一种并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置；该数控装置包括人机交互单元和主控单元；人机交互单元由通信及数据交换接口、LCD显示屏、操作面板等组成；主控单元采用CPU＋FPGA的结构，二者通过系统总线接口模块进行数据交换，第一工业以太网总线主站功能模块、第一双端口数据存储器、第一网络芯片和第一网络接口等用于第一类工业以太网总线协议的处理及数据传输，第二工业以太网总线主站功能模块、第二双端口数据存储器、第二网络芯片和第二网络接口等用于第二类工业以太网总线协议的处理及数据传输，中断信号处理模块对两类总线主站功能模块发送给CPU的中断申请信号进行逻辑控制，实现两类总线控制过程的同步。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数控
，具体而言，涉及一种并行控制两类工业以太网总线从站设备(从站设备包括总线式主轴伺服驱动、进给伺服驱动、I/o单元等)的数控装置，用于数控机床的控制。
技术介绍
数控系统的全数字化是数控技术发展的必然趋势，也是目前国内外数控
研究的重点内容之一，而在数控
逐渐得到推广应用的工业以太网总线技术是实现数控系统全数字化的关键技术。由于国际标准的工业以太网总线协议有多种，各种工业以太网总线协议相互不具备兼容性，目前国内外各种总线式数控系统所使用的工业以太网总线协议均是各自为阵，从而导致各家的数控装置的接口互不兼容，产品不具备互换性；另一方面，虽然目前有一些数控系统能够兼容不同的工业以太网总线协议，但是，这些数控系统一般需要在数控装置中更换不同的总线接口卡硬件来适应不同的总线协议，而且不同的总线设备不能兼容并存，更不能并行工作。目前还没有数控系统能同时兼容两类总线协议而且使两类协议并行工作，即在不更换任何硬件的情况下，在同一台数控装置上并行实现两类不同总线协议主站功能，同时连接并控制两类总线协议的从站设备且使其相互协调并行工作。以上问题造成了数控系统产品之间的技术壁垒，导致各种总线式数控设备之间互相不能兼容并存，影响了数控系统产品的可扩展性能，导致数控系统产品不能很好地满足用户的多元化、可互换的配置需求。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置，旨在解决总线式数控系统中不同类型工业以太网总线设备不能兼容并存、不能协同工作的问题。本专利技术提供了一种并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置，包括人机交互单元和主控单元，所述主控单元包括CPU，系统总线接口模块，第一双端口数据存储器，第二双端口数据存储器，中断信号处理模块，依次连接的第一工业以太网总线主站功能模块、第一网络芯片和第一网络接口，以及依次连接的第二工业以太网总线主站功能模块、第二网络芯片和第二网络接口 ；CPU对人机交互单元输入的数控加工数据、控制指令和系统参数进行运算处理后经所述系统总线接口模块分别写入所述第一双端口数据存储器和第二双端口数据存储器中；所述第一工业以太网总线主站功能模块从所述第一双端口数据存储器中读取数据并按照第一类工业以太网总线协议标准对数据进行封装处理，然后经第一网络芯片和第一网络接口发送至第一类工业以太网总线的从站，并经从站处理后将需要反馈给数控装置的各个轴的位置、速度、电流和开关量数据通过所述第一网络接口上传，上传数据经所述第一网络芯片反馈至第一工业以太网总线主站功能模块，第一工业以太网总线主站功能模块对反馈的总线数据进行解包处理，解包后的数据被写入至第一双端口数据存储器中，数据写入完成后，所述第一工业以太网总线主站功能模块向所述中断信号处理模块写入第一中断申请信号；所述第二工业以太网总线主站功能模块从所述第二双端口数据存储器中读取数据并按照第二类工业以太网总线协议标准对数据进行封装处理，然后经第二网络芯片和第二网络接口的发送至第二类工业以太网总线的从站，经从站处理后将需要反馈给数控装置的各个轴的位置、速度、电流和开关量数据通过所述第二网络接口上传，上传数据经所述第二网络芯片反馈至所述第二工业以太网总线主站功能模块，所述第二工业以太网总线主站功能模块对反馈的总线数据进行解包处理，解包后的数据写入至所述第二双端口数据存储器中，数据写入完成后，第二工业以太网总线主站功能模块向所述中断信号处理模块写入第二中断申请信号；所述中断信号处理模块对所述第一中断申请信号和所述第二中断申请信号进行逻辑与运算，得到一个共用的第三中断申请信号并将所述第三中断申请信号发送至CPU5CPU收到所述第三中断申请信号后向所述中断信号处理模块中写入中断信号清除命令以清除所有中断信号，并分别从所述第一双端口数据存储器和所述第二双端口数据存储器中读取第一类工业以太网总线和第二类工业以太网总线上传的数据，(PU对数据进行处理后将需要下发的数据通过系统总线接口模块分别写入第一双端口数据存储器和第二双端口数据存储器中，同时将处理结果输出到IXD显示屏上显示。更进一步地，所述系统总线接口模块、所述第一双端口数据存储器、所述第二双端口数据存储器和所述中断信号处理模块设置于FPGA中。更进一步地，通过设置第一工业以太网总线主站功能模块和第二工业以太网主站功能模块中的总线控制参数使得第一类工业以太网总线的控制周期与第二类工业以太网总线的控制周期的时长相同。更进一步地，所述第一工业以太网总线主站功能模块和所述第二工业以太网主站功能模块设置于FPGA中。更进一步地，所述CPU通过系统总线与FPGA连接。更进一步地，所述第一工业以太网总线主站功能模块为第一 ARM微处理器或FPGA或嵌入式x86微处理器或DSP或单片机。更进一步地，所述第二工业以太网主站功能模块为第二 ARM处理器或FPGA或嵌入式x86微处理器或DSP或单片机。本专利技术提供的并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置在同一台数控装置中，通过共享中断、分享内存的方式，实现了两类工业以太网总线主站功能的集成，可以在不改变任何硬件的情况下同时连接并控制两类总线从站设备，并使其相互协调并行工作，这有利于打破数控
不同总线协议之间的技术壁垒，提升数控系统的可扩展性能，满足用户的多元化、可互换的配置需求。附图说明图1是本专利技术实施例提供的并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置的模块结构示意图；图2是本专利技术第一实施例提供的并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置的模块结构图3是本专利技术第二实施例提供的并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置的模块结构图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提出了一种并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置，在同一台数控装置中，通过共享中断、分享内存的方式，实现了两类工业以太网总线主站功能的集成，可以在不改变任何硬件的情况下同时连接并控制两类总线从站设备，并使其相互协调并行工作，这有利于打破数控
不同总线协议之间的技术壁垒，提升数控系统的可扩展性能，满足用户的多元化、可互换的配置需求。如附图1所示，本专利技术所提出的数控装置包括人机交互单元、主控单元两大主要部分:其中人机交互单元包括通信及数据交换接口(如USB、RS232、Internet、CF卡接口等)、IXD显示屏、操作面板等，人机交互单元主要用于对数控系统进行参数设置、设备配置、数控加工编程、手动操作、存储及更新数据、联网控制等；主控单元是整个数控装置的核心部分，主控单元采用“CPU + FPGA (现场可编程门阵列)”的基本结构，主要包括CPU、现场可编程门阵列(FPGA)、两个工业以太网总线主站功能模块(第一工业以太网总线主站功能模块和第二工业以太网主站功能模块)、两个网络芯片(第一网络芯片、第二网络芯片)、两个网络接口(第一网络接口、第二网络接口)等，本专利技术使用的CPU可以是x86微处理器、POWERPC处理器等各种处理器，但是不局限于此；本专利技术所设计的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置，包括人机交互单元和主控单元，其特征在于，所述主控单元包括CPU，系统总线接口模块，第一双端口数据存储器，第二双端口数据存储器，中断信号处理模块，依次连接的第一工业以太网总线主站功能模块、第一网络芯片和第一网络接口，以及依次连接的第二工业以太网总线主站功能模块、第二网络芯片和第二网络接口；CPU对人机交互单元输入的数控加工数据、控制指令和系统参数进行运算处理后经所述系统总线接口模块分别写入所述第一双端口数据存储器和第二双端口数据存储器中；所述第一工业以太网总线主站功能模块从所述第一双端口数据存储器中读取数据并按照第一类工业以太网总线协议标准对数据进行封装处理，然后经第一网络芯片和第一网络接口发送至第一类工业以太网总线的从站，并经从站处理后将需要反馈给数控装置的各个轴的位置、速度、电流和开关量数据通过所述第一网络接口上传，上传数据经所述第一网络芯片反馈至第一工业以太网总线主站功能模块，第一工业以太网总线主站功能模块对反馈的总线数据进行解包处理，解包后的数据被写入至第一双端口数据存储器中，数据写入完成后，所述第一工业以太网总线主站功能模块向所述中断信号处理模块写入第一中断申请信号；所述第二工业以太网总线主站功能模块从所述第二双端口数据存储器中读取数据并按照第二类工业以太网总线协议标准对数据进行封装处理，然后经第二网络芯片和第二网络接口的发送至第二类工业以太网总线的从站，经从站处理后将需要反馈给数控装置的各个轴的位置、速度、电流和开关量数据通过所述第二网络接口上传，上传数据经所述第二网络芯片反馈至所述第二工业以太网总线主站功能模块，所述第二工业以太网总线主 站功能模块对反馈的总线数据进行解包处理，解包后的数据写入至所述第二双端口数据存储器中，数据写入完成后，第二工业以太网总线主站功能模块向所述中断信号处理模块写入第二中断申请信号；所述中断信号处理模块对所述第一中断申请信号和所述第二中断申请信号进行逻辑与运算，得到一个共用的第三中断申请信号并将所述第三中断申请信号发送至CPU；CPU收到所述第三中断申请信号后向所述中断信号处理模块中写入中断信号清除命令以清除所有中断信号，并分别从所述第一双端口数据存储器和所述第二双端口数据存储器中读取第一类工业以太网总线和第二类工业以太网总线上传的数据，CPU对数据进行处理后将需要下发的数据通过系统总线接口模块分别写入第一双端口数据存储器和第二双端口数据存储器中，同时将处理结果输出到LCD显示屏上显示。...

【技术特征摘要】
1.一种并行控制两类工业以太网总线从站设备的数控装置，包括人机交互单元和主控单元，其特征在于，所述主控单元包括CPU，系统总线接口模块，第一双端口数据存储器，第二双端口数据存储器，中断信号处理模块，依次连接的第一工业以太网总线主站功能模块、第一网络芯片和第一网络接口，以及依次连接的第二工业以太网总线主站功能模块、第二网络芯片和第二网络接口； (PU对人机交互单元输入的数控加工数据、控制指令和系统参数进行运算处理后经所述系统总线接口模块分别写入所述第一双端口数据存储器和第二双端口数据存储器中； 所述第一工业以太网总线主站功能模块从所述第一双端口数据存储器中读取数据并按照第一类工业以太网总线协议标准对数据进行封装处理，然后经第一网络芯片和第一网络接口发送至第一类工业以太网总线的从站，并经从站处理后将需要反馈给数控装置的各个轴的位置、速度、电流和开关量数据通过所述第一网络接口上传，上传数据经所述第一网络芯片反馈至第一工业以太网总线主站功能模块,第一工业以太网总线主站功能模块对反馈的总线数据进行解包处理，解包后的数据被写入至第一双端口数据存储器中，数据写入完成后，所述第一工业以太网总线主站功能模块向所述中断信号处理模块写入第一中断申请号； 所述第二工业以太网总线主站功能模块从所述第二双端口数据存储器中读取数据并按照第二类工业以太网总线协议标准对数据进行封装处理，然后经第二网络芯片和第二网络接口的发送至第二类工业以太网总线的从站，经从站处理后将需要反馈给数控装置的各个轴的位置、速度、电流和开关量数据通过所述第二网络接口上传，上传数据经所述第二网络芯片反馈至所述第二工业以太网总线主站功能模块，所述第二工业以太网总线主站功能模块对反馈的总线数据进行解包处理，解包后的数据写入至所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志红，田茂胜，周会成，凌文峰，周星，王祎，陈天航，蔡飞，向磊，
申请(专利权)人：武汉华中数控股份有限公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：