CN217606281U - 一种可编程多轴控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可编程多轴控制系统，属于电子技术领域，包括主处理器、PIC处理器、中断逻辑单元、运动处理器、可编程处理器A、可编程处理器B、可编程处理器C、无线通信模块、FLASH存储器和显示单元，解决了通过一个独立的PIC控制器来采集运动反馈信号，为运动处理器释放了更多的端口资源，并通过中断逻辑电路实现PIC处理器和运动处理器共享可编程控制器的中断信号的技术问题，本实用新型采用中断逻辑单元将可编程处理器的中断信号分离为两路，可以为运动处理器节省了端口资源，使运动处理器可以采用并口的方式与多个可编程处理器进行通信，加快了运动控制时的通信速度。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种可编程多轴控制系统。
背景技术
多轴控制系统被广泛的应用在加工中心领域，如3D打印机等高端加工设备。
目前，为了提高通信效率，多轴控制系统在实时控制运动轨迹和运动速度时，需要通过可编程控制器进行控制，而目前的可编程控制器多采用串口方式与主控制器或运动控制器进行通信，而运动控制器则需要并同时兼顾了采集各种运动传感器的反馈信号以及向可编程控制器发送控制信号的工作，这就极大的降低了运动控制器对多个伺服电机的控制速度，而如果都采用并口方式与运动控制器或主控制器进行通信，运动控制器或主控制器的端口数量不足又会成为难以解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可编程多轴控制系统，解决了通过一个独立的PIC控制器来采集运动反馈信号，为运动处理器释放了更多的端口资源，并通过中断逻辑电路实现PIC处理器和运动处理器共享可编程控制器的中断信号的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种可编程多轴控制系统，包括主处理器、PIC处理器、中断逻辑单元、运动处理器、可编程处理器A、可编程处理器B、可编程处理器C、无线通信模块、FLASH存储器和显示单元，无线通信模块、 FLASH存储器和显示单元均与主处理器连接，PIC处理器通过串口总线与主处理器通信，运动处理器通过串口总线与主处理器通信，可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C分别通过3组并口总线连接运动处理器，可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C均用于控制外部伺服驱动单元，PIC处理器用于获取外部运动传感器的反馈信号，PIC处理器通过串口总线与运动处理器通信；
可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C的终端均与中断逻辑单元连接，中断逻辑单元将可编程处理器
A、可编程处理器B和可编程处理器C的中断信号处理成两路，一路送入PIC处理器、另一路送入运动处理器。
优选的，所述可编程处理器A、所述可编程处理器B和所述可编程处理器C分别连接外部伺服驱动单元A、外部伺服驱动单元B和外部伺服驱动单元C，外部伺服驱动单元A、外部伺服驱动单元B和外部伺服驱动单元C分别用于通过伺服电机控制3个运动轴的动作。
优选的，所述可编程处理器A、所述可编程处理器B和所述可编程处理器C均为FPGA控制器，其型号为XC7K325T-3FFG900E。
优选的，所述运动处理器采用ARM控制器，其型号为NXP RT1052，所述PIC处理器的型号为PIC24FJ256GA106；所述显示单元的型号为TFT-4.3CAP，所述主处理器的型号为TICortex-A8 AM3352，FLASH存储器的型号为25LC512，无线通信模块的型号为 PCIE-CM256。
优选的，所述中断逻辑单元包括中断信号输入端、逻辑和非门电路、电流隔离电路、信号隔离电路、第一中断输出端和第二终端输出端，中断信号输入端连接逻辑和非门电路的输入端，同时中断信号输入端还连接电流隔离电路，逻辑和非门电路的输出端连接第一中断输出端，第一中断输出端连接所述PIC处理器的中断接口，电流隔离电路连接信号隔离电路，信号隔离电路连接第二中断输出端，第二中断输出端连接运动处理器。
优选的，所述逻辑和非门电路的型号为74F02；所述电流隔离电路为由二极管构成的防止电流倒流电路，所述信号隔离电路为光电隔离器，光电隔离器的型号为P181。
优选的，所述第一中断输出端的中断信号数量为三个，分别由所述可编程处理器A、所述可编程处理器B和所述可编程处理器C提供；
所述第二中断输出端的中断信号数量为三个，分别为所述可编程处理器A的中断信号、所述可编程处理器B的中断信号和所述可编程处理器C的中断信号，所述第二中断输出端与运动处理器的3个中断接口连接。
本实用新型所述的一种可编程多轴控制系统，解决了通过一个独立的PIC控制器来采集运动反馈信号，为运动处理器释放了更多的端口资源，并通过中断逻辑电路实现PIC处理器和运动处理器共享可编程控制器的中断信号的技术问题，本实用新型采用中断逻辑单元将可编程处理器的中断信号分离为两路，可以实现PIC处理器和运动处理器的中断信号共享，提高了实时性，本申请的PIC处理器与运动处理器之间通过串口通信，用来为运动处理器提供实时的运动反馈信号，这样就为运动处理器节省了端口资源，使运动处理器可以采用并口的方式与多个可编程处理器进行通信，加快了运动控制时的通信速度。
附图说明
图1是本实用新型的原理图方框图；
图2是本实用新型的中断逻辑单元的原理图方框图；
图3是本实用新型的中断逻辑单元的原理图。
具体实施方式
由图1-3所示的一种可编程多轴控制系统，包括主处理器、 PIC处理器、中断逻辑单元、运动处理器、可编程处理器A、可编程处理器B、可编程处理器C、无线通信模块、FLASH存储器和显示单元，无线通信模块、FLASH存储器和显示单元均与主处理器连接，PIC处理器通过串口总线与主处理器通信，运动处理器通过串口总线与主处理器通信，可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C分别通过3组并口总线连接运动处理器，可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C均用于控制外部伺服驱动单元， PIC处理器用于获取外部运动传感器的反馈信号，PIC处理器通过串口总线与运动处理器通信；
可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C的终端均与中断逻辑单元连接，中断逻辑单元将可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C的中断信号处理成两路，一路送入PIC处理器、另一路送入运动处理器。
所述可编程处理器A、所述可编程处理器B和所述可编程处理器 C分别连接外部伺服驱动单元A、外部伺服驱动单元B和外部伺服驱动单元C，外部伺服驱动单元A、外部伺服驱动单元B和外部伺服驱动单元C分别用于通过伺服电机控制3个运动轴的动作。
所述可编程处理器A、所述可编程处理器B和所述可编程处理器 C均为FPGA控制器，其型号为XC7K325T-3FFG900E。
本实施例中，可编程处理器连接外部的伺服驱动单元，伺服驱动单元用来驱动多轴系统中的伺服驱动电机，可编程处理器由于是通过并口总线与运动处理器通信，提高了控制的即时性。
而PIC处理器专门用来处理多轴系统中各种运动传感器的反馈信号，减轻了运动处理器的工作负荷，运动处理器只需实时从PIC处理器中读取处理好的数据即可。
在实际控制时，主处理器用于通过无线通信模块与上位机通信后，获取运动轨迹数据，然后存储在FLASH存储器中。
运动处理器则负责向主处理器索要运动轨迹数据，并通过并口总线向可编程处理器发送运动轨迹数据，可编程处理器负责执行运动轨迹数据。
而PIC处理器则负责实施采集各种反馈信号，并通过串口传送给运动处理器进行处理，运动处理器也可以采用定时获取的方式从 PIC处理器中获取反馈信号。
所述运动处理器采用ARM控制器，其型号为NXP RT1052，所述 PIC处理器的型号为PIC24FJ256GA106；所述显示单元的型号为 TFT-4.3CAP，所述主处理器的型号为TICortex-A8 AM3352， FLASH存储器的型号为25LC512，无线通信模块的型号为PCIE- CM256。
所述中断逻辑单元包括中断信号输入端、逻辑和非门电路、电流隔离电路、信号隔离电路、第一中断输出端和第二终端输出端，中断信号输入端连接逻辑和非门电路的输入端，同时中断信号输入端还连接电流隔离电路，逻辑和非门电路的输出端连接第一中断输出端，第一中断输出端连接所述PIC处理器的中断接口，电流隔离电路连接信号隔离电路，信号隔离电路连接第二中断输出端，第二中断输出端连接运动处理器。
所述逻辑和非门电路的型号为74F02；所述电流隔离电路为由二极管构成的防止电流倒流电路，所述信号隔离电路为光电隔离器，光电隔离器的型号为P181。
所述第一中断输出端的中断信号数量为三个，分别由所述可编程处理器A、所述可编程处理器B和所述可编程处理器C提供；
所述第二中断输出端的中断信号数量为三个，分别为所述可编程处理器A的中断信号、所述可编程处理器B的中断信号和所述可编程处理器C的中断信号，所述第二中断输出端与运动处理器的3个中断接口连接。
当可编程处理器完成一个运动轨迹后或出现一个错误信息时会发出中断信号，该中断信号被中断逻辑单元进行逻辑运算后，分成两路中断信号，分别送入PIC处理器和运动处理器中，如图3所示为中断逻辑单元的电路图，本实施例中，中断信号输入端连接了由可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C所发出的三路终端信号INTA、INTB和INTC，这三路终端信号分别先送入逻辑和非门电路和电流隔离电路，逻辑和非门电路的输出可以为多个，也可以为一个，本实施例中给出了逻辑和非门电路的输出为两路的情况，其中INTA和INTB通过逻辑和非门电路后输出合为1路，而INTC单独为1路，本实施例采用74F02可以起到隔离作用。
电流隔离电路由3个二极管U5、U4和U3构成，其作用为防止信号隔离电路侧的电流倒灌，本实施例中，可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C由运动处理器直接控制，其中断信号需要分别区分，而PIC处理器获取的是所有运动传感器的型号，所以其所需要的中断信号只需要1路或2路即可，在本实施例中，可编程处理器A和可编程处理器B也可以作为联动的运动轴控制器使用。
信号隔离电路由光耦U6、U2和U1构成，用来隔离信号，光耦 U6、U2和U1的输出端输出3个中断信号，即IOA、IOB和IOC，这三个中断信号分别连接到运动控制器的三个不同的中断接口上，以方便运动控制器进行区分。
本实用新型所述的一种可编程多轴控制系统，解决了通过一个独立的PIC控制器来采集运动反馈信号，为运动处理器释放了更多的端口资源，并通过中断逻辑电路实现PIC处理器和运动处理器共享可编程控制器的中断信号的技术问题，本实用新型采用中断逻辑单元将可编程处理器的中断信号分离为两路，可以实现PIC处理器和运动处理器的中断信号共享，提高了实时性，本申请的PIC处理器与运动处理器之间通过串口通信，用来为运动处理器提供实时的运动反馈信号，这样就为运动处理器节省了端口资源，使运动处理器可以采用并口的方式与多个可编程处理器进行通信，加快了运动控制时的通信速度。
Claims (7)
1.一种可编程多轴控制系统，其特征在于：包括主处理器、PIC处理器、中断逻辑单元、运动处理器、可编程处理器A、可编程处理器B、可编程处理器C、无线通信模块、FLASH存储器和显示单元，无线通信模块、FLASH存储器和显示单元均与主处理器连接，PIC处理器通过串口总线与主处理器通信，运动处理器通过串口总线与主处理器通信，可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C分别通过3组并口总线连接运动处理器，可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C均用于控制外部伺服驱动单元，PIC处理器用于获取外部运动传感器的反馈信号，PIC处理器通过串口总线与运动处理器通信；
可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C的终端均与中断逻辑单元连接，中断逻辑单元将可编程处理器A、可编程处理器B和可编程处理器C的中断信号处理成两路，一路送入PIC处理器、另一路送入运动处理器。
2.如权利要求1所述的一种可编程多轴控制系统，其特征在于：所述可编程处理器A、所述可编程处理器B和所述可编程处理器C分别连接外部伺服驱动单元A、外部伺服驱动单元B和外部伺服驱动单元C，外部伺服驱动单元A、外部伺服驱动单元B和外部伺服驱动单元C分别用于通过伺服电机控制3个运动轴的动作。
3.如权利要求1所述的一种可编程多轴控制系统，其特征在于：所述可编程处理器A、所述可编程处理器B和所述可编程处理器C均为FPGA控制器，其型号为XC7K325T-3FFG900E。
4.如权利要求1所述的一种可编程多轴控制系统，其特征在于：所述运动处理器采用ARM控制器，其型号为NXP RT1052，所述PIC处理器的型号为PIC24FJ256GA106；所述显示单元的型号为TFT-4.3CAP，所述主处理器的型号为TI Cortex-A8 AM3352，FLASH存储器的型号为25LC512，无线通信模块的型号为PCIE-CM256。
5.如权利要求1所述的一种可编程多轴控制系统，其特征在于：所述中断逻辑单元包括中断信号输入端、逻辑和非门电路、电流隔离电路、信号隔离电路、第一中断输出端和第二终端输出端，中断信号输入端连接逻辑和非门电路的输入端，同时中断信号输入端还连接电流隔离电路，逻辑和非门电路的输出端连接第一中断输出端，第一中断输出端连接所述PIC处理器的中断接口，电流隔离电路连接信号隔离电路，信号隔离电路连接第二中断输出端，第二中断输出端连接运动处理器。
6.如权利要求5所述的一种可编程多轴控制系统，其特征在于：所述逻辑和非门电路的型号为74F02；所述电流隔离电路为由二极管构成的防止电流倒流电路，所述信号隔离电路为光电隔离器，光电隔离器的型号为P181。
7.如权利要求5所述的一种可编程多轴控制系统，其特征在于：所述第一中断输出端的中断信号数量为三个，分别由所述可编程处理器A、所述可编程处理器B和所述可编程处理器C提供；
所述第二中断输出端的中断信号数量为三个，分别为所述可编程处理器A的中断信号、所述可编程处理器B的中断信号和所述可编程处理器C的中断信号，所述第二中断输出端与运动处理器的3个中断接口连接。
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