數(shù)控系統(tǒng)接口卡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及自動化機(jī)床數(shù)控領(lǐng)域，特別是涉及數(shù)控系統(tǒng)接口卡。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字控制機(jī)床(Computernumerical control machine tools, CNC)是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。數(shù)控系統(tǒng)接口卡是數(shù)控系統(tǒng)與其功能模塊(伺服驅(qū)動模塊、輸入輸出10模塊等)進(jìn)行信息傳遞、交換和控制的重要接口。
[0003]傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)接口卡一般只進(jìn)行單一的總線控制，功能模塊中的伺服驅(qū)動模塊和輸入輸出10模塊都在同一個總線上進(jìn)行控制。當(dāng)伺服驅(qū)動模塊和輸入輸出10模塊中的設(shè)備較多的情況下，就會導(dǎo)致通訊效率降低，甚至?xí)顾欧?qū)動模塊和輸入輸出10模塊無法實(shí)時響應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的控制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]基于此，有必要針對數(shù)控系統(tǒng)接口卡單一總線進(jìn)行信息傳遞和控制時，通訊效率低的問題，提供一種數(shù)控系統(tǒng)接口卡。
[0005]上述數(shù)控系統(tǒng)接口卡，用于將伺服驅(qū)動模塊、輸入輸出模塊分別與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行連接；所述數(shù)控系統(tǒng)通過數(shù)控系統(tǒng)接口卡對伺服驅(qū)動模塊和輸入輸出模塊進(jìn)行分立控制；所述數(shù)控系統(tǒng)接口卡包括主控制器、用于輔助連接的第一接口電路和第二接口電路；所述主控器包括第一總線邏輯單元、第二總線邏輯單元；
[0006]所述第一總線邏輯單元與所述第一接口電路連接，所述第一接口電路用于輔助連接伺服驅(qū)動模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動模塊的數(shù)據(jù)通信；
[0007]所述第二總線邏輯單元與所述第二接口電路連接，所述第二接口電路用于輔助連接輸入輸出模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與輸入輸出模塊的數(shù)據(jù)通信。
[0008]在其中一個實(shí)施例中，所述主控器為現(xiàn)場可編程門陣列控制器；所述第一總線邏輯單元為串行實(shí)時通信協(xié)議總線邏輯單元；所述第二總線邏輯單元為超級總線邏輯單元。
[0009]在其中一個實(shí)施例中，所述主控器還包括外部設(shè)備互連總線邏輯單元，所述設(shè)備互連總線邏輯單元用于與數(shù)控系統(tǒng)連接并進(jìn)行通信。
[0010]在其中一個實(shí)施例中，所述第一接口電路包括專用集成電路芯片、光纖發(fā)射器和光纖接收器；
[0011]所述伺服驅(qū)動模塊的控制數(shù)據(jù)通過所述第一總線邏輯單元發(fā)送給所述專用集成電路芯片；
[0012]所述專用集成電路芯片對控制數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后由光纖發(fā)射器傳輸給所述伺服驅(qū)動豐吳塊；
[0013]所述伺服驅(qū)動模塊將接收到的處理后的控制數(shù)據(jù)經(jīng)光纖接收器返回給所述專用集成電路芯片，并通過外部設(shè)備互連總線邏輯單元傳輸給所述數(shù)控系統(tǒng)。
[0014]在其中一個實(shí)施例中，所述專用集成電路芯片的型號為SERC0N816或SERC0N410A/B 中的一種。
[0015]在其中一個實(shí)施例中，所述第二接口電路采用差分信號法實(shí)現(xiàn)所述輸入輸出模塊與所述數(shù)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0016]在其中一個實(shí)施例中，所述第二接口電路還包括差分線路驅(qū)動器、差分線路接收器;
[0017]所述輸入輸出模塊的控制數(shù)據(jù)以電平信號通過現(xiàn)場可編程門陣列發(fā)送給所述差分線路驅(qū)動器；
[0018]所述差分線路驅(qū)動器將控制數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為差分信號發(fā)送給所述輸入輸出模塊；
[0019]將所述輸入輸出模塊返回的差分信號通過所述差分線路接收器轉(zhuǎn)換為電平信號再經(jīng)所述現(xiàn)場可編程門陣列傳輸給所述數(shù)控系統(tǒng)。
[0020]在其中一個實(shí)施例中，所述差分線路驅(qū)動器的型號為26LS31或26C31 ;所述差分線路接收器的型號為26LS32或26C32。
[0021 ] 在其中一個實(shí)施例中，用于連接至少兩個輸入輸出模塊，所述數(shù)控系統(tǒng)接口卡還包括并行接口單元；至少一個輸入輸出模塊通過所述并行接口單元與數(shù)控系統(tǒng)連接，所述數(shù)控系統(tǒng)直接控制所述至少一個輸入輸出模塊。
[0022]在其中一個實(shí)施例中，所述數(shù)控系統(tǒng)接口卡還包括存儲單元，所述存儲單元用于儲存數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時的數(shù)據(jù)。
[0023]上述數(shù)控系統(tǒng)接口卡的主控制器包括第一總線邏輯單元、第二總線邏輯單元，當(dāng)主控器的第一總線邏輯單元與接口卡的第一接口電路連接時，可實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動模塊的數(shù)據(jù)通信；當(dāng)主控器的第二總線邏輯單元與接口卡的第二接口電路連接時可實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與輸入輸出模塊的數(shù)據(jù)通信。伺服驅(qū)動模塊和輸入輸出模塊將通過各自專用的邏輯單元和接口電路可以實(shí)時響應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)通信控制，使得通信速度快，效率高。
【附圖說明】
[0024]圖1為數(shù)控系統(tǒng)接口卡框架圖；
[0025]圖2為SERC0S總線接口電路原理圖；
[0026]圖3為SUPERBUS總線接口電路原理圖；
[0027]圖4為并行接口原理圖；
[0028]圖5為存儲單元電路原理。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0030]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0031]數(shù)控機(jī)床根據(jù)功能和性能的要求配置不同的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床(Computer numerical control machine tools,CNC)的核心，數(shù)控系統(tǒng)接口卡是數(shù)控系統(tǒng)與其功能部件進(jìn)行信息傳遞、交換和控制的端口。功能部件包括:伺服驅(qū)動模塊、輸入輸出模塊、主軸模塊、PLC模塊等。接口卡在數(shù)控系統(tǒng)中占有重要的位置。不同功能模塊與數(shù)控系統(tǒng)相連接，不能直接連接，必須通過接口卡中的接口電路連接起來。
[0032]如圖1所示的數(shù)控系統(tǒng)接口卡框架圖，圖中數(shù)控系統(tǒng)接口卡100包括用于將制伺服驅(qū)動模塊300、輸入輸出模塊400分別與數(shù)控系統(tǒng)200進(jìn)行連接，數(shù)控系統(tǒng)200通過數(shù)控系統(tǒng)接口卡100對伺服驅(qū)動模塊300和輸入輸出模塊400進(jìn)行分立控制；所述數(shù)控系統(tǒng)接口卡100包括主控制器110、用于輔助連接的第一接口電路120和第二接口電路130 ;所述主控器110包括第一總線邏輯單元112、第二總線邏輯單元114 ;
[0033]所述第一總線邏輯單元112與所述第一接口電路120連接，所述第一接口電路120用于輔助連接伺服驅(qū)動模塊300，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)200與伺服驅(qū)動模塊300的數(shù)據(jù)通信；
[0034]所述第二總線邏輯單元114與所述第二接口電路130連接，所述第二接口電路130用于輔助連接輸入輸出模塊400，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)200與輸入輸出模塊400的數(shù)據(jù)通信。
[0035]主控器110為現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)控制器，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
[0036]主控器110包括第一總線邏輯單元112和第二總線邏輯單元114。第一總線邏輯單元112為串行實(shí)時通信協(xié)議(SERC0S總線邏輯單元)，第一接口電路120為SERC0S總線接口電路。第一總線邏輯單元112與第一接口電路120連接構(gòu)成SERC0S總線。
[0037]串行實(shí)時通信協(xié)議(serialreal time communicat1n specificat1n, SERC0S)是一種用于數(shù)字伺服和傳動系統(tǒng)的現(xiàn)場總線接口和數(shù)據(jù)交換協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)控制計算機(jī)與數(shù)字伺服系統(tǒng)、傳感器和可編程控制器1/0 口之間的實(shí)時數(shù)據(jù)通訊，也可以理解為是一個開放的智能控制、數(shù)字化驅(qū)動接口是用于高速串聯(lián)的，閉環(huán)數(shù)據(jù)在光纖上進(jìn)行實(shí)時通信的接口。
[0038]第二總線邏輯單元114為超級總線邏輯單元(SUPERBUS總線邏輯單元)，第二接口電路130為SUPERBUS總線接口電路。第二總線邏輯單元114與第二接口電路130連接構(gòu)成SUPERBUS總線。
[0039]伺服驅(qū)動模塊300通過主控器110的第一總線邏輯單元112和接口卡100的第一接口電路120實(shí)現(xiàn)與數(shù)控系統(tǒng)200的數(shù)據(jù)通信；輸入輸出模塊400 (IN/0UT模塊，10模塊)通過主控器110的第二總線邏輯單元114和接口卡100的第二接口電路130實(shí)現(xiàn)與數(shù)控系統(tǒng)200的數(shù)據(jù)通信。伺服驅(qū)動模塊300和10模塊400都采用各自專用的總線通訊協(xié)議，其通訊效率比兼容伺服驅(qū)動模塊300和10模塊400控制的通用總線效率高，速度快。
[0040]進(jìn)一步地，主控器還包括設(shè)備互連總線(Peripheral Component Interconnect,PCI)邏輯單元116，所述設(shè)備互連總線邏輯單元116用于與數(shù)控系統(tǒng)200進(jìn)行通信。
[0041]如圖2所示的為SERC0S總線接口電路原理圖，電路圖中包括ASIC芯片、光纖發(fā)射器和光纖接收器。其中ASIC芯片的型號為:SERC0N816 ;芯片U35為光纖發(fā)射器；芯片U36為光纖接收器。伺服驅(qū)動模塊300是數(shù)控