山东力创展出IFSB实时高速总线多轴运动控制平台(2007621)
2007/6/21 23:02:00
在2007 FA/PA展览会上，山东力创带来了与山东大学数控技术研究中心联合开发的IFSB实时高速总线多轴运动控制平台。
IFSB实时高速多轴运动控制平台及应用总体介绍
IFSB (Industrial Field Serial Bus)是一种适合于实时高速多轴同步运动控制的网络总线。在基于标准PC的运动控制器与标准伺服驱动器（模拟或脉冲控制信号可配置）、步进电机驱动器、变频器、数字I/O、模拟I/O、绝对编码器以及用户自己制造的符合IFSB接口的各种设备之间提供一个端口12Mbps的传输速率的同步实时连接（系统有四个端口，可提供高达48Mbps传输速率的高速同步实时总线），可支持最多达128轴的实时同步运动控制，接口机箱可方便级连，扩展方便，机箱的级连线长可达100米；所有信息以数字形式在控制器与设备之间传输，支持系统复杂模型的集中控制；硬件实时同步使得通讯周期的最大抖动小于500ns，可满足高速高精度的控制要求。操作系统支持WINDOWS2000/XP，XP Embedded以及Linux，在无实时操作系统支持下，系统的更新周期可达500us，有实时操作系统支持时，系统的最小更新周期可达200us（3轴）。用户可采用C/C++，VB，Delphi，C#通过调用用户动态链接库（DLL）或ActiveX进行编程，为不同行业应用领域提供一个通用运动控制平台，满足当前企业对控制器二次开发的迫切要求。不同的企业可以根据其自身的特点，在此平台上将自己的专有知识结合进控制系统，开发出专有的运动控制器，形成有自己特色的产品。摆脱传统运动控制器的束缚和依赖，形成具有企业自主知识产权的控制器，提升企业产品的核心竞争力。这种技术大大缩短了控制器的设计、安装、调试和维护的时间，降低了产品设计、制造和服务的成本，加速产品的上市时间。
IFSB实时高速多轴运动控制平台系统框架
该平台完全基于标准PC，在主机端可插接PCI，ISA或PC104或PC104Plus总线的IFSB主通讯卡，通过总线与系统要求的各种接口卡简单级连交互各种信号，由计算机完成各种复杂的算法控制。目前IFSB接口还未与伺服电机驱动器集成在一起，为保证系统能与标准伺服驱动器相连，我们开发了一个带IFSB总线背板的3U机箱，机箱有多种规格可插一个电源模块和3-7块应用接口板（见第四部分的表），各种应用接口卡使得系统能与各类传感器和执行机构接口，扩展了系统的应用范围。如果一个机箱满足不了系统的要求，可以多级级连，机箱最多可级联8个。
计算机操作系统可采用Windows2000/XP/XPE或Linux操作系统。为保证控制系统的实时性有两种解决方案：（1）加实时扩展RTX或RTLinux，采用Windows和RTX扩展时操作系统的软件版权费比较高（一套版权费需5000多元人民币），而Linux和RTLinux（或RTAI）是免费的； （2）在Windows环境下不加实时扩展，通过Windows内核中段服务程序（ISR）编程可以达到实时性的要求。Windows操作系统环境的开发资源和应用程序丰富，熟悉开发技术的人员多。所以目前我们采用Windows加内核编程的方法来满足控制的实时性要求。经测试采用这种方法系统可以响应20k频率的中断
数控系统平台支持Windows 2000/NT/XP等。数控应用程序支持集成开发环境象Microsoft Visual Studio 或者Borland C++，Delphi等面向对象工程语言进行开发，同时系统开放内核数据结构。进一步地系统还提供Labview和Mathlab的编程接口。下位机数据通过总线接口以及系统开发工具包对用户开放。用户应用系统的开发过程如下：
1．系统硬件系统配置。系统具有硬件自动识别和枚举功能，系统配置工具能对接入系统的模块功能进行识别和配置，通过硬件调试工具，分析硬件系统结构，生成硬件系统配置文件。
2． 进行运动控制系统功能定义。根据硬件系统配置信息，定义系统功能。主要包括联动轴、驱动器控制模式。定义内核数据结构，位置控制模式，数据交换方式等。
3．根据系统硬件结构，采用系统开发包进行控制系统功能定义。采用系统开发工具包分析机械系统动态参数以及动态响应特性，调整系统运动参数。
4．基于Windows组件对象模型，根据给定用户接口，开发应用程序组件，ActiveX或COM（用户可以开发自己的译码组件、刀具补偿组件、插补组件等）。
5．采用用户熟悉的工程开发工具，在Windows环境下对系统进行功能开发。系统支持用户自定义控制策略，但这需要支持的系统开发工具。
IFSB实时高速多轴运动控制平台系统特色优势
⒈ 采用Windows 设备驱动程序模式，利用运行于内核的Windows设备驱动程序，截获系统中断，在ISR中实现实时功能。同时实现系统调度功能。不用实时操作系统可满足运动控制的实时要<
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