CN108398911B - 一种网络结构的多轴运动控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网络结构的多轴运动控制器，该多轴运动控制器包括运动控制主卡、四轴端子板及一台计算机，所述运动控制器主卡设置有MCU处理器及与MCU处理器电路连接的、FPGA电路、DSP数字信号处理电路，其板体上设置有PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9、网口CN8；所述四轴端子板上设置有网口CN14、用于连接驱动器的第一轴信号接口CN10、第二轴信号接口CN11、第三轴信号接口CN12、第四轴信号接口CN13；所述运动控制主卡的PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9插入到所述计算机中对应的PCI插槽或者PCIe插槽，通过网线L2把所述运动控制主卡的网口CN8和四轴端子板的网口CN12连接；本发明免去工艺难度较高的多pin线缆的制作，降低了成本。

Description

一种网络结构的多轴运动控制器
技术领域
本发明涉及运动控制器，具体的说是涉及一种网络结构的多轴运动控制器。
背景技术
如图1-3所示，现有的运动控制器，在硬件方面包含了控制器主卡、端子板、屏蔽电缆。以下分别为现有的控制器主卡、端子板对应的俯视图，及控制器主卡、端子板的功能、连接等方面的介绍：
图1中，控制器主卡的FPGA电路和DSP数字信号处理电路为核心模块，所述FPGA电路和DSP数字信号处理电路负责多轴运动的控制计算，CN2为PCI或者PCIe总线的金手指接口，CN1为连接端子板的接口。
图2中，CN3为连接控制器主卡的接口；CN4、CN5、CN6、CN7均为连接驱动器的轴信号接口。
图3中，图3为现有某品牌控制器主卡、端子板和计算机之间的连接示意图。首先，将控制器主卡的CN2插入到计算机中对应的PCI插槽或者PCIe插槽，然后，通过线缆L1把控制器主卡的CN1和端子板的CN3连接起来。计算机把各轴的起始位置、目标位置、速度、时间等指令通过PCI或者PCIe总线传输到控制器主卡，而控制器主卡则借助DSP和FPGA，经过一系列计算，将上述指令转换成各轴的差分脉冲信号、差分方向信号等，通过线缆L1传输到端子板。同时，端子板也需通过L1把编码器的三对差分信号、各轴的原点信号、各轴的限位信号等传输到控制器主卡。所用到的非标线缆L1多达68pin，存在成本高、工艺复杂、可靠性差等缺点。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种网络结构的多轴运动控制器。
为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：一种网络结构的多轴运动控制器，该多轴运动控制器包括运动控制主卡、四轴端子板及一台计算机，所述运动控制器主卡设置有MCU处理器及与MCU处理器模块连接的FPGA模块，其板体上设置有PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9、用于连接端子板的网口CN8；
所述四轴端子板上设置有用于连接所述运动控制器主卡的网口CN14，用于连接驱动器的第一轴信号接口CN10、第二轴信号接口CN11、第三轴信号接口CN12、第四轴信号接口CN13，所述四轴端子板还设置有DSP数字信号处理模块；
所述运动控制主卡的PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9插入到所述计算机中对应的PCI插槽或者PCIe插槽，通过网线L2把所述运动控制主卡的网口CN8和四轴端子板的网口CN12连接；
从计算机到端子板的信号的传输路径如下：
1)、计算机把四轴端子板各轴的信号生成指令通过PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9传输到所述运动控制主卡，各轴的信号至少包括起始位置信号、目标位置信号、速度信号、时间信号；
2)、所述运动控制主卡借助FPGA电路，将上述指令进行缓存；
3)、当MCU处理器检测到FPGA电路中计算机端的数据更新后，MCU处理器从FPGA电路读取上述指令后，将其通过网线L2发送到四轴端子板；
4)、所述四轴端子板上的DSP电路和FPGA电路将上述指令转换成各轴的信号，该各轴的信号至少包括差分脉冲信号、差分方向信号；
从四轴端子板到计算机的信号的传输路径如下：
1)、所述四轴端子板内置有DSP和FPGA，其通过网线L2把各轴的编码器信号通过网线L2传输到所述运动控制主卡后，所述MCU处理器接收到网口CN8的信号后将其缓存在FPGA电路中；各轴的编码器信号至少包括差分信号、各轴的原点信号、各轴的限位信号；
2)、当计算机检测到FPGA电路中MCU处理器端的数据更新，计算机从FPGA电路中读取来自四轴端子板的信号。
进一步的，所述四轴端子板内置DSP和FPGA能够从网口CN14读取来着计算机的指令，或者通过网口CN14把各轴的编码器的信号通过网线L2传输到所述运动控制主卡，该编码器的信号至少包括差分信号、各轴的原点信号、各轴的限位信号。
进一步的，所述运动控制器主卡上的FPGA模块设置有缓存模块。
进一步的，所述MCU处理器从缓存模块读写数据，或者从网口CN8读写数据。
进一步的，所述FPGA模块设置有将接收到的指令转换成各轴的差分脉冲信号、差分方向信号的转换模块。
进一步的，所述四轴端子板和运动控制主卡之间用网线L2连接并能够双向传输数据。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明不需要使用非标的多pin线缆和端子，免去工艺难度较高的多pin线缆的制作，降低了成本。同时，本发明使得端子板和控制器主卡之间的连接更加简便、可靠。
附图说明
图1为现有技术中的运动控制器主卡的俯视图；
图2为现有技术中的四轴端子板的俯视图；
图3为现有技术中的控制器主卡、端子板和计算机之间的连接示意图；
图4为本发明的运动控制器主卡俯视图；
图5为本发明的四轴端子板俯视图；
图6为本发明的控制器主卡、端子板和计算机之间的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参照附图4-6，本发明一种网络结构的多轴运动控制器，该多轴运动控制器包括运动控制主卡2、四轴端子板1及一台计算机3，所述运动控制器主卡2设置有MCU处理器及与MCU处理器模块连接的FPGA模块，其板体上设置有PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9、用于连接端子板的网口CN8；
所述四轴端子板1上设置有用于连接所述运动控制器主卡的网口CN14，用于连接驱动器的第一轴信号接口CN10、第二轴信号接口CN11、第三轴信号接口CN12、第四轴信号接口CN13，所述四轴端子板1还设置有DSP数字信号处理模块；
所述运动控制主卡2的PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9插入到所述计算机3中对应的PCI插槽或者PCIe插槽，通过网线L2把所述运动控制主卡2的网口CN8和四轴端子板1的网口CN12连接；
从计算机3到端子板的信号的传输路径如下：
1、计算机3把四轴端子板1各轴的信号生成指令通过PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9传输到所述运动控制主卡2，各轴的信号至少包括起始位置信号、目标位置信号、速度信号、时间信号；
2、所述运动控制主卡2借助FPGA电路，将上述指令进行缓存；
3、当MCU处理器检测到FPGA电路中计算机端的数据更新后，MCU处理器从FPGA电路读取上述指令后，将其通过网线L2发送到四轴端子板1；
4、所述四轴端子板1上的DSP电路和FPGA电路将上述指令转换成各轴的信号，该各轴的信号至少包括差分脉冲信号、差分方向信号；
从四轴端子板1到计算机3的信号的传输路径如下：
1、所述四轴端子板1内置有DSP和FPGA，其通过网线L2把各轴的编码器信号通过网线L2传输到所述运动控制主卡2后，所述MCU处理器接收到网口CN8的信号后将其缓存在FPGA电路中；各轴的编码器信号至少包括差分信号、各轴的原点信号、各轴的限位信号；
2、当计算机3检测到FPGA电路中MCU处理器端的数据更新，计算机3从FPGA电路中读取来自四轴端子板1的信号。
优选方案：所述四轴端子板1内置DSP和FPGA能够从网口CN14读取来着计算机的指令，或者通过网口CN14把各轴的编码器的信号通过网线L2传输到所述运动控制主卡2，该编码器的信号至少包括差分信号、各轴的原点信号、各轴的限位信号。
优选方案：所述运动控制器主卡2上的FPGA模块设置有缓存模块。
优选方案：所述MCU处理器从缓存模块读写数据，或者从网口CN8读写数据。
优选方案：所述FPGA模块设置有将接收到的指令转换成各轴的差分脉冲信号、差分方向信号的转换模块。
优选方案：所述四轴端子板1和运动控制主卡2之间用网线L2连接并能够双向传输数据。
本发明将负责多轴运动的控制计算的DSP电路和FPGA电路从控制器主卡移到端子板上，在控制器主卡上增加读写数据的MCU处理器和缓存数据的FPGA电路，用网口和网线替代多pin端子和非标线缆。本发明不需要使用非标的多pin线缆和端子，免去工艺难度较高的多pin线缆的制作，降低了成本。同时，本发明使得端子板和控制器主卡之间的连接更加简便、可靠。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种网络结构的多轴运动控制器，该多轴运动控制器包括运动控制主卡(2)、四轴端子板(1)及一台计算机(3)，其特征在于：所述运动控制主卡(2)设置有MCU处理器及与MCU处理器模块连接的FPGA模块，其板体上设置有PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9、用于连接端子板的网口CN8；
所述四轴端子板(1)上设置有用于连接所述运动控制主卡的网口CN14，用于连接驱动器的第一轴信号接口CN10、第二轴信号接口CN11、第三轴信号接口CN12、第四轴信号接口CN13，所述四轴端子板(1)还设置有DSP数字信号处理模块；
所述运动控制主卡(2)的PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9插入到所述计算机(3)中对应的PCI插槽或者PCIe插槽，通过网线L2把所述运动控制主卡(2)的网口CN8和四轴端子板(1)的网口CN12连接；
从计算机(3)到端子板的信号的传输路径如下：
1)、计算机(3)把四轴端子板(1)各轴的信号生成指令通过PCI金手指接口CN9或PCIe总线的金手指接口CN9传输到所述运动控制主卡(2)，各轴的信号至少包括起始位置信号、目标位置信号、速度信号、时间信号；
2)、所述运动控制主卡(2)借助FPGA电路，将上述指令进行缓存；
3)、当MCU处理器检测到FPGA电路中计算机端的数据更新后，MCU处理器从FPGA电路读取上述指令后，将其通过网线L2发送到四轴端子板(1)；
4)、所述四轴端子板(1)上的DSP电路和FPGA电路将上述指令转换成各轴的信号，该各轴的信号至少包括差分脉冲信号、差分方向信号；
从四轴端子板(1)到计算机(3)的信号的传输路径如下：
1)、所述四轴端子板(1)内置有DSP和FPGA，其通过网线L2把各轴的编码器信号通过网线L2传输到所述运动控制主卡(2)后，所述MCU处理器接收到网口CN8的信号后将其缓存在FPGA电路中；各轴的编码器信号至少包括差分信号、各轴的原点信号、各轴的限位信号；
2)、当计算机(3)检测到FPGA电路中MCU处理器端的数据更新，计算机(3)从FPGA电路中读取来自四轴端子板(1)的信号。
2.根据权利要求1所述的一种网络结构的多轴运动控制器，其特征在于：所述四轴端子板(1)内置DSP和FPGA能够从网口CN14读取来着计算机的指令，或者通过网口CN14把各轴的编码器的信号通过网线L2传输到所述运动控制主卡(2)，该编码器的信号至少包括差分信号、各轴的原点信号、各轴的限位信号。
3.根据权利要求1所述的一种网络结构的多轴运动控制器，其特征在于：所述运动控制主卡(2)上的FPGA模块设置有缓存模块。
4.根据权利要求2所述的一种网络结构的多轴运动控制器，其特征在于：所述MCU处理器从缓存模块读写数据，或者从网口CN8读写数据。
5.根据权利要求3所述的一种网络结构的多轴运动控制器，其特征在于：所述FPGA模块设置有将接收到的指令转换成各轴的差分脉冲信号、差分方向信号的转换模块。
6.根据权利要求4所述的一种网络结构的多轴运动控制器，其特征在于：所述四轴端子板(1)和运动控制主卡(2)之间用网线L2连接并能够双向传输数据。
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