CN105763553A - 自适应伺服编码器兼容方法和自适应伺服编码器接口装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子设备领域，公开了自适应伺服编码器的兼容方法和自适应伺服编码器接口装置。所述方法包括：通过伺服驱动器在编码器的通讯协议内选择一种协议进行加载，以加载的通讯协议通过编码器接口发送请求信号，如果伺服驱动器通过编码器接口接收到响应信号，则进行通讯；如果未接收到响应信号，则重新循环上述步骤，直至接收到所述响应信号。为实现上述兼容方法的自适应伺服编码器接口装置(10)包含内部芯片1(101)、内部芯片2(102)和编码器接口(103)；内部芯片1(101)用于从内部芯片2(102)内选择一种通讯协议进行加载，并以加载的通讯协议，通过编码器接口(103)发送请求信号；实现伺服驱动器能够兼容第三方伺服电机的目的。

Description

自适应伺服编码器兼容方法和自适应伺服编码器接口装置

技术领域

本发明涉及电子设备，特别涉及自适应伺服编码器的兼容技术。

背景技术

目前，伺服驱动器和电机已经广泛使用在各类工业领域中，然而伺服驱动器只能识别与其配套制造商生产的伺服电机的通讯协议，不能识别出不同制造商生产的伺服电机的通讯协议，无法相互直接通信，所以不同制造商生产的伺服驱动器和电机无法直接配套使用，因此伺服驱动器和电机常常是捆绑销售后一起配套使用的，售价较高，使用也不灵活。

而且伺服驱动器必须知道伺服电机如电流、电压、功率等参数后才能配套使用，所以不仅不同厂家制造的伺服驱动器和伺服电机之间无法直接配套使用，甚至同一制造商只要其伺服驱动器和伺服电机因上述参数不完全一致也无法直接配套使用。

当伺服驱动器必须要兼容第三方伺服电机即必须与其配套使用时，需要人为地设置编码器参数和电机参数，才能达到两者之间配套使用的目的。但目前越来越多的场合需要伺服驱动器能够兼容第三方伺服电机，但是采用上述现有方法，费时费力，使用极不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应伺服编码器的兼容方法和一种自适应伺服编码器接口装置，使得无须人为设置，伺服驱动器可以直接兼容第三方伺服电机。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种自适应伺服编码器的兼容方法，包含以下步骤：

A、伺服驱动器在所有可能的电机编码器的通讯协议内选择一种通讯协议进行加载；

B、伺服驱动器以加载的通讯协议，通过编码器接口发送请求信号；

C、如果伺服驱动器通过所述编码器接口接收到响应信号，则以所述加载的通讯协议与电机编码器进行通讯；如果伺服驱动器未接收到响应信号，则在预存的通讯协议中重新选择一种通讯协议进行加载，并重复步骤B和步骤C，直至接收到所述响应信号或遍历完预存的所有通讯协议。

与此相应，本发明的另一个目的是提供自适应伺服编码器接口装置，这种自适应伺服编码器接口装置，不需要用户手工设置编码器参数，就可直接使用，具有良好的兼容性。

本发明提供的自适应伺服编码器接口装置包含：第一内部芯片、第二内部芯片和编码器接口；第一内部芯片分别与第二内部芯片和编码器接口通信连接；第二内部芯片用于存储所有可能的电机编码器的通讯协议；所述第一内部芯片用于从第二内部芯片内选择一种通讯协议进行加载，并以加载的通讯协议，通过编码器接口发送请求信号；所述第一内部芯片还用于在通过编码器接口接收到响应信号时，以加载的通讯协议与电机编码器进行通讯；在未接收到响应信号时，从第二内部芯片存储的通讯协议中重新选择一种通讯协议进行加载，并以重新加载的通讯协议，通过编码器接口发送请求信号，直至接收到所述响应信号或遍历完预存的所有通讯协议。

本发明实施方式相对于现有技术而言，创新一种自动建立通信连接的自适应伺服编码器兼容方法和接口装置，不需要人为干预，伺服驱动器可以从所有可能的电机编码器的通讯协议中自动找出能识别第三方电机编码器的通讯协议，采用相应的通讯协议与编码器通信，而电机编码器与伺服电机是一体的，所以伺服驱动器可以直接识别第三方伺服电机的所有参数，达到兼容第三方伺服电机的功能，从而大大方便了用户使用第三方电机，节省了人为设置编码器参数时间，同时驱动器和电机无须同时购买，降低了采购成本。

另外，一般情况下通过FPGA硬件逻辑实现各编码器的通讯协议，让伺服驱动器能识别出各编码器的通讯协议。但由于全部编码器的通讯协议占用容量较大，把所有编码器的通讯协议放到FPGA中不经济，做为一种优选，可将各编码器的通讯协议储存在一个低成本的第二内部芯片中，以避免对FPGA的高容量要求，伺服驱动器的现场可编程门阵列FPGA可从该第二内部芯片中读取一种通讯协议然后进行加载。

做为优选方案，可以在电机编码器内预设电子标签，该电子标签携带电机的参数信息；伺服驱动器从所述电机编码器读取所述电子标签。该电子标签中存储电机的型号等参数，使得编码器内部存储了这些信息，由于编码器与电机是一体的，所以即使换了一台伺服驱动器，也可以让更换后的伺服驱动器自动识别电机，克服了传统上需要用户手动将电机参数输入伺服驱动器的麻烦。

作为优选，自适应伺服编码器接口装置还包括编码器适配器，该编码器适配器以可拆卸式插接于伺服驱动器上；伺服驱动器通过编码器接口向电机编码器发送的请求信号时，是经过该编码器适配器发送至电机编码器。使得在伺服驱动器本体端不更改任何硬件的前提下，编码器的供电电压与伺服驱动器的电压能保持一致。

作为优选，自适应伺服编码器接口装置包含两路接口，分别为RS485半双工总线通讯型接口或RS485全双工总线通讯型接口，RS485半双工为异步通讯方式，根据编码器通讯协议的不同工作在异步通讯模式或者同步通讯模式。异步通讯模式下，时钟频率已固定，只有数据信号没有时钟信号，仅使用一路RS485传输数据信号；而同步通讯模式，使用两路RS485进行信号传输，一路数据信号，另一路时钟信号，同步传输，这样该接口装置既能支持异步也能支持同步通讯模式。

另外，可以电机编码器内预设电子标签，该电子标签携带电机的参数信息；在所述伺服驱动器通过所述编码器接口接收到响应信号后,自适应伺服编码器接口装置中的第一内部芯片从电机编码器读取电子标签。由于编码器与电机是一体的，所以即使换了一台伺服驱动器，也可以让更换后的伺服驱动器自动识别电机，不需要用户人为将电机参数输入伺服驱动器。

附图说明

图1是本发明第一实施方式提供自适应伺服编码器的兼容方法的实现流程图；

图2是本发明自适应伺服编码器的兼容方法步骤S101的具体实现流程图；

图3是本发明第一实施方式的结构示意图；

图4是本发明第二实施方式提供的自适应伺服编码器兼容方法的实现流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

图1示出本发明第一实施方式提供自适应伺服编码器的兼容方法的实现流程图，详述如下：

在步骤S101中，伺服驱动器在所有可能的电机编码器的通讯协议内选择一种通讯协议进行加载；

需要说明的是，发明的实施例提供的自适应伺服编码器的兼容方法可以应用于多种国家的相同品牌或者不同品牌之间的伺服驱动器和伺服电机编码器，在此不作任何限定。电机编码器的通讯协议可以为基于Endat协议、基于BISS协议或者是RS485自由通讯协议等，在此不作任何限定。

在步骤S102中，伺服驱动器以该加载的通讯协议，通过编码器接口向编码器发送请求信号。

在步骤S103中，判断伺服驱动器是否通过编码器接口接收到编码器的响应信号；如果收到响应信号，则进入步骤S104以加载的通讯协议与编码器进行通讯。如果伺服驱动器未接收到所述响应信号，则进入步骤S105，判断伺服驱动器是否已加载过预存的所有的通信协议，如是，进入步骤S106结束工作状态并提示；如否，返回步骤S101伺服驱动器在预存的通讯协议中重新选择一种通讯协议进行加载，并重复步骤S101至步骤S103过程，直至接收到所述响应信号或遍历完预存的所有通讯协议结束工作。

图2示出了本发明的实施例提供的自适应伺服编码器的兼容方法步骤S101所述伺服驱动器在所有可能的电机编码器的通讯协议内选择一种通讯协议进行加载的具体实现流程图。

在步骤S201中，伺服驱动器在所有可能的电机编码器的通讯协议中选择一种协议，可以是事先按顺序排好的协议选择，也可以是随机选择，在此不作限定。如果伺服驱动器刚通电开机开始选择的时候，可以从伺服驱动器上一次工作状态的最后选择的通讯协议开始，也可以是随机选择，在此不作限定。全新机器第一次开机可以是出厂时状态的默认的通讯协议开始。

在步骤S202中，判断步骤S201中重新选择的通讯协议是否是已选择过的通讯协议，如果是已选择的协议，则返回步骤S201重新选择通讯协议，如果不是已选择过的协议，则进入步骤S203，加载该通讯协议。

为了更好了说明上述第一实施方式所表述的兼容方法，图3结合图1和图2，示出了实现上述兼容方法的一个具体结构示意图，所图3所示，一个自适应伺服编码器接口装置30包含预先存储所有可能的电机编码器的通讯协议的内部芯片2(即第二内部芯片)302、由现场可编程门阵列FPGA硬件逻辑构成的内部芯片1(即第一内部芯片)301和伺服电机编码器接口303；编码器接口303有两路RS485通讯接口，根据所选编码器协议工作在异步通讯或同步通讯模式下，,伺服驱动器305上带有二个485芯片，这样接口装置30既能支持异步通讯也能支持同步通讯。内部芯片1301分别与内部芯片2302和伺服电机编码器接口303通讯连接；内部芯片1301还与伺服驱动器305通讯连接；伺服电机编码器接口303是第三方伺服电机编码器304的接口。

整个工作原理具体来说，伺服驱动器305通过现场可编程门阵列FPGA硬件逻辑构成的内部芯片1301在内部芯片2302内选择上一次工作状态时最后选择的通讯协议并进行加载，然后以该加载的通讯协议，通过伺服电机编码器接口303向伺服电机编码器304发送请求信号，即伺服驱动器305尝试识别第三方伺服电机编码器304；如果收到第三方伺服电机编码器304的响应信号，说明伺服驱动器305识别第三方伺服电机编码器304成功，则伺服驱动器305以加载的通讯协议与第三方伺服电机编码器304通信,伺服驱动器开始兼容第三方电机工作。

如果未接收到第三方伺服电机编码器304的响应信号时，内部芯片1301再从内部芯片2302存储的通讯协议中重新选择第二种通讯协议进行加载，并以该新加载的通讯协议，通过伺服电机编码器接口303向第三方伺服电机编码器304重新发送请求信号，如果接收到第三方伺服电机编码器304的响应信号，说明伺服驱动器305识别第三方伺服电机编码器304成功，伺服驱动器305以加载的通讯协议与第三方伺服电机编码器304通信,伺服驱动器开始兼容第三方电机工作。如还没未收到伺服电机编码器304的响应信号，则内部芯片1301在内部芯片2302预存的通讯协议中再一次重新选择第三种通讯协议进行加载，并以新加载的通讯协议，通过伺服电机编码器接口303向第三方伺服电机编码器304重新发送请求信号，如此循环选择预存的通讯协议直至第三方伺服电机编码器304的接收到响应信号或遍历完预存的所有通讯协议仍没到响应信号时，结束工作并提示用户。

另外，自适应伺服编码器接口装置30还可以包括编码器适配器，该编码器适配器以可拆卸式插接于伺服驱动器305上；第三方电机编码器304通过该编码器适配器连接至伺服驱动器。伺服驱动器305通过编码器接口303向第三方电机编码器304发送请求信号，是经该编码器适配器发送至所述电机编码器304的。编码器适配器可以使伺服驱动器305本端不更改任何硬件的前提下，使编码器304的供电电压与驱动器305的电压保持一致，兼容市场上常见的总线通讯型编码器。

图4示出了本发明第二实施方式提供的自适应伺服编码器的兼容方法的实现流程图，为了便于说明，仅示出了相关部份，参照图4：

在步骤S401中，预先在所述电机编码器内预设电子标签，所述电子标签携带电机的参数信息；

在步骤S402中，伺服驱动器在所有可能的电机编码器的通讯协议内选择一种通讯协议进行加载；

在步骤S403中，伺服驱动器以该加载的通讯协议，通过编码器接口向编码器发送请求信号；

在步骤S404中，判断伺服驱动器是否通过编码器接口接收到编码器的响应信号；如果收到响应信号，则进入步骤S405伺服驱动器从电机编码器读取电子标签的方式与电机编码器进行通讯。如果伺服驱动器未接收到所述响应信号，则进入步骤S406，判断伺服驱动器是否已加载过所有的通信协议，如是，进入步骤S407结束工作状态并提示，如否，返回步骤S402伺服驱动器在预存的通讯协议中重新选择一种通讯协议进行加载，并重复步骤S402至步骤S404过程，直至接收到所述响应信号或最后遍历完预存的所有通讯协议仍无法收到响应信号进入步骤S407结束工作。

本发明的第二实施方式所提供的自适应伺服编码器的兼容方法是在第一实施方式所提供的提供的自适应伺服编码器的兼容方法上改进而来的，主要改进之处在于：电机编码器内预设电子标签和伺服驱动器收到响应信号后伺服驱动器从电机编码器读取电子标签的方式与电机编码器进行通讯。由于编码器与电机是一体的，所以即使换了一台伺服驱动器，也可以让更换后的伺服驱动器自动识别电机，克服了传统上需要用户手动将电机参数输入伺服驱动器的麻烦。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自适应伺服编码器的兼容方法，其特征在于，包含以下步骤：

A、所述伺服驱动器的第一内部芯片在所有可能的电机编码器的通讯协议内选择一种通讯协议进行加载；

B、所述伺服驱动器以加载的通讯协议，通过编码器接口发送请求信号；

C、如果所述伺服驱动器通过所述编码器接口接收到响应信号，则以所述加载的通讯协议与所述电机编码器进行通讯；如果所述伺服驱动器未接收到所述响应信号，则在所述预存的通讯协议中重新选择一种通讯协议进行加载，并重复所述步骤B和所述步骤C，直至接收到所述响应信号或遍历完预存的所有通讯协议。

2.根据权利要求1所述的自适应伺服编码器的兼容方法，其特征在于，还包含：

预先将所有可能的电机编码器的通讯协议存储在第二内部芯片中；

在所述步骤A中，所述第一内部芯片从所述第二内部芯片中选取一种通讯协议对所述伺服驱动器的现场可编程门阵列FPGA进行加载。

3.根据权利要求1所述的自适应伺服编码器的兼容方法，其特征在于，还包含：

在所述电机编码器内预设电子标签，所述电子标签携带电机的参数信息；

在所述伺服驱动器通过所述编码器接口接收到响应信号后，所述伺服驱动器从所述电机编码器读取所述电子标签。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自适应伺服编码器的兼容方法，其特征在于，所述伺服驱动器的编码器硬件接口为两路RS485半双工总线通讯型接口，并根据编码器协议的不同工作在异步通讯或同步通讯模式。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的自适应伺服编码器的兼容方法，其特征在于，在所述步骤A之前，还包含：

如果所述伺服驱动器与所述电机编码器的供电电压或物理层结构不同，则以可拆卸方式将编码器适配器插接于伺服驱动器上；

在所述步骤B中，所述伺服驱动器通过编码器接口发送的请求信号，经所述编码器适配器发送至所述电机编码器。

6.一种自适应伺服编码器接口装置，其特征在于，包含：第一内部芯片、第二内部芯片和编码器接口；所述第一内部芯片分别与所述第二内部芯片和所述编码器接口通信连接；

所述第二内部芯片用于存储所有可能的电机编码器的通讯协议；

所述第一内部芯片用于从所述第二内部芯片内选择一种通讯协议进行加载，并以加载的通讯协议，通过编码器接口发送请求信号；

所述第一内部芯片还用于在通过所述编码器接口接收到响应信号时，以所述加载的通讯协议与所述电机编码器进行通讯；在未接收到所述响应信号时，从所述第二内部芯片存储的通讯协议中重新选择一种通讯协议进行加载，并以重新加载的通讯协议，通过编码器接口发送请求信号，直至接收到所述响应信号或遍历完预存的所有通讯协议。

7.根据权利要求6所述的自适应伺服编码器接口装置，其特征在于，所述第一内部芯片为现场可编程门阵列FPGA硬件逻辑。

8.根据权利要求6所述的自适应伺服编码器接口装置，其特征在于，所述自适应伺服编码器接口装置还包含：编码器适配器；

所述编码器适配器在所述伺服驱动器与所述电机编码器的供电电压或物理层结构不同时，以可拆卸方式插接于伺服驱动器上，所述电机编码器通过所述编码器适配器连接至所述伺服驱动器。

9.根据权利要求6所述的自适应伺服编码器接口装置，其特征在于，所述自适应伺服编码器接口装置包含两路RS485半双工总线通讯型接口；

所述的编码器接口根据编码器协议的不同工作在异步通讯或者同步通讯模式。

10.根据权利要求6所述的自适应伺服编码器接口装置，其特征在于，所述第一内部芯片还用于从所述电机编码器读取电子标签；

其中，所述电子标签携带电机的参数信息。