基于pc控制机和can总线的波浪模拟装置结构的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及波浪模拟装置结构的技术领域，尤其涉及基于PC控制机和CAN总线的波浪模拟装置结构。
【背景技术】
[0002]目前，波浪模拟装置结构一般采用总线式、网络式和板卡式等三种控制方式，主要有EtherCAT、SQYNET、RS485等现场总线系统、以太网控制系统和基于PC的运动控制卡控制系统。
[0003]现场总线控制系统价格较高、传输距离受限制，远程控制较难实现，且专有化程度高，不易与其它设备兼容；以太网控制系统数据传输实时性较难保证，容易造成各推波板之间的不同步；基于板卡的运动控制系统主要由运动控制卡和计算机构成，运动控制卡一般插入计算机的PCI/PCIE插槽中，传输距离受限，线缆开销大、接口多，不利于安装维护，且可扩展性不足。
[0004]针对现有的波浪模拟控制系统存在的不足，本文设计了一种基于PC和CAN总线的波浪模拟控制系统，该系统在PC控制机上实现运动控制的相关算法，通过太网传输控制数据至多轴管理器，基于CAN总线的多轴管理器根据一定规则输出控制信号至数字数驱动机构完成相应的本地控制功能，确保波浪模拟控制的实时性、准确性和可靠性。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供基于PC控制机和CAN总线的波浪模拟装置结构，旨在解决现有技术中的波浪模拟装置结构传输距离受限、实时性差、准确性差一级可扩展性差的问题。
[0006]本实用新型是这样实现的，基于PC控制机及CAN总线的波浪模拟装置结构，包括用于导入存储造波数据、生成运动轨迹、传输大数据量的PC控制机以及多个基于CAN总线的多轴管理器，所述PC控制机通过以太网与多个所述多轴管理器通讯连接；各个所述多轴管理器通过CAN总线结点连接有控制器以及I/O站，所述多轴管理器、控制器以及I/O站之间形成CAN总线局域网通讯连接。
[0007]进一步地，各个所述多轴管理器形成的CAN总线结点不少于六个。
[0008]进一步地，各个所述I/O站接入的输入输出信号不少于十六个。
[0009]进一步地，所述控制器通过发送脉冲信号至驱动器控制电机。
[0010]进一步地，各个所述I/O站中，分别电性连接限位传感器及操作面板。
[0011]进一步地，多个所述多轴管理器之间统一接入同一 I/O电平信号触发。
[0012]进一步地，紧急停止按键直接与所述多轴管理器电性连接。
[0013]进一步地，执行机构为丝杆导轨结构。
[0014]进一步地，所述多轴管理器、控制器以及I/O站之间形成CAN总线局域网通讯，所述CAN总线局域网采用短帧结构进行通讯传输。
[0015]与现有技术相比，本实用新型提供的波浪模拟装置结构借助PC控制机的高运算速度，实现了高速高精的浮点运算，使高阶插值算法应用在波浪模拟装置结构中变成了现实，有效地提高了控制精度，避免了以往单片机计算出现的取整误差；利用CAN总线的可靠性功能，较以往单纯的以太网控制提高了可靠性；该波浪模拟装置结构具有较好的实时性、同步性误差小、传输速度快，可很好地满足波浪试验的要求；波浪模拟装置结构可实现单轴控制，又可实现多轴组合控制，具有较大的灵活度；实现了虚拟在线仿真功能，内置一些波浪数据生成算法，调试方便快捷。该系统在控制方法和实现策略较传统的通用控制系统有一定的先进性。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例提供的基于PC控制机和CAN总线的波浪模拟装置结构的连接示意图；
[0017]图2是本实用新型实施例提供的PC控制机的软件设计流程示意图；
[0018]图3是本实用新型实施例提供的多轴控制器的软件设计流程示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。
[0021 ] 如图1?3所示，为本实用新型提供的较佳实施例。
[0022]如图1所示，本实施例提供的波浪模拟装置结构包括PC控制机以及多个基于CAN总线的多轴管理器，其中，PC控制机通过以太网与多个多轴管理器实现通讯连接，PC控制机用于导入存储造波数据、生成运动轨迹、传输大数据量以及监控状态等；各个多轴管理器具有多个CAN总线结点，并且，各个多轴管理器通过CAN总线连接有控制器以及I/O站，并且，多轴管理器、控制器以及I/O站之间形成CAN总线局域网通讯连接。
[0023]上述提供的波浪模拟装置结构中，首先，多轴管理器、控制器以及I/O站之间形成CAN总线局域网通讯连接，充分利用了 CAN总线的实时性以及可靠性，在各个CAN总线局域网中，具有实时性，使得各推波板之间的同步运作；其次，PC控制机与多轴管理器之间通过以太网通讯连接，以太网的传输速率为100M/S以上，传输距离100m，并可通过中继网络设备进行长距离拓展，成功解决了大数据量和传输距离的问题；再者，运动控制等指令计算全部由PC控制机来实现，故PC控制机与多轴管理器之间的传输数据仅仅是速度、加速度、位移以及反馈的状态位等等，数据量小，从而使得PC控制机与多轴管理器之间的传输可靠性以及实时性得到进一步的保证。
[0024]本实施例中，波浪数据的导入PC控制机中，依照“三次样条插值法”生成运动轨迹，编译成目标轨迹代码，然后把目标轨迹代码通过以太网发送至各个多轴管理器中，由多轴管理器实现各造波单元的运动控制，PC控制机只是对多轴管理器进行监控和状态管理。PC控制机针对每个多轴管理器，增加一个实时线程，线程优先级设置为time critical，实现以太网通讯的实时。除紧急停止功能直接接入多轴管理器，由多轴管理器直接处理外，其它外部I/O都接入I/O站，减轻多轴管理器的负荷，提高稳定性和可靠性。
[0025]本实施例中的波浪模拟装置结构借助PC控制机的高运算速度，实现了高速高精的浮点运算，使高阶插值算法应用在波浪模拟装置结构中变成了现实，有效地提高了控制精度，避免了以往单片机计算出现的取整误差；利用CAN总线的可靠性功能，较以往单纯的以太网控制提高了可靠性；并且该波浪模拟装置结构直接支持高级语言开发，使运动控制的实现更简单便捷。该波浪模拟装置结构具有较好的实时性、同步性误差小、传输速度快，可很好地满足波浪试验的要求。作为一种针对波浪模拟物理模型领域的波浪模拟装置结构，即可实现单轴控制，又可实现多轴组合控制，具有较大的灵活度；实现了虚拟在线仿真功能，内置一些波浪数据生成算法，调试方便快捷。该系统在控制方法和实现策略较传统的通用控制系统有一定的先进性。
[0026]具体地，单个PC控制机通讯连接的多轴管理器不多于32个；各个多轴管理器形成的CAN总线结点不少于6个；各个I/O站接入的输入输出信号不少于16个。这样，对于该基于PC以及CAN总线的波浪模拟装置结构而言，其最多可以控制256个运动轴。
[0027]本实施例中，控制器通过发送脉冲信号控制电机，这样，通过驱动器的输出，控制电机的运作；多轴管理器、控制器以及I/o站之间形成CAN总线局域网通讯，且在该CAN总线局域网中，采用短帧结构进行通讯传输，这样，则进一步保证数据传输的可靠性以及实时性；在各个I/O站中，分别电性连接限位传感器以及操作