[实用新型]一种EtherCAT总线数控系统接口模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及EtherCAT工业以太网总线技术与模拟量主轴、手轮单元和通用数字输入输出数控系统多功能接口领域，尤其涉及到一种EtherCAT总线数控系统接口模块。

背景技术

工业以太网现场总线技术作为工业控制的集成组件已得到日益普及与推广，这使基于PC的控制系统得到更加广泛的应用。虽然控制器CPU特别是IPC(Industry PC)性能发展迅猛，但由于传统以太网现场总线技术所采用的介质访问方式——带有冲突检测的载波侦听多路访问机制CSMA/CD，是一种非确定性的介质访问控制方式，在间歇传输、突发性长报文以及在节点数少、负载轻的情况下，传输具有很好的效率，但在节点数增多、数据通信量增大、负载加重的情况下，其效率明显下降，这也成为制约控制系统性能发展的“瓶颈”之一。针对此情况，国内外开发出多种新的工业以太网现场总线技术，其中较为成熟并得到广泛应用的有：EtherCAT、SERCOSIII、POWERLINK、Ethernet/IP、Modbus/TCP、PROFINET。其中EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)主张″以太网控制自动化技术″，由德国BECKHOFF自动化公司于2003年提出，并于2007年12月成为国际标准，是IEC61158和IEC61784中定义的第十二种通信协议标准。它是开放的实时以太网络通讯协议，采用商用的标准网卡(NIC)或任何主板集成的以太网控制器用作硬件接口，为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新的标准，降低了现场总线的使用成本，有效数据率可达90％以上，传输速率：2×100Mbaud，全双工特性完全得以应用，是直达I/O层的实时以太网，无须下挂子系统，所有设备共存于同一个总线上。EtherCAT介质访问(MAC)采用主从式模式，主站完全由软件实现通信功能，在数据链路层采用了实时调度的软件核，并提供了过程数据传输的独立通道，从站采用专用硬件芯片。EtherCAT作为工业自动化以太网解决方案，以其超高速、通用、开放、低成本实现获得了广大工控厂商的青睐，国际上已经有多个厂家研发出自己的主站产品和从站芯片，国内也有多家开始着力于该技术的产品开发，特别是从站的开发。

主轴功能、手轮单元与通用数字输入输出是数控系统的基本功能，是具有EtherCAT通信功能数控系统的必备从站。一般数控系统中，通常使用模拟量电压输出控制主轴，使用专用的接口接收手轮单元脉冲信号，使用一个具有通用数字输入输出(16Input/16Output)功能的40针牛角头接口专门处理数控机床操作面板的按钮及其指示灯。市场上现有的支持EtherCAT总线的主轴，支持EtherCAT总线的手轮单元接收模块，通用数字输入输出模块相互独立，只能各自独立作为EtherCAT通信网络的一种从站，而且供应商全部源自国外厂家，接口标准不一，价格昂贵，交货期长，严重地制约了EtherCAT在数控系统中的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述缺陷，提供一种结构简易、价格低廉、接线简单、通用性强的EtherCAT总线数控系统接口模块。

本实用新型是通过如下方式实现的：

一种EtherCAT总线数控系统接口模块，其特征在于：包括架体2，在所述的架体2内部嵌有基于EtherCAT总线技术的集成电路板1；

所述的集成电路板1包括基于EtherCAT技术的ESC芯片17、第一网络接口11、第二网络接口12、MCU芯片调试接口16、模拟量主轴接口19、手轮单元接口110、通用数字输入输出接口112、MCU单片机芯片111、内部电源模块18、外部电源输入口15；

所述的第一网络接口11通过第一网络接口控制芯片13与基于EtherCAT技术的ESC芯片17相连接，第二网络接口12通过第二网络接口控制芯片14与基于EtherCAT技术的ESC芯片17相连接；

所述的基于EtherCAT技术的ESC芯片17与MCU单片机芯片111相连接；所述的MCU芯片调试接口16、模拟量主轴接口19、手轮单元接口110、通用数字输入输出接口112分别与MCU单片机芯片111相连接；所述的内部电源模块18与基于EtherCAT技术的ESC芯片17、MCU单片机芯片111相连接；所述的内部电源模块18与外部电源输入口15相连接；所述的外部电源输入口15设于集成电路板1上。