CN206075117U - 一种多轴运动控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多轴运动控制器，包括独立设置的上位机，用于接收上位机控制命令包的下位机；上位机与下位机之间通过双向CAN总线实现通信连接，下位机用于数据处理以及将处理结果通过CAN总线再上传到上位机，并下载到FPGA中进行运算处理；FPGA至少有两个，分别为FPGA1与FPGA2，FPGA控制电机以及专用IO。本实用新型将控制卡从PC机内部移出到设备上，从PCI槽的接插方式改为2根CAN总线连接，将时序逻辑从上位机移到下位机上，上位机只需要发送一些数据参数，以及启动，停止命令，真正意义上把运动控制在下位机实现了，而且在某一些应用上还可以脱机运行。
Description
技术领域
本实用新型用于机器人或自动化设备的运动控制器，具体涉及一种多轴运动控制器。
背景技术
PCI控制卡一般采取PCI总线扩展方式，运动控制上采用专用运动控制芯片，或者PCI9052+DSP或FPGA来实现，它们占用PCI总线带宽，占用CPU资源，对控制主机的硬件要求高。由于这种控制卡都是将运动控制指令转换成马达的控制脉冲，时序均在上位机实现，因此软件开发难度大，周期长，实时性不高。
PCI的控制卡需要插在PC机内部的主板PCI插槽上，还需要通过PCI卡上的SCSI或DB头引出控制线，因此需要单独再做一个扩展卡，成本高，IO引出脚相当有限，多次拔插的时候容易出现接触不良，造成自动化设备故障。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种解决常见的PCI控制卡的诸多问题，将控制卡从PC机内部移出到设备上，从PCI槽的接插方式改为2根CAN总线连接，将时序逻辑从上位机移到下位机上，上位机只需要发送一些数据参数，以及启动，停止命令，真正意义上把运动控制在下位机实现了，而且在某一些应用上还可以脱机运行。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种多轴运动控制器，包括独立设置的上位机，用于接收上位机控制命令包的下位机；
上位机与下位机之间通过双向CAN总线实现通信连接，下位机用于数据处理以及将处理结果通过CAN总线再上传到上位机，并下载到FPGA中进行运算处理；
FPGA至少有两个，分别为FPGA1与FPGA2，FPGA控制电机以及专用IO。
作为优选的技术方案，FPGA1与FPGA2分别控制四个马达以及其专用IO。
作为优选的技术方案，所述下位机采用ARM作为主控芯片，通过总线CAN与上位机进行通信，ARM输出端连接FPGA1与FPGA2的输入端。
作为优选的技术方案，还包括集成于ARM上的通用IO，通用IO通过ARM直接操作。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用了总线的拓扑方式，比传统的PCI总线控制卡，极大地降低了上位机的总线资源以及硬件成本，在下位机采用了实时的操作系统以及分布式计算程式，保证了运动控制的实时性，在主控芯片硬件上，采用了主频为200MHz的ARM芯片，以及逻辑单元超过40K的FPGA，保证控制器上具有优异的运算性能，因此可以满足绝大部分多轴高速，高精度的运动需求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的系统图；
图2为本实用新型控制器的电路原理图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1和图2所示，包括独立设置的上位机，用于接收上位机控制命令包的下位机；上位机与下位机之间通过双向CAN总线实现通信连接，下位机用于数据处理以及将处理结果通过CAN总线再上传到上位机，并下载到FPGA中进行运算处理；FPGA至少有两个，分别为FPGA1与FPGA2，FPGA控制电机以及专用IO。ARM为下位机的主控芯片，通过CAN总线与上位机进行通信，上位机下发各种控制命令包到下位机中。
在ARM上运行一个实时操作系统，进行上位机发送的控制命令解析，数据处理，以及处理结果通过CAN总线再上传到上位机，并下载到FPGA中进行运算处理，每个FPGA控制4个轴以及相对应的专用IO。
本实用新型在ARM上集成了一些通用IO，比如PWM，AD/DA，数字IO等等，这些IO由ARM直接操作，保证其实时性。
FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺陷。
将控制卡从PC机内部移出到设备上，从PCI槽的接插方式改为2根CAN总线连接，将时序逻辑从上位机移到下位机上，上位机只需要发送一些数据参数，以及启动，停止命令，真正意义上把运动控制在下位机实现了，而且在某一些应用上还可以脱机运行。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种多轴运动控制器，其特征在于：包括独立设置的上位机，用于接收上位机控制命令包的下位机；
上位机与下位机之间通过双向CAN总线实现通信连接，下位机用于数据处理以及将处理结果通过CAN总线再上传到上位机，并下载到FPGA中进行运算处理；
FPGA至少有两个，分别为FPGA1与FPGA2，FPGA控制电机以及专用IO。
2.如权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于：FPGA1与FPGA2分别控制四个马达以及其专用IO。
3.如权利要求1所述的多轴运动控制器，其特征在于：所述下位机采用ARM作为主控芯片，通过总线CAN与上位机进行通信，ARM输出端连接FPGA1与FPGA2的输入端。
4.如权利要求3所述的多轴运动控制器，其特征在于：还包括集成于ARM上的通用IO，通用IO通过ARM直接操作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621118839.6U CN206075117U (zh) | 2016-10-12 | 2016-10-12 | 一种多轴运动控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621118839.6U CN206075117U (zh) | 2016-10-12 | 2016-10-12 | 一种多轴运动控制器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206075117U true CN206075117U (zh) | 2017-04-05 |
Family
ID=58440854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201621118839.6U Active CN206075117U (zh) | 2016-10-12 | 2016-10-12 | 一种多轴运动控制器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206075117U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112015118A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-01 | 浙江水晶光电科技股份有限公司 | 自动化设备的运动控制方法、装置、控制器及存储介质 |
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2016
- 2016-10-12 CN CN201621118839.6U patent/CN206075117U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112015118A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-01 | 浙江水晶光电科技股份有限公司 | 自动化设备的运动控制方法、装置、控制器及存储介质 |
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