[发明专利]一种现场总线系统

说明书

本发明实施例公开了一种现场总线系统，该系统包括：主站以及至少一个从站，主站根据待控制的各第一目标伺服控制器，形成脉冲宽度调制PWM控制帧，并串行发送至各从站中的FPGA；从站中的FPGA对接收的PWM控制帧进行解析，并在根据解析结果确定PWM控制帧指向本机节点时，生成对应的至少一个PWM控制信号，并将各PWM控制信号通过匹配I/O端口提供至各第一目标伺服控制器。本发明实施例中的现场总线系统，通过在从站中增加FPGA，以根据主站的PWM控制帧，直接生成对应的PWM控制信号，降低了PWM控制帧的传输时延，提升了PWM控制信号的生成效率；同时通过FPGA生成对应的PWM控制信号，可以提升PWM控制信号的精度，实现对伺服控制器的高精度控制。

技术领域

本发明实施例涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种现场总线系统。

背景技术

随着自动化控制技术的不断发展，EtherCAT现场总线系统凭借维护开销低和高精度设备同步等特点，已广泛应用于机械、设备工程以及工业自动化等领域。

目前，现有的EtherCAT现场总线系统中，通常是通过主站向从站下发脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)指令，以控制多轴伺服控制器进行工作；其中，从站由微控制单元(Micro Control Unit，MCU)和专用从站控制芯片ESC(EtherCAT SlaveController)组成；ESC芯片收到主站下发的PWM指令后，通过低速接口把PWM指令信息传递给MCU控制器，由MCU发出对应的PWM控制信号。

然而，现有技术中，PWM指令先由ESC芯片接收，再通过低速串行接口传递给MCU，存在大量数据时延，导致信息传递速率低；同时，当使用MCU发出PWM信号时，精度较差，无法满足高精度多轴控制器的控制需求。

发明内容

本发明实施例提供了一种现场总线系统，以实现对PWM控制信号的高效率生成，以及对伺服控制器的高精度控制。

本发明实施例提供了一种现场总线系统，包括：主站以及至少一个从站，主站与各从站依次首尾相连，形成串行结构的现场总线系统；

其中，各从站中包括现场可编程门阵列FPGA，各从站的FPGA通过内部的I/O端口，与伺服电机系统中的各伺服控制器对应相连；

主站，用于根据待控制的各第一目标伺服控制器，形成脉冲宽度调制PWM控制帧，并串行发送至每个从站中的FPGA；

从站中的FPGA，用于对接收的PWM控制帧进行解析；在根据解析结果确定PWM控制帧指向本机节点时，生成与解析结果对应的至少一个PWM控制信号，并将各PWM控制信号通过匹配I/O端口提供至各第一目标伺服控制器。

各所述从站还包括：中央控制器MCU，所述MCU与从站中的FPGA相连；

主站，还用于根据待控制的各第二目标伺服控制器，形成非PWM控制帧，并串行发送至每个从站中的FPGA；

从站中的FPGA，用于将接收的非PWM控制帧转发至从站中的MCU；

从站中的MCU，用于对接收的非PWM控制帧进行解析，并生成与解析结果对应的至少一个非PWM控制信号，并将各非PWM控制信号发送至对应的各第二目标伺服控制器。

所述PWM控制帧包括：PWM占空比字段、PWM频率字段和I/O端口标识字段；

所述从站中的FPGA，具体用于：

根据PWM占空比字段和PWM频率字段，确定至少一个PWM占空比和对应的PWM频率；

根据各PWM占空比和对应的PWM频率，生成多个对应的PWM控制信号；