工业控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种工业控制器，其包括：X86主板、PCIE总线和FPGA板卡，其中，所述X86主板包括PCIE接口和mini PCIE板卡，所述FPGA板卡包括M3接口、RTEX接口以及Handwheel接口以及FPGA、与FPGA均相连的M3 ASIC芯片和RTEX ASIC芯片，其中M3 ASIC芯片和RTEX ASIC芯片共用连接至FPGA的地址总线和数据总线，所述X86主板通过mini PCIE板卡上的FFC排线或者SATA物理线使得所述PCIE总线连接到所述FPGA板卡。本实用新型专利技术同时物理支持EtherCAT总线、M3总线和RTEX总线3种总线并支持双总线的实时同步调度使用。

【技术实现步骤摘要】
工业控制器
本技术涉及一种工业控制器，特别涉及一种具有X86(X86架构(TheX86architecture)是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。)mini(迷你)PCIE(peripheralcomponentinterconnectexpress，一种高速串行计算机扩展总线标准)扩展FPGA的物理结构及通信总线扩展的工业控制器。
技术介绍
工业控制器被大量使用到例如工业计算机以及从金属加工、到模具成型以及运动控制等各个领域中。工业控制领域的伺服驱动器驱动由分布式驱动(即脉冲驱动)向总线驱动发展，总线驱动方式是通过较少的通信线缆(如1根或2根)的方式实现所用驱动器的通信，总线型具有成本低，性能高，设计简单可靠，扩展性强等诸多优点。目前市场上主流总线有倍福的EtherCAT((以太网控制自动化技术)是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统)总线，安川的Mechatrolink总线(以下简称M3，是一个用在工业自动化的开放式通讯协定，最早由日本安川电机开发，后来由MECHATROLINK协会(MechatrolinkMembersAssociation)维护)，松下的RTEX总线(RealtimeExpress，高速实时网络通讯协议，是松下公司自主开发的一种100Mbps的工业总线，可实现高速的主从站之间的数据交互)等，其中以安川Mechatrolink-II和Mechatrolink-III，以及松下RTEX总线进入国内较早，EtherCAT总线进入较晚，但推广和应用范围日益增大。而PCIE或称PCIExpress是X86计算机的接口总线，其总线由x1，x2，x4等多个数据总线宽度。目前，基于以太网的数字控制器，通过的网络接口物理层，应用程序实现EtherCAT总线；基于PCIE的M3扩展系统则通过PCIE连接到FPGA(现场可编程逻辑门阵列)，FPGA连接至M3的ASIC芯片(是用于供专门应用的集成电路(ASIC，ApplicationSpecificIntegratedCircuit)芯片技术)，ASIC芯片连接PHY(端口物理层)芯片再连接至网口；而基于PCIE的RTEX扩展系统，通过PCIE连接到FPGA，FPGA连接至RTEX的ASIC芯片，ASIC芯片连接PHY芯片再连接至网口。上述扩展系统一般只支持一个扩展总线，比如仅支持EtherCAT，或仅支持M3或RTEX。而且主控制器根据运用行业和领域不同，所需的外围辅助部分不一样，如一般总线控制器大部分应用于运动控制领域，缺少实际应用部件，如机加工一般会存在主轴(加工主要动力来源)、运动轴(加工运动控制轴)和旋转轴(加工运动控制轴)，其中各个不同轴有脉冲控制，有总线控制(如上述EtherCAT、M3、RTEX、以及485总线等)。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中主流的扩展系统仅支持一个扩展总线的缺陷，提供一种同时物理支持EtherCAT总线、M3总线和RTEX总线三种总线的工业控制器，在实际使用过程中支持EtherCAT+M3同时使用，或EtherCAT+RTEX同时使用，即双总线的实时同步调度使用。本技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种工业控制器，其特点在于，其包括：X86主板、PCIE总线和FPGA板卡，其中，所述X86主板包括PCIE接口和miniPCIE板卡，所述FPGA板卡包括M3接口、RTEX接口以及Handwheel(手轮：上面包含旋转码盘和波段开关，码盘一般用来传递脉冲；波段用来传递轴选)接口以及FPGA、与FPGA均相连的M3ASIC芯片和RTEXASIC芯片，其中M3ASIC芯片和RTEXASIC芯片共用连接至FPGA的地址总线和数据总线，所述X86主板通过miniPCIE板卡上的FFC排线(FlexibleFlatCable，柔性扁平线缆)或者SATA(串行ATA，一种电脑总线)物理线使得所述PCIE总线连接到所述FPGA板卡。优选地，所述X86主板扩展出USB接口、Ethernet(以太网)接口、EtherCAT总线接口、LVDS(Low-VoltageDifferentialSignaling，低电压差分信号)接口、VGA(VideoGraphicsArray，视频图像阵列)接口以及串口(232)，其中将串口通过串口转换电路转换为485/422接口。优选地，所述FPGA板卡中，FPGA连接到I2C(I2C一般指I2C总线。I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线)内部总线的E2PROM(一般指EEPROM，EEPROM(ElectricallyErasableProgrammablereadonlymemory)是指带电可擦可编程只读存储器)和万年历设备，用以读取和存储特定编码信息。优选地，所述FPGA板卡中，FPGA连接到SPI(串行外设接口)内部总线的铁电设备，用以快速暂存特定数据。优选地，所述FPGA板卡还包括连接M3ASIC芯片的PHY芯片、信号变压器和RJ45网口，其中所述信号变压器将所述PHY芯片连接至所述RJ45网口。优选地，所述FPGA板卡还包括连接RTEXASIC芯片的PHY芯片、信号变压器和RJ45(布线系统中信息插座(即通信引出端)连接器的一种)网口，其中所述信号变压器将所述PHY芯片连接至所述RJ45网口。优选地，所述FPGA板卡还包括与FPGA相连的高速光耦和与所述高速光耦相连的差分发送电路，所述差分发送电路与DB连接器相连用于实现脉冲输出。优选地，所述FPGA板卡还包括与FPGA相连的高速光耦和与所述高速光耦相连的差分接收电路，所述差分接收电路与DB连接器相连用于实现脉冲接收。优选地，所述FPGA板卡还包括与FPGA相连的低速光耦和与所述低速光耦相连的DB连接器(一种物理连接器)，用于实现IO(inputoutput，输入输出)的输入。其中，光耦是一中光电隔离的信号传输元器件，没有标准定义地低、高速，但是在本行业中一般如下分类：低速光耦：1MHz速度以下。高速光耦：1M～100MHz。超高速光耦：100M以上。也就是说，Handwheel接口的功能可以概括为：1.信号从FPGA出来后通过光耦隔离后传输给差分电路，差分电路信号传输至Handwheel(此处例如是DB连接器)；2.信号从Handwheel传输给差分电路，差分电路信号传输至光耦，通过信号隔离后传输给FPGA；3.IO信号直接通过光耦传输给FPGA；优选地，所述FPGA板卡还包括供电的电源模块和用于对FPGA板卡的运行状态进行调试的调试模块。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本技术各较佳实例。本技术的积极进步效果在于：1、本技术同时物理支持E本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业控制器，其特征在于，其包括：X86主板、PCIE总线和FPGA板卡，其中，/n所述X86主板包括PCIE接口和mini PCIE板卡，/n所述FPGA板卡包括M3接口、RTEX接口以及Handwheel接口以及FPGA、与FPGA均相连的M3ASIC芯片和RTEX ASIC芯片，其中M3 ASIC芯片和RTEX ASIC芯片共用连接至FPGA的地址总线和数据总线，/n所述X86主板通过mini PCIE板卡上的FFC排线或者SATA物理线使得所述PCIE总线连接到所述FPGA板卡。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业控制器，其特征在于，其包括：X86主板、PCIE总线和FPGA板卡，其中，
所述X86主板包括PCIE接口和miniPCIE板卡，
所述FPGA板卡包括M3接口、RTEX接口以及Handwheel接口以及FPGA、与FPGA均相连的M3ASIC芯片和RTEXASIC芯片，其中M3ASIC芯片和RTEXASIC芯片共用连接至FPGA的地址总线和数据总线，
所述X86主板通过miniPCIE板卡上的FFC排线或者SATA物理线使得所述PCIE总线连接到所述FPGA板卡。


2.如权利要求1所述的工业控制器，其特征在于，所述X86主板扩展出USB接口、Ethernet接口、EtherCAT总线接口、LVDS接口、VGA接口以及串口，其中将串口通过串口转换电路转换为485/422接口。


3.如权利要求1所述的工业控制器，其特征在于，所述FPGA板卡中，FPGA连接到I2C内部总线的E2PROM和万年历设备，用以读取和存储编码信息。


4.如权利要求1所述的工业控制器，其特征在于，所述FPGA板卡中，FPGA连接到SPI内部总线的铁电设备，用以快速暂存数据。


5.如权利要求1所述的工业控制器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王微，袁再松，王开鑫，
申请(专利权)人：上海铼钠克数控科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31