[发明专利]一种运动控制卡及数控系统

说明书

技术领域

本发明涉及数控技术领域，具体是一种运动控制卡及数控系统。

背景技术

运动控制卡是基于个人计算机（Personal Computer，简称PC）总线，利用高性能微处理器（如数字信号处理DSP）及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的伺服电机运动控制卡，是数控技术领域中的核心部件。如今随着自动化技术的日益成熟，用机器来完成生产过程中的各道工序将成为主流趋势，因此对数控系统的灵活性和通用性提出了更高的要求，这就需要一种能够满足各种不同场合需求，能够快速应用，且性能高效的数控系统。

目前，大部分设备的数控系统多采用基于PCI的运动控制卡，但是采用这种方式来实现运动控制的数控系统控制的轴数往往受限于PCI的插槽数量限制。而且，PCI每控制一个轴则需要一根PCI信号线连接控制卡和PC机，例如控制4个轴，PCI需要4条PCI信号线。如果对于大型的数控系统来说，设备体积大，受控电机数量较多，而且分布往往比较分散，此时采用PCI的运动控制卡信号引线会非常杂乱，而且极易受到现场电磁波的干扰，这就直接影响到了数控系统的稳定性和系统的控制精度。

另外，现有技术中的运动控制卡一般采用脉冲控制方式，例如ARM控制器接收到各轴位置或速度控制命令后，通过脉冲发生器产生各轴所需的脉冲信号，并传送给电机驱动器。对应地，电机驱动器则采用位置控制模式，先将脉冲信号通过内置算法转换成相应的可识别的模拟量信号，再根据所述模拟量信号驱动各轴电机运动。由于电机驱动器需要进行一定的换算才能实现驱动，使得电机驱动器的响应速度慢。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种运动控制卡及数控系统，能够提高运动控制卡的控制性能和系统的抗干扰性，加快运动控制卡所控制的电机的响应速度。

为解决上述技术问题，本发明采用一种技术方案：提供一种运动控制卡，包括顺序连接的第一控制器局域网络CAN通信接口、控制电路和输入/输出电路，其中：所述第一CAN通信接口，用于与外部控制设备进行CAN信息通信；所述控制电路，用于获取外部控制设备通过所述第一CAN通信接口发送的动作命令，并根据该动作命令发送相应的运动控制信号到输入/输出电路，以及用于从输入/输出电路实时获取电机的当前状态信息；所述输入/输出电路，用于接收所述运动控制信号并将所述运动控制信号转换为外部电机可直接识别的模拟量信号后发送给外部电机，以及获取外部电机反馈的当前状态信息。

其中，所述输入/输出电路包括分别与所述控制电路、第一数目个所述外部电机连接的第一输出电路，所述第一输出电路接收所述控制电路根据第一CAN通信接口接收到的第一CAN信号产生运动控制信号，并将所述运动控制信号相应输出至所述外部电机。

其中，所述第一输出电路包括所述第一数目个数模转换电路，其中，每一所述数模转换电路均与所述控制电路连接，每一所述数模转换电路均与一所述外部伺服电机驱动器连接，所述数模转换电路将所述控制电路输出的运动控制信号转换为相应的模拟量信号并输出至所述外部电机驱动器。

其中，所述输入/输出电路还包括分别与所述控制电路、第一数目个所述外部电机连接的第二输出电路，所述第二输出电路包括所述第一数目个数字量输出电路及所述第一数目个第一光电隔离电路，其中，每一所述数字量输出电路和第一光电隔离电路一一对应连接，每一数字量输出电路均与所述控制电路连接，每一所述第一电隔离电路均与一所述外部电机连接，所述数字量输出电路将所述控制电路产生的使能信号输出至所述第一光电隔离电路，所述第一光电隔离电路将所述使能信号输出至外部电机。

其中，所述输入/输出电路包括分别与所述控制电路、第一数目个所述外部电机连接的第一输入电路，所述第一输入电路将所述外部电机输出的当前状态信息，通过所述控制电路、所述第一CAN通信接口发送给所述外部控制设备。

其中，所述第一输入电路包括所述第一数目个第二差分电路和所述第一数目个解析电路，其中，每一所述第二差分电路和解析电路一一对应连接，每一所述第二差分电路均与一所述外部电机连接，每一所述解析电路均与所述控制电路连接，所述第二差分电路接收外部电机输出的当前状态信息，并输出至所述解析电路，所述解析电路将所述外部电机输出的当前状态信息转换为所述控制电路能够识别的信号并通过所述控制电路、所述第一CAN通信接口发送给所述外部控制设备。