[發明專利]一種基于FPGA的通用工業運動控制系統及基于該運動控制系統的控制方法

有效

• 申請號: 201410250922.8
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN103984275A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 孫敬颋;毛琨
• 申請（專利權）人: 北京敬科海工科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G05B19/418
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.一種基于FPGA的通用工業運動控制系統，其特征在于，它包括：

用于同時與外部現場總線、上位機、電機伺服驅動器和SD存儲卡實現數據交互，并根據接收的數據信息進行運動學計算的FPGA模塊(1)，

用于實現外部現場總線與FPGA模塊(1)進行數據交互的總線接口模塊(2)，

用于實現上位機與FPGA模塊(1)進行數據交互的USB接口模塊(3)，

用于實現SD存儲卡與FPGA模塊(1)進行數據交互的SD卡接口模塊(4)，

用于實現電機伺服驅動器與FPGA模塊(1)進行數據交互的驅動器接口模塊(6)，

用于將加載FPGA模塊(1)的引腳和資源配置信息和執行FPGA模塊(1)中存儲的系統軟件，并將該配置信息進行存儲的配置模塊(8)，

用于將外部輸入的模擬信號轉換為數字信號，并將該數字信號輸送至FPGA模塊(1)的A/D轉換模塊。

2.根據權利要求1所述的一種基于FPGA的通用工業運動控制系統，其特征在于，所述FPGA模塊(1)采用EP3C40Q240控制芯片實現。

3.根據權利要求1所述的一種基于FPGA的通用工業運動控制系統，其特征在于，所述FPGA模塊(1)內部有軟件實現的數據接收計算模塊，所述數據接收計算模塊包括：

用于通過總線接口模塊(2)接收外部現場總線數據的外部現場總線數據接收模塊，

用于通過總線接口模塊(2)向外部現場總線發送數據的外部現場總線數據發送模塊，

用于通過USB接口模塊(3)接收上位機數據的上位機數據接收模塊，

用于通過USB接口模塊(3)向上位機發送數據的上位機數據發送模塊，

用于通過SD卡接口模塊(4)接收SD存儲卡數據的SD存儲卡數據接收模塊，

用于通過SD卡接口模塊(4)向SD存儲卡發送數據的SD存儲卡數據發送模塊，

用于通過驅動器接口模塊(6)接收電機伺服驅動器數據的電機伺服驅動器數據接收模塊，

用于通過驅動器接口模塊(6)向電機伺服驅動器發送數據的電機伺服驅動器數據發送模塊，

用于對外部現場總線數據、上位機數據、電機伺服驅動器數據和SD存儲卡數據進行解析，并將解析結果發送至浮點處理器的定點處理器，

用于根據解析結果進行邏輯運算，并將邏輯運算結果發送至電機控制模塊的浮點處理器，

用于根據邏輯運算結果對電機伺服驅動器進行控制的電機控制模塊。

4.根據權利要求3所述的一種基于FPGA的通用工業運動控制系統，其特征在于，所述電機控制模塊包括：

用于識別當前對電機伺服驅動器進行控制的控制方法為開環控制方法或閉環控制方法的電機控制識別模塊，當控制方法為開環控制方法時，電機控制識別模塊向閉環控制模塊發送停止工作的信號，當控制方法為閉環控制方法時，電機控制識別模塊向閉環控制模塊發送開始工作的信號，

用于接收位置傳感器模塊(12)發送的電機伺服驅動器的位置信息，并將該位置信息發送至閉環控制模塊的位置信息接收模塊，

用于根據位置信息接收模塊發送的電機伺服驅動器的位置信息和浮點處理器發送的邏輯運算結果生成閉環控制信號，并將該閉環控制信號發送至閉環PWM脈沖生成模塊的閉環控制模塊，

用于當電機伺服驅動器的控制方法為開環控制方法時，根據邏輯運算結果生成開環PWM脈沖的開環PWM脈沖生成模塊，

用于當電機伺服驅動器的控制方法為閉環控制方法時，根據邏輯運算結果和閉環控制信號生成閉環PWM脈沖的閉環PWM脈沖生成模塊。

5.根據權利要求4所述的一種基于FPGA的通用工業運動控制系統，其特征在于，所述電機控制模塊為1-5個。

6.根據權利要求1所述的一種基于FPGA的通用工業運動控制系統，其特征在于，所述驅動器接口模塊(6)包括：

用于將FPGA模塊(1)輸出的開環控制信號和閉環控制信號轉換為差分信號的電平轉換模塊(13)，

用于獲取電機伺服驅動器的位置信息，并將該位置信息通過位置傳感器接口模塊輸送至FPGA模塊(1)的位置傳感器模塊(12)。