CN106527305A - 一种多轴伺服运动控制器和运动控制系统 - Google Patents

一种多轴伺服运动控制器和运动控制系统 Download PDF

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易勇帆
王钦若
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Abstract

本发明实施例公开了一种多轴伺服运动控制器和运动控制系统，其中，该多轴伺服运动控制器包括：主板、STM32F427主控芯片、MCX514运动控制芯片、MCX501运动控制芯片；所述主板上设置有所述STM32F427主控芯片、所述MCX514运动控制芯片和所述MCX501运动控制芯片。本发明实施例通过采用STM32+MCX514为控制核心的控制器：一方面STM32具有功耗低，性能强，成本低的优点。另一方面MCX514大大简化了运动控制系统的软硬件结构和开发工作，所有实时运动控制可交由运动控制芯片来处理。本发明实施例还公开了一种运动控制系统。

Description

一种多轴伺服运动控制器和运动控制系统
技术领域
本发明涉及运动控制器领域，尤其涉及一种多轴伺服运动控制器。
背景技术
运动控制器分为两大类：嵌入式控制器和基于PC(个人电脑)的控制器。基于PC的控制器又分为两大类：使用高速现场总线(如EtherCAT或PowerLink)和“PC+运动控制卡”的运动控制器控制器。使用高速现场总线即工控机端通过通讯线缆走总线协议与控制板卡连接；PC+运动控制卡即将运动控制卡插入主机PCI插槽中，将PC机的信息处理能力和开放式的特点与运动控制卡的运动轨迹控制能力有机地结合在一起。
目前的运动控制器存在以下缺点：
嵌入式系统的运算能力和存储容量有限，造成升级、扩展困难。因此，目前高端市场主要以基于PC的系统为主；
使用高速现场总线的控制器，总线协议裁剪复杂，开发周期长，开发成本高；对已有的伺服驱动器不兼容，无法通信；
PC+运动控制卡式的运动控制器需要将运动控制卡插入计算机主板，通用的工业PC机软硬件不可裁剪，无法降低成本和适应特定场合。通用工业PC机采用非实时的Windows系统，无法满足加工需求；PC机容易死机，无法满足工业现场的要求。
因此，提供一种高速高精度多轴伺服运动控制器和运动控制系统为本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种多轴伺服运动控制器和运动控制系统，控制器架构稳定可靠，设计科学，且控制系统架构科学，利用PC机使用的便捷性和运动控制器的可靠性，提高了用户体验。
本发明实施例提供了一种多轴伺服运动控制器，包括：
主板、STM32F427主控芯片、MCX514运动控制芯片、MCX501运动控制芯片；
所述主板上设置有所述STM32F427主控芯片、所述MCX514运动控制芯片和所述MCX501运动控制芯片。
优选地，所述STM32F427主控芯片与所述MCX514运动控制芯片通过FSMC总线连接；
所述STM32F427主控芯片与所述MCX501运动控制芯片通过FSMC总线连接。
优选地，本发明实施例提供的一种多轴伺服运动控制器还包括：接口；
所述主板和所述接口通过接插件连接。
优选地，所述接口设置有电源转换模块电路。
优选地，所述接口设置有信号隔离模块电路。
优选地，所述接口设置有以太网W5500模块电路。
优选地，所述接口设置有AD7606采样模块电路。
优选地，所述接口设置有232/485通讯模块电路。
优选地，所述信号隔离模块电路包括：高速磁耦隔离模块电路和低速光耦隔离模块电路。
优选地，本发明实施例还提供了一种运动控制系统，包括：如以上所述的多轴伺服运动控制器、PC端、伺服驱动器和电机；
所述多轴伺服运动控制器和所述PC端通过ETHERNET总线连接；
所述多轴伺服运动控制器和所述伺服驱动器连接；
所述伺服驱动器和所述电机连接；
其中，所述多轴伺服运动控制器用于获取到所述PC端发送的加工点位信息后，发送控制信号至所述伺服驱动器，使得所述伺服驱动器控制所述电机行走与所述控制信号对应的轨迹。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例提供了一种多轴伺服运动控制器和运动控制系统，其中，该多轴伺服运动控制器包括：主板、STM32F427主控芯片、MCX514运动控制芯片、MCX501运动控制芯片；所述主板上设置有所述STM32F427主控芯片、所述MCX514运动控制芯片和所述MCX501运动控制芯片。本发明实施例通过采用STM32+MCX514为控制核心的控制器：一方面STM32具有功耗低，性能强，成本低的优点。另一方面MCX514大大简化了运动控制系统的软硬件结构和开发工作，所有实时运动控制可交由运动控制芯片来处理。
具体地，本发明实施例还提供的一种运动控制系统，充分利用PC机的便捷性和日益提高的性能，任何人都能很快的熟悉操作，不必去记住嵌入式面板上复杂的按钮和功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种多轴伺服运动控制器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种运动控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种多轴伺服运动控制器和运动控制系统，控制器架构稳定可靠，设计科学，且控制系统架构科学，利用PC机使用的便捷性和运动控制器的可靠性，提高了用户体验。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种多轴伺服运动控制器的一个实施例，包括：
主板、STM32F427主控芯片、MCX514运动控制芯片、MCX501运动控制芯片；
主板上设置有STM32F427主控芯片、MCX514运动控制芯片和MCX501运动控制芯片。
进一步地，STM32F427主控芯片与MCX514运动控制芯片通过FSMC总线连接；
STM32F427主控芯片与MCX501运动控制芯片通过FSMC总线连接。
进一步地，本发明实施例提供的一种多轴伺服运动控制器还包括：接口；
主板和接口通过接插件连接。
进一步地，接口设置有电源转换模块电路。
进一步地，接口设置有信号隔离模块电路。
进一步地，接口设置有以太网W5500模块电路。
进一步地，接口设置有AD7606采样模块电路。
进一步地，接口设置有232/485通讯模块电路。
进一步地，信号隔离模块电路包括：高速磁耦隔离模块电路和低速光耦隔离模块电路。
在本实施例中，控制器架构由主板和接口组成，主板上主要有STM32F427作为主控芯片，MCX514和MCX501作为专用的运动控制芯片，主控芯片与专用运动控制芯片之间通过FSMC总线连接，对其读写命令和数据。主控板和接口板通过接插件进行连接。
接口板上主要分布电源转换模块电路，信号隔离模块电路(高速磁耦隔离和低速光耦隔离)，以太网W5500模块电路，AD7606采样模块电路，232/485通讯模块电路等。
请参阅图2，本发明实施例提供的一种运动控制系统的一个实施例，包括：如以上所述的多轴伺服运动控制器、PC端、伺服驱动器和电机；
多轴伺服运动控制器和PC端通过ETHERNET总线连接；
多轴伺服运动控制器和伺服驱动器连接；
伺服驱动器和电机连接；
其中，多轴伺服运动控制器用于获取到PC端发送的加工点位信息后，发送控制信号至伺服驱动器，使得伺服驱动器控制电机行走与控制信号对应的轨迹。
在本实施例中，该运动控制系统的上位机为PC机，实时运动控制器为STM32和MCX514的架构。将CAD文件的导入，G代码解释，加工路径生成等放在上位机上完成；生成好的指令再发送到运动控制器上执行。人机交互性能好，上位机软件扩展性强，应用场合广，控制器定位速度精度高。
通过运行在工控机上的上位机软件，将导入的CAD图纸读取后，转化成要加工的点位信息(G代码)；G代码通过ETHERNET总线发送给控制器，控制器收到加工的点位信息后，发送脉冲/方向控制信号给伺服驱动器(SC)控制电机(SM)走相应的规划轨迹。
32路的I/O将采集的开关信号(如限位，安全防护，紧急停车等)发送给控制器，起到安全保护的作用。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多轴伺服运动控制器，其特征在于，包括：主板、STM32F427主控芯片、MCX514运动控制芯片、MCX501运动控制芯片；
所述主板上设置有所述STM32F427主控芯片、所述MCX514运动控制芯片和所述MCX501运动控制芯片。
2.根据权利要求1所述的多轴伺服运动控制器，其特征在于，所述STM32F427主控芯片与所述MCX514运动控制芯片通过FSMC总线连接；
所述STM32F427主控芯片与所述MCX501运动控制芯片通过FSMC总线连接。
3.根据权利要求1所述的多轴伺服运动控制器，其特征在于，还包括：接口；
所述主板和所述接口通过接插件连接。
4.根据权利要求3所述的多轴伺服运动控制器，其特征在于，所述接口设置有电源转换模块电路。
5.根据权利要求4所述的多轴伺服运动控制器，其特征在于，所述接口设置有信号隔离模块电路。
6.根据权利要求5所述的多轴伺服运动控制器，其特征在于，所述接口设置有以太网W5500模块电路。
7.根据权利要求6所述的多轴伺服运动控制器，其特征在于，所述接口设置有AD7606采样模块电路。
8.根据权利要求7所述的多轴伺服运动控制器，其特征在于，所述接口设置有232/485通讯模块电路。
9.根据权利要求5所述的多轴伺服运动控制器，其特征在于，所述信号隔离模块电路包括：高速磁耦隔离模块电路和低速光耦隔离模块电路。
10.一种运动控制系统，包括：如权利要求1至9所述的多轴伺服运动控制器、PC端、伺服驱动器和电机；
所述多轴伺服运动控制器和所述PC端通过ETHERNET总线连接；
所述多轴伺服运动控制器和所述伺服驱动器连接；
所述伺服驱动器和所述电机连接；
其中，所述多轴伺服运动控制器用于获取到所述PC端发送的加工点位信息后，发送控制信号至所述伺服驱动器，使得所述伺服驱动器控制所述电机行走与所述控制信号对应的轨迹。
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