專利名稱：一種基于網(wǎng)絡(luò)的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機驅(qū)動裝置，特別是指一種基于網(wǎng)絡(luò)的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于機器人、數(shù)控機床、生產(chǎn)流水線等各類需要電機驅(qū)動的運動控制。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的高精度電機運動控制一直是按照控制器和驅(qū)動器分離的道路相互獨立發(fā)展的。傳統(tǒng)的電機驅(qū)動器最早采用模擬電路控制的方法，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字、模擬控制，然后隨著DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號處理器)技術(shù)的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用環(huán)境，出現(xiàn)了全數(shù)字控制電機驅(qū)動器，并且出現(xiàn)了電機控制專用DSP。電機控制專用DSP的出現(xiàn)為全數(shù)字電機控制提供廣闊的發(fā)展空間。電機控制專用DSP內(nèi)部帶有完善的電機控制所需要的各類信號的產(chǎn)生和檢測單元，大大減輕了DSP內(nèi)部的CPU(Center Processor Unit，中央處理單元)的負(fù)擔(dān)。同時隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，RS485、CAN(Controller Area Network設(shè)備監(jiān)測及控制的一種網(wǎng)絡(luò))等現(xiàn)場總線得到了廣泛的應(yīng)用。這些技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)化的集控制與驅(qū)動一體的電機控制設(shè)備提供了技術(shù)條件。同時，隨著機械加工業(yè)和機器人、生產(chǎn)流水線的變革，對電機驅(qū)動與控制系統(tǒng)靈活性要求越來越高，以滿足產(chǎn)品和工作流程快速變化的需要。因此，傳統(tǒng)的控制和驅(qū)動分離的方式由于結(jié)構(gòu)繁鎖、連線繁多，已不能適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)品發(fā)展的需要。
現(xiàn)在的直流電機的驅(qū)動有兩種情況，一種是應(yīng)用模擬電路驅(qū)動電機，另一種應(yīng)用單片機技術(shù)驅(qū)動電機。模擬電路驅(qū)動電機由四部分組成三角波發(fā)生電路、脈沖調(diào)制電路、PWM產(chǎn)生電路及功能放大電路，單片機驅(qū)動技術(shù)由單片機驅(qū)動與運動控制器組成電機驅(qū)動系統(tǒng)，整個系統(tǒng)也由四部分組成單片機進(jìn)行軟件編程及控制信號傳遞，通過I/O接口與控制處理器連接，控制處理模塊可產(chǎn)生PWM脈沖控制；光碼盤和位置反饋實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)角位移測試。這種驅(qū)動電路與本申請專利的區(qū)別在于控制器與單片機分離，通過I/O接口相連接，使其數(shù)據(jù)傳遞的速度慢、而且信息通道少(8位)、無組網(wǎng)功能，存儲器與總線擴展困難，不便于實現(xiàn)多軸電機驅(qū)動系統(tǒng)的聯(lián)合控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種控制與驅(qū)動為一體的電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，利用了電機控制專用DSP的豐富硬件性能和計算時間資源，將現(xiàn)場總線融合于其中，實現(xiàn)了單一裝置的控制和驅(qū)動，適應(yīng)了現(xiàn)代機器人、數(shù)控機床、生產(chǎn)流水線作業(yè)的發(fā)展需要。是一種集成網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、運動軌跡控制和電機驅(qū)動控制為一體的電機伺服驅(qū)動裝置。
本發(fā)明是一種基于網(wǎng)絡(luò)的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，包括PC機、直流電機與碼盤，還包括伺服驅(qū)動系統(tǒng)、CAN總線接口、RS485接口，所述的伺服驅(qū)動系統(tǒng)由控制模塊、驅(qū)動模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊組成，三者通過兩個40針的插座連接成一體，在遵守RS485通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，通過CAN總線接口，實現(xiàn)PC機與多軸驅(qū)動機構(gòu)的單線串行通信與串行組網(wǎng)連接。
所述的多軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過RS485的組網(wǎng)方式為一主多從，即PC機為主模塊，伺服驅(qū)動系統(tǒng)均為從模塊，主從關(guān)系不允許改變。
所述的通信接口電路通過電機專用芯片TMS320F240型DSP與通信接口片MAX491及2個9頭插座連接構(gòu)成，DSP共有132端，接口片MAX491共有14端，DSP的43、44、63端分別與IC4的2、5、4端相連，IC4的3、6、7端接地，14端接電源，1、8、13端懸空，11、12端接J1插座的6、7端，IC4的9、10端接J1插座8、9，由此連接在2個插座J1、J2的第4端上分別產(chǎn)生485P與485N連接信號，在串行組網(wǎng)時485P為輸入端，與前一個控制板的485N相連，485N為輸出端，與后一個控制板的485P相連，485P與485N依次連接實現(xiàn)多軸多電機的串行組網(wǎng)連接。
所述的串行組網(wǎng)的地址自動配置電路地址自動配置電路由DSP、GAL22V10、SJA1000、PCA82C250器件組成，其中PC機把組網(wǎng)地址以數(shù)據(jù)幀的方式發(fā)送給DSP，DSP與GAL22V10譯碼器連接，其后，再與SJA1000連接。DSP的配置地址經(jīng)控制器SJA1000使能GAL22V10后譯碼，在SJA1000上產(chǎn)生地址選通信號，選通信號經(jīng)收發(fā)器PCA82C250作電平轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給CAN總線，在總線插座上就得到控制模塊選通的高、低電平。電路接法為DSP的116、117、118端接譯碼器GAL22V10的4、3、2端，DSP的35、41、130、1、132、53、40端分別與譯碼器GAL22V10的5、6、7、8、9、18、15端相連，譯碼器GAL22V10的13、14端懸空，12端接地，1端接時鐘脈沖，24端接電源，在U1芯片10、20、21、22、23端上產(chǎn)生輸出信號，并連接在組網(wǎng)控制芯片SJA1000上，GAL22V10的22、23、21、20、10端分別與U2 SJA1000的4、3、5、6、16端相連，U2的23、24、25、26、27、28、1、2端接DSP的D0～D7端上，U2的11、22、18、12端接電源VCC，U2的8、21、15端接地，U2的7、1端懸空，17端接濾波電容C1，U2的9、10端接晶振管Y1，U2的13、19、20端接U3收發(fā)器PCA82C250的1、4、5端，U3 PCA82C250的8端經(jīng)電阻R3接地，6、7端輸出端接插座J，3端接電源，2端接地；J插座的1、6、7、12端懸空，2、8端接U3的7端，輸出CAN總線的高電位，4、10端接U3的6端，輸出CAN總線的低電位。
所述的驅(qū)動電路由DSP、2片晶體管IR2104、4片功率MOSFET管IRFP150N構(gòu)成，DSP產(chǎn)生PWM信號送給IR2104轉(zhuǎn)變?yōu)?2V的高低電平，通過4片IRFP150N組成的驅(qū)動橋電路驅(qū)動電機按控制信號轉(zhuǎn)動；光柵碼盤與轉(zhuǎn)軸同軸安裝，因此，反饋回路由電樞電流反饋與碼盤信號反饋電路構(gòu)成，電流反饋實現(xiàn)電機的電流監(jiān)測，碼盤信號反饋實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)角位移的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測信號調(diào)整PWM控制信號，實現(xiàn)多軸機構(gòu)的實時控制，其中2片IR2104組成橋驅(qū)動電路，4片分立元件IRFP150N組成H橋電路。
本發(fā)明的伺服驅(qū)動系統(tǒng)可通過RS485與CAN總線接口，能建立單個或至多32個伺服驅(qū)動機構(gòu)與PC機連接。
本發(fā)明的一種基于網(wǎng)絡(luò)的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，有如下的特點1、集控制與驅(qū)動于一體，通過電流反饋與碼盤信號反饋、能實時調(diào)整電機的PWM控制信號，實現(xiàn)多軸系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。
2、對多軸多機系統(tǒng)實行串行通信與串行組網(wǎng)方式，通過數(shù)據(jù)幀傳送數(shù)據(jù)，幀采用不定長格式，使其宜應(yīng)用于大系統(tǒng)伺服控制。同時，當(dāng)控制對象龐大時，串行通信的通信連線少，結(jié)構(gòu)簡單，減少與省去了為安裝與支撐通信連線的機械結(jié)構(gòu)與輔助設(shè)備。
3、本發(fā)明的控制、驅(qū)動、接口三個模塊采用三塊電路板實現(xiàn)，三塊電路板通過兩個40針插座連接成一體，其中一個插座用于傳輸DSP的外部存儲器接口信號，有16根數(shù)據(jù)線、8根數(shù)據(jù)線及中斷、復(fù)位、讀寫等邏輯。另一個插座傳輸控制驅(qū)動板的控制信號，包括PWM、碼盤信號、A/D模擬量、數(shù)字I/O信號。整個控制系統(tǒng)模塊化特點突出，易應(yīng)用與維護，檢測方便。
4、通過控制板與接口板電路，把串行組網(wǎng)時上、下模塊的連接，即485N-485P的配對連接轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂瓢宀遄鵍1與J2的鏈形連接，使組網(wǎng)簡便，通過組網(wǎng)地址自動配置電路與程序，最多可達(dá)32個電機的聯(lián)合組網(wǎng)，其組網(wǎng)能力比現(xiàn)有系統(tǒng)大得多。
5、驅(qū)動板除驅(qū)動與控制功能之外，還具有電源電平轉(zhuǎn)換與電壓、電流的保護功能，當(dāng)出現(xiàn)欠、過電流與電壓時，保護電路能自動切斷驅(qū)動系統(tǒng)的全部輸出。


圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明的多軸組網(wǎng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明的組網(wǎng)通信接口圖。
圖4是本發(fā)明的組網(wǎng)地址配置圖。
圖5是本發(fā)明的驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)框圖。
圖6是本發(fā)明的DSP芯片接口圖。
圖7是本發(fā)明的組網(wǎng)通信電路圖。
圖8是本發(fā)明的組網(wǎng)通信接口插座連接圖。
圖9是本發(fā)明的譯碼器接口圖。
圖10是本發(fā)明的組網(wǎng)地址配置電路與連接接口。
圖11是本發(fā)明的電源電平轉(zhuǎn)換圖。
圖12是本發(fā)明的驅(qū)動電路圖。
圖13是本發(fā)明的驅(qū)動接口。
圖14是本發(fā)明的插座連接圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明是一種基于網(wǎng)絡(luò)的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，包括PC機、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、直流電機與碼盤。本伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要由控制模塊、驅(qū)動模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊組成，三個模塊通過兩個40針的插座連接成一體。在遵守RS485通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，通過CAN總線接口，實現(xiàn)PC機與多軸驅(qū)動機構(gòu)的單線串行通信與串行組網(wǎng)連接。對多軸系統(tǒng)的組網(wǎng)方式為一主多從，即只有一個控制模塊為主模塊，主模塊就是連接PC機的控制模塊，其余模塊均為從模塊，主從關(guān)系不能隨意改變(如圖2所示)。本發(fā)明的串行組網(wǎng)與通信功能主要通過通信接口電路與串行組網(wǎng)地址自動配置電路實現(xiàn)。驅(qū)動模塊實現(xiàn)對電機驅(qū)動、電流監(jiān)控與位置監(jiān)控及運動協(xié)調(diào)控制。
通信接口電路通過電機專用芯片TMS320F240型DSP與通信接口片MAX491及2個9頭插座連接構(gòu)成(如圖3所示)。DSP共有132端(如圖6所示)，接口片MAX491共有14端(如圖7所示)，DSP的43、44、63端分別與IC4的2、5、4端相連，IC4的3、6、7端接地，14端接電源，1、8、13端懸空，11、12端接J1插座的6、7端，IC4的9、10端接J1插座8、9，由此連接在2個插座J1、J2的第4端上分別產(chǎn)生485P與485N連接信號。在串行組網(wǎng)時485P為輸入端與前一個控制板的485N相連，485N為輸出端與后一個控制板的485P相連，485P與485N依次連接實現(xiàn)多軸多電機的串行組網(wǎng)連接(如圖4所示)。
串行組網(wǎng)的地址自動配置電路(如圖4、9、10所示)地址自動配置電路由DSP、GAL22V10、SJA1000、PCA82C250器件組成，其中PC機把組網(wǎng)地址以數(shù)據(jù)幀的方式發(fā)送給DSP(如圖4所示)，DSP與GAL22V10譯碼器連接，其后，再與SJA1000連接。DSP的配置地址經(jīng)控制器SJA1000使能GAL22V10后譯碼，在SJA1000上產(chǎn)生地址選通信號，選通信號經(jīng)收發(fā)器PCA82C250作電平轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給CAN總線，在總線插座上就得到控制模塊選通的高、低電平。電路接法如下DSP的116、117、118端接譯碼器GAL22V10的4、3、2端，DSP的35、41、130、1、132、53、40端分別與譯碼器GAL22V10的5、6、7、8、9、18、15端相連，譯碼器GAL22V10的13、14端懸空，12端接地，1端接時鐘脈沖，24端接電源，在U1芯片10、20、21、22、23端上產(chǎn)生輸出信號，并連接在組網(wǎng)控制芯片SJA1000上，GAL22V10的22、23、21、20、10端分別與U2 SJA1000的4、3、5、6、16端相連，U2的23、24、25、26、27、28、1、2端接DSP的D0～D7端上，U2的11、22、18、12端接電源VCC，U2的8、21、15端接地，U2的7、1端懸空，17端接濾波電容C1，U2的9、10端接晶振管Y1，U2的13、19、20端接U3收發(fā)器PCA82C250的1、4、5端，U3PCA82C250的8端經(jīng)R3電阻接地，6、7端輸出端接插座J，3端接電源，2端接地。
J插座的1、6、7、12端懸空，2、8端接U3的7端，輸出CAN總線的高電位，4、10端接U3的6端，輸出CAN總線的低電位。
PC機把組網(wǎng)地址以數(shù)據(jù)幀的方式發(fā)送給DSP，以數(shù)據(jù)幀為通信的基本單位，為擴展需要，采用不定幀長，長度由幀內(nèi)特定數(shù)據(jù)指定。
長度包括發(fā)送方組地址+發(fā)送方地址+目標(biāo)方組地址+目標(biāo)方地址+指令碼+數(shù)據(jù)塊，不得超過0xFF。
組地址目前定義主機的固定為0x00，驅(qū)動器模塊的為0x01-0xFE，0xFE代表所有組的驅(qū)動器模塊，0xFF代表未分配地址的驅(qū)動器。
地址0x00主機；0x01-0xFD驅(qū)動器模塊；0xFE組內(nèi)所有驅(qū)動器模塊；0xFF未分配地址的驅(qū)動器模塊。
指令碼0x00-07F電機控制指令；0x80-0xFF網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)操作指令。
數(shù)據(jù)塊具體含義由指令碼解釋。
校驗碼對從長度到數(shù)據(jù)塊的所有數(shù)據(jù)的CRC16校驗結(jié)果，16位。
如圖5、12所示，驅(qū)動電路由DSP、2片晶體管IR2104、4片功率MOSFET管IRFP150N構(gòu)成，DSP產(chǎn)生PWM信號送給IR2104轉(zhuǎn)變?yōu)?2V的高低電平，通過4片IRFP150N組成的驅(qū)動橋電路驅(qū)動電機按控制信號轉(zhuǎn)動。光柵碼盤與轉(zhuǎn)軸同軸安裝，因此，反饋回路由電樞電流反饋與碼盤信號反饋電路構(gòu)成。電流反饋實現(xiàn)電機的電流監(jiān)測，碼盤信號反饋實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)角位移的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測信號調(diào)整PWM控制信號，實現(xiàn)多軸機構(gòu)的實時控制。其中2片IR2104組成橋驅(qū)動電路，4片分立元件IRFP150N組成H橋電路。圖11由LM2575構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路向橋驅(qū)動電路提供電源。
如圖1所示系統(tǒng)控制單元的CPU采用TI的TMS320F240型電機控制專用DSP，10MHz外部晶震，內(nèi)部CPU速度20MHz。外擴兩片SRAM-IS61C1024、128K×8Bit共同組成程序(調(diào)試使用)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?6位外部存儲器。通信接口為RS232/RS485，當(dāng)使用RS485時具有多軸機構(gòu)組網(wǎng)功能。
電機伺服控制驅(qū)動單元由電源部分、橋驅(qū)動部分、驅(qū)動橋電路和保護電路組成。電源部分實現(xiàn)24V～12V、24V～5V的轉(zhuǎn)換。橋驅(qū)動把來自CPU單元的PWM信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢则?qū)動H橋的電壓。驅(qū)動橋的輸出用來驅(qū)動電機。保護電路由硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，通過對電機電流的采樣，與設(shè)定值比較，發(fā)出控制信號，當(dāng)出現(xiàn)過、欠電壓、電流時，自動關(guān)斷控制開關(guān)。
TMS320F240由‘C2xxCPU核、內(nèi)部存儲器、外部存儲器接口、時間管理單元、鎖頻環(huán)(PLL)、A/D轉(zhuǎn)換器、異步串口(SCI)、同步串口(SPI)、看門狗、數(shù)字I/O、JTAG接口等幾部分構(gòu)成。除了‘C2xxCPU核和外部存儲器接口外，其余各部份都被稱為片內(nèi)外設(shè)，他們的控制寄存器全部都被影射到CPU的數(shù)據(jù)或I/O空間。同步串口沒有使用，其管腳作為數(shù)字I/O用于跳線設(shè)置(也可以作為SPI使用)。
外部晶震為10MHz，經(jīng)過DSP內(nèi)部的PLL單元，產(chǎn)生CPU和外部存儲器接口所需的20MHz時鐘信號、A/D轉(zhuǎn)換器所需的時鐘、看門狗所需的時鐘。而片內(nèi)其余部分均使用10MHz的時鐘。
DSP的外部存儲器接口提供了尋址64K程序、64K數(shù)據(jù)、64KI/O所需要的信號。如附圖1所示在控制單元上外擴兩片SRAM-IS61C1024、128K×8Bit共同組成程序(調(diào)試使用)和數(shù)據(jù)使用的16位的外部存儲器。他們的最高位地址線A16接DSP的PS(程序存儲器選擇)信號，從而實現(xiàn)了程序、數(shù)據(jù)共用一片存儲器。
時間管理單元主要由PWM產(chǎn)生和信號捕捉兩部分組成。輸出的PWM信號用于控制電機，而信號捕捉部分則用于碼盤產(chǎn)生的正交編碼信號的鑒別和計數(shù)。
A/D轉(zhuǎn)換器由兩個10位精度獨立轉(zhuǎn)換器和16(每個獨立的轉(zhuǎn)換器使用8個)個切換通道組成。除了由于采樣電機的電流外，還用于采樣驅(qū)動單元上的點位器輸出電壓和作為用戶使用A/D。
外接MAX491或MAX233-SO，與數(shù)字I/O信號配合用于與主控制器實現(xiàn)通信。波特率支持最高至19200(20MHz)。
RS232或RS485根據(jù)跳線設(shè)置，可以使用RS232或RS485中的任意一種。當(dāng)使用RS232時，DSP的SCI單元的信號連接到MAX233-SO上。此時不具備聯(lián)網(wǎng)功能，只能作為點對點控制。當(dāng)使用RS485時，DSP的SCI單元的信號連接到MAX491上，同時DSP的一根I/O管腳連接到MAX491的輸出使能。此時具備聯(lián)網(wǎng)功能，網(wǎng)絡(luò)中最多可有32個結(jié)點。而且，RS232和RS485共用兩個控制單元上的DB9插座?？煞謩e連接網(wǎng)絡(luò)中的上一個結(jié)點和下一個結(jié)點。
CAN使用SJA1000作為CAN控制器，PCA82C250作為收發(fā)器。如附圖5所示GAL22V10用作地址譯碼，使用了一直雙6芯的插頭，前6個和后6個的對應(yīng)管腳完全連在一起，這樣可以在多個伺服驅(qū)動裝置之間使用鏈形連接方式。
驅(qū)動系統(tǒng)包括電源、橋驅(qū)動、H驅(qū)動橋和保護電路組成，主要有功率器件組成。
電源電路的核心是兩塊LM2575，實現(xiàn)24V/12V、24V/5V的轉(zhuǎn)換，額定電流1A。5V輸出用于控制單元，12V輸出用于橋驅(qū)動芯片使用。
橋驅(qū)動由兩片IR2104和啟動電容、限流電阻組成。實現(xiàn)將來自控制單元的PWM信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂芃OSFET開關(guān)的電壓信號。注意由于IR2104特殊的工作原理，PWM信號的占空比不能為0％和100％，否則IR2104將不能正常工作。
H驅(qū)動橋如附圖11所示由4塊N溝道型IRFP150N的MOSFET管構(gòu)成，該型MOSFET管最大電壓100V，最大電流41A。每個IRFP150N配置一個散熱片。
保護電路由采樣電阻、比較電位器、LM243和邏輯判斷電路構(gòu)成。LM243將采樣電阻送來的電壓信號與比較電位器輸出的電壓信號進(jìn)行比較，輸出相應(yīng)的控制邏輯。然后該邏輯再與控制單元輸出的電機剎車信號進(jìn)行邏輯運算，確定IR2104剎車信號的控制。
系統(tǒng)總線如附圖14所示由兩個40針的插座傳輸。其中一個插座主要傳輸DSP的外部存儲器接口信號，有16根數(shù)據(jù)線、8根數(shù)據(jù)線及中斷、復(fù)位、讀寫等邏輯。另一個傳輸控制驅(qū)動單元的控制信號，包括PWM、碼盤信號、A/D模擬量、數(shù)字I/O信號。
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，包括PC機、直流電機與碼盤，其特征在于還包括伺服驅(qū)動系統(tǒng)、CAN總線接口、RS485接口，所述的伺服驅(qū)動系統(tǒng)由控制模塊、驅(qū)動模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊組成，三者通過兩個40針的插座連接成一體，通過RS485/CAN總線接口，實現(xiàn)PC機與多軸驅(qū)動機構(gòu)的串行通信與串行組網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述的多軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組網(wǎng)方式為一主多從，即PC機為主模塊，伺服驅(qū)動系統(tǒng)均為從模塊，主從關(guān)系不允許改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述的通信接口電路通過電機專用芯片TMS320F240型DSP與通信接口片MAX491及2個9頭插座連接構(gòu)成，DSP共有132端，接口片MAX491共有14端，DSP的43、44、63端分別與IC4的2、5、4端相連，IC4的3、6、7端接地，14端接電源，1、8、13端懸空，11、12端接J1插座的6、7端，IC4的9、10端接J1插座8、9，由此連接在2個插座J1、J2的第4端上分別產(chǎn)生485P與485N連接信號，在串行組網(wǎng)時485P為輸入端與前一個控制板的485N相連，485N為輸出端與后一個控制板的485P相連，485P與485N依次連接實現(xiàn)多軸多電機的串行組網(wǎng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述的串行組網(wǎng)的地址自動配置電路地址自動配置電路由DSP、GAL22V10、SJA1000、PCA82C250器件組成，其中PC機把組網(wǎng)地址以數(shù)據(jù)幀的方式發(fā)送給DSP，DSP與GAL22V10譯碼器連接，其后，再與SJA1000連接；DSP的配置地址經(jīng)控制器SJA1000使能GAL22V10后譯碼，在SJA1000上產(chǎn)生地址選通信號，選通信號經(jīng)收發(fā)器PCA82C250作電平轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給CAN總線，在總線插座上就得到控制模塊選通的高、低電平；電路接法為DSP的116、117、118端接譯碼器GAL22V10的4、3、2端，DSP的35、41、130、1、132、53、40端分別與譯碼器GAL22V10的5、6、7、8、9、18、15端相連，譯碼器GAL22V10的13、14端懸空，12端接地，1端接時鐘脈沖，24端接電源，在U1芯片10、20、21、22、23端上產(chǎn)生輸出信號，并連接到組網(wǎng)控制芯片SJA1000上，GAL22V10的22、23、21、20、10端分別與U2 SJA1000的4、3、5、6、16端相連，U2的23、24、25、26、27、28、1、2端接DSP的D0～D7端上，U2的11、22、18、12端接電源VCC，U2的8、21、15端接地，U2的7、1端懸空，17端接濾波電容C1，U2的9、10端接晶振管Y1，U2的13、19、20端接U3收發(fā)器PCA82C250的1、4、5端，U3PCA82C250的8端經(jīng)電阻R3接地，6、7為輸出端接插座J，3端接電源，2端接地；J插座的1、6、7、12端懸空，2、8端接U3的7端，輸出CAN總線的高電位，4、10端接U3的6端，輸出CAN總線的低電位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述的電機伺服驅(qū)動由電源、橋驅(qū)動、驅(qū)動橋電路和保護電路組成，電源實現(xiàn)24V/12V、24V/5V的轉(zhuǎn)換，橋驅(qū)動把來自CPU單元的PWM信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢则?qū)動H橋的電壓，驅(qū)動橋的輸出用來驅(qū)動電機，保護電路由硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，通過對電機電流的采樣，與設(shè)定值比較，發(fā)出控制信號，當(dāng)出現(xiàn)過、欠電壓、電流時，自動關(guān)斷控制開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于驅(qū)動電路由DSP、2片晶體管IR2104、4片功率MOSFET管IRFP150N構(gòu)成，DSP產(chǎn)生PWM信號送給IR2104轉(zhuǎn)變?yōu)?2V的高、低電平，通過4片IRFP150N組成的驅(qū)動橋電路驅(qū)動電機按控制信號轉(zhuǎn)動；光柵碼盤與轉(zhuǎn)軸同軸安裝，反饋回路由電樞電流反饋與碼盤信號反饋電路構(gòu)成，電流反饋實現(xiàn)電機的電流監(jiān)測，碼盤信號反饋實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)角位移的監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測信號調(diào)整PWM控制信號，實現(xiàn)多軸機構(gòu)的實時控制，其中2片IR2104組成橋驅(qū)動電路，4片分立元件IRFP150N組成H橋電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于通過RS485與CAN總線接口，能建立單個或至多32個伺服驅(qū)動裝置與PC機連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)絡(luò)的直流電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，包括控制模塊、驅(qū)動模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊，三者通過兩個40針的插座連接成一體。本發(fā)明的伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過RS485和CAN總線接口，建立單個或多個伺服驅(qū)動裝置與PC機或其它的控制設(shè)備連接的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，由串行網(wǎng)絡(luò)控制方式實現(xiàn)對多軸機構(gòu)的驅(qū)動與控制。DSP從網(wǎng)絡(luò)接口獲得運動指令和運動參數(shù)，通過軟件控制程序?qū)﹄姍C碼盤信號或電機電樞電流的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行運動伺服計算，產(chǎn)生PWM輸出信號，并由PWM信號實現(xiàn)對電機驅(qū)動回路的輸出控制及對多軸驅(qū)動的串行協(xié)調(diào)控制。本裝置適用于機器人、數(shù)控機床、生產(chǎn)流水線的驅(qū)動及控制。
文檔編號G06F13/38GK1458555SQ03130639
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月6日
發(fā)明者王田苗, 魏洪興, 黃榮瑛, 張玉茹, 孫愷, 劉敬猛 申請人:北京航空航天大學(xué)