CN101750990A

CN101750990A - 伺服电机控制系统和控制方法

Info

Publication number: CN101750990A
Application number: CN200810183762A
Authority: CN
Inventors: 邹积勇; 刘爱成
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-23

Abstract

本发明公开了一种伺服电机控制系统以及使用该控制系统对伺服电机进行控制的控制方法。为了实现上述目的，本发明的伺服电机控制系统包括：一个伺服驱动器、一个伺服电机、一个PLC以及一条通讯电缆。其中通讯电缆将PLC可以识别的信号转换成伺服驱动器可以识别的信号。此外，通讯电缆还可设置成还能将伺服驱动器发出的信号转换成PLC可以识别的信号，从而使PLC能够接收和处理来自伺服驱动器的指令。使用本发明的伺服电机控制系统并采用本发明的伺服电机控制方法，可使用PLC来控制伺服电机的相对简单的操作，而无需再像先前那样采用相对昂贵和复杂的数控系统，从而降低了成本，并方便了操作。

Description

伺服电机控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制系统，更具体地说，涉及一种用于对伺服电机进行控制的系统。本发明还涉及使用这种控制系统来控制伺服电机的控制方法。

背景技术

在实际应用中，需要对伺服电机进行控制。通常的解决方案是用数控系统(例如，西门子的Sinumerik系列数控系统)来对伺服电机进行控制。尽管这种解决方案可以很好地控制伺服电机，但是对于伺服电机的相对简单的操作来说，数控系统的价格相对昂贵，而操作也相对复杂。因此，存在对于以相对低廉的价格和相对简便的操作来对伺服电机进行控制的解决方案的需要。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种伺服电机控制系统，该控制系统能够使用与数控系统相比价格便宜且操作简单的可编程逻辑控制器(下文简称PLC)来对伺服电机进行控制。

本发明的另一个目的在于提供一种采用上述控制系统来对伺服电机进行控制的方法。

为了实现本发明的第一个目的，本发明的伺服电机控制系统包括：一个伺服驱动器，其用于根据所接收到的信号来驱动伺服电机，并可发送信号；一个伺服电机，其被伺服驱动器所驱动，并用于执行各种动作；一个PLC，其用于发送控制信号；一条通讯电缆，其用于电连接伺服驱动器和PLC，并将PLC发出的信号转换为伺服驱动器可以识别的信号。其中通讯电缆包括：一个第一连接装置，其用于连接到伺服驱动器；一个第二连接装置，其用于连接到PLC；一个适配器，其用于将PLC发出的信号转换为伺服驱动器可以识别的信号；一条第一电缆，其用于连接第一连接装置和适配器；一条第二电缆，其用于连接第二连接装置和适配器。

此外，适配器还可设置成适用于不同类型PLC，并还能将伺服驱动器发出的信号转换成PLC可以识别的信号，从而使PLC能够接收和处理来自伺服驱动器的信号。

为了实现本发明的第二个目的，本发明提供了使用上述伺服电机控制系统的控制方法，该控制方法包括以下步骤：

PLC向适配器发送信号和/或伺服驱动器向适配器发送信号；

适配器接收PLC向适配器发送的信号和/或适配器接收伺服驱动器向适配器发送的信号，并将所接收的信号转换为伺服驱动器可以识别的信号和/或PLC可以识别的信号；

适配器向伺服驱动器发送伺服驱动器可以识别的信号和/或向PLC发送PLC可以识别的信号；

伺服驱动器根据所接收到的信号驱动伺服电机和/或PLC接收和处理所接收到信号。

此外，在PLC向适配器发送信号和/或伺服驱动器向适配器发送信号的步骤之前，还包括根据PLC类型设定信号的步骤。

采用本发明的伺服电机控制系统和控制方法可对伺服电机进行相对简单的控制，而无需使用相对昂贵和复杂的设备，从而节省了成本，同时也方便了操作。

附图说明

通过结合附图，本发明的实施方式将变得更加清楚，应理解在此所展示的实施方式仅用于解释本发明，而不用于限制本发明的保护范围。其中：

图1为本发明的伺服电机控制系统的示意图；

图2为依据本发明的实施方式的通讯电缆的示意图；

图3为通讯电缆适配器的适配电路的示意图，并展示了适配电路与PLC和伺服驱动器之间的关系；

图4展示了使用本发明的伺服电机控制系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

现参照附图对本发明的实施方式进行描述。

图1展示了本发明的实施方式——伺服电机控制系统1，其中伺服电机M与伺服驱动器D通过电缆连接。所述伺服电机与伺服驱动器可以为成套装置，例如西门子的Sinamics V80伺服驱动系统，Sinamics V80伺服驱动系统包括：Sinamics V80伺服驱动器和Sinamics V80伺服驱动器专用的伺服电机。但是应理解伺服驱动器和伺服电机也可为其他非成套装置。通讯电缆2电连接伺服驱动器和PLC，并用于将来自PLC的信号转换成伺服驱动器可以识别的信号和/或将来自伺服驱动器的信号转换成PLC可以识别的信号。

图2示意性地展示了本发明的伺服电机控制系统的通讯电缆的结构。通讯电缆2由第一连接装置21、第一电缆22、适配器23、第二电缆24以及第二连接装置25组成。其中第一连接装置21连接到伺服驱动器(未示出)，第二连接装置25连接到PLC(未示出)。第一电缆22连接第一连接装置21和适配器23，而第二电缆24连接适配器23和第二连接装置25。其中适配器23包括适配电路(未示出)和适配器外壳。适配电路使用常规方法由印刷电路板(以下简称PCB)制成。适配器外壳由聚氯乙烯(PVC)制成，但也可由具有足够强度并能保证适配器稳定工作的其它材料制成。第一连接装置21为14针的接口，但也可为与伺服驱动器上的接口相配合的各种连接装置。第二连接装置25为13条连接到PLC的散线，但也可为与PLC的接口相对应的各种连接装置。在本实施方式中，第一电缆22和第二电缆24均由14条缆线组成的电缆制成，但是应理解可根据实际情况来确定所需要的电缆缆线的数量。各条缆线均经过屏蔽处理，且彼此绝缘。

如图3所示，适配电路39由PCB形成，并包括了第一信号转换模块37、第二信号转换模块38以及信号设定模块36。图中箭头表示信号的传送方向。其中线路31为第二连接装置25中的一条散线，并电连接到信号设定模块36。所述信号设定模块36用于依据用户的不同需要，根据线路31与PLC的连接方式的不同，而设置成适合于PNP型或NPN型PLC的模式。第二连接装置25的余下的12条缆线中，有四条用于线路32、五条用于线路33、三条分别用于电源、接地和屏蔽，前述这些缆线与一条闲置的缆线一起组成第二电缆24。线路32电连接到第一信号转换模块37。第一信号转换模块37设置成将来自PLC的一个信号(该信号可为脉冲信号、差分信号、高电平信号、低电平信号等)转换为所述伺服驱动器D可以识别的信号。线路33电连到第二信号转换模块38。第二信号转换模块38设置成将来自伺服驱动器D的一个信号(该信号可为脉冲信号、差分信号、高电平信号、低电平信号等)转换为相应的PLC可以识别的信号。线路35由八条缆线组成并与线路34的五条缆线以及一条接地缆线一起构成由14条缆线组成的第一电缆22。线路35电连接第一信号转换模块37和所述伺服驱动器D，线路32通过所述第一信号转换模块37而与线路35电连接。线路34电连接第二信号转换模块38和所述伺服驱动器D，并通过第二信号转换模块38与线路33电连接。某些信号可被相对应的伺服驱动器D或PLC直接识别出来，而无需经过适配器的转换，此时线路32中的各条缆线可直接与线路35中的相对应的缆线电连接，而线路33中的各条缆线可直接与线路34中的相对应的缆线电连接。值得注意的是，线路31、32以及33汇集在一起连接到适配电路的第二接口(未示出)，而线路35、34以及闲置缆线汇集在一起连接到适配电路的第一接口(未示出)，从而实现了第一电缆和第二电缆与适配电路的连接。还应理解，图3中所显示的电子器件的数量和设置仅是示意性的，并可根据实际需要进行相应的变化。

当伺服电机控制系统1工作时，PLC向伺服驱动器发出指令(例如，使伺服电机加速、减速、正转、反转等)。该指令由一系列信号组成，这些信号通过电缆24中的各条缆线穿送到适配器23，在经过适配器23的转换后，这些信号变为伺服驱动器可以识别的信号。随后，伺服驱动器根据该指令来驱动伺服电机，从而使伺服电机执行指令(例如，使伺服电机加速、减速、正转、反转等)。同时，伺服驱动器还将伺服电机的位置、速度、实时状态等信息通过信号发送到适配器23，适配器23将这些信号转换为PLC可以识别的信号。之后，PLC对这些信号进行接收和处理。

如图4所示，本发明的伺服电机控制方法的实施方式如下：

PLC向适配器发送信号和/或伺服驱动器向适配器发送信号；

通过以上的控制方法，对于伺服电机的相对简单的操作，无需再像先前那样采用相对昂贵和复杂的数控系统来实现。本发明的伺服电机控制系统使用相对便宜和简单的PLC来实现，从而极大地降低了成本，并方便了操作。尽管以上参照附图描述了依据本发明的一种具体实施方式，但是应当理解，本领域技术人员可以对本发明进行各种修改和变化，而不偏离本发明的主旨和范围。

Claims

1.一种伺服电机控制系统，包括：

一个伺服驱动器，其用于根据所接收到的信号来驱动伺服电机，并可发出信号；

一个伺服电机，其被伺服驱动器所驱动，并进行不同的运动；

其特征在于，所述控制系统还包括：

一个可编程逻辑控制器，其用于发送信号；

一条通讯电缆，其用于电连接所述伺服驱动器和所述可编程逻辑控制器，并用于将所述可编程逻辑控制器发出的信号转换为所述伺服驱动器可以识别的信号。

2.如权利要求1所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述通讯电缆包括：

一个第一连接装置(21)，用于连接到所述伺服驱动器；

一个第二连接装置(25)，用于连接到所述可编程逻辑控制器；

一个适配器(23)，用于将所述可编程逻辑控制器发出的信号转换为所述伺服驱动器可以识别的信号和/或将所述伺服驱动器发出的信号转换为所述可编程逻辑控制器可以识别的信号；

第一电缆(22)，用于电连接所述第一连接装置(21)和所述适配器(23)；

第二电缆(24)，用于电连接所述第二连接装置(25)和所述适配器(23)。

3.如权利要求1所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述适配器包括：

第一信号转换模块(37)，用于将所述可编程逻辑控制器发出的信号转换为伺服驱动器可以识别的信号；

第二信号转换模块(38)，用于将所述伺服驱动器发出的信号转换为可编程逻辑控制器可以识别的信号。

4.如权利要求2所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器还用于接收和处理来自所述适配器(23)的可编程逻辑控制器可以识别的信号。

5.如权利要求2至4之一所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述适配器包括：

一个信号设定模块(36)，用于根据所述第二连接装置(25)的连接方式来设定信号类型。

6.如权利要求2所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述第一连接装置(21)为一个14针的接口。

7.如权利要求2所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述第二连接装置(25)为13根散线。

8.一种伺服电机控制方法，其使用权利要求1或2所述的伺服电机控制系统来控制伺服电机，所述控制方法包括：

可编程逻辑控制器向适配器发送信号和/或伺服驱动器向适配器发送信号；

所述适配器接收所述可编程逻辑控制器向所述适配器发送的信号和/或所述适配器接收所述伺服驱动器向所述适配器发送的信号，并将所接收的信号转换为所述伺服驱动器可以识别的信号和/或所述可编程逻辑控制器可以识别的信号；

所述适配器向所述伺服驱动器发送所述伺服驱动器可以识别的信号和/或向所述可编程逻辑控制器发送所述可编程逻辑控制器可以识别的信号；

所述伺服驱动器根据所接收到的信号驱动伺服电机和/或所述可编程逻辑控制器接收和处理所接收到信号。

9.如权利要求8所述的伺服电机控制方法，其特征在于，在可编程逻辑控制器向适配器发送信号和/或伺服驱动器向适配器发送信号的所述步骤之前，还包括依据可编程逻辑控制器类型来设定信号模式的步骤。