專利名稱：數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)采用分離式、模塊化設(shè)計(jì)。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)而言，該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便采購(gòu)。但是有一些致命缺點(diǎn)系統(tǒng)整合度不高，系統(tǒng)模塊與模塊之間接口信號(hào)冗余過多， 極易因接口問題導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性、以及性能下降。傳統(tǒng)工業(yè)控制有很多總線控制方式，如 CAN，DEVICENET等協(xié)議，這些總線控制方式用在傳統(tǒng)行業(yè)，比如汽車電子、集散系統(tǒng)控制、產(chǎn)線自動(dòng)化控制等，這些協(xié)議不能直接應(yīng)用到數(shù)控加工中來。主要原因就是因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)中所有伺服單元控制是需要聯(lián)動(dòng)控制，即所有運(yùn)動(dòng)軸它們的運(yùn)動(dòng)方式是每時(shí)每刻需要協(xié)同工作，需要同步。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供了一種可進(jìn)行準(zhǔn)確同步、 性能可靠、適用于數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供了一種數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，該數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)包括數(shù)控中央單元、通過總線與所述的數(shù)控中央單元相連接的多個(gè)變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元，包括以下步驟
(1)所述的數(shù)控中央單元發(fā)送動(dòng)作指令包；
(2)所述的變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別驗(yàn)證動(dòng)作指令包中的接收方信息、接受存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)信息并過濾其它信息；
(3)所述的數(shù)控中央單元發(fā)送同步執(zhí)行指令；
(4)所述的變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別驗(yàn)證同步執(zhí)行指令中的同步指令特征碼與發(fā)送方信息、執(zhí)行步驟(1)中的動(dòng)作指令。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述的動(dòng)作指令包包含發(fā)送方機(jī)器MAC地址信息以及接受方MAC地址信息。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述的同步指令特征碼為各部件共用的MAC地址信
肩、ο本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述的各部件共用MAC地址信息是 “ FF-FF-FF-FF-FF-FF”。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述的發(fā)送方信息為數(shù)控中央單元MAC地址信息。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述的同步執(zhí)行指令還包括協(xié)議類型、硬件類型、上次協(xié)議類型、MAC地址長(zhǎng)度、IP地址長(zhǎng)度、操作碼、填充數(shù)據(jù)、CRC校驗(yàn)信息中的至少一種。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述的步驟(4)后還包括所述的變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別將執(zhí)行指令后的信息發(fā)送至數(shù)控中央單元的步驟
本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明提出一種在傳統(tǒng)TCPIP的IP層基礎(chǔ)上提出一種改進(jìn)協(xié)議，即ESP (Ethernet Synchronous Protocol)協(xié)議，由該協(xié)議完成各個(gè)軸以及控制部件的同步運(yùn)行工作；解決數(shù)控系統(tǒng)中所有伺服單元控制是需要聯(lián)動(dòng)控制，即所有運(yùn)動(dòng)軸它們的運(yùn)動(dòng)方式是每時(shí)每刻需要協(xié)同工作，需要同步而現(xiàn)有技術(shù)難以同步的問題；(2)同步信號(hào)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)里所有的物理器件進(jìn)行廣播，只需要一次性廣播，無需從設(shè)備進(jìn)行回應(yīng)，運(yùn)行更加快捷，迅速；(3)采用總線結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)整合度不高，系統(tǒng)模塊與模塊之間接口信號(hào)冗余過多，極易因接口問題導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性、以及性能下降的問題，使系統(tǒng)可靠性更高，運(yùn)行效率更佳。


附圖1為根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。參見附圖1，該數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)包括數(shù)控中央單元、通過總線與數(shù)控中央單元相連接的多個(gè)變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元。多個(gè)變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元這些單元彼此互有關(guān)系，傳統(tǒng)接線方式比較多，接線的復(fù)雜度比較高。通過總線數(shù)字化通信，可以將數(shù)控系統(tǒng)的所有單元通過一種接口連接起來，通過軟件的配合可以完成無限制物理單元的擴(kuò)充。該總線結(jié)構(gòu)已經(jīng)將系統(tǒng)連線最簡(jiǎn)化，這樣方便系統(tǒng)集成，增加系統(tǒng)的可靠性。數(shù)控中央單元與其連接設(shè)備處于主從關(guān)系，通過高速串行化總線將所有子系統(tǒng)連接起來。通過該總線結(jié)構(gòu)，可以在改變硬件接口前提條件下最大程度上增加和更新系統(tǒng)功能，因此系統(tǒng)的可擴(kuò)充性得到最大發(fā)揮。本發(fā)明對(duì)TCP/IP最大的擴(kuò)展就是在協(xié)議族中添加同步頭協(xié)議(即本發(fā)明中提及的同步執(zhí)行指令)，ESP協(xié)議它的目標(biāo)MAC地址是“FF-FF-FF-FF-FF-FF，，，它相當(dāng)于對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)里所有的物理器件進(jìn)行廣播，該協(xié)議只需要一次性廣播，無需從機(jī)設(shè)備進(jìn)行回應(yīng)。以下詳述本發(fā)明的工作原理。一種數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟
數(shù)控中央單元發(fā)送動(dòng)作指令包；變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別驗(yàn)證動(dòng)作指令包中的接收方信息、接受存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)信息并過濾其它信息。動(dòng)作指令包包含發(fā)送方機(jī)器MAC 地址信息以及接受方MAC地址信息。通過接收方MAC地址，判定該信息由哪一個(gè)單元執(zhí)行。當(dāng)數(shù)控中央單元將單次運(yùn)行需要的動(dòng)作指令包發(fā)送完畢后，數(shù)控中央單元發(fā)送同步執(zhí)行指令；變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別驗(yàn)證同步執(zhí)行指令中的同步指令特征碼與發(fā)送方信息。其中同步指令特征碼定義為各部件共用的MAC地址信息。本實(shí)施例中各部件共用MAC地址信息是“FF-FF-FF-FF-FF-FF”。當(dāng)接受方MAC地址信息處填充 “FF-FF-FF-FF-FF-FF”時(shí)，即可初步判定這是一個(gè)同步執(zhí)行指令。需要特別提及的是，還可以定義其它的同步指令特征碼，比如與所有各單元MAC地址均不相同的MAC地址信息。當(dāng)驗(yàn)證了接收方MAC地址信息是否為“FF-FF-FF-FF-FF-FF”后，還需要驗(yàn)證是否是數(shù)控中央單元發(fā)送出來的信息，如果驗(yàn)證是數(shù)控中央單元發(fā)出的信息，則可以判定這是一個(gè)同步執(zhí)行指令。
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當(dāng)然同步執(zhí)行指令中還包括協(xié)議類型、硬件類型、上次協(xié)議類型、MAC地址長(zhǎng)度、IP 地址長(zhǎng)度、操作碼、填充數(shù)據(jù)、CRC校驗(yàn)等信息。各種信息和接受方MAC地址信息以及發(fā)送方MAC信息結(jié)合在一起共同組成ESP協(xié)議。當(dāng)變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元等接受到同步執(zhí)行指令后，開始執(zhí)行步驟 (1)中的動(dòng)作指令。對(duì)于總線控制而言數(shù)控中央單元處于輪詢狀態(tài)，當(dāng)一個(gè)同步周期結(jié)束后，需要數(shù)控中央單元發(fā)生一個(gè)同步執(zhí)行指令，此時(shí)各個(gè)控制單元才會(huì)處理該上一個(gè)同步周期(及兩個(gè)同步執(zhí)行指令之間的時(shí)間期間)所接收的數(shù)據(jù)包。在各控制單元進(jìn)行了動(dòng)作指令后，各控制單元可以通過總線將執(zhí)行指令后的信息發(fā)送至數(shù)控中央單元，可以發(fā)送的信息包括各控制單元位置信息，指令是否執(zhí)行成功等信肩、ο至此，該數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法單個(gè)控制命令循環(huán)執(zhí)行完畢，以此往復(fù)不斷執(zhí)行共同構(gòu)成了完整并且同步執(zhí)行的數(shù)控程序。該總線系統(tǒng)采用全數(shù)字化實(shí)時(shí)協(xié)議，通過軟硬件配合，可以在最大程度上克服工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾，它克服了傳統(tǒng)連接方式的抗干擾能力不強(qiáng)的弱勢(shì)，從而最大程度上增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。以上實(shí)施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變化或修飾均涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，該數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)包括數(shù)控中央單元、通過總線與所述的數(shù)控中央單元相連接的多個(gè)變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元，其特征在于，包括以下步驟所述的數(shù)控中央單元發(fā)送動(dòng)作指令包；所述的變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別驗(yàn)證動(dòng)作指令包中的接收方信息、接受存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)信息并過濾其它信息；所述的數(shù)控中央單元發(fā)送同步執(zhí)行指令；(4)所述的變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別驗(yàn)證同步執(zhí)行指令中的同步指令特征碼與發(fā)送方信息、執(zhí)行步驟 (1)中的動(dòng)作指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述的動(dòng)作指令包包含發(fā)送方機(jī)器MAC地址信息以及接受方MAC地址信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述的同步指令特征碼為各部件共用的MAC地址信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述的各部件共用MAC地址信息是“FF-FF-FF-FF-FF-FF”。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述的發(fā)送方信息為數(shù)控中央單元MAC地址信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述的同步執(zhí)行指令還包括協(xié)議類型、硬件類型、上次協(xié)議類型、MAC地址長(zhǎng)度、IP地址長(zhǎng)度、操作碼、填充數(shù)據(jù)、CRC校驗(yàn)信息中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述的步驟(4)后還包括所述的變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別將執(zhí)行指令后的信息發(fā)送至數(shù)控中央單元的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法，該數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)包括數(shù)控中央單元、通過總線與數(shù)控中央單元相連接的多個(gè)變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元，包括以下步驟(1)數(shù)控中央單元發(fā)送動(dòng)作指令包；(2)變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別驗(yàn)證動(dòng)作指令包中的接收方信息、接受存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)信息并過濾其它信息；(3)數(shù)控中央單元發(fā)送同步執(zhí)行指令；(4)變頻器、主軸、伺服單元以及PLC單元分別驗(yàn)證同步執(zhí)行指令中的同步指令特征碼與發(fā)送方信息、執(zhí)行步驟(1)中的動(dòng)作指令。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種可進(jìn)行準(zhǔn)確同步、性能可靠、適用于數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字一體化總線型數(shù)控系統(tǒng)的控制方法。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102354192SQ20111026507
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者蘭茹, 汪永生 申請(qǐng)人:蘇州谷夫道自動(dòng)化科技有限公司