数控系统接口卡的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及自动化机床数控领域，特别是涉及数控系统接口卡。
【背景技术】
[0002]数字控制机床(Computernumerical control machine tools, CNC)是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。数控系统接口卡是数控系统与其功能模块(伺服驱动模块、输入输出10模块等)进行信息传递、交换和控制的重要接口。
[0003]传统的数控系统接口卡一般只进行单一的总线控制，功能模块中的伺服驱动模块和输入输出10模块都在同一个总线上进行控制。当伺服驱动模块和输入输出10模块中的设备较多的情况下，就会导致通讯效率降低，甚至会使伺服驱动模块和输入输出10模块无法实时响应数控系统的控制。
【实用新型内容】
[0004]基于此，有必要针对数控系统接口卡单一总线进行信息传递和控制时，通讯效率低的问题，提供一种数控系统接口卡。
[0005]上述数控系统接口卡，用于将伺服驱动模块、输入输出模块分别与数控系统进行连接；所述数控系统通过数控系统接口卡对伺服驱动模块和输入输出模块进行分立控制；所述数控系统接口卡包括主控制器、用于辅助连接的第一接口电路和第二接口电路；所述主控器包括第一总线逻辑单元、第二总线逻辑单元；
[0006]所述第一总线逻辑单元与所述第一接口电路连接，所述第一接口电路用于辅助连接伺服驱动模块，实现数控系统与伺服驱动模块的数据通信；
[0007]所述第二总线逻辑单元与所述第二接口电路连接，所述第二接口电路用于辅助连接输入输出模块，实现数控系统与输入输出模块的数据通信。
[0008]在其中一个实施例中，所述主控器为现场可编程门阵列控制器；所述第一总线逻辑单元为串行实时通信协议总线逻辑单元；所述第二总线逻辑单元为超级总线逻辑单元。
[0009]在其中一个实施例中，所述主控器还包括外部设备互连总线逻辑单元，所述设备互连总线逻辑单元用于与数控系统连接并进行通信。
[0010]在其中一个实施例中，所述第一接口电路包括专用集成电路芯片、光纤发射器和光纤接收器；
[0011]所述伺服驱动模块的控制数据通过所述第一总线逻辑单元发送给所述专用集成电路芯片；
[0012]所述专用集成电路芯片对控制数据进行处理后由光纤发射器传输给所述伺服驱动丰吴块；
[0013]所述伺服驱动模块将接收到的处理后的控制数据经光纤接收器返回给所述专用集成电路芯片，并通过外部设备互连总线逻辑单元传输给所述数控系统。
[0014]在其中一个实施例中，所述专用集成电路芯片的型号为SERC0N816或SERC0N410A/B 中的一种。
[0015]在其中一个实施例中，所述第二接口电路采用差分信号法实现所述输入输出模块与所述数控系统之间的数据传输。
[0016]在其中一个实施例中，所述第二接口电路还包括差分线路驱动器、差分线路接收器;
[0017]所述输入输出模块的控制数据以电平信号通过现场可编程门阵列发送给所述差分线路驱动器；
[0018]所述差分线路驱动器将控制数据信号转换为差分信号发送给所述输入输出模块；
[0019]将所述输入输出模块返回的差分信号通过所述差分线路接收器转换为电平信号再经所述现场可编程门阵列传输给所述数控系统。
[0020]在其中一个实施例中，所述差分线路驱动器的型号为26LS31或26C31 ;所述差分线路接收器的型号为26LS32或26C32。
[0021 ] 在其中一个实施例中，用于连接至少两个输入输出模块，所述数控系统接口卡还包括并行接口单元；至少一个输入输出模块通过所述并行接口单元与数控系统连接，所述数控系统直接控制所述至少一个输入输出模块。
[0022]在其中一个实施例中，所述数控系统接口卡还包括存储单元，所述存储单元用于储存数控系统运行时的数据。
[0023]上述数控系统接口卡的主控制器包括第一总线逻辑单元、第二总线逻辑单元，当主控器的第一总线逻辑单元与接口卡的第一接口电路连接时，可实现数控系统与伺服驱动模块的数据通信；当主控器的第二总线逻辑单元与接口卡的第二接口电路连接时可实现数控系统与输入输出模块的数据通信。伺服驱动模块和输入输出模块将通过各自专用的逻辑单元和接口电路可以实时响应数控系统通信控制，使得通信速度快，效率高。
【附图说明】
[0024]图1为数控系统接口卡框架图；
[0025]图2为SERC0S总线接口电路原理图；
[0026]图3为SUPERBUS总线接口电路原理图；
[0027]图4为并行接口原理图；
[0028]图5为存储单元电路原理。
【具体实施方式】
[0029]为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0030]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0031]数控机床根据功能和性能的要求配置不同的数控系统。数控系统是数控机床(Computer numerical control machine tools,CNC)的核心，数控系统接口卡是数控系统与其功能部件进行信息传递、交换和控制的端口。功能部件包括:伺服驱动模块、输入输出模块、主轴模块、PLC模块等。接口卡在数控系统中占有重要的位置。不同功能模块与数控系统相连接，不能直接连接，必须通过接口卡中的接口电路连接起来。
[0032]如图1所示的数控系统接口卡框架图，图中数控系统接口卡100包括用于将制伺服驱动模块300、输入输出模块400分别与数控系统200进行连接，数控系统200通过数控系统接口卡100对伺服驱动模块300和输入输出模块400进行分立控制；所述数控系统接口卡100包括主控制器110、用于辅助连接的第一接口电路120和第二接口电路130 ;所述主控器110包括第一总线逻辑单元112、第二总线逻辑单元114 ;
[0033]所述第一总线逻辑单元112与所述第一接口电路120连接，所述第一接口电路120用于辅助连接伺服驱动模块300，实现数控系统200与伺服驱动模块300的数据通信；
[0034]所述第二总线逻辑单元114与所述第二接口电路130连接，所述第二接口电路130用于辅助连接输入输出模块400，实现数控系统200与输入输出模块400的数据通信。
[0035]主控器110为现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)控制器，现场可编程门阵列(FPGA)是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
[0036]主控器110包括第一总线逻辑单元112和第二总线逻辑单元114。第一总线逻辑单元112为串行实时通信协议(SERC0S总线逻辑单元)，第一接口电路120为SERC0S总线接口电路。第一总线逻辑单元112与第一接口电路120连接构成SERC0S总线。
[0037]串行实时通信协议(serialreal time communicat1n specificat1n, SERC0S)是一种用于数字伺服和传动系统的现场总线接口和数据交换协议，能够实现工业控制计算机与数字伺服系统、传感器和可编程控制器1/0 口之间的实时数据通讯，也可以理解为是一个开放的智能控制、数字化驱动接口是用于高速串联的，闭环数据在光纤上进行实时通信的接口。
[0038]第二总线逻辑单元114为超级总线逻辑单元(SUPERBUS总线逻辑单元)，第二接口电路130为SUPERBUS总线接口电路。第二总线逻辑单元114与第二接口电路130连接构成SUPERBUS总线。
[0039]伺服驱动模块300通过主控器110的第一总线逻辑单元112和接口卡100的第一接口电路120实现与数控系统200的数据通信；输入输出模块400 (IN/0UT模块，10模块)通过主控器110的第二总线逻辑单元114和接口卡100的第二接口电路130实现与数控系统200的数据通信。伺服驱动模块300和10模块400都采用各自专用的总线通讯协议，其通讯效率比兼容伺服驱动模块300和10模块400控制的通用总线效率高，速度快。
[0040]进一步地，主控器还包括设备互连总线(Peripheral Component Interconnect,PCI)逻辑单元116，所述设备互连总线逻辑单元116用于与数控系统200进行通信。
[0041]如图2所示的为SERC0S总线接口电路原理图，电路图中包括ASIC芯片、光纤发射器和光纤接收器。其中ASIC芯片的型号为:SERC0N816 ;芯片U35为光纤发射器；芯片U36为光纤接收器。伺服驱动模块300是数控