一种多轴多从站工业控制系统的制作方法

本发明涉及工业控制系统，尤其涉及一种多轴多从站工业控制系统。

背景技术：

1、在现代工业自动化领域，随着生产工艺的日益复杂和精细化，对工业控制系统的要求持续攀升。传统的工业总线方案如 ethercat、profinet 虽在部分高端工业场景表现出一定优势，但因其高昂的硬件成本、复杂的配置与维护流程，极大限制了其在广大中低端工业企业中的普及应用，导致众多企业望而却步。而 canopen、modbus 等方案，虽成本相对较低，但在应对多轴运动控制的复杂工况时，通信速率、数据处理能力和实时性保障方面存在显著短板，无法满足诸如数控机床、工业机器人等设备对多轴高精度同步运动控制以及大量数据快速交互的严苛需求。

2、如今，在多轴多从站的工业环境中，各从站既要精准执行复杂的运动指令，又要及时反馈丰富的状态信息，现有总线方案难以兼顾成本与性能，无法提供一个高性价比且稳定可靠的解决方案，严重制约了工业自动化产业的升级与发展。因此，需要对现有技术进行改进。

3、以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供一种多轴多从站工业控制系统，以解决现有技术中存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

3、一种多轴多从站工业控制系统，包括：

4、上位机；

5、主站，所述主站通过以太网传输控制协议与所述上位机通信；

6、多个扩展从站，各所述扩展从站分别独立地连接至主站，并与所述主站采用can_fd通信协议实现通信；

7、其中，所述主站和扩展从站分别包含多轴驱动单元，至少所述主站包括io控制单元，使扩展从站能够仅依靠一can_fd收发芯片与主站通信连接。

8、可选地，所述上位机为工控机，包括api库，所述api库包括总线控制模块、总线状态查询模块、轴控制模块、轴状态查询模块、i0模拟量控制模块、i0模拟量读取模块、总线配置模块、轴配置模块和安全功能配置模块。

9、可选地，所述can_fd协议通信的帧结构，包括用于控制指令发布的下行帧结构，以及用于总线数据反馈的上行帧结构。

10、可选地，所述下行帧结构包括指令标识符、从站编号、站内轴编号、功能编号和功能数据。

11、可选地，所述上行帧包括总线状态和从站数据块，所述从站数据块包括从站状态、i0数据、轴状态和轴运动信息。

12、可选地，所述下行帧结构进一步与协议状态位、依据从站数量n所设置的从站数据，以及校验和协同数据构成完整帧。

13、可选地，所述从站数据按功能分为配置帧、数据帧和控制帧；

14、所述配置帧包括从站标号位、轴标号位和m个配置编号与配置数据；

15、所述数据帧包括从站状态位、数字输出数据、数字输入数据，以及j个从站轴数据；

16、所述控制帧包括从站标号位、k个轴标号位，以及k个指令编号与指令数据；

17、其中，n和m均不大于8，j和k不大于6。

18、可选地，所述主站每隔p/n时间依次向1到n号的扩展从站发送从站同步帧，所述扩展从站收到同步帧马上向总线上发本地数据，并每隔p时间再次上发本地数据。

19、可选地，所述主站与扩展从站通信时，主站采用分时复用的方式完成各扩展从站的数据上发。

20、可选地，所述多个扩展从站通过同一双绞屏蔽线连接至所述主站。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、本发明提供的一种多轴多从站工业控制系统，主站通过以太网传输控制协议与上位机互通，主从站以 can_fd 协议通信且从站仅需单 can_fd 收发芯片，主站和从站均含多轴驱动单元，实现了低成本的高效通信。

23、本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

技术特征：

1.一种多轴多从站工业控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多轴多从站工业控制系统，其特征在于，所述上位机为工控机，包括api库，所述api库包括总线控制模块、总线状态查询模块、轴控制模块、轴状态查询模块、i0模拟量控制模块、i0模拟量读取模块、总线配置模块、轴配置模块和安全功能配置模块。

3.根据权利要求1所述的多轴多从站工业控制系统，其特征在于，所述can_fd协议通信的帧结构，包括用于控制指令发布的下行帧结构，以及用于总线数据反馈的上行帧结构。

4.根据权利要求3所述的多轴多从站工业控制系统，其特征在于，所述下行帧结构包括指令标识符、从站编号、站内轴编号、功能编号和功能数据。

5.根据权利要求3所述的多轴多从站工业控制系统，其特征在于，所述上行帧包括总线状态和从站数据块，所述从站数据块包括从站状态、i0数据、轴状态和轴运动信息。

6.根据权利要求3所述的多轴多从站工业控制系统，其特征在于，所述下行帧结构进一步与协议状态位、依据从站数量n所设置的从站数据，以及校验和协同数据构成完整帧。

7.根据权利要求6所述的多轴多从站工业控制系统，其特征在于，所述从站数据按功能分为配置帧、数据帧和控制帧；

8.根据权利要求7所述的多轴多从站工业控制系统，其特征在于，所述主站每隔p/n时间依次向1到n号的扩展从站发送从站同步帧，所述扩展从站收到同步帧马上向总线上发本地数据，并每隔p时间再次上发本地数据。

9.根据权利要求1所述的多轴多从站工业控制系统，其特征在于，所述主站与扩展从站通信时，主站采用分时复用的方式完成各扩展从站的数据上发。

10.根据权利要求1所述的多轴多从站工业控制系统，其特征在于，所述多个扩展从站通过同一双绞屏蔽线连接至所述主站。

技术总结
本发明涉及工业控制系统技术领域，公开了一种多轴多从站工业控制系统，包括：上位机；主站，所述主站通过以太网传输控制协议与所述上位机通信；多个扩展从站，各所述扩展从站分别独立地连接至主站，并与所述主站采用CAN_FD通信协议实现通信；其中，所述主站和扩展从站分别包含多轴驱动单元，至少所述主站包括IO控制单元，使扩展从站能够仅依靠一CAN_FD收发芯片与主站通信连接。本发明中，主站通过以太网传输控制协议与上位机互通，主从站以CAN_FD协议通信且从站仅需单CAN_FD收发芯片，主站和从站均含多轴驱动单元，实现了低成本的高效通信。

技术研发人员：邱国良,黄裕明,王君伟,梁宇,赵令宇
受保护的技术使用者：东莞市凯格精机股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/27