基于Powerlink总线的运动控制器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于Powerlink总线的运动控制器，由 MPU模块和分别与MPU模块连接的电源模块、I/O模块、运动控制模块、通信接口、以及两个网络通信接口模块构成。本发明充分利用了Powerlink总线开源、速度快的优势，不仅提高了控制精度还降低了控制器的成本。此外还拥有USB,RS485等丰富接口。
【专利说明】基于Power I i nk总线的运动控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种运动控制器，具体是基于Powerlink总线的运动控制器。
【背景技术】
[0002]随着时代的发展，数控加工、工业自动化、机器人等领域对运动控制技术提出了更高的要求，与此同时，科学技术的快速发展和各种高新技术的不断实践与应用，也给运动控制技术的发展带来了极大的技术支持，从而运动控制技术有了前所未有的进步，运动控制器的结构和实现方式也产生了巨大的改变。现代化的运动控制器不仅能够对大量的数据信息进行快速处理，而且能够实现精确的运动控制，其控制系统趋于网络化，开放程度大大提高，具有很强的通用性和良好的人机交互界面。因此工业以太网总线成为不错的选择。
[0003]Powerlink是由奥地利贝加莱(B&R)公司在2001年推出的一种现场总线标准，并由贝加莱、ABB、Kuka等数十家企业和研宄机构联合成立了 EPSG组织。其主要特点如下:
UPowerlink是一项开源技术，无需购买授权，用户只需将Powerlink的程序在已有平台上编译即可运行。
[0004]2、Powerlink基于标准的以太网，无需专门的ASIC芯片，有以太网的地方，就可以实现 Powerlink0
[0005]3、Powerlink 速度快，支持 1M/1OOM/1OOOM 的以太网。
[0006]4、Powerlink的网络容量最大可支持240个节点，每个节点支持1500Bytes的输入和输出，网络循环周期最快仅为200us。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种基于Powerlink总线的运动控制器，该运动控制器能够提高数据传输的实时性和数据提取的速度，满足高速、高精度工业现场控制领域对同步数据传输及处理，多接口功能丰富，低成本的要求。
[0008]实现本发明目的的技术方案是:
一种基于Powerlink总线的运动控制器，由MPU模块和分别与MPU模块连接的电源模块、I/O模块、运动控制模块、通信接口、以及两个网络通信接口模块构成。
[0009]所述MPU模块由MPU和分别与MPU连接的DDR3、FLASH、接口、24M晶振、JTAG接口和电源构成。
[0010]所述网络接口由与MPU连接的TLLKl 10和与TLLKl 10顺序连接的变压器、RJ45构成，TLLKl 10还与25M晶振、状态灯连接。
[0011]所述运动控制模块由MCX314和分别与MCX314连接的X、Y、Z、U伺服电机连接。
[0012]本发明运动控制器采用AM3359芯片作为主控芯片，该芯片具有丰富的接口以及可编程实时单元和工业通信子系统(PRU-1CSS)。Powerlink总线协议栈移植在PRU-1CSS中，可以使得Powerlink总线单独工作，提高了控制器的实时性。此外利用AM3359丰富的接口可以实现USB, RS458, SD卡等接口。MPU通过数据总线与运动控制芯片(MCX314)连接，通过寄存器的读写实现伺服电机的控制。
[0013]本发明的优点是:该运动控制器能够提高数据传输的实时性和数据提取的速度，满足高速、高精度工业现场控制领域对同步数据传输及处理，多接口功能丰富，低成本的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的整体框图。
[0015]图2为MPU模块的结构示意图。
[0016]图3为网络接口的结构示意图。
[0017]图4为运动控制模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，一种基于Powerlink总线的运动控制器，由MPU模块和分别与MPU连接的电源模块、I/O模块、运动控制模块、通信接口、以及两个网络通信接口模块构成。
[0019]以下对所述的运动控制器的各个部分进行说明。
[0020]其中，如图2所示，MPU模块由MPU、DDR3、FLASH,24M晶振、JTAG接口、电源供电模块组成。另外MPU为AM3359，该ARM芯片带有可编程实时单元和工业通信子系统(PRU-1CSS)的 MPU，并且将 Powerlink 移植到 MPU 的 PRU-1CSS 单元。将 Powerlink 协议栈移植到PRU中是本控制器的创新点，这样Powerlink独自运行在PRU中，避免了 MPU执行其他程序影响Powerlink总线的实时性。
[0021]其中电源模块，使用24V直流输入，经过稳压器依次降为5V、3.3V以及1.8V。5V和3.3V为外部芯片供电，1.8V给MPU供电。
[0022]其中I/O模块，该模块提供16路数字1输入、16路数字1输出接口。数字1输入接口电路，为了降低输入信号的干扰，在每一路输入通道前端采用光耦隔离。此外，为了提高输入电路的兼容性，每个通道的COM端连接在一起。数字1输出接口电路，采用继电器输出的方式。MPU的GP1管脚输入电平，继电器线圈通电闭合；反之为高电平，继电器不通电，触点断开。
[0023]其中通信接口包括USB、RS485以及SD卡等通信接口。USB接口由MPU的USBH0ST口连接扩展得到；SD卡接口有MPU的MMCHS模块扩展得到；RS285接口由MPU的一路UART接口通过IS01176DWR芯片进行转换。
[0024]如图3所示，其中网络通信接口模块由TLK110、25M晶振、状态灯、变压器、RJ45接口组成。MPU通MII接口与TLKllO以太网PHY芯片连接，TLKllO连接变压器，变压器在连接RJ45接口连接外部网络。此外TLKllO使用25M晶振，通过状态灯显示其工作状态。
[0025]如图4所示，其中运动控制模块主要由MCX314运动控制芯片和隔离电路组成。一片MCX314芯片可以实现X、Y、Z、U共四个轴的伺服驱动控制。此外四轴伺服驱动控制均通过光耦实现隔离。MPU通过数据总线与MCX314连接，进行寄存器的读写，以达到控制MCX314的目的。通过MPU访问其写寄存器对电机控制器进行控制；通过MPU访问读寄存器接受电机驱动器的各种状态信息；通过MPU访问其位组合插补用(BP)寄存器进行位组合插补驱动控制。
【权利要求】
1.一种基于Powerlink总线的运动控制器，其特征是:由MPU模块和分别与MPU模块连接的电源模块、I/O模块、运动控制模块、通信接口、以及两个网络通信接口模块构成。
2.根据权利要求1所述的运动控制器，其特征是:所述MPU模块由MPU和分别与MPU连接的DDR3、FLASH、接口、24M晶振、JTAG接口和电源构成。
3.根据权利要求1所述的运动控制器，其特征是:所述网络接口由与MPU连接的TLLKl 10和与TLLK110顺序连接的变压器、RJ45构成，TLLK110还与25M晶振、状态灯连接。
4.根据权利要求1所述的运动控制器，其特征是:所述运动控制模块由MCX314和分别与MCX314连接的X、Y、Z、U伺服电机连接。
【文档编号】G05B19/414GK104483904SQ201410673503
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】文辉, 欧阳宁, 张彤 申请人:桂林电子科技大学