一種伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種伺服電機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]伺服驅(qū)動(dòng)器(Servo Drives)是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位。
[0003]目前主流的伺服驅(qū)動(dòng)器均采用數(shù)字信號(hào)處理器作為控制核心，其可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊(Intelligent Power Module，IPM)為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)硬件放大電路，IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護(hù)電路，在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路，以減小啟動(dòng)過程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。簡單來說，現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部都包含驅(qū)動(dòng)控制算法和驅(qū)動(dòng)電路。
[0004]在項(xiàng)目應(yīng)用中，往往會(huì)用到多臺(tái)伺服電機(jī)，自然就需要用到多臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器。由于不同廠商生產(chǎn)的伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的軟硬件不統(tǒng)一，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路損壞時(shí)，維修起來會(huì)非常的不方便。原因在于:當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障，正常情況都需要選擇同款產(chǎn)品替代更換，但是即使能夠找到同款產(chǎn)品，也會(huì)面臨參數(shù)調(diào)整的問題;尤其在找不到同款產(chǎn)品進(jìn)行替代更換的情況下使用其它款產(chǎn)品進(jìn)行替代時(shí)，情況就更加復(fù)雜，甚至?xí)霈F(xiàn)系統(tǒng)不兼容、聯(lián)不成系統(tǒng)等冋題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型旨在提供一種全新的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，其將現(xiàn)有的伺服驅(qū)動(dòng)器中的伺服算法設(shè)置在內(nèi)置實(shí)時(shí)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中，提高了伺服驅(qū)動(dòng)器的一致性，維修方便。
[0006]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0007]—種伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，包括:內(nèi)置實(shí)時(shí)系統(tǒng)用于控制驅(qū)動(dòng)硬件電路的計(jì)算機(jī)、至少一路用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)硬件電路以及至少一臺(tái)伺服電機(jī)，其中，每路所述驅(qū)動(dòng)硬件電路與所述計(jì)算機(jī)通過總線拓?fù)溥B接，所述驅(qū)動(dòng)硬件電路和所述伺服電機(jī)一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0008]在本技術(shù)方案中，上述驅(qū)動(dòng)硬件電路即為現(xiàn)有的伺服驅(qū)動(dòng)器中的驅(qū)動(dòng)硬件電路(即本實(shí)用新型提供的控制系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動(dòng)器中只包括驅(qū)動(dòng)硬件電路不包括伺服算法載體的CPU)，而是將每路驅(qū)動(dòng)硬件電路對(duì)應(yīng)的伺服算法內(nèi)置在上述的計(jì)算機(jī)中(每路驅(qū)動(dòng)硬件電路對(duì)應(yīng)一個(gè)伺服算法)，進(jìn)而通過計(jì)算機(jī)的中央處理器進(jìn)行集中控制。這樣，驅(qū)動(dòng)硬件電路可以標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)，不同廠家生產(chǎn)出來的硬件部分差別都不大，不會(huì)因應(yīng)用場合不同而不同；只會(huì)因電機(jī)功率大小不同而不同。當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，不再需要一定要找到同款產(chǎn)品，維修起來非常的簡單方便。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)硬件電路中包括用于實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)硬件電路和所述計(jì)算機(jī)通信的從站模塊，且所述從站模塊與所述計(jì)算機(jī)拓?fù)溥B接。
[0010]在本技術(shù)方案工作過程中，計(jì)算機(jī)作為協(xié)議主站，驅(qū)動(dòng)硬件電路作為協(xié)議從站，且協(xié)議主站和協(xié)議從站之間采用首尾相連、一網(wǎng)到底的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行連接。
[0011 ]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述從站模塊中內(nèi)置EtherCAT(以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù))協(xié)議的知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(IP，Intel lectual Property)，所述計(jì)算機(jī)和所述驅(qū)動(dòng)硬件電路之間采用EtherCAT協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)連接。
[0012]在本技術(shù)方案中，內(nèi)置實(shí)時(shí)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)與所述驅(qū)動(dòng)硬件電路之間通過高速同步工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行通信，同步周期至少在1KHz (千赫茲)以上，EtherCAT協(xié)議可以滿足此要求。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)硬件電路中包括一用于采樣伺服電機(jī)中電流信號(hào)和電壓信號(hào)及接收所述計(jì)算機(jī)發(fā)送的占空比指令并將其進(jìn)行放大的驅(qū)動(dòng)硬件放大電路，所述驅(qū)動(dòng)硬件放大電路分別與所述伺服電機(jī)和所述從站模塊連接。。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)硬件電路中包括:用于采樣伺服電機(jī)的電流信號(hào)的電流傳感器和用于采樣伺服電機(jī)的電壓信號(hào)的電壓傳感器；
[0015]所述伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中包括還用于采樣伺服電機(jī)的電機(jī)位置信號(hào)的編碼器，所述編碼器安裝在所述伺服電機(jī)上，且所述編碼器的輸出端與所述從站模塊連接。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中還包括用于將所述電流傳感器輸出的電流信號(hào)和所述電壓傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端分別與所述驅(qū)動(dòng)硬件放大電路中所述電流傳感器和所述電壓傳感器的輸出端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述從站模塊連接。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述從站模塊包括用于傳輸所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送的數(shù)字信號(hào)的信號(hào)采樣接口、用于傳輸所述編碼器發(fā)送的所述電機(jī)位置信號(hào)的編碼器數(shù)字接口以及用于傳輸所述計(jì)算機(jī)發(fā)送的用于控制所述驅(qū)動(dòng)硬件放大電路的占空比指令的脈寬調(diào)制PWM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調(diào)制)接口；所述從站模塊通過所述信號(hào)采樣接口與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接、通過所述編碼器數(shù)字接口與所述編碼器連接以及通過所述脈寬調(diào)制PffM接口與所述驅(qū)動(dòng)硬件放大電路連接。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述從站模塊上還包括故障信號(hào)接口，所述從站模塊通過所述故障信號(hào)接口與所述驅(qū)動(dòng)硬件放大電路中的故障輸出接口連接。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述從站模塊中的所述知識(shí)產(chǎn)權(quán)核中包括唯一的所述驅(qū)動(dòng)硬件電路標(biāo)識(shí)信息的地址寄存器。
[0020]在本技術(shù)方案中，計(jì)算機(jī)通過獲取該寄存器中用于標(biāo)識(shí)驅(qū)動(dòng)硬件電路標(biāo)識(shí)信息匹配與之對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)內(nèi)置伺服驅(qū)動(dòng)算法。
[0021]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)還包括一用于實(shí)現(xiàn)所述計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)連接的網(wǎng)絡(luò)接
□ O
[0022]本實(shí)用新型提供的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠帶來以下有益效果:
[0023]在本實(shí)用新型中，由于將原本內(nèi)置在伺服驅(qū)動(dòng)器中的伺服算法內(nèi)置到計(jì)算機(jī)中，這樣，相比于現(xiàn)有的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)，只包括驅(qū)動(dòng)硬件電路的伺服驅(qū)動(dòng)器規(guī)模成本可以大幅降低，體積可以大幅減小，甚至集成在電機(jī)內(nèi)部。且當(dāng)將驅(qū)動(dòng)硬件電路集成在電機(jī)內(nèi)部時(shí)，伺服電機(jī)只有三根功率線(υ/ν/w)及總線接口，大大簡化了伺服電機(jī)實(shí)際應(yīng)用中的接線步驟，節(jié)約人力的同時(shí)節(jié)約空間。從長遠(yuǎn)來看，將現(xiàn)有伺服驅(qū)動(dòng)器中的驅(qū)動(dòng)硬件電路和伺服軟件算法分開，有利于提升性能，降低成本。
[0024]再有，由于本實(shí)用新型提供的伺服驅(qū)動(dòng)器中只包括驅(qū)動(dòng)硬件電路而不包含伺服算法，故提供的伺服驅(qū)動(dòng)器可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)，且具有較好的一致性。這樣，由于從控制的角度來看，同一個(gè)廠家還是別的廠家生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)硬件電路差別不大，故當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，其只需更換單個(gè)驅(qū)動(dòng)硬件電路。
[0025]另外，在現(xiàn)有的電機(jī)控制系統(tǒng)中，每臺(tái)伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)中都包括一套包括中央處理器、驅(qū)動(dòng)硬件電路以及人機(jī)交互的完整硬件;而在本實(shí)用新型中，可以多個(gè)驅(qū)動(dòng)硬件電路共享一個(gè)內(nèi)置在計(jì)算機(jī)內(nèi)的中央處理器，極大地減少了資源的浪費(fèi)，尤其是伺服驅(qū)動(dòng)器使用較為頻繁的時(shí)候，優(yōu)勢越為明顯。
[0026]最后，在本實(shí)用新型提供的內(nèi)置嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中，將伺服算法模塊化，方便用戶根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)用，參數(shù)及控制的一致性較好;不同伺服算法的實(shí)時(shí)參數(shù)都在同一實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，方便參數(shù)讀取、寫入，UKUser Interface，用戶界面)界面很容易實(shí)現(xiàn);且嵌入