数控系统、模拟式数控系统、脉冲式数控系统、总线式数控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种数控系统、模拟式数控系统、脉冲式数控系统以及总线式数控系统，该数控系统包括：主处理器、协处理器、开关量接口、模拟式接口、脉冲式接口、总线接口；所述主处理器与所述协处理器通过标准以太网进行通信，与所述开关量接口、所述模拟式接口、所述脉冲式接口、所述总线接口通过PCI总线通信；所述数控系统通过所述模拟式接口、所述脉冲式接口、所述总线接口向伺服驱动系统输出信号，并控制所述伺服驱动系统。本实用新型专利技术的数控系统支持模拟量/脉冲/总线多种通信接口，可根据控制精度和控制轴数要求选择相应控制方式，系统适用范围广。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Numerical control system, analog numerical control system

The utility model discloses a numerical control system, simulation of pulse CNC system, CNC system and CNC system bus, including the numerical control system: main processor, coprocessor, switch interface, analog interface, pulse type interface, bus interface; the host processor and the coprocessor for communication through standard Ethernet, and the switch quantity interface, the analog interface, the pulse type interface, the bus interface via PCI bus; the numerical control system of analog interface, through the pulse type interface, the bus interface output signal to the servo drive system, and control the servo drive system. The numerical control system of the utility model supports a plurality of communication interfaces of analog / pulse / bus, and the corresponding control mode can be selected according to the control precision and the number of control shafts.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及数控系统，特别是涉及一种兼容多种伺服通信接口的数控系统、模拟式数控系统、脉冲式数控系统以及总线式数控系统。
技术介绍
伺服驱动系统经历了步进电机伺服驱动系统、直流伺服驱动系统两个阶段之后，已进入交流伺服驱动系统，控制方式也由模拟式逐渐发展为数字式。伺服驱动系统的发展，带动了数控系统与伺服驱动系统接口技术的发展。目前，数控系统与伺服驱动系统的接口主要有模拟式接口、脉冲式接口和现场总线接口。模拟式接口是传统的直流伺服驱动系统及较早的交流伺服驱动系统采用的接口形式，数控系统通过输出电压或电流信号控制伺服驱动系统的转速，这种接口虽然结构简单，但抗干扰能力较差。脉冲式接口是随着数字式伺服技术的发展而出现的，数控系统通过发送脉冲串来控制伺服驱动系统，如发出脉冲的数量表示位置，频率代表速度。这种接口与步迸电机伺服驱动接口兼容，接口简单，使用方便。现场总线摆脱了模拟式或脉冲式接口的并行数据传输方式，采用同步化串行总线技术进行分布式伺服控制。根据总线传输所依赖的物理介质的不同，大致经历了基于RS485和线驱动的现场总线、基于光纤的现场总线和基于工业以太网的现场总线三个阶段。目前应用最广泛的是基于工业以太网的现场总线，与模拟式或脉冲式接口相比，现场总线具有以下优点:I)省去了数控系统与伺服装置之间的大量接线，抗干扰性高，节省成本。2)传输距离远，可实现远端控制，容纳节点较多，适用于多轴运动控制场合。3)由于总线的通讯周期短，同步精度高，可以完成更高速度高精度的运动控制。各个运动控制厂商和伺服厂商为了市场垄断或占领行业标准，纷纷推出了自己的现场总线协议和标准，光是基于以太网的现场总线就有十几种，如贝加莱的Powerlink总线、倍福公司的EtherCAT总线、博世力士乐的SERCOS III总线、西门子的Profinet总线、丹纳赫的SynqNet总线以及安川的MECHATROLINK-1II总线等。现场总线国际标准IEC61158历经四版发展到今天，不仅未能统一现场总线间的开放性和互操作性，而且越来越多的公司纷纷推出其各自的现场总线技术，使得该标准目前收录的现场总线技术总数已高达20种之多。此外，还有众多未列入标准目录的公开或非公开的现场总线技术。基于以太网的现场总线大都采用主从站连接方式，主站连接运动控制器，采用普通网卡或是专用ASIC，从站连接伺服驱动系统，采用ASIC，主站和从站之间通过网线组成环型或是链状拓扑结构。主站通过专用芯片或者是修改普通网卡的驱动程序实现和从站的实时同步通信。为了提高开放性，扩大应用范围，许多总线应用层是对用户开放的，如EtherCAT 总线、SERCOSIII 总线等。目前国外的数控系统基本上都有自己的现场总线和伺服驱动系统，如德国的西门子和日本的发那科，总线协议不开放。国内数控系统基本上还是采用模拟式或脉冲式接口，主要是因为伺服控制技术研究落后，国产伺服主要集中在低端产品领域，尚没有能力研发基于总线的中高端伺服驱动系统；总线技术不够成熟，虽然一些国产数控系统也推出了自己的总线，但都只能连接自己的伺服驱动系统，不能兼容其它类型总线的伺服驱动系统，所以难以推广应用。这样在涉及到多轴运动控制和一些特殊运动控制场合，如需要力矩电机或直驱电机等国内伺服达不到要求必须选用国外产品的情况下，传统的数控系统就难以满足。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种兼容多种伺服通信接口的数控系统、模拟式数控系统、脉冲式数控系统以及总线式数控系统，用于使得数控系统兼容模拟量、脉冲式和总线等多种通信接口。为了实现上述目的，本技术提供一种兼容多种伺服通信接口的数控系统，其特征在于，包括:主处理器、协处理器、开关量接口、模拟式接口、脉冲式接口、总线接口 ；所述主处理器与所述协处理器通过标准以太网进行通信，与所述开关量接口、所述模拟式接口、所述脉冲式接口、所述总线接口通过PCI总线通信；所述数控系统通过所述模拟式接口、所述脉冲式接口、所述总线接口向伺服驱动系统输出信号，并控制所述伺服驱动系统。所述的兼容多种伺服通信接口的数控系统，其中，所述开关量接口将所述主处理器发送的输出数据转换成开关量输出信号，并将外部开关量输入信号转换成数据值；所述开关量接口为基于PCI总线的开关量输入输出卡，支持多路开关量输入和输出。所述的兼容多种伺服通信接口的数控系统，其中，所述模拟式接口将所述主处理器发送的速度数据转换成电压信号控制所述伺服驱动系统，并将所述伺服驱动系统的编码器反馈输入信号转换成数据值；所述模拟式接口为基于PCI总线的模拟式运动控制卡，支持多路模拟量输出和编码器反馈输入。所述的兼容多种伺服通信接口的数控系统，其中，所述脉冲式接口将所述主处理器发送的位置数据转换成脉冲串控制所述伺服驱动系统，并将所述伺服驱动系统的编码器反馈输入信号转换为数据值；所述脉冲式接口为基于PCI总线的脉冲式运动控制卡，支持多路脉冲输出和编码器反馈输入。所述的兼容多种伺服通信接口的数控系统，其中，所述总线接口接收所述主处理器发送的数据并将该数据发送到所述伺服驱动系统，获取所述伺服驱动系统的反馈数据供所述主处理器读取；所述总线接口为EtherCAT总线主站卡或SERCOSIII总线主站卡。所述的兼容多种伺服通信接口的数控系统，其中，所述主处理器为基于X86系列处理器的工业微机，支持多个PCI插槽，并运行Windows操作系统和RTX实时子系统，支持多种开放式实时以太网协议的运行。所述的兼容多种伺服通信接口的数控系统，其中，所述协处理器为基于ARM内核的核心板，该核心板集成包含键盘、显示器、USB接口、网络接口的外围电路，并运行Iinux操作系统。本技术还提出了一种模拟式数控系统，其特征在于，包括:所述的数控系统、输入输出模块、伺服驱动系统；所述开关量接口与所述输入输出模块连接，所述模拟式接口与所述伺服驱动系统连接。本技术还提出了一种脉冲式数控系统，其特征在于，包括:所述的数控系统、输入输出模块、伺服驱动系统；所述开关量接口与输入输出模块连接，所述脉冲式接口与所述伺服驱动系统连接。本技术还提出了一种总线式数控系统，其特征在于，包括:所述的数控系统、输入输出模块、具有总线接口的伺服驱动系统；所述开关量接口与所述输入输出模块连接，所述总线接口与所述具有总线接口的伺服驱动系统连接。与现有技术相比，本技术的技术效果是:本技术的数控系统支持模拟量/脉冲/总线多种通信接口，可根据控制精度和控制轴数要求选择相应控制方式，系统适用范围广。本技术的数控系统总线通信软件运行在Windows平台上，Windows平台良好的开放性支持多种基于实时以太网的现场总线主站协议，系统只需更换总线接口卡和安装相应驱动软件，即可实现不同类型总线的扩展，支持多个厂家的伺服驱动系统。附图说明图1是本技术兼容多种伺服通信接口的数控系统硬件结构示意图；图2是本技术兼容多种伺服通信接口的数控系统软件结构示意图；图3是本技术系统通过模拟式接口控制伺服驱动系统的结构示意图；图4是本技术系统通过脉冲式接口控制伺服驱动系统的结构示意图；图5是本技术系统通过总线接口控制伺服驱动系统的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼容多种伺服通信接口的数控系统，其特征在于，包括：主处理器、协处理器、开关量接口、模拟式接口、脉冲式接口、总线接口；所述主处理器与所述协处理器通过标准以太网进行通信，与所述开关量接口、所述模拟式接口、所述脉冲式接口、所述总线接口通过PCI总线通信；所述数控系统通过所述模拟式接口、所述脉冲式接口、所述总线接口向伺服驱动系统输出信号，并控制所述伺服驱动系统。

【技术特征摘要】
1.一种兼容多种伺服通信接口的数控系统，其特征在于，包括:主处理器、协处理器、开关量接口、模拟式接口、脉冲式接口、总线接口 ； 所述主处理器与所述协处理器通过标准以太网进行通信，与所述开关量接口、所述模拟式接口、所述脉冲式接口、所述总线接口通过PCI总线通信； 所述数控系统通过所述模拟 式接口、所述脉冲式接口、所述总线接口向伺服驱动系统输出信号，并控制所述伺服驱动系统。2.根据权利要求1所述的兼容多种伺服通信接口的数控系统，其特征在于，所述开关量接口将所述主处理器发送的输出数据转换成开关量输出信号，并将外部开关量输入信号转换成数据值； 所述开关量接口为基于PCI总线的开关量输入输出卡，支持多路开关量输入和输出。3.根据权利要求1所述的兼容多种伺服通信接口的数控系统，其特征在于，所述模拟式接口将所述主处理器发送的速度数据转换成电压信号控制所述伺服驱动系统，并将所述伺服驱动系统的编码器反馈输入信号转换成数据值； 所述模拟式接口为基于PCI总线的模拟式运动控制卡，支持多路模拟量输出和编码器反馈输入。4.根据权利要求1所述的兼容多种伺服通信接口的数控系统，其特征在于，所述脉冲式接口将所述主处理器发送的位置数据转换成脉冲串控制所述伺服驱动系统，并将所述伺服驱动系统的编码器反馈输入信号转换为数据值； 所述脉冲式接口为基于PCI总线的脉冲式运动控制卡，支持多路脉冲输出和编码器反馈输入。5.根据权利要求1所述的兼容多种伺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英，
申请(专利权)人：北京计算机技术及应用研究所，北京航天爱威电子技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：