一種數控系統主站對IO端子從站的控制系統，包括數控系統主站和IO端子從站。數控系統主站包括硬件平臺和位于硬件平臺上的軟體部分。軟體部分包括建立在Linux操作系統上的數控軟件模塊和與其連接的EtherCAT通信協議棧模塊。以網絡傳輸的方式，通過EtherCAT總線通信協議，由軟電路驅動層模塊上的輸出輸入引腳與一一映射連接的IO端子從站的IO端子上的輸入輸出引腳將控制指令傳送到IO端子從站，實現對IO端子從站的控制。具有實時性好，通訊速度更快，同步性能更好，軟件結構開放，較強的網絡通訊能力和數據處理能力。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種控制系統，特別是涉及一種數控系統主站對IO端子從站的控制系統。
技術介紹
對帶有IO端子的IO端子從站進行控制的數控領域中，傳統現場總線及PLC已經獲得廣泛的應用，但是仍然存在著一些弊端。(I)傳統現場總線及其弊端現場總線系統是由幾層子系統構成的分層控制結構(通常分為幾層循環)，包括 實際控制任務運算循環，現場總線循環，I/o系統的本地擴展總線或僅僅是外圍設備中本地固件程序循環。這種循環式的控制結構使得在正常情況下，整個系統響應時間是控制周期時間的3-5倍。較長的系統響應時間使傳統現場總線系統日趨成為控制系統性能發展的“瓶頸”，在需要高速實時數據傳輸的工業控制場合中，傳統現場總線技術已經遠遠不能滿足人們的要求。(2)傳統PLC及其弊端通過IO端子對IO端子從站進行控制的數控系統領域中，已有技術中，普遍采用獨立的PLC作為系統控制器。這種獨立的PLC實質上就是一臺以微處理器為核心構成的專用控制計算機，其自身存在著以下制約因素a.兼容性差由于PLC生產廠家眾多，各種機型互不兼容，沒有統一的標準，難以構造統一的硬件結構；b.對使用者的要求高不同廠家PLC的軟件系統封閉，工作人員必須經過較長時間的專業培訓才能掌握特定廠家PLC產品的編程方法。
技術實現思路
本專利技術的目的一方面，是針對傳統現場總線在傳輸數據時需要較長的系統響應時間，即實時性較差的問題，另一方面，是針對傳統PLC兼容性差、軟件相對封閉的問題，提供一種具有實時性好，通訊速度更快，同步性能更好，又具有開放的網絡體系結構，較強的網絡通訊能力和數據處理能力的控制系統。為達到上述的目的，本專利技術所采取的技術方案是一種數控系統主站對IO端子從站的控制系統，包括數控系統主站和IO端子從站；所述數控系統主站包括硬件平臺和位于硬件平臺上的軟體部分；所述硬件平臺上置有網卡，所述軟體部分包括建立在Linux操作系統上的數控軟件模塊和與其連接的EtherCAT通信協議棧模塊；進一步，所述數控軟件模塊包括圖形界面模塊，與圖形界面模塊連接的任務規劃器和代碼解釋器模塊，與任務規劃器和代碼解釋器模塊連接的運動控制模塊和軟PLC模塊，與運動控制模塊和軟PLC模塊連接的包含輸出輸入引腳的軟電路驅動層模塊；所述EtherCAT通信協議棧模塊包括用戶應用接口模塊，與用戶應用接口模塊連接的支撐庫模塊，與支撐庫模塊連接的主站模塊，與主站模塊連接的網卡驅動模塊，該網卡驅動模塊用于激活硬件平臺上的網卡；所述IO端子從站的端口上置有包含輸入輸出引腳的IO端子，該IO端子上的輸入輸出引腳與上述數控系統主站中數控軟件內的軟電路驅動層模塊上的輸出輸入引腳一一映射連接；所述數控系統主站軟體部分的數控軟件中的圖形界面輸入顯示的信息傳送到任務規劃器和代碼解釋器模塊中，其中任務規劃器根據信息中選擇的工作模式對數控系統工作模式進行切換，規劃數控系統功能，代碼解釋器則對加工程序G代碼進行解釋，并將生成的標準指令傳送給運動控制模塊及軟PLC模塊，運動控制模塊采集信息中各軸位置的信號，計算運動軌跡的給定位置并進行插補，將插補結果輸出給軟電路驅動層模塊；軟PLC模塊接收標準指令并從軟電路驅動層模塊中的輸入引腳上檢測IO端子從站的輸入狀態，進行邏輯運算，之后將所得的結果刷新到軟電路驅動層模塊中的輸出引腳上；軟電路驅動層 模塊調用EtherCAT通信協議棧中的用戶應用接口模塊，通過用戶應用接口模塊加載支撐庫模塊再來調用主站模塊中的函數，并通過網卡驅動模塊激活硬件平臺上的網卡，以網絡傳輸的方式，通過EtherCAT總線通信協議，由軟電路驅動層模塊上的輸出輸入引腳與一一映射連接的IO端子從站的IO端子上的輸入輸出引腳將上述的控制指令傳送到IO端子從站，實現對IO端子從站的控制。本專利技術的控制系統具有顯著的進步。本專利技術如上述的結構，因為本專利技術的軟體部分包括EtherCAT通信協議棧模塊，數控系統主站是以網絡傳輸的方式，通過EtherCAT總線通信協議，將控制指令傳送到IO端子從站。所以本專利技術是以EtherCAT實時工業以太網現場總線取代上述的傳統現場總線，在數控系統主站的軟體部分中集成的EtherCAT通信協議棧，是將EtherCAT實時工業以太網技術應用于工業自動化領域。所以本專利技術能夠獲得響應時間小于Ims的硬實時。本專利技術中的EtherCAT通信協議棧可以實現基本的EtherCAT數據通信，包括EtherCAT通信初始化、周期性數據傳輸和非周期性數據傳輸的功能。在傳輸報文過程中，從站只需插入或者抽取報文數據，無需循環，只有幾納秒的時間延遲，有效數據率可以達到> 100Mb/S。因此，本專利技術具有EtherCAT實時工業以太網現場總線技術所具有的實時性好、通訊速度更快、同步性能更好的特點。本專利技術如上述的結構，因為本專利技術的數控軟件模塊中包括軟PLC模塊，對于IO端子從站的控制指令是通過軟電路驅動層模塊上的引腳與其映射連接的IO端子從站的IO端子上的引腳發送的。所以本專利技術無需傳統的專用PLC硬件控制器即可實現控制IO端子從站的目的。軟PLC不同于傳統PLC，它沒有自己獨立的硬件結構(如PLC專用處理器、存儲器等)，所以本專利技術具有軟件結構開放的特點。本專利技術如上述的結構，因為本專利技術所包括的數控軟件模塊和與其連接的EtherCAT通信協議棧模塊是建立在Linux操作系統上的。也就是在Linux操作系統平臺上，集成了帶有順序控制的軟PLC和運動控制功能的數控軟件以及EtherCAT通信協議棧。所以本專利技術不僅具有開放的網絡體系結構，而且，是具有較強的網絡通訊能力和數據處理能力的控制系統。附圖說明圖I是本專利技術控制系統一實施例的結構示意圖；圖2是圖I中數控軟件中軟電路驅動層模塊上的引腳與IO端子從站的IO端子上的引腳映射連接的一實施例的示意圖；圖3是本專利技術控制系統的流程圖。具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本專利技術控制系統的結構特征。如圖I所示，本專利技術的控制系統包括數控系統主站I和IO端子從站2。所述數控系統主站I包括硬件平臺11和位于硬件平臺11上的軟體部分12。所 述硬件平臺11上置有網卡；所述軟體部分12包括建立在Linux操作系統上的數控軟件模塊121和與其連接的EtherCAT通信協議棧模塊122。在本實施例中，數控系統主站I是嵌入式Linux數控系統主站。硬件平臺11是x86硬件平臺。IO端子從站采用德國BECKH0FF公司生產的IO端子產品，主站與從站兩者之間以通用以太網網卡作為EtherCAT通信設備，通過EtherCAT總線通信協議實現通信。如圖I所示，所述數控軟件模塊121內包括圖形界面模塊，與圖形界面模塊連接的任務規劃器和代碼解釋器模塊，與任務規劃器和代碼解釋器模塊連接的運動控制模塊和軟PLC模塊，與運動控制模塊和軟PLC模塊連接的包含輸出輸入引腳的軟電路驅動層模塊。所述圖形界面模塊是數控軟件121中與用戶交互的重要模塊，通過它輸入和顯示信息，可以在這里實現對數控系統的控制及監視；所述任務規劃器和代碼解釋器模塊中的任務規劃器負責實現數控功能規劃，例如處理數控工作模式的切換等，代碼解釋器負責G代碼和M代碼程序的解釋，生成標準指令；所述運動控制模塊負責各軸位置信號的采樣、計算運動軌跡的給定位置并進行插補本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種數控系統主站對IO端子從站的控制系統，包括數控系統主站和IO端子從站，其特征在于：所述數控系統主站包括硬件平臺和位于硬件平臺上的軟體部分；所述硬件平臺上置有網卡，所述軟體部分包括建立在Linux操作系統上的數控軟件模塊和與其連接的EtherCAT通信協議棧模塊；進一步，所述數控軟件模塊包括圖形界面模塊，與圖形界面模塊連接的任務規劃器和代碼解釋器模塊，與任務規劃器和代碼解釋器模塊連接的運動控制模塊和軟PLC模塊，與運動控制模塊和軟PLC模塊連接的包含輸出輸入引腳的軟電路驅動層模塊；所述EtherCAT通信協議棧模塊包括用戶應用接口模塊，與用戶應用接口模塊連接的支撐庫模塊，與支撐庫模塊連接的主站模塊，與主站模塊連接的網卡驅動模塊，該網卡驅動模塊用于激活硬件平臺上的網卡；所述IO端子從站的端口上置有包含輸入輸出引腳的IO端子，該IO端子上的輸入輸出引腳與上述數控系統主站中數控軟件內的軟電路驅動層模塊上的輸出輸入引腳一一映射連接；所述數控系統主站軟體部分的數控軟件中的圖形界面輸入顯示的信息傳送到任務規劃器和代碼解釋器模塊中，其中任務規劃器根據信息中選擇的工作模式對數控系統工作模式進行切換，規劃數控系統功能，代碼解釋器則對加工程序G代碼進行解釋，并將生成的標準指令傳送給運動控制模塊及軟PLC模塊，運動控制模塊采集信息中各軸位置的信號，計算運動軌跡的給定位置并進行插補，將插補結果輸出給軟電路驅動層模塊；軟PLC模塊接收標準指令并從軟電路驅動層模塊中的輸入引腳上檢測IO端子從站的輸入狀態，進行邏輯運算，之后將所得的結果刷新到軟電路驅動層模塊中的輸出引腳上；軟電路驅動層模塊調用EtherCAT通信協議棧中的用戶應用接口模塊，通過用戶應用接口模塊加載支撐庫模塊再來調用主站模塊中的函數，并通過網卡驅動模塊激活硬件平臺上的網卡，以網絡傳輸的方式，通過EtherCAT總線通信協議，由軟電路驅動層模塊上的輸出輸入引腳與一一映射連接的IO端子從站的IO端子上的輸入輸出引腳將上述的控制指令傳送到IO端子從站，實現對IO端子從站的控制。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹威，葉華，李春良，
申請(專利權)人：上海三一精機有限公司，
類型：發明
國別省市：
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