[实用新型]一种模块化的运动控制器

说明书

技术领域

本实用新型属于工业运动控制领域，特别涉及一种模块化的运动控制器。

背景技术

运动控制就是运动控制器根据预先设定的控制方案，通过规划出的指令，转化成为期望的机械运动。其表现形式一般为对电机进行运动控制，使运动部分按照预期的轨迹和规定的运动参数完成相应的动作。

目前运动控制器已经广泛用于自动化生产、测试和物流等工业设备上，是整个自动化装备控制系统的核心器件。

现有的国内技术中，运动控制器的主流方案一般分为两种。第一种方案主要是由中低端单片机MCU和运动控制专用芯片ASIC为核心构成，该方案的功能实现主要依赖运动控制专用芯片ASIC。第二种方案主要是采用高端单片机MCU（如32位ARM处理器）、高性能数字信号处理器DSP或现场可编程门阵列FPGA为运动控制核心处理器。上述控制器方案都是依赖于单一的核心处理器，没有采用模块化设计，可扩展能力较差，控制电机的轴数和控制IO点位的数量固定，不能进行扩展。

发明内容

为了克服现有运动控制器可扩展能力差的问题，本实用新型提供了一种模块化设计的运动控制器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：模块化的运动控制器根据上位机预先设定的控制方案，通过规划出的指令，输出到外围电路对电机进行运动控制，转化成为期望的机械运动，模块化的运动控制器包括外部通信模块、主控模块、内部总线模块、轴控模块、输入模块和输出模块，所述主控模块一端连接外部通信模块，另一端连接内部总线模块，所述内部总线模块分别连接轴控模块、输入模块和输出模块，所述的主控模块计算出的控制数据，通过内部总线模块，分发给相应的轴控模块和输出模块，所述的主控模块、轴控模块、输入模块和输出模块，通过内部总线模块组成星型局域网，实现内部数据的通信。

本实用新型的外部通信模块，与外部上位机进行数据通信，接收上位机的控制指令，转换上位机的信号，传输给主控模块，并向上位机反馈主控模块的实时状态。

本实用新型的主控模块，根据外部通信模块的信号，规划并计算出相应电机的插补运动控制数据和输出点位控制数。

本实用新型的内部总线模块，接收到主控模块的数据，分析处理传输给轴控模块、输入模块和输出模块。

本实用新型的轴控模块，根据接收到的插补运动控制数据，产生能够控制电机的信号。

本实用新型的输入模块接收输入接口板的高低电平信号，经过输入模块处理后，形成实时输入状态数据。

本实用新型的输出模块根据接收到的输出点位控制数据，产生相应的高低电平，直接控制输出接口板的输出，将实时的输出点位状态，通过内部总线模块，反馈到主控模块。

本实用新型的外部通信模块包括CAN通信芯片、以太网芯片和RS485串口芯片，三种芯片分别与主控模块的CAN通信接口、以太网接口和USART接口相连，用开关的方式选择与上位机通信方式，同一时刻只能采用一种通信方式进行通信，实现多种功能的信号传输。

本实用新型的主控模块包括主控MCU、SRAM芯片、CAN通信接口1、CAN通信接口2、以太网接口和USART异步串口通信接口，所述CAN通信接口1、以太网接口和USART异步串口通信接口分别与外部通信模块的CAN通信芯片1、以太网芯片和RS485串口芯片相连，所述CAN通信接口2与内部总线模块的CAN通信芯片相连，所述主控MCU与SRAM芯片连接。

本实用新型的内部总线模块由三个以上的CAN通信芯片组成基于CAN通信协议的总线式通信网。

本实用新型的轴控模块包括轴控MCU、CAN通信接口、电机驱动控制信号接口、电机驱动状态信号接口和编码器信号接口，所述CAN通信接口与内部总线模块的CAN通信芯片相连，所述电机驱动控制信号接口、电机驱动状态信号接口和编码器信号接口分别与电机控制外围电路、驱动状态外围电路和编码器外围电路相连。

本实用新型的输入模块包括输入MCU、CAN通信接口和输入信号接口，所述CAN通信接口与内部总线模块的CAN通信芯片，所述输入信号接口连接输入外围电路。

本实用新型的输出模块包括输出MCU、CAN通信接口和输出信号接口，所述CAN通信接口与内部总线模块的CAN通信芯片，所述输出信号接口连接输出外围电路。

本实用新型的轴控模块与电机驱动相连接，轴控模块根据接收到的插补运动控制数据，产生能够控制电机的信号，控制电机运动，所述信号包括方向/脉冲信号、模拟量信号和总线式信号。