[發明專利]一種用于總線式數控系統的數據互操作方法

有效

• 申請號: 201010581257.2
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102566515A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 田野;蓋榮麗;黃艷;楊歡;韓文業;王品
• 申請（專利權）人: 沈陽高精數控技術有限公司;中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李曉光

技術領域

本發明涉及數控系統領域，具體地說是一種用于總線式數控系統的數據互操作方法。

背景技術

總線式數控系統對實時性、同步性、可靠性和安全性的要求較高，其運動控制器與現場總線驅動之間數據交互的主要問題在于如何處理周期不匹配的兩個功能部件之間數據互操作問題。運動控制器如何及怎樣處理現場總線驅動的反饋數據以及現場總線驅動如何使用運動控制器發送來的插補數據成為影響其性能優劣的關鍵。

目前運動控制器和現場總線驅動之間數據互操作的方法主要有以下幾種：

1.不改變運動控制器結構，現場總線驅動只負責運動控制器與通訊卡之間的數據交換，插補計算全部在運動控制器中實現；

2.更改運動控制器結構，將插補功能移到現場總線驅動中實現；

3.不改變運動控制器和現場總線驅動的結構，采用長隊列或者環形數據緩沖區等對數據進行緩存。

前兩種方法要求運動控制器和現場總線驅動的周期嚴格匹配。然而一方面由于受到硬件條件限制，運動控制器的周期通常在毫秒級，而由于數控系統加工精度的要求，現場總線驅動的周期通常為微秒級；另一方面，即使將運動控制器的周期和現場總線驅動的周期設置為同一個數值，由于系統時鐘計時存在著誤差，二者依然難以完全匹配。采用長隊列或者環形數據緩沖區等對數據進行緩存的方法雖然能夠解決周期不匹配問題，但需要占用很大的內存空間，影響數控系統的性能。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種能夠滿足運動控制器和現場總線驅動之間周期不匹配問題，且占用空間小的用于總線式數控系統的數據互操作方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明用于總線式數控系統的數據互操作方法包括以下步驟：

現場總線驅動程序申請共享緩沖區，并進行初始化；

數控系統運動控制器線程進行加載操作；

數控系統運動控制器線程共享現場總線驅動程序所申請的共享緩沖區；

在上述申請的共享緩沖區，通過和現場總線驅動程序的讀寫操作實現數控系統的數據互操作。

現場總線驅動程序申請的共享緩沖區分為發送緩沖區和接收緩沖區，每個緩沖區設有兩個數據區；

發送緩沖區的每個數據區大小為運動控制器每周期發送插補數據的大小，接收緩沖區的每個數據區大小為現場總線驅動程序每周期反饋數據的大小；

發送緩沖區和接收緩沖區設有頭尾指針各一個，發送緩沖區和接收緩沖區設有隊空隊滿標志各一個。

運動控制器讀操作是指運動控制器從接收緩沖區頭指針所指向的數據區中讀取數控機床伺服系統反饋信息，執行步驟如下：

判斷接收緩沖區是否為空；

如果接收緩沖區不為空，則運動控制器從接收緩沖區頭指針所指向的數據區取出反饋數據；

將接收緩沖區滿標識置為FALSE；

接收緩沖區頭指針執行加1操作；

將接收緩沖區頭指針加1操作的結果對2取模；

判斷接收緩沖區的尾指針與取模后的頭指針是否相等；

如果接收緩沖區的尾指針與取模后的頭指針相等，則將接收緩沖區空標識置為TRUE；

本次讀操作結束。

如果接收緩沖區的尾指針與取模后的頭指針不相等，則本次讀操作結束。

如果接收緩沖區為空，則本次讀操作結束。

運動控制器寫操作是指運動控制器向發送緩沖區尾指針所指向的數據區寫入插補命令，執行步驟如下：

判斷發送緩沖區隊列滿標識是否為TRUE；

如果隊列滿標識為TRUE，則發送緩沖區尾指針執行減1操作；

將發送緩沖區尾指針減1操作的結果對2取模；

將插補命令寫入發送緩沖區尾指針所指向的數據區；

發送緩沖區尾指針執行加1操作；

將發送緩沖區尾指針加1操作的結果對2取模；

置發送緩沖區隊列空標識為FALSE；

判斷發送緩沖區頭指針與取模后的尾指針是否相等；

如果發送緩沖區頭指針與取模后的尾指針相等，則將發送緩沖區滿標識置為TRUE；

本次寫操作結束。

如果發送緩沖區頭指針與取模后的尾指針不相等，則本次寫操作結束。

如果隊列滿標識不為TRUE，則將插補命令寫入發送緩沖區尾指針所指向的數據區；接續發送緩沖區尾指針執行加1操作步驟。

現場總線驅動讀操作是指現場總線驅動從發送緩沖區頭指針所指向的數據區讀取插補命令，執行步驟如下：