[发明专利]一种用于数控系统电机主轴转速的控制系统及方法

权利要求书

1.一种用于数控系统电机主轴转速的控制系统，其特征在于，包括嵌入式Linux数控系统主站和数控系统从站，嵌入式Linux数控系统主站与数控系统从站之间通过EtherCAT通信协议总线相互通信连接；

所述嵌入式Linux数控系统主站包括控制模块和主站接口模块；所述控制模块包括带有网卡的嵌入式硬件平台和运行于嵌入式硬件平台上的软体部分；所述软体部分里包括嵌入式Linux用户空间和嵌入式Linux内核空间；所嵌入式Linux用户空间里的应用层内置有包含SoE协议的EtherCAT通信协议栈；所述嵌入式Linux内核空间里置有嵌入式Linux操作系统以及包含软电路层、EtherCAT通信协议栈内态驱动模块和网卡驱动模块的驱动层；

所述数控系统从站包括带有从站接口的伺服装置和与其连接的电机，其中从站接口与上述嵌入式Linux数控系统主站内的主站接口模块连接；

所述嵌入式Linux数控系统主站通过嵌入式Linux用户空间里的应用层内的EtherCAT通信协议栈内的SoE协议向软电路层发出主轴控制字，使能于数控系统从站内的伺服装置；通过嵌入式Linux内核空间里的软电路层周期性地发出速度指令值，并通过EtherCAT通信协议总线传送给数控系统从站内的伺服装置，伺服装置按照接收到该速度指令值控制电机旋转；伺服装置通过EtherCAT通信协议总线周期性地将速度反馈值反馈给嵌入式Linux数控系统主站内驱动层内的软电路层，以此完成闭环控制。

2.根据权利要求1所述的用于数控系统电机主轴转速的控制系统，其特征在于，所述嵌入式Linux数控系统主站中控制模块内软体部分内的位于嵌入式Linux内核空间里的驱动层内的软电路层内包括运动控制层，电机控制层以及位于运动控制层与电机控制层之间的单位换算模块。

3.一种用于数控系统电机主轴转速的控制方法，其特征在于采用闭环控制的方法：

首先建立一个嵌入式Linux数控系统主站，将数控系统内的伺服装置及与伺服装置连接的电机作为数控系统从站，采用EtherCAT通信协议总线使嵌入式Linux数控系统主站与数控系统从站进行通信连接；

在嵌入式Linux数控系统主站内设置嵌入式硬件平台和置于嵌入式硬件平台上的软件部分；

在软件部分中，设置嵌入式Linux用户空间和嵌入式Linux内核空间；

在嵌入式Linux用户空间里的应用层内置放包含SoE协议的EtherCAT通信协议栈；

采用嵌入式Linux操作系统，设计一软电路层，在软电路层内设置运动控制层、主轴控制层及两者之间的单位换算模块；编写软电路层的配置文件，在配置文件中定义两个线程：基础线程和伺服线程；基础线程是通过EtherCAT协议周期性地将对伺服装置的输出过程数据发送到数控系统从站的伺服装置侧；伺服线程是周期性地将伺服装置反馈的过程数据读取到嵌入式Linux数控系统主站中，以致实现闭环控制；将这一软电路层加载到嵌入式Linux内核空间里的驱动层内；

用户通过上述嵌入式Linux用户空间里的应用层内的EtherCAT通信协议栈内的SoE协议向驱动层的软电路层中的主轴控制层发出启动从站的伺服装置进入可操作状态的请求，当伺服装置进入可操作状态后，发出主轴控制字，主轴控制层通过EtherCAT通信协议总线向数控系统从站发出该主轴控制字，使能于数控系统从站中伺服装置；软电路层中的运动控制层设置主轴速度给定值，经过单位换算模块换算后发出速度指令值，主轴控制层将该速度指令值通过EtherCAT通信协议总线送到伺服装置，伺服装置控制电机按其速度指令值旋转；伺服装置控制电机的运转状态通过EtherCAT通信协议总线反馈给软电路层的主轴控制层，主轴控制层发出驱动状态字通过EtherCAT通信协议栈内的SoE协议反馈到用户空间的应用层；伺服装置控制电机的转速通过EtherCAT通信协议总线反馈到软电路层内的主轴控制层，主轴控制层输出主轴速度反馈值经过单位换算模块换算后的主轴速度反馈到运动控制层，运动控制层周期性地发出主轴速度给定值，并周期性地读取主轴速度反馈值，以此完成闭环控制。