CN102354192A - 数字一体化总线型数控***的控制方法 - Google Patents

数字一体化总线型数控***的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数字一体化总线型数控***的控制方法，该数字一体化总线型数控***包括数控中央单元、通过总线与数控中央单元相连接的多个变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元，包括以下步骤：（1）数控中央单元发送动作指令包；（2）变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别验证动作指令包中的接收方信息、接受存储对应信息并过滤其它信息；（3）数控中央单元发送同步执行指令；（4）变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别验证同步执行指令中的同步指令特征码与发送方信息、执行步骤（1）中的动作指令。本发明解决了现有技术的缺点，提供了一种可进行准确同步、性能可靠、适用于数控***的数字一体化总线型数控***的控制方法。

Description

数字一体化总线型数控***的控制方法
技术领域
本发明涉及一种数字一体化总线型数控***的控制方法。     
背景技术
现有数控***采用分离式、模块化设计。对于数控***而言，该方法结构简单，方便采购。但是有一些致命缺点：***整合度不高，***模块与模块之间接口信号冗余过多，极易因接口问题导致***可靠性、以及性能下降。传统工业控制有很多总线控制方式，如CAN，DEVICENET等协议，这些总线控制方式用在传统行业，比如汽车电子、集散***控制、产线自动化控制等，这些协议不能直接应用到数控加工中来。主要原因就是因为数控***中所有伺服单元控制是需要联动控制，即所有运动轴它们的运动方式是每时每刻需要协同工作，需要同步。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供了一种可进行准确同步、性能可靠、适用于数控***的数字一体化总线型数控***的控制方法。
为达到以上目的，本发明提供了一种数字一体化总线型数控***的控制方法，该数字一体化总线型数控***包括数控中央单元、通过总线与所述的数控中央单元相连接的多个变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元，包括以下步骤：
（1）所述的数控中央单元发送动作指令包；
（2）所述的变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别验证动作指令包中的接收方信息、接受存储对应信息并过滤其它信息；
（3）所述的数控中央单元发送同步执行指令；
（4）所述的变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别验证同步执行指令中的同步指令特征码与发送方信息、执行步骤（1）中的动作指令。
本发明的进一步改进在于，所述的动作指令包包含发送方机器MAC地址信息以及接受方MAC地址信息。
本发明的进一步改进在于，所述的同步指令特征码为各部件共用的MAC地址信息。
本发明的进一步改进在于，所述的各部件共用MAC地址信息是“FF-FF-FF-FF-FF-FF”。
本发明的进一步改进在于，所述的发送方信息为数控中央单元MAC地址信息。
本发明的进一步改进在于，所述的同步执行指令还包括协议类型、硬件类型、上次协议类型、MAC地址长度、IP地址长度、操作码、填充数据、CRC校验信息中的至少一种。
本发明的进一步改进在于，所述的步骤（4）后还包括所述的变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别将执行指令后的信息发送至数控中央单元的步骤
本发明的有益效果是:（1）本发明提出一种在传统TCPIP的IP层基础上提出一种改进协议，即ESP（Ethernet Synchronous Protocol）协议，由该协议完成各个轴以及控制部件的同步运行工作；解决数控***中所有伺服单元控制是需要联动控制，即所有运动轴它们的运动方式是每时每刻需要协同工作，需要同步而现有技术难以同步的问题；（2）同步信号对整个网络里所有的物理器件进行广播，只需要一次性广播，无需从设备进行回应，运行更加快捷，迅速；（3）采用总线结构，解决现有技术***整合度不高，***模块与模块之间接口信号冗余过多，极易因接口问题导致***可靠性、以及性能下降的问题，使***可靠性更高，运行效率更佳。
附图说明
附图1为根据本发明的数字一体化总线型数控***的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1，该数字一体化总线型数控***包括数控中央单元、通过总线与数控中央单元相连接的多个变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元。多个变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元这些单元彼此互有关系，传统接线方式比较多，接线的复杂度比较高。通过总线数字化通信，可以将数控***的所有单元通过一种接口连接起来，通过软件的配合可以完成无限制物理单元的扩充。该总线结构已经将***连线最简化，这样方便***集成，增加***的可靠性。数控中央单元与其连接设备处于主从关系，通过高速串行化总线将所有子***连接起来。通过该总线结构，可以在改***件接口前提条件下最大程度上增加和更新***功能，因此***的可扩充性得到最大发挥。
本发明对TCP/IP最大的扩展就是在协议族中添加同步头协议（即本发明中提及的同步执行指令），ESP协议它的目标MAC地址是“FF-FF-FF-FF-FF-FF”，它相当于对整个网络里所有的物理器件进行广播，该协议只需要一次性广播，无需从机设备进行回应。
以下详述本发明的工作原理。
一种数字一体化总线型数控***的控制方法，包括以下步骤：
数控中央单元发送动作指令包;变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别验证动作指令包中的接收方信息、接受存储对应信息并过滤其它信息。动作指令包包含发送方机器MAC地址信息以及接受方MAC地址信息。通过接收方MAC地址，判定该信息由哪一个单元执行。
当数控中央单元将单次运行需要的动作指令包发送完毕后，数控中央单元发送同步执行指令;变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别验证同步执行指令中的同步指令特征码与发送方信息。其中同步指令特征码定义为各部件共用的MAC地址信息。本实施例中各部件共用MAC地址信息是“FF-FF-FF-FF-FF-FF”。当接受方MAC地址信息处填充“FF-FF-FF-FF-FF-FF”时，即可初步判定这是一个同步执行指令。需要特别提及的是，还可以定义其它的同步指令特征码，比如与所有各单元MAC地址均不相同的MAC地址信息。当验证了接收方MAC地址信息是否为“FF-FF-FF-FF-FF-FF”后，还需要验证是否是数控中央单元发送出来的信息，如果验证是数控中央单元发出的信息，则可以判定这是一个同步执行指令。
当然同步执行指令中还包括协议类型、硬件类型、上次协议类型、MAC地址长度、IP地址长度、操作码、填充数据、CRC校验等信息。各种信息和接受方MAC地址信息以及发送方MAC信息结合在一起共同组成ESP协议。
当变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元等接受到同步执行指令后，开始执行步骤（1）中的动作指令。对于总线控制而言数控中央单元处于轮询状态，当一个同步周期结束后，需要数控中央单元发生一个同步执行指令，此时各个控制单元才会处理该上一个同步周期（及两个同步执行指令之间的时间期间）所接收的数据包。
在各控制单元进行了动作指令后，各控制单元可以通过总线将执行指令后的信息发送至数控中央单元，可以发送的信息包括各控制单元位置信息，指令是否执行成功等信息。
至此，该数字一体化总线型数控***的控制方法单个控制命令循环执行完毕，以此往复不断执行共同构成了完整并且同步执行的数控程序。
该总线***采用全数字化实时协议，通过软硬件配合，可以在最大程度上克服工业现场的干扰，它克服了传统连接方式的抗干扰能力不强的弱势，从而最大程度上增强了***的可靠性。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰均涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种数字一体化总线型数控***的控制方法，该数字一体化总线型数控***包括数控中央单元、通过总线与所述的数控中央单元相连接的多个变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元，其特征在于，包括以下步骤：所述的数控中央单元发送动作指令包；所述的变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别验证动作指令包中的接收方信息、接受存储对应信息并过滤其它信息；所述的数控中央单元发送同步执行指令；（4）所述的变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别验证同步执行指令中的同步指令特征码与发送方信息、执行步骤（1）中的动作指令。
2.根据权利要求1所述的数字一体化总线型数控***的控制方法，其特征在于：所述的动作指令包包含发送方机器MAC地址信息以及接受方MAC地址信息。
3.根据权利要求1所述的数字一体化总线型数控***的控制方法，其特征在于：所述的同步指令特征码为各部件共用的MAC地址信息。
4.根据权利要求3所述的数字一体化总线型数控***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.根据权利要求4所述的数字一体化总线型数控***的控制方法，其特征在于：所述的发送方信息为数控中央单元MAC地址信息。
6.根据权利要求3所述的数字一体化总线型数控***的控制方法，其特征在于：所述的同步执行指令还包括协议类型、硬件类型、上次协议类型、MAC地址长度、IP地址长度、操作码、填充数据、CRC校验信息中的至少一种。
7.根据权利要求1至6任一所述的数字一体化总线型数控***的控制方法，其特征在于：所述的步骤（4）后还包括所述的变频器、主轴、伺服单元以及PLC单元分别将执行指令后的信息发送至数控中央单元的步骤。
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