一种多轴联动运动控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多轴联动运动控制系统，属于控制系统技术领域，包括上位机、下位机、双口RAM、伺服驱动器和电机；DSP与双口RAM相连，DSP通过光电隔离与伺服驱动器相连，伺服驱动器与电机相连；还包括PCI总线、PCI接口芯片、光栅尺、光电隔离和编码器，下位机由CPLD和DSP组成；双口RAM与PCI接口芯片相连，PCI接口芯片通过PCI总线与上位机相连；DSP通过控制总线与CPLD相连，CPLD通过光电隔离与光栅尺相连；电机与编码器相连，编码器与伺服驱动器相连。本发明专利技术对数据的运算速度快、精度高、开放性好、可靠性高，且成本低，能够很好的满足的现阶段大多数用户对多轴联动运动数控系统的要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种多轴联动运动控制系统，属于控制系统
，包括上位机、下位机、双口RAM、伺服驱动器和电机；DSP与双口RAM相连，DSP通过光电隔离与伺服驱动器相连，伺服驱动器与电机相连；还包括PCI总线、PCI接口芯片、光栅尺、光电隔离和编码器，下位机由CPLD和DSP组成；双口RAM与PCI接口芯片相连，PCI接口芯片通过PCI总线与上位机相连；DSP通过控制总线与CPLD相连，CPLD通过光电隔离与光栅尺相连；电机与编码器相连，编码器与伺服驱动器相连。本专利技术对数据的运算速度快、精度高、开放性好、可靠性高，且成本低，能够很好的满足的现阶段大多数用户对多轴联动运动数控系统的要求。【专利说明】一种多轴联动运动控制系统
本专利技术涉及一种运动控制系统，具体是一种多轴联动运动控制系统，属于控制系统
。
技术介绍
随着制造业的发展，为满足私人定制、小批量生产的趋势，对数控机床的通用性及柔性提出了更高的要求。传统的专用封闭体系结构的数控系统，目前占据着制造行业大部分市场，如Siemens系统、Fanuc系统等，但这类系统需要专门的开发工具，功能扩展性、维修等受到供应商的限制。随着计算机技术的飞速发展，开放式数控系统因其具有可移植性、可协同性、可扩展性等优势，正逐步的成为数控系统的发展趋势，如PC嵌入NC结构、NC嵌入PC结构、SOFT结构的开放式数控系统。但目前此类开放式数控系统在高速通信、网络功能、多CPU总线架构体系、智能化、可靠性等方面还需更大的提高。对于一个数控系统来说，其最重要的目的是通过运动控制器收发指令来控制各个轴电机按照指定精度、速度等性能指标实现数控加工。常见的运动控制器是基于大规模集成电路、微处理器、专用芯片等为核心架构的控制器，但此类控制器软硬件工作量比较大、精度不高，对于要求多轴联动且高速轨迹插补的控制则无法实现。基于现场总线的以数字处理器为核心的开放式运动控制器，因其具有高速运算、集成度高、轨迹控制准确、通用性好等特点，此类控制器得到了较为广泛的关注和应用。但就目前来看，此类控制器大多价格昂贵，技术还不成熟，控制精度不高、数据传输速率慢、插补方式落后，故还未形成一种通用的、系列化应用于市场的产品。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种多轴联动运动控制系统，数据传输速度快、控制精度高、开放性好、可靠性高，能够很好的满足现阶段大多数用户对多轴联动运动数控系统的要求，通用性高。为了实现上述目的，本专利技术一种多轴联动运动控制系统，包括上位机、下位机、双口 RAM、伺服驱动器和电机；所述数字信号微处理器DSP通过地址总线和数据总线与双口RAM相连，所述数字信号微处理器DSP通过光电隔离与伺服驱动器相连，伺服驱动器输出端与电机输入端相连；还包括PCI总线、PCI接口芯片、光栅尺、光电隔离和编码器，所述下位机由复杂可编程逻辑器件CPLD和数字信号微处理器DSP组成； 所述双口 RAM通过地址总线和数据总线与PCI接口芯片相连，PCI接口芯片通过PCI总线与上位机相连； 所述数字信号微处理器DSP通过控制总线与复杂可编程逻辑器件CPLD相连，复杂可编程逻辑器件CPLD通过光电隔离与光栅尺相连； 所述电机输出端与编码器输入端相连，编码器输出端与伺服驱动器输出端相连。电机、伺服驱动器和编码器设有若干个且数量相同，且每一个电机对应连接一个伺服驱动器和编码器。进一步地，数字信号微处理器DSP连接有扩展SPRAM。进一步地，数字信号微处理器DSP连接有扩展JTAG。进一步地，复杂可编程逻辑器件CPLD通过光电隔离连接有I/O设备。作为优选，I/O设备设有通用的I/O接口。本专利技术具有以下优点: (I)本专利技术以下位机作为总控制器，结合PCI总线技术和双口 RAM存储技术的优势，统筹协调着数控系统中各个轴的运动；而以伺服驱动器作为执行元件，控制着每个电机的实际运行。下位机和伺服驱动器各司其职，相互配合，使各自的长处得到了充分的发挥。(2)本专利技术双口 RAM是上位机与下位机共同的存储器，具有两组数据总线和地址总线，实现了 PCI总线与数字信号微处理器DSP之间高速的数据缓冲和交换。(3)本专利技术设有光栅尺，实时检测工作台的位置并反馈至下位机，实现了本控制系统的闭环控制，提闻了系统的精度和稳定性，从而提闻了广品生广效率和品质。(4)本专利技术伺服驱动器根据数字信号微处理器DSP发送的控制脉冲指令进行插补，同时由插补运算计算的理论位置与编码器反馈的实际位置进行比较得出跟随误差，然后对误差进行补偿后形成电机的实际位置，并据跟随误差计算出速度指令值，最后产生PWM脉冲控制电机运行，提高了轨迹控制的精确度。(5)本专利技术具有高速、高精度、开放性好、可靠性高等的特点，能够很好的满足的现阶段大多数用户对多轴联动运动数控系统的要求，通用性高，且结构简单，成本低，性价比闻。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术电原理框图。【具体实施方式】下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术一种多轴联动运动控制系统，包括上位机、下位机、双口 RAM、伺服驱动器和电机；所述数字信号微处理器DSP通过地址总线和数据总线与双口 RAM相连，所述数字信号微处理器DSP通过光电隔离与伺服驱动器相连，伺服驱动器输出端与电机输入端相连；还包括PCI总线、PCI接口芯片、光栅尺、光电隔离和编码器，所述下位机由复杂可编程逻辑器件CPLD和数字信号微处理器DSP组成； 所述双口 RAM通过地址总线和数据总线与PCI接口芯片相连，PCI接口芯片通过PCI总线与上位机相连； 所述数字信号微处理器DSP通过控制总线与复杂可编程逻辑器件CPLD相连，复杂可编程逻辑器件CPLD通过光电隔离与光栅尺相连； 所述电机输出端与编码器输入端相连，编码器输出端与伺服驱动器输出端相连，所述电机、伺服驱动器和编码器设有若干个且数量相同，且每一个电机对应连接一个伺服驱动器和编码器。伺服驱动器作为执行元件，产生PWM脉冲控制着每个电机运行，并接收和处理编码器反馈的电机转速和转向信号，形成一个局部的闭环控制。作为本专利技术对上述技术方案的改进，所述数字信号微处理器DSP连接有扩展SPRAM,为下位机的外扩内存空间，作为数字信号微处理器DSP进行运算时处理大量数据的备用存储空间，提高了数据的运算速度。 作为本专利技术对上述技术方案的改进，所述数字信号微处理器DSP还连接有扩展JTAG，作为调试主控芯片的接口，便于用户二次开发，使得本多轴联动运动控制系统具有较好的开放性，灵活性高。作为本专利技术对上述技术方案的进一步，所述复杂可编程逻辑器件CPLD通过光电隔离连接有I/o设备，该输入输出设备设有通用的I/O接口，便于用户开发，提高了本控制系统的可扩展性和通用性，满足了现阶段大多数用户对多轴联动运动数控系统的要求，同时本专利技术结构简单，制造成本低，性价比较高，有利于推广。本专利技术工作时，由上位机上运行的应用软件发送各种控制指令，经PC程序译码、预处理等处理后，经PCI接口芯片传送到双口 RAM中；烧写在数字信号微处理器DSP里的控制程序从双口 RAM中读取指令或数据，并根据读入的指令或数据进行实时的插补运算，然后产生位置控制脉冲经光电隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴联动运动控制系统，包括上位机、下位机、双口RAM、伺服驱动器和电机；所述数字信号微处理器DSP通过地址总线和数据总线与双口RAM相连，所述数字信号微处理器DSP通过光电隔离与伺服驱动器相连，伺服驱动器输出端与电机输入端相连；其特征在于，还包括PCI总线、PCI接口芯片、光栅尺、光电隔离和编码器，所述下位机由复杂可编程逻辑器件CPLD和数字信号微处理器DSP组成；所述双口RAM通过地址总线和数据总线与PCI接口芯片相连，PCI接口芯片通过PCI总线与上位机相连；所述数字信号微处理器DSP通过控制总线与复杂可编程逻辑器件CPLD相连，复杂可编程逻辑器件CPLD通过光电隔离与光栅尺相连；所述电机输出端与编码器输入端相连，编码器输出端与伺服驱动器输出端相连；所述电机、伺服驱动器和编码器设有若干个且数量相同，且每一个电机对应连接一个伺服驱动器和编码器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新华，郑显华，陈小虎，李生鹏，王冬冬，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32