專利名稱：：基于epa現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及數(shù)字控制技術(shù)，特別涉及基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：隨著制造技術(shù)與信息技術(shù)的日趨融合，滿足精密、高效、柔性、成套、綠色需求的數(shù)字化制造已成為制造業(yè)的發(fā)展方向。計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computerizednumericalcontrol，簡稱CNC)系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)由數(shù)控程序、輸入裝置、輸出裝置、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(CNC裝置)、可編程邏輯控制器(PLC)、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給(伺服)驅(qū)動(dòng)裝置(包括檢測(cè)裝置)等部分組成。CNC系統(tǒng)的核心是CNC裝置。由于使用了計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與上位機(jī)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的功能。但是，傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)仍然存在著以下缺點(diǎn)1、傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)中數(shù)控裝置與伺服驅(qū)動(dòng)裝置之間以及數(shù)控裝置與檢測(cè)反饋裝置之間都采用脈沖信號(hào)進(jìn)行通訊，以脈沖的頻率代表速度信息，脈沖的周期個(gè)數(shù)代表位移信息，這種非全數(shù)字式增量脈沖形式的通訊，當(dāng)通訊速率高于6.5Mbps后，達(dá)到脈沖信號(hào)傳輸線的極限，信息丟失嚴(yán)重，無法做到高速通訊。2、傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)多是采用非全數(shù)字式信號(hào)的通訊方式，以增量式的傳遞位移信息，出現(xiàn)錯(cuò)誤后累積不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。3、傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)上各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)裝置的同步，受數(shù)控裝置到該伺服驅(qū)動(dòng)裝置的電纜長短以及電纜一致性的影響，受電氣影響嚴(yán)重，因而沒有確定的同步，同步誤差在6MS左右ο4、傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分間所用的通訊電纜不是統(tǒng)一的，配線多且各不相同，各個(gè)組成部分無法長距離(大于30米)安裝，且各個(gè)組成部分是固定的，無接口可擴(kuò)展伺服驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)反饋裝置等組成部分，所以說傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)是固定以及封閉的。綜上所述，現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)，通訊速度慢、誤差大、傳輸距離短、無法自動(dòng)恢復(fù)的缺點(diǎn)O
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)，通訊速度慢、誤差大、傳輸距離短、無法自動(dòng)恢復(fù)的缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，以解決現(xiàn)有的數(shù)控系統(tǒng)，通訊速度慢、誤差大、傳輸距離短、無法自動(dòng)恢復(fù)的缺點(diǎn)。本發(fā)明提出一種基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，包括主控裝置、至少一個(gè)從控裝置以及EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，主控裝置和從控裝置均通過以太網(wǎng)接口與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)相連。其中，主控裝置又包括主控EPA通訊模塊和主處理器，主控EPA通訊模塊連接到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)的同步，并與從控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。主處理器與主控EPA通訊模塊相連，用于在通信周期內(nèi)將需要發(fā)送給各個(gè)從控裝置的數(shù)據(jù)寫入主控EPA通訊模塊中，以及讀取并處理主控EPA通訊模塊中的各個(gè)從控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)。每個(gè)從控裝置又包括從控EPA通訊模塊和從處理器，從控EPA通訊模塊連接到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)的同步，并與主控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。從處理器與從控EPA通訊模塊相連，用于在通信周期內(nèi)將需要發(fā)送給主控裝置的數(shù)據(jù)寫入從控EPA通訊模塊中，以及讀取并處理從控EPA通訊模塊中的主控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，主控EPA通訊模塊通過雙口RAM接口與主處理器相連，從控EPA通訊模塊通過雙口RAM接口與從處理器相連。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，每個(gè)主控EPA通訊模塊又包括至少一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和至少一個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)，發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)量與從控裝置的數(shù)量相同，用于存放發(fā)送給從控裝置的數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)量與該從控裝置的數(shù)量相同，用于存放該從控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)。從控EPA通訊模塊又包括一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和一個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)，發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)用于存放發(fā)送給主控裝置的數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)區(qū)用于存放主控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，主控EPA通訊模塊和從控EPA通訊模塊均設(shè)置有一備用以太網(wǎng)接口，用于在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)或冗余網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，主控裝置和從控裝置通過雙絞線連接。本發(fā)明另提出一種基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，包括以下步驟a.在數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的各裝置內(nèi)嵌入EPA通信模塊，使其具有EPA通訊功能接口。b.將數(shù)控系統(tǒng)的各裝置連接起來，并構(gòu)成EPA通訊網(wǎng)絡(luò)。c.將數(shù)控系統(tǒng)的各裝置與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步。d.各數(shù)控系統(tǒng)的裝置按照EPA應(yīng)用層的數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行通訊。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，在步驟b之后還進(jìn)一步包括步驟bl.將數(shù)控系統(tǒng)中各個(gè)EPA通信模塊的IP地址設(shè)置為同一網(wǎng)段。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，步驟具體包括以下步驟dl.數(shù)控系統(tǒng)的各裝置在第N個(gè)宏通信周期內(nèi)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入到EPA通信模塊中。d2.各裝置的EPA通信模塊在第N+1個(gè)宏通信周期內(nèi)將數(shù)據(jù)發(fā)送到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)上，并接收EPA通訊網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)。d3.數(shù)控系統(tǒng)的各裝置在第N+2個(gè)宏通信周期內(nèi)讀出EPA通信模塊中接收的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，步驟c進(jìn)一步包括以下步驟cl.對(duì)各裝置的EPA通信模塊加電。c2.對(duì)各裝置的EPA通信模塊與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步。c3.EPA通信模塊將同步信號(hào)輸出給本裝置的處理器。依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)裝置是通過雙絞線連接，并構(gòu)成EPA通訊網(wǎng)絡(luò)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是1、高速和同步。數(shù)控裝置和多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)裝置之間的通訊傳統(tǒng)上采用非全數(shù)字的通訊，不能達(dá)到高速通訊。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線之后，通訊速率可達(dá)100Mbps。傳統(tǒng)上各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)裝置的同步受電纜長短以及電纜一致性的影響，沒有確定的同步。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線之后，同步精度達(dá)小于lus。2、高可靠性。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分間的數(shù)據(jù)通訊達(dá)到高可靠性，通訊的誤碼率小于10E-12。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)采用非全數(shù)字式的信號(hào)長距離通訊，不能確定保證通訊的可靠性。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，每個(gè)通訊周期(可達(dá)250us)傳遞絕對(duì)數(shù)據(jù)信息，出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤可最短250us即可自動(dòng)恢復(fù)。而傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)中傳遞增量數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，則無法自動(dòng)恢復(fù)。3、可擴(kuò)展性。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分是固定的，無接口可擴(kuò)展伺服驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)反饋裝置等組成部分。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，一個(gè)EPA網(wǎng)段可最多可配置255個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的各種裝置。另外，傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)不能直接集中監(jiān)控和無縫接入到工廠信息化以太網(wǎng)中，采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，各個(gè)數(shù)控系統(tǒng)之間通過EPA現(xiàn)場(chǎng)總線二級(jí)網(wǎng)段可直接集中監(jiān)控和無縫接入到工廠信息化工業(yè)以太網(wǎng)中。4、可遠(yuǎn)距離安裝。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分無法遠(yuǎn)距離安裝，采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，不使用中繼器的情況下，安裝間距可達(dá)100米。5配線簡單。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分間所用的通訊電纜不一致，配線各不相同。采用了EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，使用五類雙絞線(俗稱網(wǎng)線)即可，簡化鯇一和節(jié)約了配線。當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。圖1為本發(fā)明基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)的一種實(shí)施例架構(gòu)圖；圖2為圖1中數(shù)控裝置的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖3為圖1中任意一個(gè)從控裝置的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)同步信號(hào)的一種實(shí)施例示意圖；圖5為本發(fā)明基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)傳送順序示意圖；圖6為本發(fā)明主控EPA通訊模塊的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明從控EPA通訊模塊的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖8為本發(fā)明基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法的一種實(shí)施例流程圖；圖9為本發(fā)明基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法的一種通訊過程圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的EPA(EthernetforPlantAutomation)實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)，是一種全新的適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開放性實(shí)時(shí)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，EPA將大量成熟的IT技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，基于高效、穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)和UDP/IP協(xié)議的確定性通信性調(diào)度策略，為適用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)工作建立了一種全新的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的主要思想是采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線連接數(shù)控系統(tǒng)中所包含的各個(gè)組成部分，使得它們之間以EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。使得數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)組成部分間的數(shù)據(jù)交互具有了EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的一系列優(yōu)點(diǎn)如高速同步、可擴(kuò)展可遠(yuǎn)距離、配線統(tǒng)一、簡單以及通信可靠等優(yōu)點(diǎn)，從而使得基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)的性能具有高速、高精的特點(diǎn)，其可多軸、可擴(kuò)展、開放式的先進(jìn)特性都適合高檔數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用以及可簡易地集成到工廠自動(dòng)化信息網(wǎng)絡(luò)中。以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。本發(fā)明的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)包括主控裝置、至少一個(gè)從控裝置和一個(gè)EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)參見圖1，其為本發(fā)明基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)的一種實(shí)施例架構(gòu)圖。此基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)的主控裝置為數(shù)控裝置11，其用來向其它裝置發(fā)送控制信號(hào)，并接收及處理其它裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)的從控裝置包括兩個(gè)交流伺服驅(qū)動(dòng)器12、一個(gè)變頻器13、一個(gè)光電編碼器14和一個(gè)EPA通訊網(wǎng)絡(luò)15，任意一個(gè)從控裝置都會(huì)接收數(shù)控裝置11通過EPA通訊網(wǎng)絡(luò)15發(fā)送來的控制信號(hào)，并將自身數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)控裝置11。該數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)裝置均通過以太網(wǎng)接口相連，從而構(gòu)成了所述EPA通訊網(wǎng)絡(luò)15。其中，此系統(tǒng)的各個(gè)裝置均嵌入有EPA通訊模塊，從而使主控裝置和從控裝置之間可以以EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的方式進(jìn)行通信。請(qǐng)參見圖2，此數(shù)控裝置11作為主控裝置，其包括有主控EPA通訊模塊21和主處理器22，主控EPA通訊模塊21提供了方便的嵌入接口，其通過雙口RAM接口與主處理器22相連。主控EPA通訊模塊21與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)15采用雙絞線方式連接，其具有兩個(gè)以太網(wǎng)接口，一個(gè)以太網(wǎng)接口用于正常通信時(shí)的數(shù)據(jù)收發(fā)，另一個(gè)備用的以太網(wǎng)接口用于在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)或冗余網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用。請(qǐng)參見圖3，此系統(tǒng)的任意一個(gè)從控裝置包括有從控EPA通訊模塊31和從處理器32，從控EPA通訊模塊31通過雙口RAM接口與從處理器32相連。從控EPA通訊模塊31與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)15也采用雙絞線方式連接，其同樣具有兩個(gè)以太網(wǎng)接口，一個(gè)以太網(wǎng)接口用于正常通信時(shí)的數(shù)據(jù)收發(fā)，另一個(gè)備用的以太網(wǎng)接口用于在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)或冗余網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用。在系統(tǒng)運(yùn)行之前，要對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)裝置進(jìn)行IP地址的設(shè)置，使各個(gè)裝置的IP地址處在同一網(wǎng)段。本發(fā)明的EPA通信模塊(主控EPA通訊模塊21和從控EPA通訊模塊31)具有加電后自動(dòng)快速和EPA通訊網(wǎng)絡(luò)15完成同步的功能，完成同步后，輸出網(wǎng)絡(luò)同步信號(hào)給本機(jī)裝置的處理器。網(wǎng)絡(luò)同步信號(hào)波形如圖4，其中T表示宏周期，Tp表示周期時(shí)間，Tn表示非周期時(shí)間。在宏周期T內(nèi)，周期時(shí)間Tp開始時(shí)輸出上升延，非周期時(shí)間Tn開始時(shí)輸出下降延。對(duì)于已同步的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中所有EPA通信模塊將同時(shí)輸出上升延和下降延。數(shù)控裝置11作為主控裝置，在每個(gè)EPA通訊的通信宏周期(T)內(nèi)會(huì)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(如絕對(duì)指令位置、絕對(duì)指令速度等)給其他各個(gè)從控裝置，并從各個(gè)從控裝置中獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(如絕對(duì)位置、絕對(duì)速度等)，以及進(jìn)行非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(如變頻器13的參數(shù)等)的交互。其中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送的順序如下如圖5所示1、發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置的處理器在第N個(gè)宏通信周期內(nèi)的周期時(shí)間內(nèi)通過雙口RAM接口把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)寫入到EPA通信模塊中。即在第N個(gè)宏通信周期的周期時(shí)間內(nèi)，主處理器22將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)寫入到主控EPA通訊模塊21中，從處理器32將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)寫入到從控EPA通訊模塊31中。2、在第N+1個(gè)通信宏周期內(nèi)，發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置的EPA通信模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)15上，并且接收數(shù)據(jù)的裝置完成接收自己的數(shù)據(jù)。即主控EPA通訊模塊21將需要發(fā)送給從控裝置的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)紼PA通訊網(wǎng)絡(luò)15上，同時(shí)接收各個(gè)從控裝置發(fā)送來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。各個(gè)從控EPA通訊模塊31將本裝置的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紼PA通訊網(wǎng)絡(luò)15上，并接收主控裝置發(fā)送來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。3、在第N+2個(gè)通信宏周期內(nèi)，接收完數(shù)據(jù)的裝置的處理器通過雙口RAM接口把數(shù)據(jù)從EPA通訊模塊中讀出并開始處理。即主處理器22從主控EPA通訊模塊21中讀取數(shù)據(jù)，從處理器32從從控EPA通訊模塊31中讀取數(shù)據(jù)。另外，本發(fā)明定義了數(shù)控系統(tǒng)的各種裝置的EPA通訊的應(yīng)用層數(shù)據(jù)協(xié)議。各種裝置按本應(yīng)用層數(shù)據(jù)協(xié)議規(guī)范進(jìn)行通訊。應(yīng)用層數(shù)據(jù)協(xié)議包括EPA通信模塊通過雙口RAM接口開放給處理器一塊連續(xù)的RAM區(qū)，處理器只允許在通信宏周期的周期時(shí)間內(nèi)對(duì)該片MM區(qū)進(jìn)行讀寫操作。把該區(qū)RAM區(qū)分為兩部分，一部分為發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，另一部分為接收數(shù)據(jù)區(qū)。處理器要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)候，就把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)寫入到發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)；當(dāng)接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)有效時(shí)，處理器把接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)讀出并處理。發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)或者是接收數(shù)據(jù)區(qū)的偏移地址為0x00(即開始的第0個(gè)字節(jié))為數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)志，為OxAA表示該區(qū)數(shù)據(jù)有效，為0x55表示該區(qū)數(shù)據(jù)無效，其他值的時(shí)候也表示該區(qū)數(shù)據(jù)無效。處理器寫入完發(fā)送的數(shù)據(jù)后，需置數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)志為OxAA表示發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)有效。處理器先讀取接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)志，如果標(biāo)志為OxAA，則讀出接收數(shù)據(jù)區(qū)所有數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)區(qū)偏移地址為0x01的字節(jié)表示命令碼，數(shù)據(jù)區(qū)偏移地址為0x02的字節(jié)表示參數(shù)長度，數(shù)據(jù)區(qū)偏移地址0x03開始為參數(shù)內(nèi)容。不同的命令碼對(duì)應(yīng)不同的參數(shù)長度和參數(shù)內(nèi)容。表1列出了主控裝置發(fā)送給從控裝置的命令，表2列出了從控裝置發(fā)送給主控裝置的命令。參數(shù)參數(shù)內(nèi)容(數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存放格式都為小命令含義命令碼長度端模式)偏移地址0x03到0x06為32位有符號(hào)整數(shù)，設(shè)置從機(jī)的0x018表示絕對(duì)位置。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)偏移地址0x07到0x10為32位有符號(hào)整數(shù)，表示絕對(duì)速度。偏移地址0x03到0x06為32位無符號(hào)整數(shù)，設(shè)置從機(jī)的0x028表示從機(jī)裝置的被設(shè)置參數(shù)的序號(hào)。參數(shù)偏移地址0x07到0x10為32位數(shù)據(jù)，表示從機(jī)裝置的被設(shè)置參數(shù)的數(shù)值。讀取從機(jī)的0^034偏移地址0x03到0x06為32位無符號(hào)整數(shù)，參數(shù)表示從機(jī)裝置的被讀取的參數(shù)的序號(hào)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2由于主控裝置需要同時(shí)給多個(gè)從控裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收多個(gè)從控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)，因此主控EPA通訊模塊21包含了多個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和多個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)，而從控EPA通訊模塊31只包含一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和一個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)。請(qǐng)參見圖6和圖7，其分別為主控EPA通訊模塊21和從控EPA通訊模塊31的結(jié)構(gòu)示意圖。主控EPA通訊模塊21的發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)量與從控EPA通訊模塊31的數(shù)量相同，假設(shè)有N個(gè)從控EPA通訊模塊31，那么在主控EPA通訊模塊21上就有N個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和N個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)，給每個(gè)從控EPA通訊模塊31編號(hào)為0到Ν-1，也給主控EPA通訊模塊21上的數(shù)據(jù)區(qū)編號(hào)，那么主控EPA通訊模塊21上的發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)的編號(hào)也為0到Ν-1，接收數(shù)據(jù)區(qū)的編號(hào)也為0到N-l。EPA網(wǎng)絡(luò)通信的時(shí)候，會(huì)把主控EPA通訊模塊21上的發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到相同編號(hào)的從控EPA通訊模塊31的接收數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，也會(huì)把從控EPA通訊模塊31上的發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)發(fā)送到主控EPA通訊模塊21上相同編號(hào)的接收數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，完成發(fā)送后會(huì)把發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)志設(shè)置為0x55，把接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)志設(shè)置為ΟχΑΑ。本發(fā)明將EPA現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控系統(tǒng)中，使數(shù)控系統(tǒng)可以具備EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的一系列優(yōu)點(diǎn)，從而使得數(shù)控系統(tǒng)具備高速同步、可擴(kuò)展可遠(yuǎn)距離、配線統(tǒng)一、簡單以及通信可靠等優(yōu)點(diǎn)。相應(yīng)于系統(tǒng)，本發(fā)明另提出一種基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，請(qǐng)參見圖8，其包括以下步驟S801，在數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的各裝置內(nèi)嵌入EPA通信模塊，使其具有EPA通訊功能接口。S802，將數(shù)控系統(tǒng)的各裝置連接起來，并構(gòu)成EPA通訊網(wǎng)絡(luò)。S803，將數(shù)控系統(tǒng)中各個(gè)EPA通信模塊的IP地址設(shè)置為同一網(wǎng)段。S804，將數(shù)控系統(tǒng)的各裝置與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步。各裝置EPA通信模塊加電后先完成和通訊EPA網(wǎng)絡(luò)的同步，完成同步后，輸出網(wǎng)絡(luò)同步信號(hào)給本裝置的處理器，從而實(shí)現(xiàn)同步。S805，各數(shù)控系統(tǒng)的裝置按照EPA應(yīng)用層的數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行通訊。其中，步驟S805又進(jìn)一步包括以下步驟S901，數(shù)控系統(tǒng)的各裝置在第N個(gè)宏通信周期內(nèi)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入到EPA通信模塊中。這里的N表示自然數(shù)。S902，各裝置的EPA通信模塊在第N+1個(gè)宏通信周期內(nèi)將數(shù)據(jù)發(fā)送到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)上，并接收EPA通訊網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)。S903，數(shù)控系統(tǒng)的各裝置在第N+2個(gè)宏通信周期內(nèi)讀出EPA通信模塊中接收的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。網(wǎng)絡(luò)同步信號(hào)波形如圖4，其中T表示宏周期，Tp表示周期時(shí)間，Tn表示非周期時(shí)間。在宏周期T內(nèi)，周期時(shí)間Tp開始時(shí)輸出上升延，非周期時(shí)間Tn開始時(shí)輸出下降延。對(duì)于已同步的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中所有EPA通信模塊將同時(shí)輸出上升延和下降延。EPA通信模塊通過雙口RAM接口開放給處理器一塊連續(xù)的RAM區(qū)，處理器只允許在通信宏周期的周期時(shí)間內(nèi)對(duì)該片MM區(qū)進(jìn)行讀寫操作。把該區(qū)RAM區(qū)分為兩部分，一部分為發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，另一部分為接收數(shù)據(jù)區(qū)。處理器要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)候，就把準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)寫入到發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)；當(dāng)接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)有效時(shí)，處理器把接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)讀出并處理。發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)或者是接收數(shù)據(jù)區(qū)的偏移地址為0x00(即開始的第0個(gè)字節(jié))為數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)志，為OxAA表示該區(qū)數(shù)據(jù)有效，為0x55表示該區(qū)數(shù)據(jù)無效，其他值的時(shí)候也表示該區(qū)數(shù)據(jù)無效。處理器寫入完發(fā)送的數(shù)據(jù)后，需置數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)志為OxAA表示發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)有效。處理器先讀取接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)標(biāo)志，如果標(biāo)志為OxAA，則讀出接收數(shù)據(jù)區(qū)所有數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)區(qū)偏移地址為0x01的字節(jié)表示命令碼，數(shù)據(jù)區(qū)偏移地址為0x02的字節(jié)表示參數(shù)長度，數(shù)據(jù)區(qū)偏移地址0x03開始為參數(shù)內(nèi)容。不同的命令碼對(duì)應(yīng)不同的參數(shù)長度和參數(shù)內(nèi)容。表1列出了主控裝置發(fā)送給從控裝置的命令，表2列出了從控裝置發(fā)送給主控裝置的命令。數(shù)控系統(tǒng)中通常包含一個(gè)主控裝置和多個(gè)從控裝置，由于主控裝置需要同時(shí)給多個(gè)從控裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收多個(gè)從控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)，因此主控裝置的EPA通訊模塊包含了多個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和多個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)，而從控裝置的EPA通訊模塊只包含一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和一個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)。主控裝置的EPA通訊模塊的發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和接收數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)量與從控裝置的數(shù)量相同，假設(shè)有N個(gè)從控裝置，那么在主控裝置的EPA通訊模塊上就有N個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)和N個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、高速和同步。數(shù)控裝置和多個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)裝置之間的通訊傳統(tǒng)上采用非全數(shù)字的通訊，不能達(dá)到高速通訊。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線之后，通訊速率可達(dá)100Mbps。傳統(tǒng)上各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)裝置的同步受電纜長短以及電纜一致性的影響，沒有確定的同步。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線之后，同步精度達(dá)小于lus。2、高可靠性。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分間的數(shù)據(jù)通訊達(dá)到高可靠性，通訊的誤碼率小于10E-12。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)采用非全數(shù)字式的信號(hào)長距離通訊，不能確定保證通訊的可靠性。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，每個(gè)通訊周期(可達(dá)250us)傳遞絕對(duì)數(shù)據(jù)信息，出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤可最短250us即可自動(dòng)恢復(fù)。而傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)中傳遞增量數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，則無法自動(dòng)恢復(fù)。3、可擴(kuò)展性。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分是固定的，無接口可擴(kuò)展伺服驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)反饋裝置等組成部分。采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，一個(gè)EPA網(wǎng)段可最多可配置255個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的各種裝置。另外，傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)不能直接集中監(jiān)控和無縫接入到工廠信息化以太網(wǎng)中，采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，各個(gè)數(shù)控系統(tǒng)之間通過EPA現(xiàn)場(chǎng)總線二級(jí)網(wǎng)段可直接集中監(jiān)控和無縫接入到工廠信息化工業(yè)以太網(wǎng)中。4、可遠(yuǎn)距離安裝。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分無法遠(yuǎn)距離安裝，采用EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，不使用中繼器的情況下，安裝間距可達(dá)100米。5配線簡單。傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分間所用的通訊電纜不一致，配線各不相同。采用了EPA現(xiàn)場(chǎng)總線后，使用五類雙絞線(俗稱網(wǎng)線)即可，簡化統(tǒng)一和節(jié)約了配線。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求一種基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，包括一主控裝置、至少一個(gè)從控裝置以及一EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，該主控裝置和該從控裝置均通過以太網(wǎng)接口與該EPA通訊網(wǎng)絡(luò)相連，其中，該主控裝置又包括一主控EPA通訊模塊，其連接到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)與該EPA通訊網(wǎng)絡(luò)的同步，并與該從控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；一主處理器，與該主控EPA通訊模塊相連，用于在通信周期內(nèi)將需要發(fā)送給各個(gè)從控裝置的數(shù)據(jù)寫入該主控EPA通訊模塊中，以及讀取并處理該主控EPA通訊模塊中的各個(gè)從控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)；每個(gè)從控裝置又包括一從控EPA通訊模塊，其連接到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)與該EPA通訊網(wǎng)絡(luò)的同步，并與該主控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；一從處理器，與該從控EPA通訊模塊相連，用于在通信周期內(nèi)將需要發(fā)送給主控裝置的數(shù)據(jù)寫入該從控EPA通訊模塊中，以及讀取并處理該從控EPA通訊模塊中的該主控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)。2.如權(quán)利要求1所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，該主控EPA通訊模塊通過雙口RAM接口與該主處理器相連，該從控EPA通訊模塊通過雙口RAM接口與該從處理器相連。3.如權(quán)利要求1所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)主控EPA通訊模塊又包括至少一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，其數(shù)量與該從控裝置的數(shù)量相同，用于存放發(fā)送給從控裝置的數(shù)據(jù)；至少一個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)，其數(shù)量與該從控裝置的數(shù)量相同，用于存放該從控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)；該從控EPA通訊模塊又包括一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，用于存放發(fā)送給主控裝置的數(shù)據(jù)；一個(gè)接收數(shù)據(jù)區(qū)，用于存放該主控裝置發(fā)送來的數(shù)據(jù)。4.如權(quán)利要求1所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，該主控EPA通訊模塊和該從控EPA通訊模塊均設(shè)置有一備用以太網(wǎng)接口，用于在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)或冗余網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用。5.如權(quán)利要求1所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，該主控裝置和該從控裝置通過雙絞線連接。6.一種基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，其特征在于，包括以下步驟a.在數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的各裝置內(nèi)嵌入EPA通信模塊，使其具有EPA通訊功能接口；b.將數(shù)控系統(tǒng)的各裝置連接起來，并構(gòu)成EPA通訊網(wǎng)絡(luò)；c.將數(shù)控系統(tǒng)的各裝置與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步；d.各數(shù)控系統(tǒng)的裝置按照EPA應(yīng)用層的數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行通訊。7.如權(quán)利要求6所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，其特征在于，在步驟b之后還進(jìn)一步包括步驟bl.將數(shù)控系統(tǒng)中各個(gè)EPA通信模塊的IP地址設(shè)置為同一網(wǎng)段。8.如權(quán)利要求6所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，其特征在于，步驟d具體包括以下步驟dl.數(shù)控系統(tǒng)的各裝置在第N個(gè)宏通信周期內(nèi)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入到EPA通信模塊中；d2.各裝置的EPA通信模塊在第N+1個(gè)宏通信周期內(nèi)將數(shù)據(jù)發(fā)送到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)上，并接收EPA通訊網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)；d3.數(shù)控系統(tǒng)的各裝置在第N+2個(gè)宏通信周期內(nèi)讀出EPA通信模塊中接收的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。9.如權(quán)利要求6所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，其特征在于，步驟c進(jìn)一步包括以下步驟cl.對(duì)各裝置的EPA通信模塊加電；c2.對(duì)各裝置的EPA通信模塊與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行同步；c3.EPA通信模塊將同步信號(hào)輸出給本裝置的處理器。10.如權(quán)利要求6所述的基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控方法，其特征在于，數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)裝置是通過雙絞線連接，并構(gòu)成EPA通訊網(wǎng)絡(luò)。全文摘要本發(fā)明提出一種基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)及方法，其基于EPA現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)控系統(tǒng)包括主控裝置、至少一個(gè)從控裝置以及EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，主控裝置和從控裝置均通過以太網(wǎng)接口與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)相連。其中，主控裝置又包括主控EPA通訊模塊和主處理器，主控EPA通訊模塊連接到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)的同步，并與從控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。主處理器與主控EPA通訊模塊相連。每個(gè)從控裝置又包括從控EPA通訊模塊和從處理器，從控EPA通訊模塊連接到EPA通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)與EPA通訊網(wǎng)絡(luò)的同步，并與主控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。從處理器與從控EPA通訊模塊相連。本發(fā)明具有通訊速度快、可靠性高、可擴(kuò)展、安裝距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)G05B19/418GK101807070SQ20101013272公開日2010年8月18日申請(qǐng)日期2010年3月25日優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日發(fā)明者周麗連,王挺,章永亮,胡協(xié)和,許書軍申請(qǐng)人:浙江中控電氣技術(shù)有限公司;中控科技集團(tuán)有限公司