[發(fā)明專利]一種基于FPGA的伺服運(yùn)動(dòng)控制卡接口電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911242073.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111045392B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/414
• 分類號(hào): G05B19/414
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 楊曉松

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于FPGA的伺服運(yùn)動(dòng)控制卡接口電路，包括：上位機(jī)，用于發(fā)送各個(gè)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信息；分別與所述伺服電機(jī)對(duì)應(yīng)的多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)控制卡，伺服運(yùn)動(dòng)控制卡包括FPGA芯片以及第一以太網(wǎng)接口、第二以太網(wǎng)接口，其中，伺服驅(qū)動(dòng)控制卡通過(guò)第一以太網(wǎng)接口與上位機(jī)連接，通過(guò)第二以太網(wǎng)接口與對(duì)應(yīng)伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器連接；所述FPGA芯片用于從第一以太網(wǎng)接口中獲取所述驅(qū)動(dòng)信息，從驅(qū)動(dòng)信息中解析出對(duì)應(yīng)伺服電機(jī)的控制信息，然后將該控制信息通過(guò)第二以太網(wǎng)接口發(fā)送給對(duì)應(yīng)伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器。本申請(qǐng)利用雙以太網(wǎng)口高速穩(wěn)定傳輸信息，夠?qū)崟r(shí)、高效地控制工業(yè)伺服電機(jī)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的伺服運(yùn)動(dòng)控制卡接口電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線是指安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。它是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動(dòng)化領(lǐng)域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)單說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號(hào)及普通開(kāi)關(guān)量信號(hào)的傳輸，是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問(wèn)題。

目前的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)主要有485網(wǎng)絡(luò)其中包括有RS485和MODBUS，HART網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)ieledBus，ethercat總線等幾種，但各個(gè)系統(tǒng)均存在各種不足；其中RS485和MODBUS主要缺陷有：

(1)傳輸速率慢，對(duì)于即時(shí)性高的工藝要求無(wú)法滿足，例如雕刻機(jī)等。

(2)接口需要旁路保護(hù)需要有一條良好的連接大地的通道,實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難

(3)主從設(shè)備應(yīng)答容易發(fā)生錯(cuò)誤，這也是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常發(fā)生的錯(cuò)誤。從而導(dǎo)致不可挽回的事故。

Ethercat總線主要是由德國(guó)倍浮公司提出來(lái)的工業(yè)控制總線方案，性能也較為理想，但主要缺陷有：安裝復(fù)雜，價(jià)格也偏高必須購(gòu)買倍浮公司的ethercat協(xié)議芯片。HART網(wǎng)絡(luò)，目前被全球幾家大公司壟斷，因?yàn)橐褂迷搮f(xié)議，必須支付高額的入會(huì)費(fèi)，因此不適用于中小型企業(yè)的工業(yè)自動(dòng)化。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的是提供一種能夠利用雙以太網(wǎng)口高速穩(wěn)定傳輸信息，又能夠?qū)崟r(shí)控制工業(yè)電機(jī)的基于FPGA的伺服運(yùn)動(dòng)控制卡接口電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案：

一種基于FPGA的伺服運(yùn)動(dòng)控制卡接口電路，包括：

上位機(jī)，用于發(fā)送各個(gè)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信息；

分別與所述伺服電機(jī)對(duì)應(yīng)的多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)控制卡，伺服運(yùn)動(dòng)控制卡包括FPGA芯片以及第一以太網(wǎng)接口、第二以太網(wǎng)接口，其中，伺服驅(qū)動(dòng)控制卡通過(guò)第一以太網(wǎng)接口與上位機(jī)連接，通過(guò)第二以太網(wǎng)接口與對(duì)應(yīng)伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器連接；所述FPGA芯片用于從第一以太網(wǎng)接口中獲取所述驅(qū)動(dòng)信息，從驅(qū)動(dòng)信息中解析出對(duì)應(yīng)伺服電機(jī)的控制信息，然后將該控制信息通過(guò)第二以太網(wǎng)接口發(fā)送給對(duì)應(yīng)伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器。

進(jìn)一步地，所述的多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)控制卡采用并聯(lián)的方式連接上位機(jī)，上位機(jī)采用廣播的方式發(fā)送所述各個(gè)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信息。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)信息中包含有一個(gè)或一個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)指令，每個(gè)驅(qū)動(dòng)指令對(duì)應(yīng)一個(gè)伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)指令包括伺服電機(jī)的編號(hào)、該伺服電機(jī)中驅(qū)動(dòng)軸的位置信息以及控制指令。

進(jìn)一步地，所述控制指令包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)或時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述多個(gè)伺服運(yùn)動(dòng)控制卡接收到驅(qū)動(dòng)信息后，每個(gè)伺服運(yùn)動(dòng)控制卡從驅(qū)動(dòng)信息中解析出驅(qū)動(dòng)指令，判斷是否存在用于控制該伺服運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)應(yīng)的伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)指令，如存在該驅(qū)動(dòng)指令，則將該驅(qū)動(dòng)指令作為所述控制信息。