CN103365228A - 一种运动控制器分时控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种运动控制器分时控制系统，包括具有PCI接口的主机、运动控制器、接线板及安装在其上面的单刀双掷继电器开关、伺服驱动器和伺服电机。本发明通过运用一种单刀双掷继电器开关切换运动控制器的控制信号，进而分时控制伺服电机的运动，克服了运动控制器可控轴数有限的缺陷。本发明的分时控制系统可保证在运动控制器控制轴数上限的轴数联动情况下，再将其可控的电机数通过分时控制增加一倍，以用于更多自由度的工作，实现复杂运动的操作。

Description

一种运动控制器分时控制系统
技术领域
本发明涉及运动控制器技术领域，具体涉及一种运动控制器的控制系统。
背景技术
目前，运动控制器已广泛应用于机械手、数控机床、激光雕刻等工业控制领域。运动控制器通过改变发出脉冲的频率来控制伺服电机的速度，通过改变发出脉冲的数量来控制电机的位置。其利用编码器的位置反馈，可提供被控伺服电机的精确位置，纠正传动过程中的误差。 
随着控制技术与装备的发展，在通用微机数控领域以“PC+运动控制器”模式的运动控制系统已经越来越引起人们的重视。因其具有的功能强、速度快、编程和开发方便等特点，已逐渐成为运动控制领域开发的主流，其与PCI总线的结合可以实现上下位机的高速通讯,能够满足控制系统对实时性和精度的要求。     
运动控制器可控的轴数在设计生产时已经固化，例如深圳固高科技有限公司生产的GE系列运动控制器可控的轴数为2、3、4、8轴等，用户无法增加其可控轴数的上限。当需控制的电机数大于运动控制器可控电机数的上限时，用户便不得不购买可控轴数更多的运动控制器。因此，发明一种超越运动控制器控制轴数上限的分时控制系统就很有必要。
发明内容
为了克服运动控制器可控轴数有限的缺陷，本发明提供一种运动控制器分时控制系统，旨在运用一种单刀双掷继电器开关切换运动控制器的控制信号，进而分时控制伺服电机的运动。最大可将运动控制器可控轴数的上限提高一倍。本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种运动控制器分时控制系统，其特征在于至少包括：
一台作为上位机的主机，用于调用运动控制器的函数库，向运动控制器发送控制指令；
一台运动控制器，其上位端通过PCI总线连接到主机，接收来自上位机的语言指令，下位端通过接线板连接到伺服驱动器；
一个接线板，其上安装有4*N个单刀双掷继电器开关，其中每四个单刀双掷继电器开关为一组，共N组，N的大小由运动控制器可控轴数的上限和需要扩展的轴数决定；每一组单刀双掷继电器开关用于切换两台伺服驱动器的脉冲正输入、脉冲负输入、方向正输入和方向正输入的信号；
M台伺服驱动器，用于放大控制信号，以驱动伺服电机，M的大小由所要驱动的伺服电机数决定；
M个伺服电机，接收伺服驱动器输入的驱动信号，按控制指令的要求转动相应的角度。
上述的运动控制器分时控制系统中，所述运动控制器每轴发出的四路控制信号相应地接到以四个为一组的单刀双掷继电器开关的公共端子COM端，即一个单刀双掷继电器开关的公共端子COM端接一路控制信号，所述四路控制信号分别为脉冲正输出、脉冲负输出、方向正输出和方向负输出信号。
上述的运动控制器分时控制系统中，每个单刀双掷继电器开关共有五个管脚，分别为+5V电源端、公共端子COM端、接地GND端、常开NO端、常闭NC端；在+5V电源未接通时，公共端子COM端与常闭端接通，+5V电源端接通+5V电源后，继电器切换到常开端，公共端子COM端与常开端接通，其中常开NO端和常闭NC端分别连接不同的伺服驱动器。
上述的运动控制器分时控制系统中，所述+5V电源端的得电与否由上位机发送指，通过运动控制器的通用数字IO输出控制。
上述的运动控制器分时控制系统中，所述伺服电机转子转速受运动控制器的输出信号控制，伺服电机的编码器和电源信号线接到伺服驱动器相应的脉冲和方向端口。
上述的运动控制器分时控制系统中，所述主机为IBM-PC及其兼容机，主机可调用运动控制器的函数库和动态链接库，以实现复杂的运动控制；所述单刀双掷继电器开关用于切换运动控制器的某一路控制信号，将该路信号转接到另一台伺服驱动器，以控制另一台伺服电机；所述的伺服驱动器用于放大控制信号，以驱动伺服电机；所述伺服电机为执行机构，在伺服驱动器的驱动下转动一定角度，执行一定的工作。
    与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
采用本发明的运动控制器发出的控制信号接到单刀双掷继电器开关，单刀双掷继电器开关通过在常开端和常闭端切换，分时切换指向两台伺服驱动器的脉冲信号，进而达到分时控制两台伺服电机的目的。在多数情况下，机器系统并不需要所有电机同时联动，本发明的分时控制系统可保证在运动控制器控制轴数上限的轴数联动情况下，再将其可控的电机数通过分时控制增加一倍，以用于更多自由度的工作，实现复杂运动的操作。
附图说明
图1为实施方式中运动控制器分时控制系统的组成图。   
图2为分时控制系统分时控制的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施作进一步说明。
本发明是通过对运动控制器2每一轴的控制信号进行分时控制，进而达到扩展其可控轴数上限的目的的。现以运动控制器2第一轴发出的控制信号分时控制伺服驱动器4和伺服驱动器6为例，结合附图1和2来详细阐述本发明分时控制的原理，运动控制器2的其他可控轴完全可按照相同的实施方式实施。
如图1，运动控制器分时控制系统包括：具有PCI接口的主机1、运动控制器2、接线板3及安装在其上面的单刀双掷继电器开关、伺服驱动器（4,6）、伺服电机（5,7）。
所述主机1为IBM-PC及其兼容机，其采用C++、VB或Delphi等高级语言编写上位机，上位机通过调用运动控制器2预封装的函数库，编写应用程序，来完成复杂运动的控制指令输出。
所述运动控制器2可控的轴数上限可为1、2、4、8轴等，其上位端通过PCI总线连接到主机1，接收来自上位机的语言指令，下位端通过接线板3连接到伺服驱动器（4,6），连接到每台驱动器的信号，除四路控制信号以外，一般还有两路或四路编码器信号，由于编码器信号与本发明的分时控制无关，所以在本说明书中不作阐述。但需注意，实际应用时，应将编码器信号接入伺服驱动器（4,6）。
所述运动控制器2一轴共发出PLUSE+（脉冲正输出）、PLUSE-（脉冲负输出）、 DIR+（方向正输出）、DIR-（方向负输出）四路控制信号，分别连接到名称为轴1Pul+、轴1 Pul-、轴1Dir+、轴1Dir-的四个单刀双掷继电器开关的COM端，作为公共端子。
所述接线板3上的单刀双掷继电器开关共有五个管脚，分别为+5V电源端、公共端子COM端、接地GND端、常开NO端、常闭NC端。其中COM端接运动控制器2发出的四路控制信号中的其中一路，常开端接伺服驱动器4的相应信号端，常闭端接驱动器6的相应信号端，GND端接地。在+5V电源未接通时，COM端与常闭端接通，控制信号进入伺服驱动器4；+5V电源端接通+5V电源后，继电器切换到常开端，COM端与常开端接通，控制信号进入伺服驱动器6。+5V电源端的得电与否由上位机发送指令，通过运动控制器2的通用数字IO输出控制。
所述伺服驱动器（4,6）有三类端口，分别为电机和电源输入端口、编码器信号输入端口、控制信号端口。电机和电源输入端口接伺服电机（5,7）的绕组正负端，编码器信号输入端口接编码器的相应信号端，控制信号端口共有PLUSE+（脉冲正输入）、PLUSE-（脉冲负输入）、 DIR+（方向正输入）、DIR-（方向负输入）四路。伺服驱动器4的四路控制信号分别接到四个单刀双掷继电器开关的常闭端，在单刀双掷继电器开关的+5V电源端未接通时，伺服驱动器4接收控制信号，用以驱动伺服电机5；伺服驱动器6的四路控制信号分别接到四个单刀双掷继电器开关的常开端,在单刀双掷继电器开关的+5V电源端接通时，伺服驱动器6接收控制信号，用以驱动伺服电机7。
伺服电机（5,7）转子转速受运动控制器2的输出信号控制，其编码器和电源信号线接到伺服驱动器（4,6）的相应端口，能快速反应，用作执行元件。
本发明可分时控制的轴数不局限于上述所说的第一轴，运动控制器的任意轴皆可通过相同的实施方式实现分时控制。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种运动控制器分时控制系统，其特征在于至少包括：
一台作为上位机的主机（1），用于调用运动控制器（2）的函数库，向运动控制器（2）发送控制指令；
一台运动控制器（2），其上位端通过PCI总线连接到主机（1），接收来自上位机的语言指令，下位端通过接线板（3）连接到伺服驱动器（4、6）；
一个接线板（3），其上安装有4*N个单刀双掷继电器开关，其中每四个单刀双掷继电器开关为一组，共N组，N的大小由运动控制器可控轴数的上限和需要扩展的轴数决定；每一组单刀双掷继电器开关用于切换两台伺服驱动器（4,6）的脉冲正输入、脉冲负输入、方向正输入和方向正输入的信号；
M台伺服驱动器（4,6），用于放大控制信号，以驱动伺服电机(5,7)，M的大小由所要驱动的伺服电机数决定；
M个伺服电机（5,7），接收伺服驱动器输入的驱动信号，按控制指令的要求转动相应的角度。
2.根据权利要求1的运动控制器分时控制系统，其特征在于：所述运动控制器（2）每轴发出的四路控制信号相应地接到以四个为一组的单刀双掷继电器开关的公共端子COM端，即一个单刀双掷继电器开关的公共端子COM端接一路控制信号，所述四路控制信号分别为脉冲正输出、脉冲负输出、方向正输出和方向负输出信号。
3.根据权利要求2的运动控制器分时控制系统，其特征在于：每个单刀双掷继电器开关共有五个管脚，分别为+5V电源端、公共端子COM端、接地GND端、常开NO端、常闭NC端；在+5V电源未接通时，公共端子COM端与常闭端接通，+5V电源端接通+5V电源后，继电器切换到常开端，公共端子COM端与常开端接通，其中常开NO端和常闭NC端分别连接不同的伺服驱动器。
4.根据权利要求3的运动控制器分时控制系统，其特征在于：所述+5V电源端的得电与否由上位机发送指令，通过运动控制器（2）的通用数字IO输出控制。
5.根据权利要求1的运动控制器分时控制系统，其特征在于：所述伺服电机（5,7）转子转速受运动控制器（2）的输出信号控制，伺服电机（5,7）的编码器和电源信号线接到伺服驱动器（4，6）相应的脉冲和方向端口。
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