[发明专利]一种实现非网络伺服的以太网网络化连接装置及系统

说明书

技术领域

 本发明涉及一种传统伺服的网络化连接装置，尤其涉及一种实现非网络伺服的以太网网络化连接装置及系统。

背景技术

近年来的伺服驱动技术无论是控制精度还是运行速度上都得到了飞速的发展，但伺服驱动器接口却长期处于脉冲量和模拟信号控制阶段，这种接口方式的通信速率低，控制方式复杂，严重阻碍了高档伺服技术的发展。另一方面，工业控制网络经历了由集散控制到现场总线技术的发展。如今虽然现场总线仍占据这主导地位，但是因为其纷杂的协议标准难以统一，而且数据传输速率较低，越来越难以满足工厂内部智能设备间互联和大量数据传输的要求。

以太网技术凭借其广泛的用户基础、巨大的带宽、灵活的拓扑结构和组网方式等优点逐渐引起人们的关注并开始渗入到工业控制领域，并由此产生了工业以太网技术。由于通过使用以太网技术可以方便的把办公网络和车间网络联系到一起，实现一网到底的整体解决方案，因此该技术一出现便得到了业内的广泛认可，并被认为是将来工业控制网络的最佳解决方案。目前虽然市场上已经有以太网总线的伺服驱动产品，但实际生产中仍然是以脉冲和模拟接口的伺服系统为主体。

为此，本发明公开了一种为传统伺服驱动器扩展实时以太网接口的网络化装置，实现了传统伺服的网络化连接，并给出了具体的实现方式和工作方法。

发明内容

本发明针对现在通用的伺服电机驱动器提出一种网络化连接方案，该方案将网络通讯、伺服控制和伺服驱动连接器集成到一个小的装置上，只需将该装置安插在伺服驱动器控制接口上即可为伺服驱动添加工业以太网接口，实现伺服驱动的网络化；该装置除具备实时以太网所具有的特性之外，还能实现定位、回参考点、限位控制等运动控制功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种实现非网络伺服的以太网网络化连接装置，它包括外壳，外壳内设有控制板，所述控制板包括核心板和伺服驱动接口板两部分，所述核心板通过伺服接口板插针与伺服驱动接口板活动连接；所述外壳采用两半式结构，中间通过卡扣连接；所述外壳上分别设有与核心板上的网口、端子排及伺服插头相配合的开口；所述外壳内壁上设有与核心板相配合的滑槽，所述外壳底部还设有散热孔。

所述核心板的一侧设有两个网口，另一侧设有端子排插座，在网口和端子排插座之间依次设有两个网络变压器，两个物理层芯片和一个FPGA，所述核心板上还设有一片RAM和一片FLASH。

所述伺服驱动接口板上端设有伺服接口板插针，下端为伺服插头，在伺服接口板插针和伺服插头间设有通讯扩展模块，所述通讯扩展模块采用Mini USB接口，通过RS485或USB协议芯片并经伺服接口板插针与核心板上的FPGA相连。

所述外壳两侧还设有两个与伺服驱动器匹配的螺栓孔，并通过螺栓连接到伺服驱动器上。

所述端子排插座设有限位、回零、抱闸和通用输入接口。

一种实现非网络伺服的以太网网络化连接系统，它包括主机，主机通过网线与若干个以太网网络化连接装置的网口连接，所述以太网网络化连接装置通过伺服插头直接安插在伺服驱动器控制接口上。

本发明的详细技术方案如下：

以太网网络化连接装置分为外壳和控制板两个部分，其中外壳采用两半式结构，中间通过卡扣连接，拆卸方便。壳体内部设有导向槽，用来实现对电路板的定位。本装置上设有电机口、网口、扩展口等模块以满足该装置对不同控制功能的要求。外壳底部采用网格设计，以方便内部电子元件的散热。

控制板包括核心板和伺服驱动接口板两个模块，模块之间使用双排插针（即伺服接口板插针）进行连接并以此完成数据交换，整个控制板由壳体内部的导向槽进行定位。壳体两侧设有螺栓固定孔，因此在该模块在通过伺服插头安插到伺服驱动器之后还可以用螺栓固定，从而使连接稳定可靠。

核心板上配置有一片FPGA（Field programmable Gate Array）芯片和两个以太网物理层协议芯片。SOPC（System on a Programmable Chip）技术的灵活性使得核心板可以在不改变核心板硬件的前提下，通过重新配置FPGA程序实现不同类型的以太网协议。为保证足够大程序运行空间核心板上外扩有一片RAM（Random Access Memory）和一片程序存储Flash。双网口的设计方案使该发明可以支持不同的网络拓扑结构；端子排则为用户提供了限位、回零、抱闸和通用IO输入的功能。