[發明專利]數控系統通信接口、數控系統及數據接收和發送方法

無效

• 申請號: 200710053657.4
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101141451A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 白玉成;唐小琦;殷哲波;陳吉紅;周會成;周向東;任清榮;李銀剛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/42;G05B19/418;H04L29/10
• 代理公司: 北京市德權律師事務所
• 代理人: 吳濤

技術領域

本發明涉及數控系統領域，尤其涉及基于以太網技術的數控系統通信接口、數控系統及數據接收和發送方法。

背景技術

在數控系統中，控制器向伺服驅動器傳輸命令的傳統方式是采用脈沖串或模擬電壓的形式，這種控制方式只適合于數控機床加工速度和控制精度都不太高的場合，難以滿足多通道、高速、高精度的加工要求。

為了提高加工速度和加工精度，數控系統內部控制器和伺服驅動器之間需要采用數字通信的方式，如現場總線等。目前國外一些高檔數控系統大部分都采用現場總線的通信方式用于數控系統內部的通信，如FANUC采用FSSB，SIMENS采用PROFIBUS-DP等現場總線。和模擬量、脈沖串方式相比，現場總線是一種較好的通信方法，有較高的實時性和可靠性，能滿足數控機床高速、高精度的加工要求。但是，當前的現場總線技術大多采用專用硬件，在應用過程中出現了協議品種多、兼容性差、開發和維護難度大及成本高的缺點。

近年來，隨著以太網技術的發展，它的傳輸速率已經遠遠超過了專用現場總線，其技術成熟性、應用的普及性、高的通信速率以及低廉的價格為將以太網引入數控系統內部之間的通信創造了條件。但是，由于以太網是為大數據量和非實時數據傳輸而開發的，其數據在傳輸過程中存在的不確定性，不能滿足數控機床高速、高精加工所要求的強實時、強同步數據傳輸要求。

申請號200610125449.6的專利申請中提出了一種星型網絡的“基于以太網的數控系統數字通信方法”。但在許多應用的場合，環形網絡布線更容易。

已提出的環形網絡的“一種總線式數控系統及其控制方法”但其僅能夠依次單向傳輸數據，而且主信息在串聯設備上依次順序傳輸，無法解決高精度時鐘同步。SERCOS的環形網絡的在數據上行機制中采用分時發送在每個從站發送數據中間要浪費比較多的間隔時間，在從站數量增加的情況下實時性迅速降低。

發明內容

為了解決現有控制器與執行器之間采用脈沖串或模擬電壓形式傳輸命令存在加工速度慢、控制精度低、現場總線技術傳輸命令存在必須使用專用硬件而出現協議品種多、兼容性差、開發和維護難度大及成本高的問題，以及通用以太網傳輸存在非實時、非同步和數據傳輸過程中存在不確定性的問題，本發明提供一種基于以太網技術的數控系統通信接口，保證以太網高通信速率的基礎上，同時實現了數控系統內部控制器和執行器之間的強實時和強同步信息傳輸的要求。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于以太網的數控系統通信接口，包括：

現場可編程門陣列，用于進行雙PHY選擇性開關互聯、數據緩沖和協議處理；

PHY1和PHY2，分別與所述現場可編程門陣列通信，用于發送和接收數據，將網絡中傳輸的差分模擬信號轉變為數字信號，以便于現場可編程門陣列進行處理。

兩個網絡變壓器，分別與所述PHY1和PHY2連接，用于隔離信號，網絡信號自動翻轉；

兩個雙絞線接頭，分別與所述兩個網絡變壓器中的一個連接，用于接收模擬信號。

所述現場可編程門陣列包括：

以太網協議處理模塊，用于各端口的初始化，控制器和執行器之間的同步性的處理，類型標記、指示如何提取有效的數據、反饋幀的打包；

PHY1數據緩沖區，用于對所有經過PHY的接收數據線的數據都能進行接收，存放到接收緩沖區；

PHY2數據緩沖區，用于將需要發送的數據先存放到發送緩沖區，直接從發送緩沖區讀取發送；

內部互聯開關，與所述用于PHY1數據緩沖區和PHY2數據緩沖區連接，內部互聯開關斷開時，PHY1數據緩沖區和PHY2數據緩沖區能夠接收到各自的PHY1和PHY2傳過來的數據，而且需要發送的數據也能夠經過對應的PHY發送出去；內部互聯開關合上時，PHY1數據緩沖區和PHY2數據緩沖區接收PHY1和PHY2的數據，PHY1和PHY2接到數據的同時能夠將該數據包經另外一個PHY發送出去。

本發明還提供了一種數控系統，包括：

控制器，具有基于以太網技術的數控通信接口，用于下發主站報文同步廣播幀；

執行器，具有基于以太網技術的數控系統通信接口，通過以太網線纜與所述執行器通信，用于上行發送從站報文令牌集總幀。

本發明還提出了一種數據接收方法，包括：

開始接收數據，從數據中提取地址信息，并將數據存儲在PHY1和PHY2數據緩沖區中，同時進行循環冗余校驗(Cyclic?redundancy?check，CRC)校驗；