CN109298683B - 支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，包括上位机用于负责运动控制、IO管理和驱动器管理的功能；自定义协议数据子系统，与所述的上位机相连接，用于传输上位机通过自定义协议传输的数据；控制器，与所述的自定义协议数据子系统相连接，用于实现自定义协议与总线驱动器通讯协议的相互转换；驱动器组，包括多个驱动器，各个所述的驱动器均通过协议总线与所述的控制器相连接，用于对传输的数据进行识别和处理。采用了本发明的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，具有总线型驱动器的控制精度高、性能可靠、接线简单等优点，可适配多种总线协议，且不需要开发新的数控系统，开发成本降低，硬件成本更低，适用范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及数控系统软件领域，尤其涉及总线型驱动器通讯领域，具体是指一种支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统。
背景技术
相对于脉冲型驱动器，总线型驱动器具有控制精度高、性能可靠、接线简单等优点，目前得到广泛应用。
现有的总线型驱动器控制系统，常只能适配一种总线协议。若想支持另一种总线驱动器，需要开发新的数控系统，硬件成本较高，开发难度大。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足适配多种总线协议、控制精度高、接线简单的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统。
为了实现上述目的，本发明的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统如下：
该支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，其主要特点是，所述的系统包括：
上位机，用于负责运动控制、IO管理和驱动器管理的功能；
自定义协议数据子系统，与所述的上位机相连接，用于传输上位机通过自定义协议传输的数据；
控制器，与所述的自定义协议数据子系统相连接，用于实现自定义协议与总线驱动器通讯协议的相互转换；
驱动器组，包括多个驱动器，各个所述的驱动器均通过协议总线与所述的控制器相连接，用于对传输的数据进行识别和处理。
较佳地，所述的上位机包括：
第一下行缓冲区模块，所述的第一下行缓冲区模块的输出端与所述的自定义协议数据子系统的输入端相连接，用于传输上位机发出的下行数据；
第一上行缓冲区模块，所述的第一上行缓冲区模块的输入端与所述的自定义协议数据子系统的输出端相连接，用于传输上位机接收的上行数据。
较佳地，所述的自定义协议数据子系统包括：
下行数据模块，所述的下行数据模块的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，下行数据模块的输出端与所述的控制器的输入端相连接，用于传输上位机至控制器的下行数据；
上行数据模块，所述的上行数据模块的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，上行数据模块的输入端与所述的控制器的输出端相连接，用于传输控制器至上位机的上行数据。
较佳地，所述的控制器包括：
协议转换模块，与所述的驱动器组相连接，用于实现自定义协议与总线驱动器通讯协议之间的相互转换；
第二下行缓冲区模块，所述的第二下行缓冲区模块的输入端与所述的下行数据模块的输出端相连接，第二下行缓冲区模块的输出端与所述的协议转换模块相连接，用于传输下行数据转换至总线驱动器通讯协议；
第二上行缓冲区模块，所述的第二上行缓冲区模块的输出端与所述的上行数据模块的输入端相连接，第二上行缓冲区模块的输入端与所述的协议转换模块相连接，用于传输已经转换至自定义协议的上行数据。
较佳地，所述的控制器还包括时钟控制模块，与所述的协议转换模块、第二下行缓冲区模块和第二上行缓冲区模块相连接，用于实现高精度的时钟控制，与驱动器进行周期性通讯。
较佳地，所述的下行数据模块包括：
脉冲指令队列单元，所述的脉冲指令队列单元的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，脉冲指令队列单元的输出端与所述的第二下行缓冲区模块的输入端相连接，用于传输发送至各驱动器的脉冲和一个用于维护脉冲队列的编号；
驱动器功能指令队列单元，所述的驱动器功能指令队列单元的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，驱动器功能指令队列单元的输出端与所述的第二下行缓冲区模块的输入端相连接，用于传输发至各驱动器的指令；
输出端口状态单元，所述的输出端口状态单元的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，输出端口状态单元的输出端与所述的第二下行缓冲区模块的输入端相连接，用于传输各驱动器伺服使能和伺服报警清除状态。
较佳地，所述的脉冲指令队列单元的队列用于解决上位机与控制器时钟不同步的问题。
较佳地，所述的驱动器功能指令队列单元传输发至各驱动器的指令包括读写驱动器参数、读报警信息、初始化绝对值编码器和自动调机数据。
较佳地，所述的上行数据模块包括：
反馈位置队列单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于传输用于维护脉冲队列的编号和编码器反馈位置；
反馈转矩队列单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于根据数控系统的配置传输驱动器反馈数据；
驱动器功能响应队列单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于传输驱动器功能指令的响应数据；
输入端口状态单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于传输各驱动器报警信号和编码器零点信号状态。
较佳地，所述的反馈转矩队列单元的驱动器反馈数据包括反馈转矩、反馈速度和动态误差的数据。
采用了本发明的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，具有总线型驱动器的控制精度高、性能可靠、接线简单等优点，可适配多种总线协议，且不需要开发新的数控系统，开发成本降低，硬件成本更低，适用范围更广。
附图说明
图1为本发明的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统的结构连接图。
图2为本发明的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统的数据传输示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
该支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，其中，所述的系统包括：
上位机，用于负责运动控制、IO管理和驱动器管理的功能；
自定义协议数据子系统，与所述的上位机相连接，用于传输上位机通过自定义协议传输的数据；
控制器，与所述的自定义协议数据子系统相连接，用于实现自定义协议与总线驱动器通讯协议的相互转换；
驱动器组，包括多个驱动器，各个所述的驱动器均通过协议总线与所述的控制器相连接，用于对传输的数据进行识别和处理。
作为本发明的优选实施方式，所述的上位机包括：
第一下行缓冲区模块，所述的第一下行缓冲区模块的输出端与所述的自定义协议数据子系统的输入端相连接，用于传输上位机发出的下行数据；
第一上行缓冲区模块，所述的第一上行缓冲区模块的输入端与所述的自定义协议数据子系统的输出端相连接，用于传输上位机接收的上行数据。
作为本发明的优选实施方式，所述的自定义协议数据子系统包括：
下行数据模块，所述的下行数据模块的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，下行数据模块的输出端与所述的控制器的输入端相连接，用于传输上位机至控制器的下行数据；
上行数据模块，所述的上行数据模块的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，上行数据模块的输入端与所述的控制器的输出端相连接，用于传输控制器至上位机的上行数据。
作为本发明的优选实施方式，所述的控制器包括：
协议转换模块，与所述的驱动器组相连接，用于实现自定义协议与总线驱动器通讯协议之间的相互转换；
第二下行缓冲区模块，所述的第二下行缓冲区模块的输入端与所述的下行数据模块的输出端相连接，第二下行缓冲区模块的输出端与所述的协议转换模块相连接，用于传输下行数据转换至总线驱动器通讯协议；
第二上行缓冲区模块，所述的第二上行缓冲区模块的输出端与所述的上行数据模块的输入端相连接，第二上行缓冲区模块的输入端与所述的协议转换模块相连接，用于传输已经转换至自定义协议的上行数据。
作为本发明的优选实施方式，所述的控制器还包括时钟控制模块，与所述的协议转换模块、第二下行缓冲区模块和第二上行缓冲区模块相连接，用于实现高精度的时钟控制，与驱动器进行周期性通讯。
作为本发明的优选实施方式，所述的下行数据模块包括：
脉冲指令队列单元，所述的脉冲指令队列单元的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，脉冲指令队列单元的输出端与所述的第二下行缓冲区模块的输入端相连接，用于传输发送至各驱动器的脉冲和一个用于维护脉冲队列的编号；
驱动器功能指令队列单元，所述的驱动器功能指令队列单元的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，驱动器功能指令队列单元的输出端与所述的第二下行缓冲区模块的输入端相连接，用于传输发至各驱动器的指令；
输出端口状态单元，所述的输出端口状态单元的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，输出端口状态单元的输出端与所述的第二下行缓冲区模块的输入端相连接，用于传输各驱动器伺服使能和伺服报警清除状态。
作为本发明的优选实施方式，所述的脉冲指令队列单元的队列用于解决上位机与控制器时钟不同步的问题。
作为本发明的优选实施方式，所述的驱动器功能指令队列单元传输发至各驱动器的指令包括读写驱动器参数、读报警信息、初始化绝对值编码器和自动调机数据。
作为本发明的优选实施方式，所述的上行数据模块包括：
反馈位置队列单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于传输用于维护脉冲队列的编号和编码器反馈位置；
反馈转矩队列单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于根据数控系统的配置传输驱动器反馈数据；
驱动器功能响应队列单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于传输驱动器功能指令的响应数据；
输入端口状态单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于传输各驱动器报警信号和编码器零点信号状态。
作为本发明的优选实施方式，所述的反馈转矩队列单元的驱动器反馈数据包括反馈转矩、反馈速度和动态误差的数据。
本发明的具体实施方式中，提供了一种可适配多种总线驱动器的数控系统，用于解决使用新型总线驱动器时，需开发新的数控系统，硬件成本较高，开发难度大的问题。
上位机负责运动控制、IO管理、驱动器管理等数控系统基本功能。
上位机统通过一种自定义协议与控制器通讯。
由控制器实现总线驱动器通讯协议栈，并安装相应的硬件设备。
需要支持不同种类总线驱动器时，更换控制器。
控制器需要与驱动器进行周期性通讯，因此仅控制器需要实现高精度的时钟控制，上位机的时钟精度要求可适当降低，上位机的处理器性能要求也会降低，减少成本。
控制器仅需要实现自定义协议与总线驱动器通讯协议相互转化，不用承担数控系统的各种复杂功能(如用户操作、UI、文件解析、速度规划等)，功能简单，对硬件性能要求也不高。因此可以降低开发难度，减少硬件成本。
主要数据解释如下：
脉冲指令：包含发给各驱动器的脉冲，及一个用于维护脉冲队列的编号(队列用于解决上位机与控制器时钟不同步的问题)。
驱动器功能指令：包含发给各驱动器的指令。具体有读写驱动器参数、读报警信息、初始化绝对值编码器、自动调机等。
输出端口状态：包含各驱动器伺服使能、伺服报警清除状态。
反馈位置：包含一个用于维护脉冲队列的编号，和编码器反馈位置。
反馈转矩等：根据数控系统的配置，包含反馈转矩、反馈速度、动态误差等驱动器反馈数据。
驱动器功能响应：包含驱动器功能指令的响应。
输入端口状态：包含各驱动器报警信号、编码器零点信号状态。
采用了本发明的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，具有总线型驱动器的控制精度高、性能可靠、接线简单等优点，可适配多种总线协议，且不需要开发新的数控系统，开发成本降低，硬件成本更低，适用范围更广。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (5)
1.一种支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，其特征在于，所述的系统包括：
上位机，用于负责运动控制、IO管理和驱动器管理的功能；
自定义协议数据子系统，与所述的上位机相连接，用于传输上位机通过自定义协议传输的数据；
控制器，与所述的自定义协议数据子系统相连接，用于实现自定义协议与总线驱动器通讯协议的相互转换；
驱动器组，包括多个驱动器，各个所述的驱动器均通过协议总线与所述的控制器相连接，用于对传输的数据进行识别和处理；
所述的上位机包括：
第一下行缓冲区模块，所述的第一下行缓冲区模块的输出端与所述的自定义协议数据子系统的输入端相连接，用于传输上位机发出的下行数据；
第一上行缓冲区模块，所述的第一上行缓冲区模块的输入端与所述的自定义协议数据子系统的输出端相连接，用于传输上位机接收的上行数据；
所述的自定义协议数据子系统包括：
下行数据模块，所述的下行数据模块的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，下行数据模块的输出端与所述的控制器的输入端相连接，用于传输上位机至控制器的下行数据；
上行数据模块，所述的上行数据模块的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，上行数据模块的输入端与所述的控制器的输出端相连接，用于传输控制器至上位机的上行数据；
所述的控制器包括：
协议转换模块，与所述的驱动器组相连接，用于实现自定义协议与总线驱动器通讯协议之间的相互转换；
第二下行缓冲区模块，所述的第二下行缓冲区模块的输入端与所述的下行数据模块的输出端相连接，第二下行缓冲区模块的输出端与所述的协议转换模块相连接，用于传输下行数据转换至总线驱动器通讯协议；
第二上行缓冲区模块，所述的第二上行缓冲区模块的输出端与所述的上行数据模块的输入端相连接，第二上行缓冲区模块的输入端与所述的协议转换模块相连接，用于传输已经转换至自定义协议的上行数据；
所述的下行数据模块包括：
脉冲指令队列单元，所述的脉冲指令队列单元的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，脉冲指令队列单元的输出端与所述的第二下行缓冲区模块的输入端相连接，用于传输发送至各驱动器的脉冲和一个用于维护脉冲队列的编号；
驱动器功能指令队列单元，所述的驱动器功能指令队列单元的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，驱动器功能指令队列单元的输出端与所述的第二下行缓冲区模块的输入端相连接，用于传输发至各驱动器的指令；
输出端口状态单元，所述的输出端口状态单元的输入端与所述的第一下行缓冲区模块的输出端相连接，输出端口状态单元的输出端与所述的第二下行缓冲区模块的输入端相连接，用于传输各驱动器伺服使能和伺服报警清除状态；
所述的上行数据模块包括：
反馈位置队列单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于传输用于维护脉冲队列的编号和编码器反馈位置；
反馈转矩队列单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于根据数控系统的配置传输驱动器反馈数据；
驱动器功能响应队列单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于传输驱动器功能指令的响应数据；
输入端口状态单元，所述的反馈位置队列单元的输出端与所述的第一上行缓冲区模块的输入端相连接，反馈位置队列单元的输入端与所述的第二上行缓冲区模块的输出端相连接，用于传输各驱动器报警信号和编码器零点信号状态。
2.根据权利要求1所述的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，其特征在于，所述的控制器还包括时钟控制模块，与所述的协议转换模块、第二下行缓冲区模块和第二上行缓冲区模块相连接，用于实现高精度的时钟控制，与驱动器进行周期性通讯。
3.根据权利要求1所述的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，其特征在于，所述的脉冲指令队列单元的队列用于解决上位机与控制器时钟不同步的问题。
4.根据权利要求1所述的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，其特征在于，所述的驱动器功能指令队列单元传输发至各驱动器的指令包括读写驱动器参数、读报警信息、初始化绝对值编码器和自动调机数据。
5.根据权利要求1所述的支持多种总线驱动器通讯协议的数控系统，其特征在于，所述的反馈转矩队列单元的驱动器反馈数据包括反馈转矩、反馈速度和动态误差的数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201108 4th floor, No.29, Lane 1277, zhuanxing East Road, Minhang District, Shanghai Applicant after: SHANGHAI WEIHONG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: SHANGHAI WEIHONG INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 201401, No. 1590, Shanghai Hangzhou highway, Shanghai, Fengxian District Applicant before: SHANGHAI WEIHONG ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: SHANGHAI WEIHONG INTELLIGENT TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |