CN104090525A - 机控设备及其驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机控设备及其驱动装置，其中，该机控设备包括：依次连接的控制电路、驱动电路以及动作元件；所述动作元件至少包括第一动作元件、第二动作元件，一个所述驱动电路至少连接所述第一动作元件、第二动作元件，且分别独立驱动每个所述第一动作元件、第二动作元件。通过上述方式，本发明能够降低成本和减小体积。

Description

机控设备及其驱动装置

技术领域

本发明涉及机控技术领域，特别是一种机控设备及其驱动装置。

背景技术

纺织设备如针织机等是用于编织布料的设备，其主要包括电源电路、操作盒、主控电路板、机头、电机、驱动器以及安装上述元件的机床。

电源电路为主控电路板、机头、电机提供合适的电源。机头包括用于编织的执行元件。主控电路板的核心板接收到编织数据，解析编织数据，将解析编织数据后获得的数据经过副主机芯片通过电机带动机头进行编织操作。

具体，电机包括驱动机头运动的机头伺服电机和移床伺服电机，驱动器包括驱动机头伺服电机的机头伺服驱动器以及驱动移床伺服电机的移床伺服驱动器。机头通过滑轨设置在机床上，核心板经由副主机芯片将指令发至机头伺服驱动器，机头伺服驱动器则驱动机头伺服电机运转，进而驱动机头在滑轨上平直往返运动。此外，核心板也经由副主机芯片将指令发至移床伺服驱动器，移床伺服驱动器则驱动移床伺服电机运转。机头和移床之间的位置关系至少有时候是协同关系，此时核心板经由副主机芯片将指令发至机头伺服驱动器和移床伺服驱动器，控制机头伺服电机和移床伺服电机的协同运作，以控制机头和移床之间的位置关系。行业中也将对机头伺服驱动器、移床伺服驱动器的控制分别称为主轴(机头)位置控制、从轴(移床)位置控制。无论是机头伺服驱动器还是移床伺服驱动器，各自均仅驱动一个电机，即为单轴伺服。

然而，现有单轴伺服组成的机控设备，成本高，体积大。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种机控设备及其驱动装置，能够降低成本和减小体积。

为了解决上述问题，本发明第一方面提供一种机控设备，包括：依次连接的控制电路、驱动电路以及动作元件；所述动作元件至少包括第一动作元件、第二动作元件，一个所述驱动电路至少连接所述第一动作元件、第二动作元件，且分别独立驱动每个所述第一动作元件、第二动作元件。

其中，所述驱动电路包括第一运算电路、第一功率电路、第二运算电路以及第二功率电路；所述第一运算电路、所述第二运算电路分别连接所述控制电路，还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路，所述第一功率电路、所述第二功率电路分别连接所述第一动作元件、所述第二动作元件。

其中，所述第一运算电路、所述第二运算电路还相互连接，以至少协调所述第一动作元件、所述第二动作元件之间的部分配合操作。

其中，所述第一运算电路包括第一主控芯片和第一电机控制芯片，所述第二运算电路包括第二主控芯片和第二电机控制芯片；所述第一主控芯片、所述第二主控芯片分别连接所述控制电路，还分别连接所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片，所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路；所述第一主控芯片、所述第二主控芯片相互连接，分别是纺织设备机头伺服驱动器、移床伺服驱动器的主控芯片，并在开始操作时第一主控芯片接收所述第一动作元件的触发位置及目标位置和稳态速度、第二动作元件的目标位置和稳态速度，所述第一主控芯片在所述第一动作元件运行到所述触发位置时，不经过所述控制电路而直接通知所述第二主控芯片启动所述第二动作元件运行，所述第二主控芯片在所述第二动作元件运行到位后，不经过所述控制电路而直接通知所述第一主控芯片。

其中，包括人机交互元件，所述人机交互元件连接所述第二主控芯片，并且通过所述第二主控芯片连接第一主控芯片。

其中，所述协调所述第一动作元件、所述第二动作元件之间的部分配合操作至少包括：当其中一方所述运算电路本身或与其连接的所述动作元件发生故障时，通知另外一方所述运算电路进行故障应对操作。

其中，包括依次连接的整流电路、功率电容以及刹车控制回路，所述第一功率电路、所述第二功率电路、刹车控制回路并联接在所述整流电路的输出上，以至少在所述第一功率电路因第一动作元件刹车而输出电流、所述第二功率电路因第二动作元件运行需要电流时，将所述第一功率电路输出的电流引入所述第二功率电路中。

其中，包括开关电源电路，所述开关电源电路的输入接所述整流电路的输出，所述开关电源电路的输出分两组，其中一组接所述第一运算电路、所述第二运算电路，另一组接所述第一功率电路、所述第二功率电路。

其中，包括设置于所述动作元件或其动作对象行程两端的感应元件；所述感应元件在所述动作元件或其动作对象超出所述行程之前，由所述动作元件或其动作对象所触发而产生至少一路信号输出，所述至少一路信号输出中的其中一路信号输出经过或不经过所述控制电路而作用于所述驱动电路的使能端，使所述驱动电路关闭。

其中，包括连接于所述感应元件和驱动电路使能端之间的电平转换电路，所述电平转换电路将所述至少一路信号输出中的其中一路信号转换为不能满足所述驱动电路使能端的使能电压要求的信号，或因所述至少一路信号输出中的其中一路信号的作用而使所述电平转换电路无输出，使所述驱动电路关闭。

其中，所述电平转换电路包括受控电压源、第一电阻、第二电阻以及光电耦合器；其中，所述受控电压源的使能端连接所述感应元件，所述受控电压源的输出端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述光电耦合器的输入端，所述光电耦合器的输出端连接所述第二电阻一端，所述第二电阻另一端连接所述驱动电路使能端，所述至少一路信号输出中的其中一路信号为低压信号，触发所述受控电压源关闭，进而使得所述光电耦合器无输出。

为了解决上述技术问题，本发明第二方面提供一种机控设备的驱动装置，包括驱动电路，所述驱动电路用于分别连接外接的控制电路和至少第一动作元件、第二动作元件；所述驱动电路包括一个第一接口以及至少第二接口、第三接口，所述第一接口用于连接所述控制电路，所述第二接口、第三接口分别用于连接第一动作元件、第二动作元件，且分别独立驱动每个所述第一动作元件、第二动作元件。

其中，所述驱动电路包括第一运算电路、第一功率电路、第二运算电路以及第二功率电路；所述第一运算电路、所述第二运算电路分别用于通过所述第一接口连接所述控制电路，还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路，所述第一功率电路、所述第二功率电路分别通过所述第二接口、第三接口连接所述第一动作元件、所述第二动作元件。

其中，所述第一运算电路、所述第二运算电路还相互连接，以至少协调所述第一动作元件、所述第二动作元件之间的部分配合操作。

其中，所述第一运算电路包括第一主控芯片和第一电机控制芯片，所述第二运算电路包括第二主控芯片和第二电机控制芯片；所述第一主控芯片、所述第二主控芯片分别连接所述控制电路，还分别连接所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片，所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路；所述第一主控芯片、所述第二主控芯片相互连接，分别是纺织设备机头伺服驱动器、移床伺服驱动器的主控芯片，并在开始操作时第一主控芯片接收所述第一动作元件的触发位置及目标位置和稳态速度、第二动作元件的目标位置和稳态速度，所述第一主控芯片在所述第一动作元件运行到所述触发位置时，不经过所述控制电路而直接通知所述第二主控芯片启动所述第二动作元件运行，所述第二主控芯片在所述第二动作元件运行到位后，不经过所述控制电路而直接通知所述第一主控芯片。

其中，所述协调所述第一动作元件、所述第二动作元件之间的部分配合操作至少包括：当其中一方所述运算电路本身或与其连接的所述动作元件发生故障时，通知另外一方所述运算电路进行故障应对操作。

其中，包括依次连接的整流电路、功率电容以及刹车控制回路，所述第一功率电路、所述第二功率电路、刹车控制回路并联接在所述整流电路的输出上，以至少在所述第一功率电路因第一动作元件刹车而输出电流、所述第二功率电路因第二动作元件运行需要电流时，将所述第一功率电路输出的电流引入所述第二功率电路中。

本发明的有益效果是：区别于现有每个动作元件均设置伺服驱动来实现驱动，本发明采用一个驱动电路来驱动不同动作元件，减少了驱动电路的数量，进而有效降低了成本和减小设备体积。且在性能上，本发明可共用一个动力母线与刹车控制回路，可将动作元件的回馈能量有效地转为另一动作元件的电动能量，减少了在功率电阻上的能量损耗，有效提高了电能利用率。同时，本发明可采用第一、第二运算电路自行协调运动，降低占用控器电路的控制资源，并提高了运动元件的运动效率。

附图说明

图1是本发明机控设备一实施方式的结构示意图；

图2是本发明机控设备又一实施方式的结构示意图；

图3是图2所示的机控设备的部分电路示意图；

图4是本发明机控设备又一实施方式的结构示意图；

图5是图4所示的机控设备的部分电路示意图；

图6是本发明机控设备又再一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，图1是本发明机控设备一实施方式的结构示意图。本实施方式中，机控设备100包括依次连接的控制电路110、驱动电路120以及动作元件130。控制电路110作为设备主控器，接收操作指令如编织指令，并根据该指令控制驱动电路120驱动动作元件130。

其中，动作元件130至少包括第一动作元件131、第二动作元件132，一个所述驱动电路120至少连接所述第一动作元件131、第二动作元件132，且分别独立驱动每个所述第一动作元件131、第二动作元件132。

进一步地，驱动电路120还通过接口如并行串口、USB等与控制电路110和第一、第二动作元件连接，例如，驱动电路120包括一个第一接口a以及至少第二接口b、第三接口c，所述第一接口a用于连接所述控制电路110，所述第二接口b、第三接口c分别用于连接第一动作元件131、第二动作元件132。

具体以纺织设备为例，机控设备100为多轴伺服控制的纺织设备，包括一个第一动作元件131即主轴伺服电机(也称为机头伺服电机)和一个以上第二动作元件132即从轴伺服电机(也称为移床伺服电机)，具体，上述电机可采用带编码器的永磁同步电机(英文：permanent magnetsynchronous motor，简称：PMSM)。其中，控制电路110将编织指令解析得到花型后，根据反馈的传感数据和解析得到的花型数据，向驱动电路120发送控制数据，驱动电路120根据该控制数据向主、从轴伺服电机发送对应的驱动信号。主轴伺服电机在驱动电路120的第一驱动信号下通过同步带控制机头在滑轨上平直往返运动，即主轴(机头)位置控制，从轴伺服电机在驱动电路120的第二驱动信号下通过丝杆控制移床位置，即从轴(移床)位置控制。

请参阅图2，图2是本发明另一实施方式的结构示意图。具体于上一实施方式，本实施方式的驱动电路120包括第一运算电路121、第一功率电路122、第二运算电路123以及第二功率电路124。

第一运算电路121、第二运算电路123分别连接所述控制电路110，还分别连接所述第一功率电路122连接于第一运算电路121、第一动作元件131，第二功率电路124连接于第二运算电路123、第二动作元件132。第一、第二功率电路可采用智能功率模块(英文：Intelligent PowerModule，简称：IPM)。

在控制电路110根据操作指令和采集到的第一、第二动作元件的当前工况等信息向驱动电路120发送控制数据时，驱动电路120的第一运算电路121根据该控制数据如目前第一动作元件当前工况和目标工况，运算出第一动作元件所要执行的动作如向左或右移动对应的动作数据，并通过第一功率电路122将动作数据转换为能够驱动第一动作元件131的第一驱动信号，以驱动第一动作元件131。驱动电路120的第二运算电路123、第二功率电路124同上理产生第二驱动信号，以驱动第二动作元件132。可以理解的，第一、第二动作元件可以为同时或先后操作，其先后操作如在第一动作元件131移动到目标位置或者目标位置之前的指定触发位置时，第二动作元件132再进行运动。

优化地，第一运算电路121、第二运算电路124还相互连接，以至少协调第一动作元件131、第二动作元件132之间的部分配合操作。例如，当其中一方所述运算电路本身或与其连接的所述动作元件发生故障时，通知另外一方所述运算电路进行故障应对操作，如通知另一方运算电路关闭其连接的动作元件，避免无故障动作元件在运动过程与发生故障的动作元件相碰而损坏。或者，当其中一方动作元件完成一设定动作后，该方的运算电路通知另一方运算电路驱动与其连接的另一方动作元件完成设定动作，并在完成后通知第一方的运算电路驱动对应动作元件进行下一组动作。

在一更进一步具体的实施方式中，第一运算电路121还可以包括第一主控芯片1211和第一电机控制芯片1212，第二运算电路123包括第二主控芯片1231和第二电机控制芯片1232。

第一主控芯片1211、第二主控芯片1231分别连接控制电路110，且第一主控芯1211片、第二主控芯片1231可优选为相互连接，以协调第一动作元件131、第二动作元件132之间的部分配合操作。第一电机控制芯片1212连接于第一主控芯片1211和第一功率电路122，第二电机控制芯片1231连接于第二主控芯片1232和第二功率电路124。

在机控设备100开始操作如进行编织行开始时，控制电路110向第一、第二主控芯片发送第一动作元件131的触发位置及目标位置和稳态速度、第二动作元件132的目标位置和稳态速度。第一、第二主控芯片利用其连接关系采用自行协调运动的方式，在根据接收到的数据驱动第一元件131从以稳态速度运动到触发位置时，第一主控芯片1211不经过所述控制电路而直接通知第二主控芯片启动第二动作元件132运行，且第一主控芯片1211继续控制第一动作元件131运动到目标位置如机头所在滑轨的边界。第二主控芯片1231在接收到通知后根据接收到的数据以稳态速度运动到目标位置，并在到位后不经过所述控制电路而直接通知第一主控芯片。其中，第一动作元件的触发位置即为触发第一主控芯片1211通知第二主控芯片1231驱动第二动作元件132运动的位置，可以与目标位置为相同位置或不同，当为相同位置时，第一动作元件运动到触发位置后，即不再运动，直到第二动作元件132完成动作。

具体以纺织设备为例，第一主控芯片1211、第二主控芯片1231分别是纺织设备机头伺服驱动器的主控芯片、移床伺服驱动器的主控芯片。控制电路110即主控器在编织行开始时，发送主轴目标位置和稳态速度，与从轴目标位置和稳态速度，第一主控芯片1211控制机头伺服驱动器驱动机头伺服电机，以运行主轴上的机头到边幅边界时，第二主控芯片1231再启动移床伺服驱动器驱动移床伺服电机带动从轴移床运动，从轴运动到位后，第一主控芯片1211反向运行机头伺服电机。

在上述第一、第二主控芯片自行协调运动过程中，无需控制电路干预，减少了控制电路的运算量，且第一、第二主控芯片在运动完成后自动通知另一方，保证第一、第二动作元件运动衔接控制无滞后，提高了操作效率。且在保护方面，当一方驱动电路或者动作元件出现故障，可通知另一方进行快速故障应对，避免了元件的损坏。

可选地，机控设备还包括依次连接的整流电路140、功率电容150以及刹车控制回路160，第一功率电路122、第二功率电路124、刹车控制回路160并联接在整流电路140的输出上，以至少在第一功率电路122因第一动作元件131刹车而输出电流、第二功率电路124因第二动作元件132运行需要电流时，将所述第一功率电路122输出的电流引入所述第二功率电路124中。

具体请结合参阅图2和3，该第一、第二功率电路为逆变桥电路，交流电源如220V经整流电路140整流输出至动力母线170上，以向并联在动力母线170上的电路输出直流电压，功率电容150、第一功率电路122、第二功率电路124、刹车控制回路160并联接在整流电路140输出端的动力母线170上，以使第一、第二功率电路共用一个动力母线170和刹车控制回路160。

当第一动作元件131如机头伺服电机运动至上述触发位置时会进行减速制动，这时第二动作元件132如移床伺服电机则进行加速运行，这是一些机控设备如纺织设备的常见运行工况。这时第一功率电路122通过动力母线170输出制动回馈电流I1而向功率电容150充电，使得功率电容150两端电压升高。

为了防止电压升高对器件造成损坏，功率电容可通过刹车控制回路160和第二功率电路124进行放电：(1)刹车控制回路160开始工作，打开三极管Q1，通过功率电阻R1泄放电流，使得功率电容150两端的电压维持在安全电压范围内。这时候过多的能量通过“功率电阻”发热损耗；(2)功率电容150通过动力母线170输出电动电流I2而向第二功率电路124放电，这样间接使得第一动作元件131的动能部分转移到第二动作元件132上。第一、第二功率电路共用一个动力母线170和刹车控制回路160，使得功率电容150可同时向功率电路和刹车控制回路放电，减小了在刹车控制回路160的功率电阻R1的发热损耗，且第一动作元件131的动能部分转移到第二动作元件132，提高了电能利用率。

可以理解的是，上述整流电路、功率电容以及刹车控制回路也可作为驱动电路的一部分，集成在驱动电路中，在此不作限定。

可选地，机控设备包括开关电源电路180，所述开关电源电路180的输入接整流电路140的输出，所述开关电源180电路的输出分两组，其中一组接所述第一运算电路121、所述第二运算电路123，另一组接所述第一功率电路122、所述第二功率电路124，为运算电路和功率电路供电。

一般功率电路所需的电压比运算电路的电压大，该开关电源电路可以为分布式电源，将整流电路输出的固定电压通过不同的子电源电路输出转换成不同组的电压，其中，每组的电压范围相差不大。例如，开关电源电路180为运算电路提供的一组电压中，第一、第二运算电路均为5V、3V，开关电源电路180为功率电路提供的一组电压中，第一、第二功率电路均为15V、5V。

可选地，机控设备还包括人机交互元件190，人机交互元件190连接第二主控芯片1231，并且通过所述第二主控芯片1231连接第一主控芯片1211。人机交互元件190将用户输入的指令发送给第二主控芯片1231，第二主控芯片1231将指令发送给第一主控芯片，以使第一、第二主机芯片驱动第一、第二动作元件运作。而且第一、第二主机芯片可将第一、第二动作元件的工作状况数据或者其他传感数据发送给人机交互元件190，以提供给用户。当然，在其他实施方式中，人机交互元件也可与第一、第二主控芯片均直接连接，或者通过第一主控芯片与第二主控芯片连接，在此不作限定。

下面以本发明机控设备以双轴系统，现有技术采用单轴伺服控制系统，即多轴伺服中每个动作元件(即每轴伺服电机)分别采用独立的驱动电路驱动为例，清楚说明本发明所带来的有益效果：

1)减小体积：

现有机控设备体积：一个单轴伺服驱动电路尺寸：210mm*140mm*90mm，双轴即为210mm*140mm*90mm*2；

本发明体积：一个双轴伺服驱动器尺寸:235mm*140mm*90mm,占两个单轴驱动器体积的56％。

2)降低成本：

现有机控设备：通常采用两套结构件，及两套开关电源，两套刹车回路，两个显示面板，两个8P接线端子，两个25P D型座，两套电源输入处理电流，两套母线电压检测电路，4个470uF/400V电解电容，两块控制板，两块功率板，两块显示面板。控制板尺寸：164*89*2MM，四层板，功率板尺寸：164*138*2MM，双面板，显示面板尺寸：45*35*2MM，双面板。一个散热器尺寸：175*145*30MM

本发明：可共用一套结构件，一套开关电源，一套刹车回路，一套电源输入处理电路，一套母线电压检测电路，一个显示面板，一个11P接线端子，一个25PD型座，3个470uF/400V电解电容，一块控制板，一块功率板，一块显示面板，控制板尺寸：160*90*1.6MM，四层板，功率板尺寸：200*130*1.6MM，双面板，显示面板尺寸：48*45*1.6MM，双面板。散热器尺寸：212*145*30MM。相比2个单轴伺服系统，成本大大降低。

3)提高电能利用率：

现有机控设备：不同功率电路相互独立，当运动元件处在减速过程中，运动元件的动能会通过其对应的功率电路对功率电容进行充电，使得功率电容两端电压升高。此时，刹车控制回路开始工作，通过功率电阻泄放电流，以使运动元件过多的动能通过功率电阻发热损耗。

本发明：第一、第二功率电路共用一个动力母线和刹车控制回路，使得功率电容可同时向功率电路和刹车控制回路放电，减小了在刹车控制回路的功率电阻的发热损耗，且第一动作元件的动能部分转移到第二动作元件，提高了电能利用率。

4)提高运动元件间的运动协调效率：

现有机控设备：每个运动元件的目标位置和稳态速度均由控制电路发送，即整个操作过程，控制电路定时参与控制，占用其控制资源，并在不同运动元件的运动衔接的控制方面有一定的滞后。

本发明：采用第一、第二运算电路自行协调运动过程中，无需控制电路干预，减少了控制电路的运算量，且第一、第二主控芯片在运动完成后自动通知另一方，保证第一、第二动作元件运动衔接控制无滞后，提高了操作效率如编织效率。且在保护方面，当一方驱动电路或者动作元件出现故障，可通知另一方进行快速故障应对，避免了元件的损坏。

请参阅图4、5，图4是本发明机控设备再一实施实施方式的结构示意图，图5是图4所示的机控设备部分结构示意图。为保证动作元件的动作对象在行程中安全运行，在上述机控设备结构的基础上，机控设备200还包括设置于上述动作元件230或其动作对象250行程两端的感应元件240。所述感应元件240在所述动作元件230或其动作对象250超出所述行程之前，由所述动作元件230或其动作对象250所触发而产生至少一路信号输出，所述至少一路信号输出中的其中一路信号输出经过或不经过上述控制电路210而作用于上述驱动电路220的使能端221，使驱动电路220关闭。其中，该驱动电路的使能端221可以为第一、第二驱动电路的共同使能端或者包括第一、第二驱动电路独立的使能端。

其中，动作元件230为在驱动电路的驱动信号下产生动作的元件，如电机。动作元件230的行程即为机控设备工作时，动作元件产生的动作方向上所预设的安全路程，如电机的转子转动半周为安全路程。动作元件的动作对象250即为由动作元件230带动而发生动作的元件，如纺织设备的机头，由伺服电机带动实现编织操作。该动作对象的行程即为该动作对象在动作元件带动所发生的动作方向上的安全路程，例如为机头所在的滑轨的长度。可以理解的是，在不同的机控设备实施例中，动作元件可不存在其动作对象，此时，感应元件即仅可设置在动作元件的行程两端。

例如，感应元件240可包括多个，分别设置在第一、第二动作元件的动作对象250的行程两端，当机控设备为双轴伺服，感应元件为四个，具体可为限位开关。在正常工作时，控制电路210如上述根据接收到的控制指令控制驱动电路220驱动第一动作元件、第二动作元件在其行程内产生动作。在感应元件240的其中一个检测到第一动作元件或第二动作元件的动作对象触碰到感应元件或检测到距离感应元件小于预设距离时，由第一动作元产生一路触发信号。控制电路210在接收到的每个感应元件的输出信号中检测上述触发信号，则向触发感应元件240的动作对象对应的驱动电路220的使能端221输入不满足驱动电路使能的电压信号或者停止向对应的驱动电路的使能端221输入信号，以关闭驱动电路220，使得动作对象250在超出预设的安全行程时，即时关闭动作元件230和动作对象250。

或者，感应元件240将输出信号不经控制电路而直接作用在驱动电路的使能端221，如图4所示。例如，机控设备200包括连接于感应元件240和驱动电路使能端221之间的电平转换电路260，所述电平转换电路260将所述至少一路信号输出中的其中一路信号转换为不能满足所述驱动电路使能端221的使能电压要求的信号，或因所述至少一路信号输出中的其中一路信号的作用而使所述电平转换电路260无输出，使所述驱动电路220关闭。

具体如图5所示，电平转换电路260包括受控电压源261、第一电阻262、第二电阻263以及光电耦合器264。其中，所述受控电压源261的使能端2611作为电平转换电路260的输入端连接所述感应元件240，所述受控电压源261的输出端连接所述第一电阻262的一端，所述第一电阻262的另一端连接所述光电耦合器264的输入端，所述光电耦合器264的输出端连接所述第二电阻263一端，所述第二电阻263的另一端2631连接所述驱动电路使能端221，所述至少一路信号输出中的其中一路信号为低压信号，触发所述受控电压源261关闭，进而使得所述光电耦合器264无输出。

进一步地，当感应元件240为多个时，还可将感应元件240的输出通过逻辑门电路270输出至电平转换电路260的输入端。如本实施方式，感应元件240的上述由动作元件230或其动作对象250触发的信号为高电压信号，即该逻辑门电路270为或门电路。

或者，请参阅图6，图6是本发明机控设备又再一实施方式的结构示意图。区别于上一实施方式，本实施方式中的电平转换电路260为或非门电路，电平转换电路260包括第一输入端265、第二输入端266以及输出端267，控制电路210连接电平转换电路260的第一输入端265，感应元件240连接所述电平转换电路260的第二输入端266。且该电平转换电路260的输出端267连接驱动电路的使能端221。可以理解的是，上述电平转换电路未必限定为或非门电路，还可为其他门电路，具体可根据感应元件的触发信号和驱动电路的使能电压要求采用相应门电路，其基本原则为感应元件在未触发且控制电路判断为正常工作而输入第一电平信号时，电平转换电路输出满足驱动电路的使能电压要求，当感应元件被触发或者控制电路判断为需要停机而输入第二电平信号时，电平转换电路输出不满足驱动电路的使能电压要求，例如，当感应元件未触发时的输出为低电平信号，驱动电路为低电平使能时，采用或门电路，控制电路的第一电平信号为低电平，使得正常工作时，电平转换电路输出低电平使能驱动电路。当控制电路判断需要关机输出第二电平信号为高电平，或感应元件产生触发信号即高电平信号时，电平转换电路输出高电平，以关闭驱动电路。

在本发明的其中一个实施方式中，机控设备如纺织设备包括分布式设置的第一电路板和第二电路板，其中第一电路板上设置有AC/DC转换电路，AC/DC转换电路将接收的交流电压转换成第一直流电压，第一电路板和第二电路板分别设置有DC/DC转换电路，第一直流电压分别供给至第一电路板和第二电路板上的DC/DC转换电路，并由DC/DC转换电路转换成各自所需的第二直流电压。通过以上方式，本发明能够避免额外设置电源总成，大大降低了供电线路的复杂度。

在本发明的其中另一个实施方式中，还提供机控设备如纺织设备中至少两个动作元件之间的功率控制方法，该方法包括：控制至少两个动作元件的控制系统获取控制指令；解析控制指令是否用于控制至少两个动作元件在至少部分时间内同时执行动作；若控制指令用于控制至少两个动作元件同时动作，则将至少两个动作元件的动作的执行时间彼此错开，同时使得至少两个动作元件的执行效果满足要求。通过以上方式，本发明实施方式能够避免至少两个动作元件同时动作时的实际功率过大，大幅降低功率消耗，特别是对于同时控制数量较多的动作元件的场景下，功率节省效果特别明显。

本发明还提供一种机控设备的驱动装置包括：驱动电路，所述驱动电路用于分别连接外接的控制电路和至少第一动作元件、第二动作元件。

所述驱动电路包括一个第一接口以及至少第二接口、第三接口，所述第一接口用于连接所述控制电路，所述第二接口、第三接口分别用于连接第一动作元件、第二动作元件，且分别独立驱动每个所述第一动作元件、第二动作元件。

可选地，所述驱动电路包括第一运算电路、第一功率电路、第二运算电路以及第二功率电路。所述第一运算电路、所述第二运算电路分别用于通过所述第一接口连接所述控制电路，还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路，所述第一功率电路、所述第二功率电路分别通过所述第二接口、第三接口连接所述第一动作元件、所述第二动作元件。

可选地，第一运算电路、所述第二运算电路还相互连接，以至少协调所述第一动作元件、所述第二动作元件之间的部分配合操作。例如，当其中一方所述运算电路本身或与其连接的所述动作元件发生故障时，通知另外一方所述运算电路进行故障应对操作。

可选地，所述第一运算电路包括第一主控芯片和第一电机控制芯片，所述第二运算电路包括第二主控芯片和第二电机控制芯片。所述第一主控芯片、所述第二主控芯片分别连接所述控制电路，还分别连接所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片，所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路。

所述第一主控芯片、所述第二主控芯片相互连接，分别是纺织设备机头伺服驱动器、移床伺服驱动器的主控芯片，并开始操作时第一主控芯片接收所述第一动作元件的触发位置及目标位置和稳态速度、第二动作元件的目标位置和稳态速度，所述第一主控芯片在所述第一动作元件运行到所述触发位置时，不经过所述控制电路而直接通知所述第二主控芯片启动所述第二动作元件运行，所述第二主控芯片在所述第二动作元件运行到位后，不经过所述控制电路而直接通知所述第一主控芯片。

可选地，该驱动电路包括依次连接的整流电路、功率电容以及刹车控制回路，所述第一功率电路、所述第二功率电路、刹车控制回路并联接在所述整流电路的输出上，以至少在所述第一功率电路因第一动作元件刹车而输出电流、所述第二功率电路因第二动作元件运行需要电流时，将所述第一功率电路输出的电流引入所述第二功率电路中。

具体，该驱动电路如上面实施方式中的驱动电路，在此不作赘述。

需要说明的是，上述实施方式只以纺织设备举例，但本发明机控电路还可为其他自动化设备，如一般的数控机床等。

通过上述方案，由一个驱动电路带动多个运动元件，硬件上可以共用开关电源、刹车控制回路、散热器、结构件等，有效降低的伺服系统成本，缩小体积，进而提高了机控设备的集成度，提升了产品的性价比。在性能上，共用一个动力母线与刹车控制回路，可将动作元件的回馈能量有效地转为另一动作元件的电动能量，减少了在功率电阻上的能量损耗，有效提高了电能利用率。同时，本发明可采用第一、第二运算电路自行协调运动，降低占用控器电路的控制资源，并提高了运动元件的运动效率。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (17)

1.一种机控设备，其特征在于，包括：

依次连接的控制电路、驱动电路以及动作元件；

所述动作元件至少包括第一动作元件、第二动作元件，一个所述驱动电路至少连接所述第一动作元件、第二动作元件，且分别独立驱动每个所述第一动作元件、第二动作元件。

2.根据权利要求1所述的机控设备，其特征在于，

所述驱动电路包括第一运算电路、第一功率电路、第二运算电路以及第二功率电路；

所述第一运算电路、所述第二运算电路分别连接所述控制电路，还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路，所述第一功率电路、所述第二功率电路分别连接所述第一动作元件、所述第二动作元件。

3.根据权利要求2所述的机控设备，其特征在于，

所述第一运算电路、所述第二运算电路还相互连接，以至少协调所述第一动作元件、所述第二动作元件之间的部分配合操作。

4.根据权利要求3所述的机控设备，其特征在于，

所述第一运算电路包括第一主控芯片和第一电机控制芯片，所述第二运算电路包括第二主控芯片和第二电机控制芯片；

所述第一主控芯片、所述第二主控芯片分别连接所述控制电路，还分别连接所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片，所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路；

所述第一主控芯片、所述第二主控芯片相互连接，分别是纺织设备机头伺服驱动器、移床伺服驱动器的主控芯片，并在开始操作时第一主控芯片接收所述第一动作元件的触发位置及目标位置和稳态速度、第二动作元件的目标位置和稳态速度，所述第一主控芯片在所述第一动作元件运行到所述触发位置时，不经过所述控制电路而直接通知所述第二主控芯片启动所述第二动作元件运行，所述第二主控芯片在所述第二动作元件运行到位后，不经过所述控制电路而直接通知所述第一主控芯片。

5.根据权利要求4所述的机控设备，其特征在于，

包括人机交互元件，所述人机交互元件连接所述第二主控芯片，并且通过所述第二主控芯片连接第一主控芯片。

6.根据权利要求3所述的机控设备，其特征在于，

所述协调所述第一动作元件、所述第二动作元件之间的部分配合操作至少包括：当其中一方所述运算电路本身或与其连接的所述动作元件发生故障时，通知另外一方所述运算电路进行故障应对操作。

7.根据权利要求2至6任一项所述的机控设备，其特征在于，

包括依次连接的整流电路、功率电容以及刹车控制回路，所述第一功率电路、所述第二功率电路、刹车控制回路并联接在所述整流电路的输出上，以至少在所述第一功率电路因第一动作元件刹车而输出电流、所述第二功率电路因第二动作元件运行需要电流时，将所述第一功率电路输出的电流引入所述第二功率电路中。

8.根据权利要求7所述的机控设备，其特征在于，

包括开关电源电路，所述开关电源电路的输入接所述整流电路的输出，所述开关电源电路的输出分两组，其中一组接所述第一运算电路、所述第二运算电路，另一组接所述第一功率电路、所述第二功率电路。

9.根据权利要求7所述的机控设备，其特征在于，

包括设置于所述动作元件或其动作对象行程两端的感应元件；

所述感应元件在所述动作元件或其动作对象超出所述行程之前，由所述动作元件或其动作对象所触发而产生至少一路信号输出，所述至少一路信号输出中的其中一路信号输出经过或不经过所述控制电路而作用于所述驱动电路的使能端，使所述驱动电路关闭。

10.根据权利要求9所述的机控设备，其特征在于，

包括连接于所述感应元件和驱动电路使能端之间的电平转换电路，所述电平转换电路将所述至少一路信号输出中的其中一路信号转换为不能满足所述驱动电路使能端的使能电压要求的信号，或因所述至少一路信号输出中的其中一路信号的作用而使所述电平转换电路无输出，使所述驱动电路关闭。

11.根据权利要求10所述的机控设备，其特征在于，

所述电平转换电路包括受控电压源、第一电阻、第二电阻以及光电耦合器；

其中，所述受控电压源的使能端连接所述感应元件，所述受控电压源的输出端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接所述光电耦合器的输入端，所述光电耦合器的输出端连接所述第二电阻一端，所述第二电阻另一端连接所述驱动电路使能端，所述至少一路信号输出中的其中一路信号为低压信号，触发所述受控电压源关闭，进而使得所述光电耦合器无输出。

12.一种机控设备的驱动装置，其特征在于，包括：

驱动电路，所述驱动电路用于分别连接外接的控制电路和至少第一动作元件、第二动作元件；

所述驱动电路包括一个第一接口以及至少第二接口、第三接口，所述第一接口用于连接所述控制电路，所述第二接口、第三接口分别用于连接第一动作元件、第二动作元件，且分别独立驱动每个所述第一动作元件、第二动作元件。

13.根据权利要求12所述的驱动装置，其特征在于，

所述驱动电路包括第一运算电路、第一功率电路、第二运算电路以及第二功率电路；

所述第一运算电路、所述第二运算电路分别用于通过所述第一接口连接所述控制电路，还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路，所述第一功率电路、所述第二功率电路分别通过所述第二接口、第三接口连接所述第一动作元件、所述第二动作元件。

14.根据权利要求13所述的驱动装置，其特征在于，

所述第一运算电路、所述第二运算电路还相互连接，以至少协调所述第一动作元件、所述第二动作元件之间的部分配合操作。

15.根据权利要求14所述的驱动装置，其特征在于，

所述第一运算电路包括第一主控芯片和第一电机控制芯片，所述第二运算电路包括第二主控芯片和第二电机控制芯片；

所述第一主控芯片、所述第二主控芯片分别连接所述控制电路，还分别连接所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片，所述第一电机控制芯片、所述第二电机控制芯片还分别连接所述第一功率电路、所述第二功率电路；

所述第一主控芯片、所述第二主控芯片相互连接，分别是纺织设备机头伺服驱动器、移床伺服驱动器的主控芯片，并在开始操作时第一主控芯片接收所述第一动作元件的触发位置及目标位置和稳态速度、第二动作元件的目标位置和稳态速度，所述第一主控芯片在所述第一动作元件运行到所述触发位置时，不经过所述控制电路而直接通知所述第二主控芯片启动所述第二动作元件运行，所述第二主控芯片在所述第二动作元件运行到位后，不经过所述控制电路而直接通知所述第一主控芯片。

16.根据权利要求14所述的驱动装置，其特征在于，

所述协调所述第一动作元件、所述第二动作元件之间的部分配合操作至少包括：当其中一方所述运算电路本身或与其连接的所述动作元件发生故障时，通知另外一方所述运算电路进行故障应对操作。

17.根据权利要求13至16任一项所述的驱动装置，其特征在于，

包括依次连接的整流电路、功率电容以及刹车控制回路，所述第一功率电路、所述第二功率电路、刹车控制回路并联接在所述整流电路的输出上，以至少在所述第一功率电路因第一动作元件刹车而输出电流、所述第二功率电路因第二动作元件运行需要电流时，将所述第一功率电路输出的电流引入所述第二功率电路中。