CN105007018A - 一种伺服驱动系统及其断电位置控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服驱动系统断电位置控制方法，包括步骤：当检测到所述伺服驱动系统的主三相电源断电时，获得伺服电机的编码器的当前编码器反馈值；根据所述当前编码器反馈值计算获得一给定位置；在具有延时功能的控制电源的控制下，所述伺服驱动系统中的伺服驱动器驱动所述伺服电机继续运动，运动至所述给定位置并停机；获得所述给定位置所对应的编码器反馈值，并存储。本发明还公开了相应的伺服驱动系统。通过实施本发明的技术方案，在主电源突然断电时，可以精确控制伺服电机继续运动一个确定的距离，并保存该距离信息，安全可靠且可降低成本。

Description

一种伺服驱动系统及其断电位置控制方法

技术领域

本发明涉及伺服驱动系统领域，尤其涉及一种伺服驱动系统及其断电位置控制方法。

背景技术

在一些伺服驱动器驱动伺服电机的应用场合，不可以避免会出现意外断电的情形，此时，需要把伺服电机及时停住，而且停在适当位置，下一次上电从此位置继续工作。比如横机（针织机的一种）就需要具有断电续织功能，一件衣服没有织完，如果突然断电，则需要在恢复供电时能够在原位置重新开始工作，否则会造成很大的损失。

伺服驱动电机在工作时，如果遇到电网突发断电（即伺服驱动器主电源断电），则伺服电机还会继续转动，直到欠压停止转动，但此时停止位置是不可控的。且由于伺服电机使用的是增量式编码器，不知何时断电，当伺服驱动器电源重新上电后，上次断电时的电机位置没有保存下来，则伺服驱动器会认为当前伺服电机的位置为初始位置（0位置）。

现有的技术中，在伺服驱动系统中增加一个不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS），在电网断电后仍可维持伺服驱动系统工作一段时间，使伺服电机在初始位置（0位置）停止。但是现有的UPS电源一般比较昂贵，这样会增加伺服驱动系统的成本。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明实施例一种伺服驱动系统及其断电位置控制方法，在主电源突然断电时，可以精确控制伺服电机继续运动一个确定的距离，并保存该距离信息，安全可靠且可降低成本。

为了达到上述发明目的，本发明实施例提供了一种伺服驱动系统断电位置控制方法，所述方法包括如下步骤：

当检测到所述伺服驱动系统的主三相电源断电时，获得伺服电机的编码器的当前编码器反馈值；

根据所述当前编码器反馈值计算获得一给定位置；

在具有延时功能的控制电源的控制下，所述伺服驱动系统中的伺服驱动器驱动所述伺服电机继续运动，运动至所述给定位置并停机；

获得所述给定位置所对应的编码器反馈值，并存储。

优选地，进一步包括：

当所述伺服驱动系统的主三相电源恢复供电后，获得所述存储的编码器反馈值所对应的给定位置信息，并控制所述伺服电机从所述给定位置继续工作。

优选地，所述根据所述当前编码器反馈值计算获得一给定位置的步骤进一步包括：

根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向；

根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，所述预定公式为：

A=[取整（x/k）±i]*k

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，k为第一整数，i为第二整数；当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

优选地，所述根据所述当前编码器反馈值计算获得一给定位置的步骤进一步包括：

根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向；

根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，所述预定公式为：

A=x±Δ

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，Δ为一固定值，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

优选地，根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向的步骤具体为：

将所述当前编码器反馈值与初始位置进行比较；

如果所述当前编码器反馈值大于所述初始位置，则判定所述伺服电机的旋转方向为逆时针；

如果所述当前编码器反馈值小于所述初始位置，则判定所述伺服电机的旋转方向为顺时针。

相应地，本发明实施例的另一方面还提供了一种伺服驱动系统，其包括伺服驱动器和伺服电机，所述伺服电机中设置有编码器，其所述伺服驱动器进一步包括：

断电检测单元，用于检测与所述伺服驱动器连接的主三相电源是否断电；

反馈值获得单元，用于从所述编码器获得编码器反馈值；

给定位置获得单元，用于在断电检测单元检测到主三相电源断电时，根据所述反馈值获得单元所获得的当前编码器反馈值，计算获得一给定位置；

驱动单元，用于在具有延时功能的控制电源的控制下，驱动所述伺服电机继续运动，运动至所述给定位置并停机；

存储单元，用于存储所述伺服电机运动到所述给定位置时所述编码器所反馈的编码器反馈值。

优选地，进一步包括：

续电控制单元，用于在所述伺服驱动系统的主三相电源恢复供电后，根据所述存储的编码器反馈值所对应的给定位置信息，控制所述伺服电机从所述给定位置继续工作。

优选地，所述给定位置获得单元进一步包括：

旋转方向判断单元，用于根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向；

计算单元，用于根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，所述预定公式为：

A=[取整（x/k）±i]*k

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，k为第一整数，i为第二整数；当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

优选地，所述给定位置获得单元进一步包括：

旋转方向判断单元，用于根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向；

计算单元，用于根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，所述预定公式为：

A=x±Δ

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，Δ为一固定值，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

优选地，所述旋转方向判断单元具体通过下述方式确定伺服电机的旋转方向：

将所述当前编码器反馈值与初始位置进行比较；

如果所述当前编码器反馈值大于所述初始位置，则判定所述伺服电机的旋转方向为逆时针；

如果所述当前编码器反馈值小于所述初始位置，则判定所述伺服电机的旋转方向为顺时针。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的技术方案，通过在检测到主电源断电后，根据此时的当前编码器反馈值，计算获得一个确定的给定位置，通过具有延时功能的控制电源，伺服系统的驱动电路控制伺服电机继续运转至该给定位置并停机，且存储该给定位置信息，从而可以在主电源恢复供电后，控制该伺服电机从该给定位置继续开始工作；这样，在电源断电时，该伺服电机的停止位置是确定，从而可以精确地控制伺服电机重新启动的位置，保证了工作的连续性；

实施本发明实施例提供的技术方案，安全可靠，且无需现有技术中的UPS电源，可以显著降低系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种伺服驱动系统的断电位置控制方法一个实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的一种伺服驱动系统一个实施例的结构示意图；

图3是图2中给定位置获得单元的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详见说明。

如图1所示，是本发明提供的一种伺服驱动系统的断电位置控制方法一个实施例，在该实施例中，该伺服驱动系统的断电位置控制方法用于在伺服驱动系统突然断电时，控制伺服电机继续转动至一特定的位置，该方法包括如下步骤：

步骤S10，当检测到伺服驱动系统的主三相电源（AC电源）断电时，获得伺服电机的编码器的当前编码器反馈值；

步骤S12，根据当前编码器反馈值计算获得一给定位置。

其中，步骤S12进一步包括：

根据当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定伺服电机的旋转方向，具体地，将当前编码器反馈值与初始位置（如0值）进行比较；如果当前编码器反馈值大于初始位置，则判定伺服电机的旋转方向为逆时针；如果当前编码器反馈值小于初始位置，则判定伺服电机的旋转方向为顺时针；

根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，预定公式为：

A=[取整（x/k）±i]*k

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，k为第一整数，i为第二整数；当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

例如在一个例子中，对K取值为288，对i取值为10，则在上式中，该给定位置A = [ 取整( x / 288 ) ± 10 ] * 288，其结果为288的整数倍位置；

步骤S122，在具有延时功能的控制电源（DC）的控制下，伺服驱动系统中的伺服驱动器驱动伺服电机继续运动，运动至给定位置并停机，其中，具有延时功能的控制电源可以通过多种方式实现，例如，在一些实施例中，可以直接通过伺服母线电容电量的缓慢放电来实现，或者也可以通过类似的延时电路来实现，在此不进行详述；

步骤S124，获得给定位置所对应的编码器反馈值，并存储。

步骤S126，当伺服驱动系统的主三相电源恢复供电后，获得存储的编码器反馈值所对应的给定位置信息，并控制伺服电机从给定位置继续工作。

可以理解的是，在步骤S12中的公式中，该K与i是预先设定好的，例如可以通过不断实验得出该两个值，此处注意需保证通过该公式算出的给定位置A需小于伺服电机在断电后所能运行的最大位置L，以便能控制该伺服电机停止在该给定位置上，并能存储该位置的编码器反馈值。

同样地，可以理解的是，在其他的一些实施例中，该预定位置A也可以是在当前编码器反馈值上直接加上（或减去）一个固定值Δ。则在步骤S12中的公式为：

A=x±Δ

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，Δ为一固定值，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。同样，此处Δ值为预先设定，此处注意需保证通过该公式算出的给定位置A需小于伺服电机在断电后所能运行的最大位置L，以便能控制该伺服电机停止在该给定位置上，并能存储该位置的编码器反馈值。

如图2所示，示出了本发明提供的一种伺服驱动系统一个实施例的结构示意图。在该实施例中，该伺服驱动系统包括伺服驱动器1和伺服电机2，该伺服电机2中设置有编码器20，伺服驱动器1进一步包括：

断电检测单元10，用于检测与伺服驱动器1连接的主三相电源（AC电源）是否断电；

反馈值获得单元11，用于从编码器3获得编码器反馈值；

给定位置获得单元12，用于在断电检测单元10检测到主三相电源断电时，根据反馈值获得单元11所获得的当前编码器反馈值，计算获得一给定位置；

驱动单元13，用于在具有延时功能的控制电源（DC）的控制下，驱动伺服电机2继续运动，运动至给定位置并停机；

存储单元14，用于存储伺服电机2运动到给定位置时，编码器20所反馈的编码器反馈值。

续电控制单元15，用于在伺服驱动系统的主三相电源恢复供电后，根据存储的编码器反馈值所对应的给定位置信息，控制伺服电机3从给定位置继续工作。

进一步参照图3所示，在一个实施例中，给定位置获得单元12进一步包括：

旋转方向判断单元120，用于根据当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定伺服电机3的旋转方向，具体地，其通过如下的方式来确定伺服电机的旋转方向：将当前编码器反馈值与初始位置（如0值）进行比较；如果当前编码器反馈值大于初始位置，则判定伺服电机的旋转方向为逆时针；如果当前编码器反馈值小于初始位置，则判定伺服电机的旋转方向为顺时针；

计算单元122，用于根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，预定公式为：

A=[取整（x/k）±i]*k

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，k为第一整数，i为第二整数；当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

可以理解的是，在计算单元122所采用的公式中，该K与i是预先设定好的，例如可以通过不断实验得出该两个值，此处注意需保证通过该公式算出的给定位置A需小于伺服电机在断电后所能运行的最大位置L（该L值可以通过诸如实验获得），以便能控制该伺服电机停止在该给定位置上，并能存储该位置的编码器反馈值。

同样地，可以理解的是，在其他的一些实施例中，该预定位置A也可以是在当前编码器反馈值上直接加上（或减去）一个固定值Δ。则计算单元122所采用的公式为：

A=x±Δ

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，Δ为一固定值，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。同样，此处Δ值为预先设定，此处注意需保证通过该公式算出的给定位置A需小于伺服电机在断电后所能运行的最大位置L，以便能控制该伺服电机停止在该给定位置上，并能存储该位置的编码器反馈值。

可以理解的是，更多的细节，可以参考前述对图1的描述。

本发明实施例提供的技术方案，通过在检测到主电源断电后，根据此时的当前编码器反馈值，计算获得一个确定的给定位置，通过具有延时功能的控制电源，伺服系统的驱动电路控制伺服电机继续运转至该给定位置并停机，且存储该给定位置信息，从而可以在主电源恢复供电后，控制该伺服电机从该给定位置继续开始工作；这样，在电源断电时，该伺服电机的停止位置是确定，从而可以精确地控制伺服电机重新启动的位置，保证了工作的连续性；

实施本发明实施例提供的技术方案，安全可靠，且无需现有技术中的UPS电源，可以显著降低系统成本。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种伺服驱动系统断电位置控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

当检测到所述伺服驱动系统的主三相电源断电时，获得伺服电机的编码器的当前编码器反馈值；

根据所述当前编码器反馈值计算获得一给定位置；

在具有延时功能的控制电源的控制下，所述伺服驱动系统中的伺服驱动器驱动所述伺服电机继续运动，运动至所述给定位置并停机；

获得所述给定位置所对应的编码器反馈值，并存储。

2.如权利要求1所述的伺服驱动系统断电位置控制方法，其特征在于，进一步包括：

当所述伺服驱动系统的主三相电源恢复供电后，获得所述存储的编码器反馈值所对应的给定位置信息，并控制所述伺服电机从所述给定位置继续工作。

3.如权利要求2所述的伺服驱动系统断电位置控制方法，其特征在于，所述根据所述当前编码器反馈值计算获得一给定位置的步骤进一步包括：

根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向；

根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，所述预定公式为：

A=[取整（x/k）±i]*k

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，k为第一整数，i为第二整数；当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

4.如权利要求2所述的伺服驱动系统断电位置控制方法，其特征在于，所述根据所述当前编码器反馈值计算获得一给定位置的步骤进一步包括：

根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向；

根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，所述预定公式为：

A=x±Δ

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，Δ为一固定值，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

5.如权利要求3或4所述的伺服驱动系统断电位置控制方法，其特征在于，根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向的步骤具体为：

将所述当前编码器反馈值与初始位置进行比较；

如果所述当前编码器反馈值大于所述初始位置，则判定所述伺服电机的旋转方向为逆时针；

如果所述当前编码器反馈值小于所述初始位置，则判定所述伺服电机的旋转方向为顺时针。

6.一种伺服驱动系统，其包括伺服驱动器和伺服电机，所述伺服电机中设置有编码器，其特征在于，所述伺服驱动器进一步包括：

断电检测单元，用于检测与所述伺服驱动器连接的主三相电源是否断电；

反馈值获得单元，用于从所述编码器获得编码器反馈值；

给定位置获得单元，用于在断电检测单元检测到主三相电源断电时，根据所述反馈值获得单元所获得的当前编码器反馈值，计算获得一给定位置；

驱动单元，用于在具有延时功能的控制电源的控制下，驱动所述伺服电机继续运动，运动至所述给定位置并停机；

存储单元，用于存储所述伺服电机运动到所述给定位置时所述编码器所反馈的编码器反馈值。

7.如权利要求6所述的一种伺服驱动系统，其特征在于，进一步包括：

续电控制单元，用于在所述伺服驱动系统的主三相电源恢复供电后，根据所述存储的编码器反馈值所对应的给定位置信息，控制所述伺服电机从所述给定位置继续工作。

8.如权利要求7所述的一种伺服驱动系统，其特征在于，所述给定位置获得单元进一步包括：

旋转方向判断单元，用于根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向；

计算单元，用于根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，所述预定公式为：

A=[取整（x/k）±i]*k

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，k为第一整数，i为第二整数；当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

9.如权利要求7所述的一种伺服驱动系统，其特征在于，所述给定位置获得单元进一步包括：

旋转方向判断单元，用于根据所述当前编码器反馈值与初始位置的关系，确定所述伺服电机的旋转方向；

计算单元，用于根据当前编码器反馈值以及与旋转方向相对应的预定的公式，计算获得给定位置，所述预定公式为：

A=x±Δ

其中，A为给定位置， x为断电瞬间的当前编码器反馈值，Δ为一固定值，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“+”，当伺电机的旋转方向为逆时针时，公式中取“-”。

10.如权利要求8或9所述的伺服驱动系统，其特征在于，所述旋转方向判断单元具体通过下述方式确定伺服电机的旋转方向：

将所述当前编码器反馈值与初始位置进行比较；

如果所述当前编码器反馈值大于所述初始位置，则判定所述伺服电机的旋转方向为逆时针；

如果所述当前编码器反馈值小于所述初始位置，则判定所述伺服电机的旋转方向为顺时针。