CN105373079A - 一种运动控制器与伺服驱动器协同控制系统 - Google Patents

一种运动控制器与伺服驱动器协同控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种运动控制器与伺服驱动器协同控制系统，包括运动控制器与伺服驱动器，运动控制器、伺服驱动器均包括：DSP核心模块、AI/AO模块、DI/DO模块、总线模块FPGA模块，其中，在运动控制器、伺服驱动器中，所述AI/AO模块、DI/DO模块通过FPGA模块与DSP核心模块连接，运动控制器、伺服驱动器的AI/AO模块、DI/DO模块以及总线模块均一一对应相连，运动控制器、伺服驱动器均还包括按键模块，按键模块与FPGA模块连接。本发明的运动控制器与伺服控制器时具有脉冲、总线和模拟量连接，通讯方式的选择通过按键模块设定，可以柔性配置传输模式，灵活配置运动控制器与伺服驱动器的信号传输方式。

Description

一种运动控制器与伺服驱动器协同控制系统
技术领域
本发明属于数控机械自动化控制技术领域，具体涉及一种运动控制器与伺服驱动器协同控制系统。
背景技术
运动控制系统包括运动控制器、伺服驱动器和伺服电机三部分，各自的职能为：运动控制器按给定位置和速度指令规划运动轨迹并把运动指令发送到伺服驱动器；伺服驱动器把运动指令转换成开关信号，通过控制驱动功率模块的通断来控制电机的三相电的通电顺序和时间；伺服电机按照三相电的通电节拍完成相应的运动。
目前运动控制器与伺服驱动器的连接方式有以下三种：脉冲型、总线型和模拟量型。脉冲型的传输方式具有的缺点是一旦出现多或少脉冲，伺服系统无法鉴别，依然按照给定的脉冲控制电机运行；总线型的通讯方式存在的缺点是通信协议复杂，对硬件的处理能力和稳定性要求较高。模拟量型的传输方式存在“零飘”和抗干扰性差等缺点。现有的产品只是拥有其中一种技术，即只能在上述三种连接方式中选择一种。
现有的运动控制器只是开环，伺服驱动器具有位置、速度、转矩/电流三闭环控制。运动控制器与伺服驱动器之间是相互分离的两个控制系统。执行机构的位置、速度以及转矩不能根据应用场合在运动控制器和伺服驱动器之间灵活组合和配置控制模式。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种集成运动控制与伺服驱动系统，同时具有脉冲、总线和模拟量连接，可以柔性配置传输模式的运动控制器与伺服驱动器协同控制系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种运动控制器与伺服驱动器协同控制系统，包括运动控制器与伺服驱动器，其特征在于：
所述运动控制器、伺服驱动器均包括：
DSP核心模块，用于控制算法的计算；
AI/AO模块，用于运动控制器与伺服驱动器的模拟信号通讯，以及外部模拟信号的输入和输出模拟控制信号；
DI/DO模块，用于运动控制器与伺服驱动器的数字信号通讯，以及外部数字信号的输入和输出数字控制信号；
总线模块，用于运动控制器与伺服驱动器的总线连接通讯方式；
FPGA模块，用于产生脉冲以及计算编码器角度；
其中，在运动控制器、伺服驱动器中，所述AI/AO模块、DI/DO模块通过FPGA模块与DSP核心模块连接，所述运动控制器、伺服驱动器的AI/AO模块、DI/DO模块以及总线模块均一一对应相连，所述运动控制器、伺服驱动器均还包括用于配置运动控制器与伺服驱动器的通讯方式以及控制模式的按键模块，所述按键模块与FPGA模块连接。
具体的，所述运动控制器与伺服驱动器协同控制系统还包括设置在电机的电机编码器，所述运动控制器、伺服驱动器均还包括：
232/485串口模块，用于与外部串口通讯；
存储模块，用于保存数字和程序；
电源模块，用于提供运动控制器和伺服驱动器的电源；
编码器接口模块，与电机编码器连接，用于接收电机附带的光电编码器脉冲信号或者旋转编码器输出信号，在运动控制器、伺服驱动器中，所述232/485串口模块、存储模块、编码器接口模块与DSP核心模块连接，所述电源模块与DSP核心模块、FPGA模块连接。
具体的，所述运动控制器还包括：
数显模块，用于显示电机运行状态以及相关的报警信号；
网口模块，与外部设备联网，分享数据，实施实时监控，
所述数显模块、网口模块与DSP核心模块连接。
具体的，所述伺服驱动器还包括：
IPM模块，用于将直流电转换成三相交流电；
电容模块：用于对整流后的电信号进行滤波；
整流模块：用于将输入的三相市电转换成两项直流电，
所述整流模块的输入端与外接的交流电连接，输入端与电容模块连接，所述电容模块与IPM模块连接。
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
本发明的运动控制器与伺服控制器时具有脉冲、总线和模拟量连接，脉冲通讯通过DI/DO模块连接；模拟量通讯通过AI/AO模块连接；总线通讯通过总线模块连接；通讯方式的选择通过按键模块设定，可以柔性配置传输模式，灵活配置运动控制器与伺服驱动器的信号传输方式。如要求中低速的单向传输指令，则可以选用脉冲传输方式；要求快速的单向传输指令则可以用模拟量传输方式；要求快速而且是双向的通讯模式，则可以用总线传输方式；如果要求高度的稳定性，则可以三种方式同时传输，进行冗余校准。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
一种运动控制器与伺服驱动器协同控制系统，包括运动控制器与伺服驱动器，其中，运动控制器和伺服驱动器都有的模块：
dsp核心模块：负责控制算法的计算；
AI/AO模块：运动控制器与伺服驱动器的模拟信号通讯，以及外部模拟信号的输入和输出模拟控制信号；
DI/DO模块：运动控制器与伺服驱动器的数字信号通讯，以及外部数字信号的输入和输出数字控制信号；
总线模块：运动控制器与伺服驱动器的总线连接通讯方式；
232/485串口模块：与外部串口通讯，如电脑等；。
存储模块：保存数字和程序等；
FPGA模块：产生脉冲以及计算编码器角度等；
按键模块：配置运动控制器与伺服驱动器的通讯方式以及控制模式；
电源模块：提供运动控制器和伺服驱动器的电源；
编码器接口模块：与电机编码器连接，接收电机附带的光电编码器脉冲信号或者旋转编码器输出信号。
此外，运动控制器还具有以下模块：
数显模块：显示电机运行状态(如速度、位置等)以及相关的报警信号(如过流、过压等)；
网口模块：与外部设备联网，分享数据，实施实时监控等。
伺服驱动器还具有以下模块：
IPM模块：把直流电转换成三相交流电；
电容模块：对整流后的电信号进行滤波等；
整流模块：把输入的三相市电转换成两项直流电。
本发明的运动控制器与伺服控制器时具有脉冲、总线和模拟量连接，脉冲通讯通过DI/DO模块连接；模拟量通讯通过AI/AO模块连接；总线通讯通过总线模块连接；通讯方式的选择通过按键模块设定，可以柔性配置传输模式，灵活配置运动控制器与伺服驱动器的信号传输方式。如要求中低速的单向传输指令，则可以选用脉冲传输方式；要求快速的单向传输指令则可以用模拟量传输方式；要求快速而且是双向的通讯模式，则可以用总线传输方式；如果要求高度的稳定性，则可以三种方式同时传输，进行冗余校准。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但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作的改变、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 (4)

1.一种运动控制器与伺服驱动器协同控制系统，包括运动控制器与伺服驱动器，其特征在于：
所述运动控制器、伺服驱动器均包括：
DSP核心模块，用于控制算法的计算；
AI/AO模块，用于运动控制器与伺服驱动器的模拟信号通讯，以及外部模拟信号的输入和输出模拟控制信号；
DI/DO模块，用于运动控制器与伺服驱动器的数字信号通讯，以及外部数字信号的输入和输出数字控制信号；
总线模块，用于运动控制器与伺服驱动器的总线连接通讯方式；
FPGA模块，用于产生脉冲以及计算编码器角度；
其中，在运动控制器、伺服驱动器中，所述AI/AO模块、DI/DO模块通过FPGA模块与DSP核心模块连接，所述运动控制器、伺服驱动器的AI/AO模块、DI/DO模块以及总线模块均一一对应相连，所述运动控制器、伺服驱动器均还包括用于配置运动控制器与伺服驱动器的通讯方式以及控制模式的按键模块，所述按键模块与FPGA模块连接。
2.根据权利要求1所述的运动控制器与伺服驱动器协同控制系统，其特征在于：所述运动控制器与伺服驱动器协同控制系统还包括设置在电机的电机编码器，所述运动控制器、伺服驱动器均还包括：
232/485串口模块，用于与外部串口通讯；
存储模块，用于保存数字和程序；
电源模块，用于提供运动控制器和伺服驱动器的电源；
编码器接口模块，与电机编码器连接，用于接收电机附带的光电编码器脉冲信号或者旋转编码器输出信号，在运动控制器、伺服驱动器中，所述232/485串口模块、存储模块、编码器接口模块与DSP核心模块连接，所述电源模块与DSP核心模块、FPGA模块连接。
3.根据权利要求1或2所述的运动控制器与伺服驱动器协同控制系统，其特征在于：所述运动控制器还包括：
数显模块，用于显示电机运行状态以及相关的报警信号；
网口模块，与外部设备联网，分享数据，实施实时监控，
所述数显模块、网口模块与DSP核心模块连接。
4.根据权利要求1或2所述的运动控制器与伺服驱动器协同控制系统，其特征在于：所述伺服驱动器还包括：
IPM模块，用于将直流电转换成三相交流电；
电容模块：用于对整流后的电信号进行滤波；
整流模块：用于将输入的三相市电转换成两项直流电，
所述整流模块的输入端与外接的交流电连接，输入端与电容模块连接，所述电容模块与IPM模块连接。
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