CN101561663A - 一种运动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运动控制系统及其控制方法，所述系统包括用于产生控制信息的通用处理器，和用于响应所述控制信息并完成运动控制的运动控制器，其中，所述运动控制系统还包括一数据传输模块，所述数据传输模块连接所述运动控制器和通用处理器，用于传输所述通用处理器和所述运动控制器之间的数据信息；所述通用处理器、运动控制器和所述数据传输模块设置在同一电路板上。本发明通过使运动控制器和通用处理器之间通过专用的数据传输模块的实现直接通讯，避免了接插件连接带来的各种问题，提高了运动控制系统的稳定性和可靠性。

Description

一种运动控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种运动控制系统及其控制方法。

背景技术

目前，使用X86结构的运动控制系统有多种结构，其中低成本的有PC104型、工控机结构型等，高可靠性的有工业机箱型，如VME、CampactPCI等。这些结构都是主板通用处理器部分和运动控制器部分分离，通过接插件将通用处理器部分和运动控制器进行连接。

但是通过接插件连接，存在机械接触，其相应的带来振动问题、粉尘问题、老化问题和温度适用性问题等。而且该接插件连接存在的问题，是整个运动控制系统中主要的故障点之一。

因此，现有技术有待改进和提高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺点，提供一种能减少运动控制器与计算机控制系统之间接触故障的一体化的运动控制系统及其控制方法。

本发明的技术方案如下：

一种运动控制系统，包括用于产生控制信息的通用处理器，和用于响应所述控制信息并完成运动控制的运动控制器，其中，所述运动控制系统还包括一数据传输模块，所述数据传输模块连接所述运动控制器和通用处理器，用于传输所述通用处理器和所述运动控制器之间交互的数据。

本发明所述的系统，其中，所述数据传输模块包括判断单元、大块数据传输单元和短指令数据传输单元，所述判断单元分别连接所述通用处理器、运动控制器、大块数据传输单元和短指令数据传输单元；所述大块数据传输单元分别连接所述判断单元、通用处理器和运动控制器；所述短指令数据单元分别连接所述判断单元、通用处理器和运动控制器；其中，

所述判断单元，用于接收所述通用处理器或所述运动控制器发送的数据，根据所述数据的类型，选择所述大块数据传输单元或者短指令数据传输单元进行数据传输；

所述大块数据传输单元，用于接收并存储所述判断单元发送来的大块数据；

所述短指令数据传输单元，用于接收并存储所述判断单元发送来的短指令数据。

本发明所述的系统，其中，所述系统还包括连接所述数据传输模块的整合型接口模块，用于实现所述系统内部信号与外界信息的交互；所述接口模块包括人机界面控制接口、USB接口、现场总线接口、键盘接口和串口。

本发明所述的系统，其中，所述大块数据传输单元为双端口存储器。

本发明所述的系统，其中，所述短指令数据传输单元为短指令存储器。

本发明所述的系统，其中，所述双端口存储单元的存储地址中设置有握手标识位。

一种运动控制系统的控制方法，包括以下步骤：

A、通用处理器根据控制指令类型读写数据传输模块，向运动控制器发送控制指令及标志位信号；

B、运动控制器检测所述标志位信号，响应所述控制指令，并通过所述数据传输模块向所述通用处理器发送响应信号及响应标志位信号；

C、所述通用处理器获取所述响应标志位信号，根据所发送的控制指令类型，读写所述数据传输模块，完成数据传输。

本发明所述的控制方法，其中，所述步骤A还包括以下步骤：

A1、当所述控制指令为短指令时，所述通用处理器向所述数据传输模块的短指令数据传输单元中写数据，并置标志位信号。

本发明所述的控制方法，其中，所述短指令为控制类指令、参数设置类指令、状态读取类指令或调试指令。

本发明所述的控制方法，其中，所述步骤C包括以下步骤：

C1、当所述控制指令为数据传输指令时，所述通用处理器接收到所述响应标志位后，向所述数据传输模块的大块数据传输单元写数据，同时所述运动控制器从所述大块数据传输单元中读取数据，完成数据传输。

本发明通过使运动控制器和通用处理器之间通过数据传输模块的直接通讯，把通用处理器和运动控制器做到一个印刷电路板上，避免了通过接插件连接带来的问题，提高了运动控制系统的稳定性和可靠性，同时也延长了其使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的运动控制系统结构框图；

图2为本发明实施例的运动控制系统的控制方法流程图；

图3为本发明实施例的运动控制系统置标志位电路图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的较佳实施例加以详细说明。

本发明实施例中，运动控制系统的结构框图如图1所示，其包括运动控制器100和通用处理器200，运动控制器100和通用处理器200之间连接有一用于进行数据通信的数据传输模块300，且运动控制器100和通用处理器200，以及数据传输模块300设置在同一块电路板上。本实施例中的通用处理器200可以是一通用计算机，如通用X86计算机系统，可在该通用处理器200上运行各种工业控制软件，产生进行工业控制的各种控制信息，并将控制信息发送到数据传输模块300进行存储；运动控制器100可以由嵌入式处理器和数字信号处理器共同组成，其主要是从数据传输模块300中读取存储的控制信息，并根据该控制信息完成工业控制的具体动作，实现运动控制。运动控制器100在执行控制信息指令后，产生反馈信息，并将该反馈信息数据存储到数据传输模块300中，通用处理器200从数据传输模块300中读取该反馈信息，并进一步产生控制信息进行运动控制。具体的数据传输方法见本实施例以下描述的运动控制系统的控制方法。

本实施例中，通用处理器200和运动控制器100采用PCI总线协议交换数据，数据传输模块300可以是一双端口存储器，此双端口存储器一侧映射到PCI的地址空间，另一侧映射到运动控制器100，即嵌入式处理器的地址空间。通用处理器200和运动控制器100都可以对双端口存储器进行读写操作，通过共享双端口存储器的内存空间，实现数据的传递。

在进一步的实施例中，运动控制系统还包括一整合接口模块400，其连接数据传输模块300，主要将从通用处理器200和运动控制器100中的通信数据中引出工控显示需要的专用接口，实现人机交互。其专用接口包括运动控制专用信号接口和计算机系统专用信号接口，如人机界面控制接口、USB接口、现场总线接口、键盘接口和串口等。该整合接口模块可用于连接一人机交互模块500，如图1所示，其产生一人机交互界面，将运动控制器和通用处理器之间的控制情况通过该人机交互界面进行显示，以实现完整可视化的工业控制操作。

在进一步的实施例中，数据传输模块300可以由一大块数据传输单元301和一短指令数据传输单元302组成，大块数据传输单元301可以是一双端口存储器，短指令数据传输单元302可以是一短指令存储器，其一起形成两个数据传输通道，分别用于传输大块数据和短指令数据，如图1所示。可以由双端口存储器对需要传输的数据进行判断，也可以采用一单独的判断单元303对需要传输的数据进行判断，如果需要传输的数据为大块的数据，则选择大块数据传输单元301进行传输，如果需要传输的是短指令数据，则选择短指令数据传输单元302进行传输。本实施例中所指的传输，具体是将需要传输的数据存储在数据传输模块中，通用处理器或者运动控制器再从其中读取需要的指令信息或反馈信息，实现数据传输。

在更进一步的实施例中，作为大块数据传输单元301的双端口存储器的地址可以由数据、指令和握手标识组成。其中握手标识可采用其中的两位进行标识，主要用于控制数据传输过程，防止同时写一个地址产生错误。当通用处理器200需要往运动控制器100中写指令时，该地址的握手标识位设置为“01”，当运动存储器响应指令时，该地址的握手标识位设置为“10”；当没有数据传输，处于空闲状态时，该地址的握手标识位设置为“00”。即，当握手标识位设置为“01”时，表示通用处理器200正在往数据传输模块的该地址中写指令，此时不会再接收任何读写该地址的指令及数据，直到该写指令操作完毕，该地址的握手标识位设置为“00”，恢复为空闲状态。如图3所示，以一位地址的握手标识位为例，示意了具体电路图，下面结合图3进行详细描述。

通用处理器写数据到数据传输模块中，并通过写标志位端604写握手标识位；第一D触发器602触发，其输入端接高电平，其输出端输出高电平，经反相器后变为低电平信号输出到运动控制器的读取标志位端606。运动控制器读取标志位端606即可检测到该握手标识位，同时置第一D触发器602的清零信号端607，清除该握手标识位。运动控制器从数据传输模块中读取数据，并写入要返回的数据，并通过运动控制器的应答信号端605给通用处理器发送返回数据准备好的反馈信号，将反馈信号置位，触发第二D触发器601，其输入端接高电平，其反向输出端输出低电平信号，经反相器后，变为高电平输出到通用处理器的读取标志位信号端603。通用处理器检测到该高电平的标志信号后，即可从数据传输模块中读取运动控制器写入得数据，完成数据传输。

本发明的以上实施例中，运动控制器和通用处理器之间通讯的协议使用计算标准协议，除了可以是以上所述的PCI协议外，还可以是ISA、PCI-express等协议。

本发明实施例还提供了以上实施例描述的运动控制系统的控制方法，具体为运动控制器的通用处理器与控制器之间的数据传输方法，其流程图如图2所示，具体步骤描述如下：

步骤S101、通用处理器根据控制指令类型读写数据传输模块，向运动控制器发送控制指令及标志位信号；

当控制指令为短指令时，由于需要传输的数据较少，且需要通信双方及时响应，所以采用存储区较小的短指令数据传输单元。具体操作为：通用处理器向数据传输模块的短指令数据传输单元中写数据，并置标志位信号。其中短指令包括控制类指令、参数设置类指令、状态读取类指令或调试指令。当控制指令为数据传输指令时，除了置标志位信号外，还需要用到大块数据传输单元进行数据的传输。

步骤S102、运动控制器检测标志位信号，响应控制指令，并通过数据传输模块向通用处理器发送响应信号及响应标志位信号；具体标志位的置位逻辑参见前面的描述。

步骤S103、通用处理器获取响应标志位信号，根据所发送的控制指令类型，读写数据传输模块，完成数据传输；

当控制指令为数据传输指令时，通用处理器接收到响应标志位后，向数据传输模块的大块数据传输单元写数据，修改写指针，具体为每写入一个数，使写指针加1；同时运动控制器从大块数据传输单元中读取数据，每读取一个数使读指针加1，完成数据传输。同时检测写指针和读指针的大小，当读取速度大于写速度使，暂时停止读取。以此将大块数据传输单元当成一个同步FIFO进行数据读写，不需要缓存，提高了读写速度。

综上所述，本发明通过使运动控制器和通用处理器之间采用专用模块直接通信，把通用处理器和运动控制器做到同一个印刷电路板上，并对电源供电部分进行统一设计，使运动控制器和通用处理器之间直接通信，并设置握手标识位进行读写过程监控，提高了数据传输可靠性，也避免了通过外部接插件连接带来的问题，解决了运动控制系统的一个重要的故障点，提高了运动控制系统的稳定性和可靠性，同时也延长了其使用寿命。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种运动控制系统，包括用于产生控制信息的通用处理器，和用于响应所述控制信息并完成运动控制的运动控制器，其特征在于，所述运动控制系统还包括一数据传输模块，所述数据传输模块连接所述运动控制器和通用处理器，用于传输所述通用处理器和所述运动控制器之间交互的数据；所述通用处理器、运动控制器和所述数据传输模块设置在同一电路板上。

2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据传输模块包括判断单元、大块数据传输单元和短指令数据传输单元，其中，

所述判断单元，用于接收所述通用处理器或所述运动控制器发送的数据，根据所述数据的类型，选择将所述数据发送到所述大块数据传输单元或者短指令数据传输单元进行传输；

所述大块数据传输单元，用于接收并传输所述判断单元发送来的大块数据；

所述短指令数据传输单元，用于接收并传输所述判断单元发送来的短指令数据。

3、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括连接所述数据传输模块的整合型接口模块，用于实现所述系统内部信号与外界信息的交互；所述接口模块包括人机界面控制接口、USB接口、现场总线接口、键盘接口和串口。

4、如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述大块数据传输单元为双端口存储器。

5、如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述短指令传输数据单元为短指令存储器。

6、如权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述双端口存储单元的存储地址中设置有握手标识位，用于监控数据传输过程。

7、一种如权利要求1所述的运动控制系统的控制方法，包括以下步骤：

A、通用处理器根据控制指令类型读写数据传输模块，向运动控制器发送控制指令及标志位信号；

B、运动控制器检测所述标志位信号，响应所述控制指令，并通过所述数据传输模块向所述通用处理器发送响应信号及响应标志位信号；

C、所述通用处理器获取所述响应标志位信号，根据所发送的控制指令类型，读写所述数据传输模块，完成数据传输。

8、如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤A还包括以下步骤：

A1、当所述控制指令为短指令时，所述通用处理器向所述数据传输模块的短指令数据传输单元中写数据，并置标志位信号。

9、如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述短指令为控制类指令、参数设置类指令、状态读取类指令或调试指令。

10、如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤C包括以下步骤：

C1、当所述控制指令为数据传输指令时，所述通用处理器接收到所述响应标志位后，向所述数据传输模块的大块数据传输单元写数据，同时所述运动控制器从所述大块数据传输单元中读取数据，完成数据传输。

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