現場總線位置控制裝置的製作方法
2023-05-24 07:30:06
專利名稱：現場總線位置控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業機器人位置控制裝置，具體地說為一種在機器人系統和機器人生產線上使用的，用於控制機器人各個關節運動使整個機器人系統完成指定動作的功能單元-現場總線位置控制裝置。
背景技術：
在現有的機器人系統中，普遍採用並行總線結構。這種結構使得機器人控制櫃布線相對複雜，不易於擴展和在機器人生產線上應用。在一些有特殊要求的場合需要重新設計電控部分，此外複雜的並行總線布線使系統容易受到外界幹擾。
實用新型內容為了克服上述不足，本實用新型的目的是提供一種現場總線位置控制裝置，它採用串行總線新結構，具有原有結構的全部功能，並具有布線簡單，易於擴展，抗幹擾能力強等特點，易於擴展和在機器人生產線上應用。
為了實現上述目的，本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案包括單片機，所述單片機通過數據、地址總線、控制信號與數據存儲器、程序存儲器、第一串口控制器、第二串口控制器、邏輯I/O解碼器、數據總線驅動器、控制信號轉換器相連；數據存儲器，所述數據存儲器通過數據、地址總線、控制信號與單片機相連，並通過數據總線與數據總線驅動器相連；程序存儲器，所述程序存儲器通過數據、地址總線、控制信號與單片機相連，並通過數據總線與數據總線驅動器相連；第一串口控制器，所述第一串口控制器直接與單片機的串行接口相連；第二串口控制器，所述第二串口控制器直接與單片機的串行接口相連；邏輯I/O解碼器，所述邏輯I/O解碼器通過控制信號、地址線直接與單片機相連，所譯出的邏輯控制信號與數據總線驅動器，碼盤信號採樣器，串行轉換器相連；串行總線轉換器，所述串行總線轉換器一端與數據總線驅動器相連，另一端與串行D/A轉換器相連；第一～二串行D/A轉換器，所述DA轉換器與串行總線轉換器相連；第一～二碼盤信號處理器，所述碼盤信號處理器一端與數據總線驅動器和邏輯I/O解碼器相連，另一端與差分接收器、光電隔離輸出器相連；光電隔離輸出器，所述光電隔離輸出器與第一～二碼盤信號處理器相連；第一～二差分接收器，所述差分接收器分別與第一～二碼盤信號處理器和相連；控制信號轉換器，所述控制信號轉換器一端通過控制信號、數據、地址總線與單片機相連，另一端與現場總線控制器相連；現場總線控制器，所述現場總線控制器與控制信號轉換器相連。
本實用新型具有如下有益效果1.本實用新型通過串行的布線方式，簡化了原來並行布線的複雜度，可作為機器人各個關節的位置控制或其他設備位置控制，特別是可適用於一些有特殊要求的場合的電控部分設計結構。
2.本實用新型採用串行布線，減少了布線數量，即減少了線間幹擾，增強了系統的抗幹擾能力。
3.由於本實用新型採用現場總線連接方式，在現場總線所允許節點數量的範圍內可以實現方便配置，進行相應的軟體調整，又不需要重新進行電器硬體的重新設置，減少了開發周期。
圖1為現場總線位置控制裝置總體結構圖。
圖2為現場總線位置控制裝置CPU系統電路原理圖。
圖3為現場總線位置控制裝置總線驅動和地址解碼原理圖。
圖4為現場總線位置控制裝置模擬量控制原理圖。
圖5為現場總線位置控制裝置碼盤接受電路原理圖。
圖6為現場總線位置控制裝置現場總線通訊電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
如圖1～6所示，本實用新型包括由單片機D1、第一串口控制器D2(採用RS232)、第二串口控制器D3(採用RS485)、數據存儲器D4、程序存儲器D5、邏輯I/O解碼器D6、數據總線驅動器、串行總線轉換器D9、第一～二串行D/A轉換器D10和D11、第一～二碼盤信號處理器D12和D13、第一～二差分接收器D15和D16、光電隔離輸出器D14、控制信號轉換器D17、現場總線控制器D18，具體如下單片機D1，所述單片機D1通過數據、地址總線、控制信號與數據存儲器D4、程序存儲器D5、第一串口控制器D2、第二串口控制器D3、邏輯I/O解碼器D6、數據總線驅動器中第一、二總線驅動器D7、D8、控制信號轉換器D17相連。
數據存儲器D4，所述數據存儲器D4通過數據、地址總線、控制信號與單片機D1相連，並通過數據總線與第一～二總線驅動器D7～D8相連。
程序存儲器D5，所述程序存儲器D5通過數據、地址總線、控制信號與單片機D1相連，並通過數據總線與第一～二總線驅動器D7～D8相連。
第一串口控制器D2，所述第一串口控制器D2直接與單片機D1的串行接口相連；第二串口控制器D3，所述第二串口控制器D3直接與單片機D1的串行接口相連；邏輯I/O解碼器D6，所述邏輯I/O解碼器D6通過控制信號、地址線直接與單片機D1相連，所譯出的邏輯控制信號與第一～二總線驅動器D7～D8，碼盤信號採樣器D12～D13，及串行總線轉換器D9相連。
數據總線驅動器，所述數據總線驅動器由第一～二總線驅動器D7～D8組成，第一～二總線驅動器D7～D8通過數據總線與單片機D1，數據存儲器D4，程序存儲器D5，串行總線轉換器D9，碼盤信號採樣器D12和D13，以及邏輯I/O解碼器D6相連。
串行總線轉換器D9，所述串行總線轉換器D9一端與總線驅動器D7～D8相連，另一端與串行D/A轉換器D10～D11相連；第一串行D/A轉換器D1 0和第二串行D/A轉換器D11，所述串行D/A轉換器D10～D11與串行總線轉換器D9相連；第一碼盤信號處理器D12和第二碼盤信號處理器D13，所述碼盤信號處理器一端與數據總線驅動器D7、D8和邏輯I/O解碼器D6相連，另一端與差分接收器D15和D16、光電隔離輸出器D14相連；光電隔離輸出器D14，所述光電隔離輸出器與第一碼盤信號處理器D12和第二碼盤信號處理器D13相連；第一～二差分接收器D15和D16，所述差分接收器分別與第一碼盤信號處理器D12和第二碼盤信號處理器D13相連；控制信號轉換器D17，所述控制信號轉換器D17一端通過控制信號、數據、地址總線與單片機D1相連，另一端與現場總線控制器D18相連；現場總線控制器D18，所述現場總線控制器D18與控制信號轉換器D17相連。
本實用新型具體工作過程及原理為單片機D1與程序存儲器D5、數據存儲器D4組成嵌入式計算機基本系統，執行應用程式，通過現場總線控制器D18及控制信號轉換器D17完成與現場總線上其他計算機系統的數據交換，也可根據需要通過第一或二串口控制器D2或D3實現通訊；邏輯I/O解碼器D6主要完成對外圍設備的地址分配和解碼；串行總線轉換器D9主要完成並行數據到串行數據的格式轉換；第一和二串行D/A轉換器D10和D11完成從數字量信號到模擬量信號的轉換，並通過模擬量信號去控制電機轉速；第一和二差分接收器D15和D16用於接收電機碼盤差分信號，第一和二碼盤信號處理器D12和D13主要完成碼盤信號採樣和計數，通過程序計算出電機的位置和速度，並通過一定的控制算法控制電機運動。
本實施例所述單片機D1可以採用AT9140800，數據存儲器D4可以採用61LV25616，程序存儲器D5可以採用49BV160、第一串口控制器D2可以採用MAX232、第二串口控制器D3可以採用MAX485、邏輯I/O解碼器D6可以採用EPM7032、控制信號轉換器D17可以採用EPM7032、第一～二總線驅動器D7～D8可以採用74HC245，現場總線控制器D18可以採用SJ1000T，第一～二碼盤採樣器D12～D13和串行總線轉換器D9可以採用EPM7064，第一～二差分接收器D15～D16可以採用MC3486，第一～二串行D/A轉換器D10～D11可以採用MAX539，光電隔離輸出器D14可以採用TLP280。
第一～二碼盤信號處理器D12～D13接收處理碼盤正交方波信號；串行總線轉換器D9實現並行到串行、串行到並行的數據轉換亦或作為控制信號轉換器，實現CPU與現場總線控制器地址總線與數據總線的分時操作。
本實用新型能完成通用的位置控制操作，減少了布線的複雜程度，具有抗幹擾能力強，實用、可靠、通用和便於擴展的特點。
權利要求1.一種現場總線位置控制裝置，其特徵在於包括單片機(D1)，所述單片機(D1)通過數據、地址總線、控制信號與數據存儲器(D4)、程序存儲器(D5)、第一串口控制器(D2)、第二串口控制器(D3)、邏輯I/O解碼器(D6)、數據總線驅動器、控制信號轉換器(D17)相連；數據存儲器(D4)，所述數據存儲器(D4)通過數據、地址總線、控制信號與單片機(D1)相連，並通過數據總線與數據總線驅動器相連；程序存儲器(D5)，所述程序存儲器通過數據、地址總線、控制信號與單片機(D1)相連，並通過數據總線與數據總線驅動器相連；第一串口控制器(D2)，所述第一串口控制器(D2)直接與單片機(D1)的串行接口相連；第二串口控制器(D3)，所述第二串口控制器(D3)直接與單片機(D1)的串行接口相連；邏輯I/O解碼器(D6)，所述邏輯I/O解碼器(D6)通過控制信號、地址線直接與單片機(D1)相連，所譯出的邏輯控制信號與數據總線驅動器，碼盤信號採樣器(D12～D13)，串行轉換器(D9)相連；串行總線轉換器(D9)，所述串行總線轉換器一端與數據總線驅動器相連，另一端與串行D/A轉換器(D10～D11)相連；第一～二串行D/A轉換器(D10～D11)，所述DA轉換器與串行總線轉換器(D9)相連；第一～二碼盤信號處理器(D12～D13)，所述碼盤信號處理器一端與數據總線驅動器和邏輯I/O解碼器(D6)相連，另一端與差分接收器(D15、D16)、光電隔離輸出器(D14)相連；光電隔離輸出器(D14)，所述光電隔離輸出器與第一～二碼盤信號處理器(D12～D13)相連；第一～二差分接收器(D15～D16)，所述差分接收器分別與第一～二碼盤信號處理器(D12～D13)相連；控制信號轉換器(D17)，所述控制信號轉換器(D17)一端通過控制信號、數據、地址總線與單片機(D1)相連，另一端與現場總線控制器(D18)相連；現場總線控制器(D18)，所述現場總線控制器(D18)與控制信號轉換器(D17)相連。
2.按權利要求1所述現場總線位置控制裝置，其特徵在於所述數據總線驅動器由第一～二總線驅動器(D7～D8)組成，第一～二總線驅動器(D7～D8)通過數據總線分別與單片機(D1)，數據存儲器(D4)，程序存儲器(D5)，第一～二串行DA轉換器(D9)，第一、二碼盤信號採樣器(D12～D13)以及邏輯I/O解碼器(D6)相連。
專利摘要本實用新型公開一種現場總線位置控制裝置。該裝置以單片機為核心，包括與之相連的串口控制器、數據存儲器、程序存儲器、邏輯I/O解碼器、數據總線驅動器，還包括串行總線轉換器、第一～二串行D/A轉換器、第一～二碼盤信號處理器、第一～二差分接收器、光電隔離輸出器、控制信號轉換器、現場總線通訊控制器。本實用新型能完成通用的位置控制操作，減少了布線的複雜程度，具有抗幹擾能力強，實用、可靠、通用和便於擴展的特點。
文檔編號G06F13/00GK2884280SQ20052009337
公開日2007年3月28日 申請日期2005年11月9日 優先權日2005年11月9日
發明者惠龍, 魏輝, 徐方, 杜鵬 申請人:瀋陽新松機器人自動化股份有限公司