[發明專利]一種基于數字總線的轉盤磨刀機嵌入式控制器

有效

• 申請號: 201410337177.0
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104133400B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 賴乙宗;葉峰;邱釗湃
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及五金產品的自動化生產加工領域，特別涉及一種基于數字總線的轉盤磨刀機嵌入式控制器。

背景技術

隨著社會生產的需求，嵌入式技術與總線技術在工業控制和生產領域中得到了越來越廣泛的應用，國內外的嵌入式控制器也在不斷發展進步。對于轉盤磨刀機，國內大部分企業使用的依然是液壓控制方式，通用型數控系統則由于功能缺乏針對性滿足不了具體的工藝要求；現有的轉盤磨刀機控制系統，多通過PLC(可編程邏輯控制器)來實現，但此種方式比較適合單軸或雙軸的控制，多軸聯動的話則面臨著硬件成本高、實現復雜的問題。

因此，國內五金產品的加工過程需要一種高效、穩定、模塊化的控制器，以滿足提高加工效率與加工精度等要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于數字總線的轉盤磨刀機嵌入式控制器。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：

一種基于數字總線的轉盤磨刀機嵌入式控制器，包括ARM處理器、FPGA處理器、LCD觸摸屏、總線接口、運動反饋接口、電源，其中

ARM處理器，處理多節點間的總線通訊，執行速度規劃、軌跡插補算法、位置控制、過程邏輯控制，并把控制指令和結果數據輸出到FPGA處理器；

FPGA處理器，對運動反饋接口返回的運動數據進行計算得出各項運動參數，再通過SOC總線傳給ARM處理器，并由其運動控制算法產生控制數據控制伺服電機的正反轉、轉速、位置和力矩，從而完成各個軸的速度、位置與轉矩的閉環控制，并實現多個軸之間的聯動；

LCD觸摸屏，提供人機交互界面，通過觸摸屏輸入用戶指令和運動參數，發送給ARM處理器和FPGA處理器；

總線接口，通過多節點間的通訊實現整機多軸聯動和IO數據交換；

運動反饋接口，實時反饋轉盤機各軸的運動狀態，并將這些信息反饋給FPGA處理器；

電源，將單一直流母線電壓轉換不同規格的工作電壓提供給為供處理器、編碼器、傳感器。

所述的FPGA處理器，包括FIFO模塊、軸控制模塊、編碼器模塊、數字IO模塊，其中FIFO模塊實現ARM處理器和FPGA處理器之間數據速率差異的緩沖，避免數據丟失，軸控制模塊產生各個軸的脈沖控制序列，編碼器模塊解碼輸入信號得到各軸的實時運動位置參數，數字IO模塊則通過12個I/O引腳的狀態設置對邏輯開關量信號進行讀取與輸出。

所述的總線接口，包括CAN總線接口以及以太網總線接口。控制器板載CAN總線接口與以太網總線兩種總線接口，支持ModBUS-TCP、EtherCAT和Powerlink等多種通訊協議，滿足多臺控制器之間數據交互的需求，實現轉盤磨刀機多節點控制與多軸聯動的控制要求。

所述的運動反饋接口，包括正交編碼器和限位開關。

所述的電源，通過集成電壓轉換芯片解決級聯中的電壓匹配。

所述的ARM處理器，其型號為STM32F103ZET6，處理器以及外圍電路組成ARM處理器最小工作電路。

所述的FPGA處理器，其型號為ALTERA?Cyclone?EP4CE22F15，包括外圍最小工作電路。

本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、本發明使用FPGA處理器中自主研發的高速位置鎖存IP，應用于自動加工過程中砂輪磨損量的自動精確補償，在砂輪與探頭觸碰一瞬間，FPGA處理器高速將對應軸的坐標鎖存，消除了軸運動慣性的導致的誤差，同時提高了此過程的效率。

2、ARM處理器模塊，即控制軟件中集成了豐富的運動控制算法和PLC過程控制引擎，并且通過LCD觸摸屏上的人機界面上供用戶進行操作調用。

3、本發明的控制器模塊化集成度高，實時控制效果好、控制功能穩定，硬件成本低，軟件功能定制與升級換代方便，為五金加工行業的自動化生產加工過程提供了一種新的控制方法。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種基于數字總線的轉盤磨刀機嵌入式控制器的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。