CN107305363A - 多轴运动控制器 - Google Patents
多轴运动控制器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107305363A CN107305363A CN201610244103.1A CN201610244103A CN107305363A CN 107305363 A CN107305363 A CN 107305363A CN 201610244103 A CN201610244103 A CN 201610244103A CN 107305363 A CN107305363 A CN 107305363A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- controller
- module
- motor
- motion controller
- axis motion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/414—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
本发明提供了一种多轴运动控制器，包括控制系统、核心控制卡、电机板和电机；其中，所述控制系统包括用户模块、内核模块以及设备驱动器；所述用户模块连接所述内核模块；所述内核模块包括实时内核；所述实时内核包括任务控制器、运动控制器以及IO控制器；所述用户模块设置有人机界面模块；所述人机界面模块连接所述任务控制器，所述任务控制器通过运动控制器、IO控制器分别连接设备驱动器；所述设备驱动器依次通过核心控制卡、电机卡、电机驱动器驱动所述电机。本发明结构简单，布局合理，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及控制器，具体地，涉及一种多轴运动控制器。
背景技术
多轴联动控制系统在工业上有着广泛的应用，机床数控系统和工业机器人控制系统都属于多轴联动控制系统。多轴联动运动控制器技术随着电子技术和软件技术的发展，近十年来发展迅速，不断更新换代。国外运动控制器技术已经发展到第六代——基于PC的运动控制器，而且基于该技术的产品已经成为市场主流。
而我国对第六代PC运动控制器的研究才刚刚开始，仍有很多问题等待研究和解决。如何对Windows操作系统进行实时性改造是PC运动控制器的主要技术难题，国内对这个问题还没有进行过详尽的研究和分析，仍停留在初步概念探讨阶段，对于运动控制器涉及到的算法也停留在理论探讨，而缺乏和运动控制器的实际结合和实施。所以基于PC的运动控制器是一个值得研究的新课题，进行这一研究将有助于缩短我国在该领域与国外的技术差距，推动我国工业自动化的发展
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多轴运动控制器。
根据本发明提供的多轴运动控制器，包括windows控制系统、核心控制卡、电机板和电机；
其中，所述windows控制系统包括用户模块、内核模块以及设备驱动器；
所述用户模块连接所述内核模块；所述内核模块包括实时内核；所述实时内核包括任务控制器、运动控制器以及IO控制器；所述用户模块设置有人机界面模块；
所述人机界面模块连接所述任务控制器，所述任务控制器通过运动控制器、IO控制器分别连接设备驱动器；
所述设备驱动器依次通过核心控制卡、电机卡、电机驱动器驱动所述电机。
优选地，还包括第一通信模块、第二通信模块以及第三通信模块；
其中，所述人机界面模块与所述任务控制器之间通过第一通信模块连接；
所述任务控制器和所述运动控制器之间通过第二通信模块连接；
所述任务控制器和所述IO控制器之间通过第三通信模块连接。
优选地，所述windows控制系统设置有多个PCI接口；
所述设备驱动器通过一PCI接口与核心控制卡连接。
优选地，所述核心控制卡包括FPGA芯片；
所述FPGA芯片依次通过电机卡、电机驱动器驱动所述电机。
优选地，还包括手持控制器、所述windows控制系统设置有HDMI接口、USB接口；
所述设备驱动器通过HDMI接口、USB接口与手持控制器的输入端口连接；所述手持控制器的输出端口与核心控制卡的CAN接口连接。
优选地，还包括EtherCAT接口；
所述windows控制系统通过所述EtherCAT接口与所述电机驱动器连接。
优选地，所述人机界面模块与所述任务控制器之间、所述任务控制器和所述运动控制器之间以及所述任务控制器和所述IO控制器之间内存共享。
优选地，所述核心控制卡设置有扩展接口，所述核心控制卡通过所述扩展接口与所述电机相连。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明设置有windows控制系统，能够基于PC硬件实现，处理能力最快，软件支持最为完善；
2、本发明扩展核心控制卡以FPGA芯片为核心，同时具备EIIC扩展接口、电机板专用扩展接口和CAN接口，EIIC扩展接口连接扩展IO板，具有开关量和模拟量输入输出功能。
3、本发明结构简单，布局合理，易于推广。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本实施例中，本发明提供的多轴运动控制器，包括windows控制系统、核心控制卡、电机板和电机；
其中，所述windows控制系统包括用户模块、内核模块以及设备驱动器；
所述用户模块连接所述内核模块；所述内核模块包括实时内核；所述实时内核包括任务控制器、运动控制器以及IO控制器；所述用户模块设置有人机界面模块；
所述人机界面模块连接所述任务控制器，所述任务控制器通过运动控制器、IO控制器分别连接设备驱动器；
所述设备驱动器依次通过核心控制卡、电机卡、电机驱动器驱动所述电机。
本发明提供的多轴运动控制器，还包括第一通信模块、第二通信模块以及第三通信模块；
其中，所述人机界面模块与所述任务控制器之间通过第一通信模块连接；
所述任务控制器和所述运动控制器之间通过第二通信模块连接；
所述任务控制器和所述IO控制器之间通过第三通信模块连接。
所述windows控制系统设置有多个PCI接口；所述设备驱动器通过一PCI接口与核心控制卡连接。
所述核心控制卡包括FPGA芯片；
所述FPGA芯片依次通过电机卡、电机驱动器驱动所述电机。
本发明提供的多轴运动控制器，还包括手持控制器、所述windows控制系统设置有HDMI接口、USB接口；
所述设备驱动器通过HDMI接口、USB接口与手持控制器的输入端口连接；所述手持控制器的输出端口与核心控制卡的CAN接口连接。
本发明提供的多轴运动控制器，还包括EtherCAT接口；所述windows控制系统通过所述EtherCAT接口与所述电机驱动器连接。
所述人机界面模块与所述任务控制器之间、所述任务控制器和所述运动控制器之间以及所述任务控制器和所述IO控制器之间内存共享。
所述核心控制卡设置有扩展接口，所述核心控制卡通过所述扩展接口与所述电机相连。
用户软件和实时内核通过共享内存的方式进行信息交互，具体信息交互规则封装到通信函数ADS1.dll里面，用户程序和实时内核只要调用封装好的通信函数即可。第一通信模块、第二通信模块以及第三通信模块均设置有通信函数ADS1.dll。
实时内核每100us运行一次，每次运行短于50us,这样实时内核占用CPU资源的50％左右。任务控制器内部有时间控制机制，使一个周期的运行时间小于15us。运动控制器每周期执行一次细分插补(50us时间的脉冲数据)，运算量比较固定，所以执行时间比较固定。IO控制器每周期更新一次外部设备的输入输出信息，所以执行时间比较固定。这样实时内核以固定的周期100us进入，然后顺序运行一次任务控制器、运动控制器和IO控制器。运动控制器和IO控制器可以调用驱动程序，从而达到对外部设备的控制。例如：调用网卡的EtherCAT驱动，则可以通过该总线对伺服电机和支持该总线的设备进行控制。
扩展核心控制卡采用PCI接口，该卡一方面的功能是提供高精度中断时钟，另一方面控制电机和IO口。该扩展核心控制卡以FPGA芯片为核心，同时具备EIIC扩展接口、电机板专用扩展接口和CAN接口。EIIC扩展接口连接扩展IO板，具有开关量和模拟量输入输出功能。自定义电机专用扩展接口与电机板连接，电机板具备与六路电机驱动器连接能力。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种多轴运动控制器，其特征在于，包括控制系统、核心控制卡、电机板和电机；
其中，所述控制系统包括用户模块、内核模块以及设备驱动器；
所述用户模块连接所述内核模块；所述内核模块包括实时内核；所述实时内核包括任务控制器、运动控制器以及IO控制器；所述用户模块设置有人机界面模块；
所述人机界面模块连接所述任务控制器，所述任务控制器通过运动控制器、IO控制器分别连接设备驱动器；
所述设备驱动器依次通过核心控制卡、电机卡、电机驱动器驱动所述电机。
2.根据权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于，还包括第一通信模块、第二通信模块以及第三通信模块；
其中，所述人机界面模块与所述任务控制器之间通过第一通信模块连接；
所述任务控制器和所述运动控制器之间通过第二通信模块连接；
所述任务控制器和所述IO控制器之间通过第三通信模块连接。
3.根据权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于，所述windows控制系统设置有多个PCI接口；
所述设备驱动器通过一PCI接口与核心控制卡连接。
4.根据权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于，所述核心控制卡包括FPGA芯片；
所述FPGA芯片依次通过电机卡、电机驱动器驱动所述电机。
5.根据权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于，还包括手持控制器、所述控制系统设置有HDMI接口、USB接口；
所述设备驱动器通过HDMI接口、USB接口与手持控制器的输入端口连接；所述手持控制器的输出端口与核心控制卡的CAN接口连接。
6.根据权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于，还包括EtherCAT接口；
所述控制系统通过所述EtherCAT接口与所述电机驱动器连接。
7.根据权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于，所述人机界面模块与所述任务控制器之间、所述任务控制器和所述运动控制器之间以及所述任务控制器和所述IO控制器之间内存共享。
8.根据权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于，所述核心控制卡设置有扩展接口，所述核心控制卡通过所述扩展接口与所述电机相连。
9.根据权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于，所述控制系统为windows控制系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610244103.1A CN107305363A (zh) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | 多轴运动控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610244103.1A CN107305363A (zh) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | 多轴运动控制器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107305363A true CN107305363A (zh) | 2017-10-31 |
Family
ID=60152299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610244103.1A Pending CN107305363A (zh) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | 多轴运动控制器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107305363A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108052063A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-18 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 控制系统、控制芯片及机器人 |
| CN111650886A (zh) * | 2019-03-04 | 2020-09-11 | 南京超颖新能源科技有限公司 | 一种运动控制系统 |
| CN113741247A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-12-03 | 深圳市鑫信腾科技股份有限公司 | 一种运动控制器、运动控制方法及自动化设备 |
| CN114039810A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-02-11 | 至新自动化(北京)有限公司 | 基于以太网的柔性自动化控制系统 |
-
2016
- 2016-04-19 CN CN201610244103.1A patent/CN107305363A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108052063A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-05-18 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 控制系统、控制芯片及机器人 |
| CN111650886A (zh) * | 2019-03-04 | 2020-09-11 | 南京超颖新能源科技有限公司 | 一种运动控制系统 |
| CN113741247A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-12-03 | 深圳市鑫信腾科技股份有限公司 | 一种运动控制器、运动控制方法及自动化设备 |
| CN114039810A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-02-11 | 至新自动化(北京)有限公司 | 基于以太网的柔性自动化控制系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103744342B (zh) | 一种基于双核处理器的pac实时控制系统 | |
| CN107305363A (zh) | 多轴运动控制器 | |
| CN103941650B (zh) | 逻辑与运动集成控制器 | |
| CN202372834U (zh) | 一种双核cpu的嵌入式数控系统 | |
| CN1752874A (zh) | 基于片上系统的嵌入式运动控制方法及装置 | |
| CN103901822A (zh) | 一种多轴联动运动控制系统 | |
| CN103744353B (zh) | 运动控制系统及运动控制方法 | |
| CN104133400A (zh) | 一种基于数字总线的转盘磨刀机嵌入式控制器 | |
| CN102520689A (zh) | 基于龙芯处理器和fpga技术的嵌入式控制器 | |
| CN105892412A (zh) | 基于自定义总线的多轴运动控制系统硬件架构 | |
| CN103324541A (zh) | 软件之间数据自动传输的方法 | |
| CN204065733U (zh) | 一种基于数字总线的转盘磨刀机嵌入式控制器 | |
| CN202120300U (zh) | Arm+fpga组成的计数器装置 | |
| CN207488786U (zh) | 一种工业自动化控制器 | |
| CN203849591U (zh) | 多轴联动运动控制系统 | |
| CN105824270A (zh) | 多轴运动控制器及其闭环pwm脉冲的控制方法 | |
| CN105511394B (zh) | 一种在fpga平台实现plc控制的方法 | |
| RU2660332C2 (ru) | Способ работы устройства автоматизации | |
| CN205193561U (zh) | Miii总线数控装置 | |
| CN203217346U (zh) | 配料控制系统及工程机械 | |
| CN202362643U (zh) | 一种组合机床控制系统 | |
| CN202600428U (zh) | 一种与高压变频器通讯的智能控制柜 | |
| CN206489436U (zh) | 一种新型的plc控制器 | |
| CN204536861U (zh) | 用于数控机床的数控系统 | |
| CN205375150U (zh) | 一种在fpga平台实现plc控制装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171031 |