[发明专利]一种基于FPGA的通用工业运动控制系统及基于该运动控制系统的控制方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，它包括：

用于同时与外部现场总线、上位机、电机伺服驱动器和SD存储卡实现数据交互，并根据接收的数据信息进行运动学计算的FPGA模块(1)，

用于实现外部现场总线与FPGA模块(1)进行数据交互的总线接口模块(2)，

用于实现上位机与FPGA模块(1)进行数据交互的USB接口模块(3)，

用于实现SD存储卡与FPGA模块(1)进行数据交互的SD卡接口模块(4)，

用于实现电机伺服驱动器与FPGA模块(1)进行数据交互的驱动器接口模块(6)，

用于将加载FPGA模块(1)的引脚和资源配置信息和执行FPGA模块(1)中存储的系统软件，并将该配置信息进行存储的配置模块(8)，

用于将外部输入的模拟信号转换为数字信号，并将该数字信号输送至FPGA模块(1)的A/D转换模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，所述FPGA模块(1)采用EP3C40Q240控制芯片实现。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，所述FPGA模块(1)内部有软件实现的数据接收计算模块，所述数据接收计算模块包括：

用于通过总线接口模块(2)接收外部现场总线数据的外部现场总线数据接收模块，

用于通过总线接口模块(2)向外部现场总线发送数据的外部现场总线数据发送模块，

用于通过USB接口模块(3)接收上位机数据的上位机数据接收模块，

用于通过USB接口模块(3)向上位机发送数据的上位机数据发送模块，

用于通过SD卡接口模块(4)接收SD存储卡数据的SD存储卡数据接收模块，

用于通过SD卡接口模块(4)向SD存储卡发送数据的SD存储卡数据发送模块，

用于通过驱动器接口模块(6)接收电机伺服驱动器数据的电机伺服驱动器数据接收模块，

用于通过驱动器接口模块(6)向电机伺服驱动器发送数据的电机伺服驱动器数据发送模块，

用于对外部现场总线数据、上位机数据、电机伺服驱动器数据和SD存储卡数据进行解析，并将解析结果发送至浮点处理器的定点处理器，

用于根据解析结果进行逻辑运算，并将逻辑运算结果发送至电机控制模块的浮点处理器，

用于根据逻辑运算结果对电机伺服驱动器进行控制的电机控制模块。

4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，所述电机控制模块包括：

用于识别当前对电机伺服驱动器进行控制的控制方法为开环控制方法或闭环控制方法的电机控制识别模块，当控制方法为开环控制方法时，电机控制识别模块向闭环控制模块发送停止工作的信号，当控制方法为闭环控制方法时，电机控制识别模块向闭环控制模块发送开始工作的信号，

用于接收位置传感器模块(12)发送的电机伺服驱动器的位置信息，并将该位置信息发送至闭环控制模块的位置信息接收模块，

用于根据位置信息接收模块发送的电机伺服驱动器的位置信息和浮点处理器发送的逻辑运算结果生成闭环控制信号，并将该闭环控制信号发送至闭环PWM脉冲生成模块的闭环控制模块，

用于当电机伺服驱动器的控制方法为开环控制方法时，根据逻辑运算结果生成开环PWM脉冲的开环PWM脉冲生成模块，

用于当电机伺服驱动器的控制方法为闭环控制方法时，根据逻辑运算结果和闭环控制信号生成闭环PWM脉冲的闭环PWM脉冲生成模块。

5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，所述电机控制模块为1-5个。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的通用工业运动控制系统，其特征在于，所述驱动器接口模块(6)包括：

用于将FPGA模块(1)输出的开环控制信号和闭环控制信号转换为差分信号的电平转换模块(13)，

用于获取电机伺服驱动器的位置信息，并将该位置信息通过位置传感器接口模块输送至FPGA模块(1)的位置传感器模块(12)。