CN106647573B - 一种伺服驱动器同步控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种伺服驱动器同步控制系统，该系统中具有上位控制器和n个伺服驱动器，其中各个伺服器之间相互串联，且在单个伺服器自身通过工业以太网协议处理模块解析同步信号的同时，也接收外部的同步输入信号或者其他伺服驱动器提供的同步输入信号，由此确保多个伺服驱动器之间的同步，实现伺服控制数据的同步更新和同步执行，且成本低廉，稳定可靠。

Description

一种伺服驱动器同步控制系统
技术领域
本发明涉及伺服电机领域，具体的涉及一种伺服驱动器同步控制领域。
背景技术
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，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，是机械装备实现高精度数控化的重要核心零部件。
近年来，诞生了实时工业以太网技术。该技术不仅传输速度快，数据包容量大，传输距离长，拓扑结构灵活，而且能保障较高的实时和同步性能，因而成为解决上述问题的新方案。由于厂商选择的传输介质和通讯协议的不同，形成了多个技术路线，目前主流的工业以太网协议包括POWERLINK、EtherCAT、SERCOS III、PROFINET等。
一个基于工业以太网的多轴伺服控制系统如图1所示。上位控制器作为工业以太网的主站，与作为从站的多个伺服驱动器形成一个网络。主站周期性的发送命令数据给各个从站，各从站接收主站发送的命令数据，进行处理，执行相应的动作，并将反馈数据传送回主站。
然而在图1所示的基于工业以太网的多轴伺服驱动器系统中，如果网络中的某一个节点发生通信故障，则故障节点之后的伺服驱动器将无法进行同步，特别地，发生通信故障的节点为主站或第一个从站的时候，整个系统将失去同步控制。
发明内容
针对现有技术中的这些缺点，本发明的目的在于提供了一种伺服驱动器同步控制系统，在该系统中，无论工业以太网通信还是单个从站节点是否出现故障，该系统均能实现伺服控制数据的同步更新和同步执行，且成本低廉。
其中，一种伺服驱动器，其特征在于：该伺服驱动器具有同步控制模块，该同步控制模块具有两个输入接口，在第二输入接口的信号有效时，输出第二输入接口的信号，当第二输入接口的信号无效时，输出第一输入接口的信号；
当第一和第二输入接口的信号均无效时，同步控制模块内部产生周期性的同步信号；
伺服驱动器由工业以太网协议处理模块，同步控制模块和伺服驱动器主控模块组成，工业以太网协议处理模块的输出连接至同步控制模块的第二输入接口，同步控制模块的第一输入接口连接至外部同步输入信号，同步控制模块的输出连接至伺服驱动器主控模块；
工业以太网协议处理模块连接网络，并对网络数据帧进行解析；
所述网络是工业以太网；
一种伺服驱动器同步控制系统，其特征在于：该伺服驱动器同步控制系统由上位控制器和n个如权利要求1所述的伺服驱动器构成，其中各个伺服驱动器依次串联连接，第一伺服驱动器连接至上位控制器；
第j个伺服驱动器的同步控制模块的输出连接至第j+1个伺服驱动器的同步控制模块的第一输入接口，其中1≤j≤n-1；
第n个伺服驱动器的同步控制模块的输出连接至第1个伺服驱动器的同步控制模块的第一输入接口；
第j个伺服驱动器的同步控制模块的输出连接至第j+k个伺服驱动器的同步控制模块的第一输入接口，其中k>1。
本发明的优点在于无论工业以太网通信是否正常，无论单个伺服驱动器节点是否故障，该系统均能实现各路伺服控制数据的同步更新和同步执行，且实现同步的方法较为简单，没有复杂计算，且系统的同步稳定可靠。
附图说明
图1 现有技术中工业以太网的多轴伺服驱动器系统多节点同步示意图。
图2 本发明的伺服驱动器的组成框图。
图3 本发明的一种伺服驱动器同步控制系统的组成框图。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明进行具体说明如下：
实施例1：图2所示为本发明的一种伺服驱动器的组成框图。可以看出，伺服驱动器由工业以太网协议处理模块，同步控制模块和伺服驱动器主控模块组成。
工业以太网协议处理模块连接网络中的上下节点，并对工业以太网数据帧进行协议解析，同时产生一个同步信号SYNC0传送给同步控制模块。
同步控制模块有两个信号输入接口，分别是接口IN1和接口IN2。其中IN1连接驱动器外部的同步输入信号，IN2连接工业以太网协议处理模块输出的同步信号SYNC0。同步控制模块的输出接口为OUT，其输出信号SYNCEVT连接至伺服驱动器主控模块，同时也作为该驱动器的同步输出信号。
伺服驱动器主控模块接收来自工业以太网协议处理模块的命令数据，在同步控制模块输出的信号SYNCEVT的控制下，实施电机同步控制，并将反馈数据传送给工业以太网协议处理模块。
该伺服驱动器的工作原理为，在工业以太网通信正常或者上游节点正常的情况下，当同步控制模块的接口IN2接收到有效信号（也就意味着工业以太网协议处理模块的通信、解析和输出皆正常）时，接口OUT输出的信号跟踪IN2信号，即接口OUT输出信号等于接口IN2输入信号，当接口IN2接收到的信号无效时（也就意味着工业以太网协议处理模块未输出有效信号，原因可能是上游节点故障、工业以太网通信故障或者工业以太网协议处理模块自身故障），接口OUT输出的信号跟踪IN1信号，即接口OUT输出信号等于接口IN1输入信号。当接口IN2和接口IN1的输入信号都无效时，同步控制模块内部产生周期性的SYNCEVT信号，用于伺服驱动器主控模块所连接的伺服电机等后端设备。
上述伺服驱动器的技术效果在于：当上游节点、工业以太网通信或者工业以太网协议处理模块自身出现故障时，伺服驱动器依然可以通过外部的同步输入信号实现同步，即使外部的同步输入信号也出现故障，仍然可以通过同步控制模块内部产生周期性的SYNCEVT信号，继续保证伺服驱动器主控模块进行同步，实现了对伺服驱动器同步的多重保障，极大地提升了伺服驱动器同步的可靠性、稳定性和安全性。
实施例2：图3是一种伺服驱动器同步控制系统的组成框图，其中该伺服驱动器同步控制系统由上位控制器和n个伺服驱动器构成，其中伺服驱动器1-伺服驱动器n的内部结构构成均为实施例1中所记载的伺服驱动器内部结构，其中伺服驱动器1至伺服驱动器n的n个伺服驱动器的各工业以太网协议处理模块相互连接，而伺服驱动器1的工业以太网协议处理模块与上位控制器连接，伺服驱动器1的同步控制模块的接口IN1连接有外部的同步输入信号，并且伺服驱动器1的同步控制模块输出的信号SYNCEVT连接至伺服驱动器2的同步控制模块的接口IN1，伺服驱动器2的同步控制模块输出的信号SYNCEVT连接至伺服驱动器3的同步控制模块的接口IN1，依次类推，伺服驱动器n-1的同步控制模块输出的信号SYNCEVT连接至伺服驱动器n的同步控制模块的接口IN1，从而使得伺服驱动器2-伺服驱动器n的同步控制模块的接口IN1均接有上一路伺服驱动器输出的信号SYNCEVT，从而使得在本路伺服驱动器的接口IN2输入信号失效时，仍然能够获得有效的同步输入信号，确保系统内各个伺服驱动器之间数据的同步更新和同步执行，该系统在确保各伺服驱动器同步的情况下，具有良好的扩展性。
实施例3：系统的构成与实施例2的系统构成基本相同，区别在于伺服驱动器n的同步控制模块输出的信号SYNCEVT连接至伺服驱动器1的同步控制模块的接口IN1。
需要指出的是，伺服驱动器j的同步控制模块输出的信号SYNCEVT可以按照本领域技术人员需要的方式跨过k-1路的方式连接至伺服驱动器j+k的同步控制模块的接口IN1，当j+k的数值大于n时，从伺服驱动器1开始继续循环计算。
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，所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 (7)

1.一种伺服驱动器，其特征在于：该伺服驱动器具有同步控制模块，该同步控制模块具有两个输入接口，在第二输入接口的信号有效时，输出第二输入接口的信号，当第二输入接口的信号无效时，输出第一输入接口的信号，当第一和第二输入接口的信号均无效时，同步控制模块内部产生周期性的同步信号，第j个伺服驱动器的同步控制模块的输出连接至第j+1个伺服驱动器的同步控制模块的第一输入接口，其中1≤j≤n-1。
2.如权利要求 1 所述的伺服驱动器，其特征在于：伺服驱动器由工业以太网协议处理模块，同步控制模块和伺服驱动器主控模块组成，工业以太网协议处理模块的输出连接至同步控制模块的第二输入接口，同步控制模块的第一输入接口连接至外部同步输入信号，同步控制模块的输出连接至伺服驱动器主控模块。
3.如权利要求 1 所述的伺服驱动器，其特征在于：工业以太网协议处理模块连接网络，并对网络数据帧进行解析。
4.一种伺服驱动器同步控制系统，其特征在于：该伺服驱动器同步控制系统由上位控制器和n个如权利要求1所述的伺服驱动器构成，其中各个伺服驱动器依次串联连接，第一伺服驱动器连接至上位控制器。
5.如权利要求 4 所述的伺服驱动器同步控制系统，其特征在于：第n个伺服驱动器的同步控制模块的输出连接至第1个伺服驱动器的同步控制模块的第一输入接口。
6.如权利要求4所述的伺服驱动器同步控制系统，其特征在于：第j个伺服驱动器的同步控制模块的输出连接至第j+k个伺服驱动器的同步控制模块的第一输入接口，其中k>1。
7.如权利要求 4 所述的伺服驱动器同步控制系统，其特征在于：所述系统应用于多轴伺服驱动器的同步，其中n个伺服驱动器中的每个都对应控制伺服电机的一个轴向运动。
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