[实用新型]一种基于光纤的点对点工业串行实时通信系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及高实时，高可靠性要求的底层设备间的数据通信领域，尤其指一种基于光纤的点对点工业串行实时通信系统。

背景技术

数字伺服装置的出现是数控技术发展史上的一个重要的里程碑。采用数字伺服装置，使所有指令值和实际值能在一个微处理器内完成处理，不但能实现传统的扭矩环和速度环控制，而且能在极短的时间内完成精差补，实现位置环控制。随着数字伺服装置的发展，如何实现控制单元与数字伺服装置之间的数据通讯成为一个关键问题，即必须为控制单元和数字伺服装置配备合适的数字接口，用以简化控制单元与何服装置之间的连线；简化控制硬件，并可实现远距离控制，而光纤通信以它固有的优点成为技术的发展方向。

现有基于模拟接口的传统控制系统，一个模拟接口只能连接一个驱动器，当被控轴数增加时，硬件的需求会引起设计和成本的问题。并且由此引起的连线的增加会使系统更加复杂化；现有技术的另一个限制是它所能处理的信息量有限，数据传送率和实时性不能满足高速高精度加工的需求；并且，基于传统技术的系统，连线的复杂化还会导致系统对噪声信号的敏感，降低系统的可靠性，并不适合于开放型的高实时性，高可靠性底层设备间的数据通信。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于光纤的点对点工业串行实时通信系统，本实用新型硬件连线简便、设计成本低，通信速率和实时性高，系统抗干扰能力强，适合于开放型的高实时性，高可靠性底层设备间的数据通信。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种基于光纤的点对点工业串行实时通信系统，包括用来运行操作系统及控制软件的上位机处理器、用来接收并处理上位机处理器和下位机数据的上位机数据处理模块、上位机光纤收发模块、下位机光纤收发模块、用来接收并处理上位机服务数据，反馈伺服装置数据的下位机数据处理模块及数字伺服装置，所述上位机处理器顺序通过上位机数据处理模块、上位机光纤收发模块、下位机光纤收发模块、下位机数据处理模块与数字伺服装置连接。

所述上位机数据处理模块或下位机数据处理模块包括数据包解析模块、数据打包模块、4B/5B编解码模块、CRC校验模块、握手应答模块、并/串转换模块，串/并转换模块，所述数据打包模块输出端顺序通过4B/5B编解码模块、CRC校验模块与并/串转换模块的输入端连接，所述串/并转换模块的输出端顺序通过CRC校验模块、4B/5B编解码模块与数据包解析模块的输入端连接，所述CRC校验模块的输出端还通过握手应答模块与数据打包模块的输入端连接。

所述上位机处理器与上位机数据处理模块之间还连接有ISA总线接口模块。

所述下位机数据处理模块与数字伺服装置连接有伺服装置接口模块。

所述上位机数据处理模块或下位机数据处理模块是用FPGA来实现。

所述上位机数据处理模块或下位机数据处理模块与光纤收发模块之间用LVTTL-LVPECL电平转换电路连接。

所述的上位机光纤收发模块或下位机光纤收发模块是接口采用LVPECL的光纤收发一体化模块，所述上位机光纤收发模块和下位机光纤收发模块之间通过光纤连接。

所述的上位机处理器是基于IntelX86架构的PC104处理器。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型自行设计的通信协议通过通用的现场可编程门阵列芯片FPGA实现，由于系统的可编程性，协议的修改和功能的添加并不会导致设计周期的延长和成本的增加。

2、本实用新型采用光纤作为传输介质，简化了现有技术设备之间连线的复杂性，提高了数据传输的准确性和可靠性。

3、本实用新型在协议和硬件上都同时支持单轴和多轴，并能根据被控轴数的数量灵活定义数据帧的长度和格式。

4、本实用新型在通信协议上是自主设计并实现硬件的通用化，另外本设计在应用时不受驱动器和控制器供应商的限制。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型上位机数据处理模块的结构框图；

图3为本实用新型下位机数据处理模块的结构框图；

图4为本实用新型上位处理器通过控制上位机数据处理模块把控制命令的发送到下位机数据处理模块工作流程图；

图5为本实用新型下位机数据处理模块接收来自上位机数据处理模块的命令完成对数字伺服装置的控制工作流程图；

图6为基于光纤的点对点工业串行实时通信系统硬件实现结构框图；

图7为本实用新型一实施例的上位机数据处理模块与ISA总线接口模块连接电路图；