CN105656591B - 在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法 - Google Patents

在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105656591B
CN105656591B CN201511024070.1A CN201511024070A CN105656591B CN 105656591 B CN105656591 B CN 105656591B CN 201511024070 A CN201511024070 A CN 201511024070A CN 105656591 B CN105656591 B CN 105656591B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fpga
host
encoder
servo
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201511024070.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105656591A (zh
Inventor
郝兆礼
曲强
祝闽
刘砚
徐敏珍
白政巧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HANGZHOU WAHAHA PRECISION MACHINERY Co Ltd
Original Assignee
HANGZHOU WAHAHA PRECISION MACHINERY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HANGZHOU WAHAHA PRECISION MACHINERY Co Ltd filed Critical HANGZHOU WAHAHA PRECISION MACHINERY Co Ltd
Priority to CN201511024070.1A priority Critical patent/CN105656591B/zh
Publication of CN105656591A publication Critical patent/CN105656591A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105656591B publication Critical patent/CN105656591B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0685—Clock or time synchronisation in a node; Intranode synchronisation

Abstract

本发明涉及一种在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法，解决了现有技术的不足，技术方案为：包括步骤一：主机中的ePWM定时器产生同步信号，主机将同步信号发送给FPGA，步骤二：经过延迟之后，主机中的ePWM定时器触发ADC启动电流采样，步骤三：FPGA收到DSP发出的同步信号后，向编码器请求数据，当FPGA根据获取的编码器数据准备好后，发出数据准备好信号通知主机，主机开始接受FPGA数据，步骤四：主机收到的FPGA数据进行转子磁场定向运算，当主机的转子磁场定向运算完成后更改ePWM定时器的寄存器值，步骤五：一个在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的控制周期的信号同步完成。

Description

在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法
技术领域
本发明涉及一种数据采集同步的方法，特别涉及一种在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法。
背景技术
在当前伺服系统中，越来越多的场合需要高精度绝对值编码器，因为有些场合需要长距离传输，编码器的通信采用串行接口。串行接口在传输数据包时需要一定的时间，时间长短取决于数据包长度，波特率等因素。现在伺服电机绝大多数是永磁同步电机，控制策略上采用位置环路，速度环路，转矩环路的三闭环控制。转矩环路是伺服系统的内环，该环路响应参数对另外两个环路有着重要影响。伺服系统转矩环路是通过控制永磁同步电机的励磁电流和转矩电流实现的。需要连续不断高速对电机绕组中的电流进行采样，并根据转子位置进行坐标变换解耦。为了保证绕组电流解耦的准确性，绕组电流的采集和转子位置的采集需要保证同一时刻，所以设计一种电流数据采集和转子位置采集的同步方法是必要的。
中国专利申请号：CN201410059326.1公开日2014年5月21日，公开了一种数据通信设备CPU收发报文保护系统，包含：接口模块用于接收网络驱动向CPU发送的协议报文；开关控制模块分配各个协议对应的固定带宽，并通过若干个开关函数开关对应的协议；资源分配模块根据网络驱动所发送的协议报文，确定各个协议报文的优先级，并给不同的优先级设置对应的权重；报警模块设置警告阀值，为设定的CPU使用率的报警上限值；本发明还提供一种数据通信设备CPU收发报文保护方法。本发明能够保证CPU正常的收发包，防止上报CPU的报文数量过多，导致CPU资源被耗尽，造成系统死机；同时，通过查询CPU的利用率和检测报文的当前流量，动态调整上报CPU的带宽，使得CPU资源得到更有效的利用。但是此技术方案，无法连续不断高速对电机绕组中的电流进行采样，不能根据转子位置进行坐标变换解耦。因此为了保证绕组电流解耦的准确性，绕组电流的采集和转子位置的采集需要保证同一时刻，
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在无法连续不断高速对电机绕组中的电流进行采样，不能根据转子位置进行坐标变换解耦的问题，提供了一种在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法，所述伺服系统包括主机和FPGA、编码器、隔离变压器和总线收发器，所述FPGA与所述主机电连接，所述FPGA依次通过总线收发器与隔离变压器与所述的编码器通信连接，所述在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法包括以下步骤：
步骤一：主机中的ePWM定时器产生同步信号，主机将同步信号发送给FPGA，
步骤二：经过延迟之后，主机中的ePWM定时器触发ADC启动电流采样，
步骤三：FPGA收到DSP发出的同步信号后，向编码器请求数据，当FPGA根据获取的编码器数据准备好后，发出数据准备好信号通知主机，主机开始接受FPGA数据，
步骤四：主机收到的FPGA数据进行转子磁场定向运算，当主机的转子磁场定向运算完成后更改ePWM定时器的寄存器值，
步骤五：一个在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的控制周期的信号同步完成。
采用本发明的方法能够实现伺服电机的准确转子磁场定向控制。DSP与FPGA的通信采用SPI同步串行总线，外加DSP发出的同步信号和FPGA发出的数据准备好信号辅助同步。同步信号为DSP发给FPGA的同步信号，该信号的发出由DSP的ePWM定时器触发发出，再经过一定延迟之后，ePWM定时器触发ADC启动采样。FPGA收到DSP发出的同步信号后，向编码器请求数据，当FPGA把数据准备好后，会通过数据准备好信号通知DSP，DSP开始接受数据。DSP收到数据后再进行转子磁场定向运算，运算完成后更改ePWM定时器的寄存器值，一个控制周期的信号同步就此完成。采用本发明的方法，不仅可以连续不断高速对电机绕组中的电流进行采样，并同步根据转子位置进行坐标变换解耦。保证绕组电流的采集和转子位置的采集需要保证同一时刻，提高了绕组电流解耦的准确性。
作为优选，所述主机为DSP芯片，所述编码器为18位绝对值编码器。
作为优选，DSP芯片与FPGA的通信采用SPI同步串行总线和2个IO口通信。伺服驱动器与编码器通信采用Hiperface DSL通信协议进行通信。该协议符合目前的RS485标准，传输速率达9.216 MBd。数据的传输与驱动周期同步，自动同步驱动器周期，实现了驱动器电路的优化，最短周期为12.15μs，减少电缆和布线成本。RS-485是异步串行半双工通信，接口采用差分方式传输，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统需检测两线之间的电位差来识别数据。本方案通过FPGA、RS-485收发器和总线隔离变压器来实现伺服驱动器与反馈编码器的接口。DSP作为伺服运算的核心，为了保证高精度的转子磁场定向控制，需要同步采集电机转子的位置和电机绕组中的电流数据，DSP与FPGA的接口选用SPI总线外加IO口进行辅助同步通信。FPGA的IPcore实现了反馈编码器编码器的通信解码，包括RS-485数据包的接收以及控制周期的同步。
作为优选，所述DSP芯片为德州仪器公司F28M35H52C1，所述FPGA为Altera公司EP4CE30F23IN7，所述编码器为德国西克18位绝对值编码器EKS36-2KF0A018A，所述总线收发器为为SN65HVD10D型号的RS-485收发器。
作为优选，触发启动ADC电流采样比同步信号发出需要滞后时间ΔT，ΔT为伺服系统电流采样回路的总延时。
本发明的实质性效果是：采用本发明的方法，不仅可以连续不断高速对电机绕组中的电流进行采样，并同步根据转子位置进行坐标变换解耦。保证绕组电流的采集和转子位置的采集需要保证同一时刻，提高了绕组电流解耦的准确性。
附图说明
图1为本发明的一种通信数据流向示意图；
图2为采用本发明方法的一种时序示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例：
一种在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法(参见附图1和附图2)，所述伺服系统包括主机和FPGA、编码器、隔离变压器和总线收发器，所述FPGA与所述主机电连接，所述FPGA依次通过总线收发器与隔离变压器与所述的编码器通信连接，所述在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法包括以下步骤：
步骤一：主机中的ePWM定时器产生同步信号，主机将同步信号发送给FPGA，
步骤二：经过延迟之后，主机中的ePWM定时器触发ADC启动电流采样，
步骤三：FPGA收到DSP发出的同步信号后，向编码器请求数据，当FPGA根据获取的编码器数据准备好后，发出数据准备好信号通知主机，主机开始接受FPGA数据，
步骤四：主机收到的FPGA数据进行转子磁场定向运算，当主机的转子磁场定向运算完成后更改ePWM定时器的寄存器值，
步骤五：一个在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的控制周期的信号同步完成。所述主机为DSP芯片，所述编码器为18位绝对值编码器。DSP芯片与FPGA的通信采用SPI同步串行总线和2个IO口通信。所述DSP芯片为德州仪器公司F28M35H52C1，所述FPGA为Altera公司EP4CE30F23IN7，所述编码器为德国西克18位绝对值编码器EKS36-2KF0A018A，所述总线收发器为为SN65HVD10D型号的RS-485收发器。触发启动ADC电流采样比同步信号发出需要滞后时间ΔT，ΔT为伺服系统电流采样回路的总延时。
采用本发明的方法能够实现伺服电机的准确转子磁场定向控制。DSP与FPGA的通信采用SPI同步串行总线，外加DSP发出的同步信号和FPGA发出的数据准备好信号辅助同步。同步信号为DSP发给FPGA的同步信号，该信号的发出由DSP的ePWM定时器触发发出，再经过一定延迟之后，ePWM定时器触发ADC启动采样。FPGA收到DSP发出的同步信号后，向编码器请求数据，当FPGA把数据准备好后，会通过数据准备好信号通知DSP，DSP开始接受数据。DSP收到数据后再进行转子磁场定向运算，运算完成后更改ePWM定时器的寄存器值，一个控制周期的信号同步就此完成。采用本发明的方法，不仅可以连续不断高速对电机绕组中的电流进行采样，并同步根据转子位置进行坐标变换解耦。提高了绕组电流解耦的准确性。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (4)

1.一种在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法，其特征在于：所述伺服系统包括主机和FPGA、编码器、隔离变压器和总线收发器，所述FPGA与所述主机电连接，所述FPGA依次通过总线收发器与隔离变压器与所述的编码器通信连接，所述在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法包括以下步骤：
步骤一：主机中的ePWM定时器产生同步信号，主机将同步信号发送给FPGA，
步骤二：经过延迟之后，主机中的ePWM定时器触发ADC启动电流采样，
步骤三：FPGA收到DSP发出的同步信号后，向编码器请求数据，当FPGA根据获取的编码器数据准备好后，发出数据准备好信号通知主机，主机开始接受FPGA数据，
步骤四：主机收到的FPGA数据进行转子磁场定向运算，当主机的转子磁场定向运算完成后更改ePWM定时器的寄存器值，
步骤五：一个在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的控制周期的信号同步完成；触发启动ADC电流采样比同步信号发出需要滞后时间ΔT，ΔT为伺服系统电流采样回路的总延时。
2.根据权利要求1所述的在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法，其特征在于：所述主机为DSP芯片，所述编码器为18位绝对值编码器。
3.根据权利要求2所述的在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法，其特征在于：DSP芯片与FPGA的通信采用SPI同步串行总线和2个IO口通信。
4.根据权利要求2所述的在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法，其特征在于：所述DSP芯片为德州仪器公司F28M35H52C1，所述FPGA为Altera公司EP4CE30F23IN7，所述编码器为德国西克18位绝对值编码器EKS36-2KF0A018A，所述总线收发器为为SN65HVD10D型号的RS-485收发器。
CN201511024070.1A 2015-12-30 2015-12-30 在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法 Expired - Fee Related CN105656591B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511024070.1A CN105656591B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511024070.1A CN105656591B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105656591A CN105656591A (zh) 2016-06-08
CN105656591B true CN105656591B (zh) 2018-09-11

Family

ID=56490031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511024070.1A Expired - Fee Related CN105656591B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105656591B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106874237B (zh) * 2017-03-08 2019-08-27 上海冉能自动化科技有限公司 基于二总线的数据同步方法及系统
US9877042B1 (en) * 2017-05-26 2018-01-23 Mitutoyo Corporation Position encoder sample timing system
CN109444529B (zh) * 2018-12-07 2021-06-01 上海辛格林纳新时达电机有限公司 一种基于σδ型adc的电流采样方法和伺服驱动器
CN111446890B (zh) * 2020-03-25 2022-02-11 武汉迈信电气技术有限公司 一种具有电流检测功能的编码器及电流检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101075754A (zh) * 2007-05-18 2007-11-21 南京力导科技股份有限公司 同步采样控制和数据传输方法
CN102508456A (zh) * 2011-09-29 2012-06-20 东南大学 振动监视保护装置的背板总线式结构及其通信控制方法
CN202649763U (zh) * 2012-04-24 2013-01-02 广西大学 一种同步串行传输绝对式编码器解码装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014003407A (ja) * 2012-06-16 2014-01-09 Sony Corp 通信装置、通信システム、および通信制御方法、並びにプログラム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101075754A (zh) * 2007-05-18 2007-11-21 南京力导科技股份有限公司 同步采样控制和数据传输方法
CN102508456A (zh) * 2011-09-29 2012-06-20 东南大学 振动监视保护装置的背板总线式结构及其通信控制方法
CN202649763U (zh) * 2012-04-24 2013-01-02 广西大学 一种同步串行传输绝对式编码器解码装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105656591A (zh) 2016-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105656591B (zh) 在伺服系统中的串行编码器通信时数据采集同步的方法
CN102882626A (zh) 融合b码解码技术的ieee1588智能电网时间传输方法与装置
EP3576353B1 (en) Flexible data rate handling in a data bus receiver
CN105824275B (zh) 一种控制从站伺服驱动器同步主站的方法
CN106162528B (zh) LoRa信号与蓝牙信号转换模块、转换方法及信号发送装置
CN104104288B (zh) 一种高速电机转子位置的检测设备及处理方法
CN112422219A (zh) 以太网接口和相关系统、方法和设备
CN106506347A (zh) 一种用于空管系统的多协议数据通信网关设备
CN101719922A (zh) Profibus-dp工业现场总线与无线zigbee间的协议转换装置和方法
CN103078401B (zh) 变电站时间同步和采样同步的系统和方法
WO2014205936A1 (zh) 一种基于点对点报文同步的采样及控制方法
CN101917322B (zh) 一种自适应多总线融合方法
CN103401772A (zh) 一种ETHERNET/IP工业以太网到Profibus-DP现场总线的转换装置
CN105449861B (zh) 基于iec61850的绝缘在线同步无线监测网关装置
CN103401866A (zh) 一种PowerLink工业以太网到Profibus-DP现场总线的转换装置
CN112671598A (zh) 一种适用于电力系统控制保护装置的电力专用算法硬件模块
CN105739393B (zh) 一种高速实时电源并联系统
CN202818337U (zh) 一种基于fpga的iec61588v2事件报文检测器
CN206149298U (zh) 一主多从通信网络的通信装置
CN105262655B (zh) 一种可兼容can2.0总线的具有更高速率的通信方法
Ma et al. A sensor network for buildings based on the DALI bus
CN102117254B (zh) 基于嵌入式系统实现数据异步接收的方法
Liang et al. Intelligent Substation Switch Traffic Scheduling Model Based on Time-Sensitive Network
CN206989881U (zh) 一种高速高精度测角电路板
Yang et al. The design of distributed control system based on CAN Bus

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180911

Termination date: 20211230