[发明专利]一种多轴联动运动控制器

说明书

技术领域

本发明属计算机控制领域，特别是一种多轴联动运动控制器。

背景技术

多轴运动控制系统广泛应用于自动化设备，特别是轻工包装机械、印刷机械和专用数控加工设备中。其特点是控制轴数多、设备布置范围广、同步要求高。针对这类运动轴的控制，多采用基于现场总线的分布式控制技术实现多轴联动。SERCOS(serial real time communication specification，串行实时通信协议)就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I/O口之间的实时数据通讯。CAN总线也有类似应用。

但是，SERCOS和CAN总线需要专门的设备来支持，应用成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种成本低、可靠性高的多轴联动运动控制器。

本发明的实现方案如下：一种多轴联动运动控制器，包括一个主CPU和多个从CPU，各CPU之间串行总线方式连接。

所述CPU选用DSP或MCU芯片，主CPU主要负责运动控制的插补计算，各个从CPU控制2-4个电机，所有CPU之间采用串行总线(SCI)方式联接。主CPU提前进行插补计算，其结果暂存在本地缓冲队列中，各个从CPU也在本地维持一个结构相同的队列，主CPU定时将本地队列中的插补数据按数据块的方式在SCI总线上广播；各个从CPU收到广播数据后，将本地控制电机的位置指令数据放入本地队列，形成一个数据缓冲；各CPU的同步采用主CPU广播同步信号校准；在采样时钟作用下，各个从CPU定时从本地缓冲队列中读取电机的位置指令数据，送相应的电机轴进行位置跟踪控制。

本发明的技术原理：

(1)联接方式。参见附图1，DSP或MCU嵌入式芯片多数附带串行通信接口SCI，按总线方式联接主CPU和各个从CPU，主CPU提前插补计算，形成所有运动轴的插补数据缓冲队列；各个从CPU在本地维护一个结构相同的插补数据缓冲队列；主CPU按缓冲队列中的数据块格式定时广播缓冲队列中的数据，且广播完后的数据神被清除缓冲队列；各个从CPU收听广播数据，并将与本CPU相关的轴坐标指令数据放入本地缓冲队列中，形成一个本地的缓冲数据区。

(2)时钟同步。各个CPU均有自带的数据时钟，且频率设定相同，运动开始时，主CPU广播一个时钟同步指令，各从CPU收到该同步指令后，将本地时钟计数器清零，完成时钟同步；

(3)位置跟踪控制。系统设置统一的位置控制采样周期，每个采样周期信号到达时，各从CPU从本地队列中取一组位置指令数据，更新本地电机位置。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：本发明提供了一种多CPU的运动控系统互联方式，方便地实现多个电机轴的互联。成本低、运行可靠。

附图说明

图1是本发明的一种多轴联动运动控制器的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，主CPU预先进行各个运动轴的插补计算，其计算所得的插补位置指令预存于本地数据缓冲队列中；主CPU定时以数据块的方式广播数据缓冲队列中的数据，从CPU按统一的时钟同步信号接收插补数据，并将与本地运动轴的插补位置指令存储于本地队列中，各个从CPU(运动轴控制CPU)在本地形成了一个轴位置控制指令队列；在主CPU的同步信号指令下，从CPU从缓冲队列中取出位置控制指令，进行相应轴的位置跟踪控制。主从CPU的同步是以主CPU广播同步信号实现的。