CN106773992A - 一种用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器 - Google Patents
一种用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于数控技术领域，特别涉及一种用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器。该运动控制器包括电源模块、串口通信模块、FPGA主控模块、步进伺服电机运动控制模块、直流电机运动控制模块、光电耦合隔离模块；运动控制器集成了FPGA主控模块和接口板卡，使用串口通信协议，可以将步进电机、伺服电机、直流电机与任意PC机快速连接；运动控制器使用FPGA作为主控部件，专用的运动控制芯片作为处理器，实现了对步进电机、伺服电机、直流电机多个多类电机的同时高效控制，适用于多种电机混合运用的工业运动控制，节省了控制单元与成本，通用性和灵活性都明显提高。
Description
技术领域
本发明属于数控技术领域，特别涉及一种用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器。
背景技术
分析仪器中高精度、全自动运动控制可以减少操作人员的体力劳动，增加样品处理量，提高日常工作精度。运动控制器是其核心部件，它可以实现对被控部件运动速度、加速度以及运动距离的精确控制。目前常用运动控制器多数采用了PCI卡加接口板的模式，且只针对单一类型电机驱动。这种运动控制器受到PC机PCI插槽数量的限制，并且安装、拆卸不方便；现有运动控制器多只针对步进电机或伺服电机，体积小、成本低、控制简单、使用方便的直流电机没有得到足够重视。随着对工业自动化要求的不断提高，对运动控制的灵活性和通用性提出了更高的要求，这就需要一种便携、易安装、通用性强且灵活高效的运动控制器。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器，实现FPGA主控模块与接口板卡集成一体，灵活拆装，并可以对直流电机、步进电机、伺服电机，多个、多类电机同时进行驱动。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器，与PC机连接，其包括电源模块1，其特征在于：所述运动控制器还包括串口通信模块2、FPGA主控模块3、步进伺服电机运动控制模块4、直流电机运动控制模块5和光电耦合隔离模块6；
其中，
PC机通过串口通信模块2与FPGA主控模块3通信；
FPGA主控模块3与接口板卡集成一体；
所述步进伺服电机运动控制模块4通过光电耦合隔离模块6分别与伺服电机和步进电机电连接，所述直流电机运动控制模块5通过光电耦合隔离模块6与直流电机电连接。
所述光电耦合隔离模块6将外部信号与运动控制器隔离。
所述电源模块1为运动控制器供电。
PC机通过串口通信模块2向FPGA主控模块3发送与接收数据。
所述FPGA主控模块3解析命令发送给步进伺服电机运动控制模块4与直流电机运动控制模块5的处理器，并将当前运动状态反馈回PC机。
所述串口通信模块2具有校验功能。
所述步进伺服电机运动控制模块4通过高速插补运算控制伺服电机和步进电机的速度、加速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的运动控制器可以将任意PC机与步进电机、伺服电机、直流电机多个、多类电机快速连接，使用灵活，拆装方便；运动控制器可以实现对步进电机、伺服电机、直流电机，多个、多类电机同时驱动，应用范围广，通用性强。
具体来说，它放弃了传统PCI卡加接口板的模式，将FPGA主控模块与接口板卡集成一体，使用串口通信协议，不需要再占用PCI插槽，可以将任意PC机与步进电机、伺服电机、直流电机多个、多类电机快速连接使用；选用精于并行处理、接口丰富的FPGA作为主控部件，运算高速精确的专用运动控制芯片作为处理器，简单可靠的串口作为通信方式，除传统的步进伺服电机运动控制模块外，增加直流电机运动控制模块，可以实现对多个、多类电机同时进行驱动，是一种新型的运动控制器，通用性更强，是对运动控制器的优化。
附图说明
图1为本发明用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
本发明使用简单可靠的串口通信连接PC机与运动控制器，选用精于并行处理、接口丰富的FPGA作为主控部件，运算高速精确的专用运动控制芯片作为处理器，实现对步进电机、伺服电机、直流电机，多个、多类电机同时驱动的功能，通用性更强。
如图1所示，本发明用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器包括电源模块1、串口通信模块2、FPGA主控模块3、步进伺服电机运动控制模块4、直流电机运动控制模块5和光电耦合隔离模块6。
其中，电源模块1为运动控制器供电。
PC机通过串口通信模块2与FPGA主控模块3通信，PC机通过串口通信模块2向FPGA主控模块3发送与接收数据。
FPGA主控模块3与接口板卡集成一体，使用串口通信协议，不再占用PCI插槽，可以将任意PC机与步进电机、伺服电机、直流电机多个、多类电机快速连接使用，串口通信模块2具有校验功能，确保通信完整无误。
FPGA主控模块3解析命令发送给步进伺服电机运动控制模块4与直流电机运动控制模块5的处理器，并将当前运动状态反馈回PC机。运动控制器选用FPGA作为主控制器，利用FPGA精于并行运算和接口丰富的优势，实现同时对多路步进电机、伺服电机、直流电机进行驱动，并设有丰富的外接传感器接口对每一路的运动状态进行监视。
步进伺服电机运动控制模块4通过光电耦合隔离模块6分别与伺服电机和步进电机电连接，直流电机运动控制模块5通过光电耦合隔离模块6与直流电机电连接。
步进伺服电机运动控制模块4产生步进电机驱动信号和伺服电机驱动信号并监视步进电机和伺服电机的运动状态。运动控制器选用专用的运动控制芯片作为步进伺服电机运动控制模块4的处理器，可以通过高速插补运算控制步进电机和伺服电机的速度、加速度。
直流电机运动控制模块5产生直流电机驱动信号并监视直流电机的运动状态，运动控制器选用专用的运动控制芯片作为直流电机运动控制模块5的处理器，可以实现大功率直流电机的直接驱动。
光电耦合隔离模块6将外部信号与运动控制器隔离。
本发明应用于自动进样型食品重金属检测仪，实现自动进样型食品重金属检测仪的全自动进样与检测。本发明不仅满足了自动进样型食品重金属检测仪中不同种类电机同时工作的要求，还灵活地利用直流电机驱动模块实现了自动进样型食品重金属检测仪的高压控制和灯光显示，实现自动进样型食品重金属检测仪500小时无故障运行。
结合自动进样型食品重金属检测仪，本发明的工作过程简述如下：
自动进样型食品重金属检测仪的三轴运动电机、抓手电机和滤光片切换电机是步进电机，由步进伺服电机运动控制模块4控制；自动门电机是直流电机，由直流电机运动控制模块5控制；高压控制和灯光显示由直流电机驱动模块5控制。
接通电源后，PC机通过串口通信模块2与FPGA主控模块3通信，FPGA主控模块3连接步进伺服电机运动控制模块4与直流电机运动控制模块5。工作开始，FGPA主控模块3接收PC机命令，控制三轴运动电机、抓手电机在指定位置抓取样品；自动门电机打开测试舱，放置样品，自动门电机关闭测试舱，准备测试；高压控制，滤光片切换配合进行测试，灯光显示指示测试进度；测试完成，测试舱打开，三轴运动电机、抓手电机将样品放回原位置。整个测试过程中，三轴运动电机状态、抓手状态、测试舱门状态、光管温度等信息全部与运动控制器相连，由FPGA主控模块3反馈回PC机。
Claims (7)
1.一种用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器，与PC机连接，其包括电源模块(1)，其特征在于：所述运动控制器还包括串口通信模块(2)、FPGA主控模块(3)、步进伺服电机运动控制模块(4)、直流电机运动控制模块(5)和光电耦合隔离模块(6)；
其中，
PC机通过串口通信模块(2)与FPGA主控模块(3)通信；
FPGA主控模块(3)与接口板卡集成一体；
所述步进伺服电机运动控制模块(4)通过光电耦合隔离模块(6)分别与伺服电机和步进电机电连接，所述直流电机运动控制模块(5)通过光电耦合隔离模块(6)与直流电机电连接。
2.根据权利要求1所述的用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器，其特征在于：所述光电耦合隔离模块(6)将外部信号与运动控制器隔离。
3.根据权利要求1或2所述的用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器，其特征在于：所述电源模块(1)为运动控制器供电。
4.根据权利要求1或2所述的用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器，其特征在于：PC机通过串口通信模块(2)向FPGA主控模块(3)发送与接收数据。
5.根据权利要求1或2所述的用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器，其特征在于：所述FPGA主控模块(3)解析命令发送给步进伺服电机运动控制模块(4)与直流电机运动控制模块(5)的处理器，并将当前运动状态反馈回PC机。
6.根据权利要求1所述的用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器，其特征在于：所述串口通信模块(2)具有校验功能。
7.根据权利要求1所述的用于分析仪器中多类电机驱动的运动控制器，其特征在于：所述步进伺服电机运动控制模块(4)通过高速插补运算控制伺服电机和步进电机的速度、加速度。
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| CN103984275A (zh) * | 2014-06-06 | 2014-08-13 | 北京敬科海工科技有限公司 | 一种基于fpga的通用工业运动控制系统及基于该运动控制系统的控制方法 |
| CN205319982U (zh) * | 2016-01-14 | 2016-06-15 | 东莞理工学院 | 一种基于fpga的运动控制卡 |
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