[发明专利]数控系统通信接口、数控系统及数据接收和发送方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控系统领域，尤其涉及基于以太网技术的数控系统通信接口、数控系统及数据接收和发送方法。

背景技术

在数控系统中，控制器向伺服驱动器传输命令的传统方式是采用脉冲串或模拟电压的形式，这种控制方式只适合于数控机床加工速度和控制精度都不太高的场合，难以满足多通道、高速、高精度的加工要求。

为了提高加工速度和加工精度，数控系统内部控制器和伺服驱动器之间需要采用数字通信的方式，如现场总线等。目前国外一些高档数控系统大部分都采用现场总线的通信方式用于数控系统内部的通信，如FANUC采用FSSB，SIMENS采用PROFIBUS-DP等现场总线。和模拟量、脉冲串方式相比，现场总线是一种较好的通信方法，有较高的实时性和可靠性，能满足数控机床高速、高精度的加工要求。但是，当前的现场总线技术大多采用专用硬件，在应用过程中出现了协议品种多、兼容性差、开发和维护难度大及成本高的缺点。

近年来，随着以太网技术的发展，它的传输速率已经远远超过了专用现场总线，其技术成熟性、应用的普及性、高的通信速率以及低廉的价格为将以太网引入数控系统内部之间的通信创造了条件。但是，由于以太网是为大数据量和非实时数据传输而开发的，其数据在传输过程中存在的不确定性，不能满足数控机床高速、高精加工所要求的强实时、强同步数据传输要求。

申请号200610125449.6的专利申请中提出了一种星型网络的“基于以太网的数控系统数字通信方法”。但在许多应用的场合，环形网络布线更容易。

已提出的环形网络的“一种总线式数控系统及其控制方法”但其仅能够依次单向传输数据，而且主信息在串联设备上依次顺序传输，无法解决高精度时钟同步。SERCOS的环形网络的在数据上行机制中采用分时发送在每个从站发送数据中间要浪费比较多的间隔时间，在从站数量增加的情况下实时性迅速降低。

发明内容

为了解决现有控制器与执行器之间采用脉冲串或模拟电压形式传输命令存在加工速度慢、控制精度低、现场总线技术传输命令存在必须使用专用硬件而出现协议品种多、兼容性差、开发和维护难度大及成本高的问题，以及通用以太网传输存在非实时、非同步和数据传输过程中存在不确定性的问题，本发明提供一种基于以太网技术的数控系统通信接口，保证以太网高通信速率的基础上，同时实现了数控系统内部控制器和执行器之间的强实时和强同步信息传输的要求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于以太网的数控系统通信接口，包括：

现场可编程门阵列，用于进行双PHY选择性开关互联、数据缓冲和协议处理；

PHY1和PHY2，分别与所述现场可编程门阵列通信，用于发送和接收数据，将网络中传输的差分模拟信号转变为数字信号，以便于现场可编程门阵列进行处理。

两个网络变压器，分别与所述PHY1和PHY2连接，用于隔离信号，网络信号自动翻转；

两个双绞线接头，分别与所述两个网络变压器中的一个连接，用于接收模拟信号。

所述现场可编程门阵列包括：

以太网协议处理模块，用于各端口的初始化，控制器和执行器之间的同步性的处理，类型标记、指示如何提取有效的数据、反馈帧的打包；

PHY1数据缓冲区，用于对所有经过PHY的接收数据线的数据都能进行接收，存放到接收缓冲区；

PHY2数据缓冲区，用于将需要发送的数据先存放到发送缓冲区，直接从发送缓冲区读取发送；

内部互联开关，与所述用于PHY1数据缓冲区和PHY2数据缓冲区连接，内部互联开关断开时，PHY1数据缓冲区和PHY2数据缓冲区能够接收到各自的PHY1和PHY2传过来的数据，而且需要发送的数据也能够经过对应的PHY发送出去；内部互联开关合上时，PHY1数据缓冲区和PHY2数据缓冲区接收PHY1和PHY2的数据，PHY1和PHY2接到数据的同时能够将该数据包经另外一个PHY发送出去。

本发明还提供了一种数控系统，包括：

控制器，具有基于以太网技术的数控通信接口，用于下发主站报文同步广播帧；

执行器，具有基于以太网技术的数控系统通信接口，通过以太网线缆与所述执行器通信，用于上行发送从站报文令牌集总帧。

本发明还提出了一种数据接收方法，包括：

开始接收数据，从数据中提取地址信息，并将数据存储在PHY1和PHY2数据缓冲区中，同时进行循环冗余校验(Cyclic redundancy check，CRC)校验；