[发明专利]一种基于FPGA的装卸料机运动控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的装卸料机运动控制系统，用于对核电站的装卸料机进行运动控制，所述装卸料机由若干不同的运行机构构成，所述装卸料机的所述运行机构包括大车、小车和主提升机构，其特征是：包括主控制器（1）以及与所述主控制器（1）相连的FPGA装置（2），所述FPGA装置（2）用于根据所述主控制器（1）发出的运动指令选择与所述运动指令相应的运动模式，并采用所述运动模式控制所述装卸料机的运动，所述主控制器（1）用于根据操作人员的输入和选择以及所述装卸料机的各个所述运行机构的状态进行逻辑判断，针对各个所述运行机构发出不同的所述运动指令；所述主控制器（1）发出的所述运动指令包含运动相关的参数，所述参数包括如速度、加速度、方向、目标位置；

所述FPGA装置（2）为设置有FPGA芯片的FPGA控制平台，所述FPGA装置（2）包括与所述主控制器（1）相连的数据通讯模块（3），还包括依次串联的运动模式选择模块（4）、运动执行模块（5）、结果输出模块（6），所述数据通讯模块（3）还分别连接所述运动模式选择模块（4）和所述运动执行模块（5），还包括与所述运动执行模块（5）相连的高速信号采集模块（8）；

所述数据通讯模块（3）用于建立所述主控制器（1）与所述FPGA装置（2）之间的数据交换通道，将所述运动指令发送至所述运动模式选择模块（4）和所述运动执行模块（5）；所述数据通讯模块（3）还用于定义数据的数量、名称、数值；所述数据是指所述主控制器（1）与所述FPGA装置（2）之间交换的数据，所述数据包括所述运动指令；

所述高速信号采集模块（8）与设置在所述装卸料机上的若干外部传感器相连，所述外部传感器用于采集外部信号，所述高速信号采集模块（8）用于对所述外部传感器的采集的所述外部信号进行并行采集和数学运算处理，同时将所述外部信号和所述数学运算处理的结果传递给所述运动执行模块（5）；所述外部信号包括开关量、模拟量和编码器数字信号；所述外部信号的采集和所述数学运算处理均为并行完成；

所述运动模式选择模块（4）用于根据所述外部信号和所述主控制器（1）发出的所述运动指令，基于所述装卸料机的设备状态，选择正确的运动模式，并将选择的所述运动模式传递给所述运动执行模块（5）；

所述运动模式包括：

自动模式下的大车两轴同步运行、大车和小车和主提升机构同步运行、联锁旁路运行；

手动模式下的大车两轴同步运行、大车和小车和主提升机构同步运行、联锁旁路运行；

所述运动执行模块（5）用于根据所述运动模式和所述外部信号，调用所述FPGA芯片的内核对与所述运行机构的运动相关的位置、速度、加速度进行运算；所述运动执行模块（5）能够调用所述FPGA芯片的不同的所述内核分别对各个不同的所述运行机构进行所述运算；所述运算的结果能够控制各个所述运行机构分别实现各自的运行，从而实现所述运动模式的运行；所述运算的结果包括速度给定，方向、使能信号；

所述结果输出模块（6）与外部的伺服驱动器相连，所述装卸料机的所述运行机构通过伺服电机驱动，所述伺服驱动器用于驱动所述伺服电机；所述结果输出模块（6）用于将所述运动执行模块（5）的所述运算的结果输出给所述伺服驱动器，并通过所述伺服驱动器驱动所述伺服电机，实现所述装卸料机的所述运行机构按照所述运动模式运行。

2.如权利要求1所述的基于FPGA的装卸料机运动控制系统，其特征是：还包括故障错误处理模块（7），所述故障错误处理模块（7）分别与所述数据通讯模块（3）、所述运动执行模块（5）、所述结果输出模块（6）、所述高速信号采集模块（8）相连，所述故障错误处理模块（7）用于同时处理所述运动执行模块（5）和所述高速信号采集模块（8）传递的错误信息，分析后进行分类并发出响应指令给所述运动执行模块（5）停止运动，同时经过所述数据通讯模块（3）将相关的所述错误信息和所述响应指令传递给所述主控制器（1）。

3.如权利要求2所述的基于FPGA的装卸料机运动控制系统，其特征是：所述数据通讯模块（3）、所述运动模式选择模块（4）、所述运动执行模块（5）、所述结果输出模块（6）、所述故障错误处理模块（7）、所述高速信号采集模块（8）均由所述FPGA芯片中的可编辑电路构成和实现相互间的连接。