[发明专利]一种独立式多轴运动控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种独立式多轴运动控制器，属于智能控制器领域。

背景技术

运动控制器是通过对以电机驱动的目标装置或设备进行协调控制，使其按照预期的作业轨迹进行运动的控制装置。它是电子、机械制造业的核心技术装备。从与主控计算机数据通信方式来分，目前运动控制器主要分为两类：一是基于计算机标准并行总线(如PCI、ISA总线)的运动控制器，二是基于计算机标准串行总线(如USB、RS-232、Ethernet等)的运动控制器。前者通常做成控制卡，通过″金手指″与主控计算机主板扩展槽物理连接，并与主控机共电源。后者通常做成独立控制器，通过″串行通信电缆″与主控计算机连接，由于它在结构上与主控机完全脱离，所以又称独立式运动控制器。实践表明，基于并行总线的运动控制器存在以下不足：(1)运动控制卡不能脱离主控计算机主板，易受电磁辐射干扰；(2)运动控制卡与主机共电源，易产生电源耦合，特别是影响模拟控制(DAC)输出的控制精度；(3)运动控制卡通过″金手指″与主控计算机并行总线作机械接触连接，易产生接触不良，使控制系统不稳定；(4)运动控制器(或主控计算机)与伺服驱动器之间需要相对较长的电缆连接，易受环境影响。

发明内容

本发明针对上述缺点，提供一种高速高可靠性的独立式多轴运动控制器。

本发明可以通过采取以下技术方案予以实现：

一种独立式多轴运动控制器，由主控板、通信板、接口板和电源板组成，安装在一个带散热孔、AC220V电源和输入输出连接端子的屏蔽盒内。其中主控板由DSC处理器、DSC外部总线、FPGA芯片、外部SRAM以及其它接口电路构成。通信板由千兆以太网物理芯片、脉冲变压器、LCD显示模块以及通用可编程IO端子等构成。接口板由光电编码器输入接口端子、模拟输入端子、模拟控制输出端子、脉冲控制输出以及光电隔离输入/输出端子等构成。所述FPGA芯片包括RSIC微处理器、10/100/1000Mbps以太网MAC接口模块、控制脉冲输出接口模块、光电编码器输入接口模块、高速位置捕捉模块、数字I/O接口模块、双向FIFO内存和LCD接口。控制脉冲输出接口模块、光电编码器输入接口模块和数字I/O接口模块的一端分别通过DSC外部总线与DSC处理器相连，另一端通过接口板的连接端子与目标设备的相应接口相连；以太网MAC接口模块的一端与RSIC微处理器相连，另一端通过通信板上的千兆以太网物理芯片及网络变压器和RJ45与远程计算机相连。在通信板上集成一个LCD显示屏，该显示屏通过通信板上的连接器接入DSC外部总线。

本发明还可以包括外部SRAM，所述外部SRAM通过DSC外部总线与DSC处理器相连，用于传输和保存数据。

本发明还包括所述通信板上远程主控计算机客户端应用程序采用G-代码和GALIL宏指令；应用程序通过编译器生成数据文件，并通过TELNET协议下载到DSC运行。

本发明所述FPGA芯片上生成有3个TELNET服务器，其中1个用于控制器信息的传送；1个用于实时指令的传送；1个用于程序指令的传送。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：本发明采用SOC(System on Chip)技术，在单片FPGA上集成了运动控制器的高速接口，再通过DSC处理器对各高速接口进行控制，实现对目标设备(通常是数控系统、机器人系统)的高速、高精度、全闭环位置控制，同时，增设以太网接口，能实现远程控制。本发明应用FPGA，SOC和DSC技术，实现了一种高性能独立式运动控制器，可广泛应用于高速精密数控机床、工业机器人、三坐标测量机、高速贴片机、激光雕刻、等离子切割、PCB钻铣床等其他需要高速、高精度的位置控制的各种场合。

附图说明

图1是本发明的高性能独立式多轴运动控制器的结构框图。

图2是本发明的运动控制器系统软体结构。

图3是本发明的以太网数据通信指令系统示意图。

图4是本发明的DSC运动控制指令系统流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细描述。