站进行通信。3.根据权利要求2所述的总线式数控系统，其特征在于，所述FPGA芯片包括CPU、串口通信模块和协议栈IP，所述CPU与所述串口通信模块和协议栈IP连接，所述串口通信模块与所述主板串行接口连接，所述协议栈IP与所述以太网接口连接。4.根据权利要求3所述的总线式数控系统，其特征在于，所述FPGA芯片还包括PCI－轴控制模块、数字IO交互模块、控制电压获取模块和编码器脉冲发生器，所述PCI－轴控制模块分别与PCI接口、数字IO交互模块、控制电压获取模块和编码器脉冲发生器连接，所述数字IO交互模块、控制电压获取模块和编码器脉冲发生器分别与所述CPU连接。5.根据权利要求1所述的总线式数控系统，其特征在于，所述总线主站为MECHATROLINK－III总线主站、EtherCAT总线主站或SERCOS－III总线主站。6.根据权利要求5所述的总线式数控系统，其特征在于，所述协议栈IP为MECHATROLINK－III协议栈IP，所述C...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁业彬，温旺古，封雨鑫，王小华，王伟，封雪霁，方光强，陈焱，高云峰，
申请(专利权)人：深圳市大族智能控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：