[發明專利]一種基于脈沖擴展協議的通信方法

有效

• 申請號: 202010137747.7
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111327502B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 宋華山
• 申請（專利權）人: 南京岸鳴智能科技有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;G05B19/418
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

一種基于脈沖擴展協議的通信方法，具體通信方法如下：在一個控制周期內，所述主站向所述多個從站均發送多個主站數據幀，所述主站數據幀包括脈沖方向指令、脈沖數指令、脈沖急停指令以及脈沖回讀指令；所述從站接收對應的當前主站數據幀，并根據所述脈沖急停指令的指示，選擇性地執行所述脈沖方向指令和所述脈沖回讀指令，以及，在執行完所述脈沖回讀指令后，所述從站繼續接收下一個主站數據幀。本發明提出的一種基于脈沖擴展協議的通信方法，以較少的總線數據量實現了主站和從站的狀態交互、總線的檢錯以及節點的在線監測功能，為高速度、高精度、有聯動和插補要求的多軸運動控制場合提供了一種低成本的經濟型選擇方案。

技術領域

本發明涉及一種基于CAN總線的通信協議技術，具體為一種基于脈沖擴展協議的通信方法。

背景技術

近年來中國機床、紡織、印刷、包裝和電子等行業的快速發展有力的帶動了運動控制器的市場需求。通用運動控制器作為伺服和步進系統的核心控制裝置，其市場規模正在不斷擴大。根據平臺不同，通用運動控制器一般可以分為PLC控制器、嵌入式運動控制器和PC-Based運動控制器三類。

一般的，通用運動控制器主要由主控單元和擴展模塊組成。主控單元完成整體邏輯、運算、通訊和控制功能，擴展模塊作為對主控單元硬件資源的適當補充，用來配合主控單元完成對整體設備的控制。擴展模塊的種類主要包括數字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入/ 輸出模塊、高速脈沖計數模塊、高速脈沖模塊、特殊功能模塊等。

主控單元與擴展模塊之間的擴展方式和協議，直接決定了整體設備控制的速度、精度和準度。特別是高速脈沖模塊，應用在低成本、高速度的多軸運動場合的時候，更是對擴展方式的實時性提出了嚴格的要求。當擴展方式的實時性達不到要求時，高速脈沖模塊只能實現簡單的點位運動和啟停功能，運動曲線在模塊內部實現，主控單元無法實時知道脈沖模塊當前的脈沖發送情況，無法與其它運動軸做聯動和插補運行，限制了整體設備的速度。

在現有技術中，PLC控制器以較低的價格、豐富的主控單元和擴展模塊、通用簡單的編程方式，目前占據大部分市場份額。PLC主控單元和擴展模塊之間的擴展方式，每家品牌都不一樣，其中既有串行通訊方式，也有并行通訊方式，擴展接口的定義以及擴展協議的定義都不盡相同，其中大部分的擴展協議都沒有公開，屬于內部極度保密范疇。常用的擴展方式有485通訊方式和其它高速總線通訊方式。

然而，PLC主控單元通過485通訊的方式擴展脈沖模塊，主控單元將本次指令需要發送的脈沖數、脈沖頻率、起點脈沖頻率、終點脈沖頻率、加減速時間或加減速度，一次性發送到脈沖擴展單元，脈沖模塊根據收到的指令開始對外發送脈沖，控制電機運行；所有脈沖發送完成之后，脈沖擴展單元會回復主控單元脈沖發送完成。在脈沖模塊對外發送脈沖的過程中，主控單元無法實時知道每一細分時刻的脈沖發送情況，無法對脈沖曲線做精細規劃，無法與其它運動軸做聯動和插補運行，只能對單一軸做點動運行和啟停控制。

此外，PLC控制器通過高速總線，例如以太網總線擴展脈沖模塊，脈沖發送的曲線全部集成在主控單元中，能夠保證脈沖發送的實時可控，但PLC本體控制器和擴展模塊的價格過高，限制了其使用范圍。另外，具有高速主線的PLC控制器，一般都會采用總線控制的方式驅動總線伺服系統運行，不會單獨再開發脈沖擴展單元，但過于高昂的價格限制了其在占據大部分市場份額的中低端行業之中的應用。

除了PLC控制器，現有技術中另一種常用技術為PC-Based運動控制器，采用“PC+運動控制卡”的模式，運動控制卡配有API函數庫供用戶調用，用戶根據需求進行二次開發 PC機界面系統。因其較為開放的系統、豐富的軟硬件資源、合理的性價比，近年來在一些對立體圖形和運動軌跡有特殊要求的復雜應用的場合發展迅速，例如木工雕刻等行業。其模塊擴展的方式，是充分利用PC機或工控機的PCI、ISA、USB或其它接口，通過PC機自帶的硬件接口擴展各種需要的模塊。