CN104485853B - 一种带电机抱闸监控的伺服驱动器及抱闸异常检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种带电机抱闸监控的伺服驱动器及其抱闸异常检测方法，该伺服驱动器内设置有电机抱闸控制电路、电机抱闸检测电路、电机抱闸告警输出电路，伺服驱动器外部设置有电机、外部抱闸辅助电路。电机抱闸控制电路分别与电机抱闸检测电路、外部抱闸辅助电路相连接，电机抱闸检测电路与电机抱闸告警输出电路相连接，外部抱闸辅助电路与电机连接。本发明所提供的伺服驱动器使得用户能够及时获知电机抱闸是否异常，并及时地进行检测维修，在提高伺服驱动器运行的可靠性和安全性。

Description

一种带电机抱闸监控的伺服驱动器及抱闸异常检测方法

技术领域

本发明涉及伺服驱动器领域，具体涉及一种带电机抱闸监控的伺服驱动器及抱闸异常检测方法。

背景技术

随着制造业的行业升级和新兴行业的迅速崛起，伺服驱动系统应用的越来越广泛，在伺服驱动系统中，伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统中较为关键的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。而当前伺服驱动系统的大规模应用，使得伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修成为了当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器的检测和维修进行了技术深层次研究。

以重力负载的伺服系统为例，为了防止机械部件不因重力而发生移动，通常会选用带抱闸的电机作为驱动电机。静止情况下，当电机不出力时，伺服驱动器通过控制使电机抱闸处于制动状态以防止机械部件的下垂。而在现有技术中，使电机抱闸的做法主要有以下两种：一种做法是伺服驱动器直接控制电机抱闸，如图1所示，其中伺服驱动器1内部设置有独立的电机抱闸控制电路2，电机抱闸控制电路通过直接控制电机3进行抱闸；另一种做法是伺服驱动器通过控制外部抱闸辅助电路间接控制电机抱闸，如图2所示，其中伺服驱动器1内部设置有独立的电机抱闸控制电路2，该电机抱闸控制电路2通过外接有外部抱闸辅助电路4，间接控制电机3进行抱闸操作。以上这两种使电机抱闸的做法均为通过接通或断开电机抱闸控制电路来释放或制动电机。

但是以上两种做法在实际应用中均存在缺陷，上述第一种做法中，当电机抱闸控制电路中出现异常时，由于电机抱闸控制电路2的相对独立性，伺服驱动器无法获知这一异常信息的，而在上述第二种做法中（图2），无论是电机抱闸控制电路或外部抱闸辅助电路出现异常，伺服驱动器也都无法获知异常信息。也就是说，现有技术中，在电机抱闸过程出现异常时，伺服驱动器以及操作人员均无法及时获取抱闸异常信息，从而导致无法及时进行检测维修，进而产生难以挽回的损失，因此，对电机抱闸的工作状态进行监控，是伺服驱动器领域十分必要且具有现实意义的研究工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带电机抱闸监控的伺服驱动器及抱闸异常检测方法，解决了当前无法及时获取电机抱闸是否正常运行的难题，能够及时检测电机抱闸是否异常，并在电机抱闸异常时输出告警信息，使得操作人员及时地进行检测维修，在提高伺服驱动器运行的可靠性和安全性，从而不再需要像现有技术一样，通过断开负载，另行测试，才能确定电机抱闸是否正常。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种带电机抱闸监控的伺服驱动器，该伺服驱动器（1）包括电机抱闸控制电路（2），其特征在于：该伺服驱动器（1）还包括电机抱闸检测电路（5）和电机抱闸告警输出电路（6），其中所述电机抱闸控制电路（2）分别与所述电机抱闸检测电路（5）以及伺服驱动器（1）外部的外部抱闸辅助电路（4）相连接，同时，所述电机抱闸检测电路（5）与所述电机抱闸告警输出电路（6）相连接，电机抱闸告警输出电路（6）所述外部抱闸辅助电路（4）与电机（3）连接。

优选地，该伺服驱动器（1）的电机抱闸控制电路（2）中采用的隔离数字输出电路，该隔离数字输出电路包括：电阻R10一端接有+8V电压，另一端接至电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接至伺服驱动器处理器输出的内部电机抱闸控制信号BRK_CTRL，电阻R10的两端并联有第一光耦隔离的发光二极管，第一光耦隔离的光敏二极管的一端连接至继电器的电磁线圈的一端和两个并联二极管的阳极，所述两个并联二极管的阴极连接至继电器的电磁线圈的另一端以及24V电源，所述继电器的电磁线圈控制继电器开关的吸合与断开，从而控制伺服驱动器（1）输出的外部电机抱闸控制信号BRK_OUT的信号状态，第一光耦隔离的光敏二极管的另一端连接至三极管T5的基极，三极管T5的集电极连接至第一光耦隔离的光敏二极管的所述一端，三极管T5的发射极接地，同时，在三极管T5的基极和发射极之间跨接有电阻R17。

优选地，该伺服驱动器（1）的电机抱闸检测电路（5）中的抱闸回路电流检测电路包括：电阻R30的一端连接至三极管T6的基极，电阻R30的另一端连接至电机抱闸检测输入信号BRK_CHK，三极管T6的发射极接地，集电极连接电机抱闸检测输出信号BRK_DET，并且在三极管T6的基极和发射极之间连接有相互并联的电阻R29和电容C3。

优选地，该伺服驱动器（1）的电机抱闸告警输出电路（6）的隔离数字输出电路包括：电阻R18一端接有24V电源，另一端接有电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接有电机抱闸检测输出信号BRK_DET，电阻R18的两端还并联有第二光耦隔离的发光二极管，第二光耦隔离的光敏二极管的一端连接有电阻R24的一端以及电机抱闸控制异常告警信号BRK_ERR，另一端连接地，电阻R24的另一端连接有8V电压。

优选地，一种如权利要求1所述的伺服驱动器的抱闸异常检测方法，其特征在于：电机抱闸检测电路（5）检测电机抱闸控制回路的实际工作状态，并与电机抱闸控制电路（2）输出指令状态进行比较，当两者不一致时，伺服驱动器（1）通过电机抱闸告警输出电路（6）向外部系统或者操作人员输出电机抱闸控制异常的告警信息。

本发明提供的伺服驱动器及控制方法具有如下优点:

1.无需增加外部抱闸检测装置，仅依靠伺服驱动器来完成电机抱闸工作状态的检测，有利于降低伺服驱动器的制造成本；

2.由于能够对电机抱闸状态进行监控，并在电机抱闸异常时，伺服驱动器可对外输出告警信号，从而提高了伺服系统可靠性。

附图说明

图1 现有技术下伺服驱动器直接控制电机抱闸示意图

图2 现有技术下伺服驱动器间接控制电机抱闸示意图

图3 本发明实施例的带电机抱闸监控的伺服驱动器示意图

图4 本发明实施例的电机抱闸控制电路的隔离数字输出电路示意图

图5 本发明实施例的电机抱闸检测电路的抱闸回路电流检测电路示意图

图6 本发明实施例的电机抱闸告警输出电路的隔离数字输出电路示意图

具体实施方式

结合具体实施例对本发明内容进行具体说明如下：

图3为本发明的一种带电机抱闸监控的伺服驱动器的具体实施例，该监控电路包括电机抱闸控制电路、电机抱闸检测电路和电机抱闸告警输出电路。

其中，伺服驱动器（1）内设置有电机抱闸控制电路（2）、电机抱闸检测电路（5）、电机抱闸告警输出电路（6），伺服驱动器（1）外部设置有电机（3）、外部抱闸辅助电路（4）。电机抱闸控制电路（2）分别与电机抱闸检测电路（5）、外部抱闸辅助电路（4）相连接，同时，电机抱闸检测电路（5）与电机抱闸告警输出电路（6）相连接，外部抱闸辅助电路（4）与电机（3）连接。

工作原理如下：电机抱闸控制电路（2）控制电机（3）抱闸的制动与释放，电机抱闸检测电路（5）检测电机抱闸控制回路的实际工作状态，并与电机抱闸控制电路（2）输出指令状态进行比较，当两者不一致时，伺服驱动器（1）通过电机抱闸告警输出电路（6）向外部系统或者操作人员输出电机抱闸控制异常的告警信息，以此完成电机抱闸异常的检测与告警。

图4为采用本实施例所述伺服驱动器的电机抱闸控制电路中采用的隔离数字输出电路图。

其中，电阻R10一端接有+8V电压，另一端接至电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接至伺服驱动器处理器输出的内部电机抱闸控制信号BRK_CTRL，电阻R10的两端并联有第一光耦隔离的发光二极管，第一光耦隔离的光敏二极管的一端连接至继电器的电磁线圈的一端和两个并联二极管的阳极，所述两个并联二极管的阴极连接至继电器的电磁线圈的另一端以及24V电源，所述继电器的电磁线圈控制继电器开关的吸合与断开，从而用于控制伺服驱动器输出的外部电机抱闸控制信号BRK_OUT，第一光耦隔离的光敏二极管的另一端连接至三极管T5的基极，三极管T5的集电极连接至第一光耦隔离的光敏二极管的所述一端，三极管T5的发射极接地，同时，在三极管T5的基极和发射极之间跨接有电阻R17。

图5为采用本实施例所述伺服驱动器的电机抱闸检测电路中的抱闸回路电流检测电路图。

其中电阻R30的一端连接至三极管T6的基极，电阻R30的另一端连接至电机抱闸检测输入信号BRK_CHK，三极管T6的发射极接地，集电极连接电机抱闸检测输出信号BRK_DET，并且在三极管T6的基极和发射极之间连接有相互并联的电阻R29和电容C3。

图6为采用本实施例所述伺服驱动器的电机抱闸告警输出电路采用隔离数字输出电路图。

其中电阻R18一端接有24V电源，另一端接有电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接有电机抱闸检测输出信号BRK_DET，电阻R18的两端还并联有第二光耦隔离的发光二极管，第二光耦隔离的光敏二极管的一端连接有电阻R24的一端以及电机抱闸控制异常告警信号BRK_ERR，另一端连接地，电阻R24的另一端连接有8V电压。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种带电机抱闸监控的伺服驱动器，该伺服驱动器(1)包括电机抱闸控制电路(2)，其特征在于：该伺服驱动器(1)还包括电机抱闸检测电路(5)和电机抱闸告警输出电路(6)，其中所述电机抱闸控制电路(2)分别与所述电机抱闸检测电路(5)以及伺服驱动器(1)外部的外部抱闸辅助电路(4)相连接，同时，所述电机抱闸检测电路(5)与所述电机抱闸告警输出电路(6)相连接，电机抱闸告警输出电路(6)输出抱闸异常告警信息，该伺服驱动器(1)的电机抱闸检测电路(5)中的抱闸回路电流检测电路包括：电阻R30的一端连接至三极管T6的基极，电阻R30的另一端连接至电机抱闸检测输入信号BRK_CHK，三极管T6的发射极接地，集电极连接电机抱闸检测输出信号BRK_DET，并且在三极管T6的基极和发射极之间连接有相互并联的电阻R29和电容C3，所述外部抱闸辅助电路(4)与电机(3)连接。

2.如权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于：该伺服驱动器(1)的电机抱闸控制电路(2)中采用的隔离数字输出电路，该隔离数字输出电路包括：电阻R10一端接有+8V电压，另一端接至电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接至伺服驱动器处理器输出的内部电机抱闸控制信号BRK_CTRL，电阻R10的两端并联有第一光耦隔离的发光二极管，第一光耦隔离的光敏二极管的一端连接至继电器的电磁线圈的一端和两个并联二极管的阳极，所述两个并联二极管的阴极连接至继电器的电磁线圈的另一端以及24V电源，所述继电器的电磁线圈控制继电器开关的吸合与断开，从而控制伺服驱动器(1)输出的外 部电机抱闸控制信号BRK_OUT的信号状态，第一光耦隔离的光敏二极管的另一端连接至三极管T5的基极，三极管T5的集电极连接至第一光耦隔离的光敏二极管的所述一端，三极管T5的发射极接地，同时，在三极管T5的基极和发射极之间跨接有电阻R17。

3.如权利要求1所述的伺服驱动器，其特征在于：该伺服驱动器(1)的电机抱闸告警输出电路(6)的隔离数字输出电路包括：电阻R18一端接有24V电源，另一端接有电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接有电机抱闸检测输出信号BRK_DET，电阻R18的两端还并联有第二光耦隔离的发光二极管，第二光耦隔离的光敏二极管的一端连接有电阻R24的一端以及电机抱闸控制异常告警信号BRK_ERR，另一端连接地，电阻R24的另一端连接有8V电压。

4.一种如权利要求1-3之一所述的伺服驱动器的抱闸异常检测方法，其特征在于：电机抱闸检测电路(5)检测电机抱闸控制回路的实际工作状态，并与电机抱闸控制电路(2)输出指令状态进行比较，当两者不一致时，伺服驱动器(1)通过电机抱闸告警输出电路(6)向外部系统或者操作人员输出电机抱闸控制异常的告警信息。