CN107096665A - 伺服电机控制系统和自动涂布系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种伺服电机控制系统和自动涂布系统，涉及电机控制技术领域，该伺服电机控制系统包括：中央控制器和执行控制器；中央控制器与执行控制器通讯连接；中央控制器用于接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送给执行控制器；执行控制器与至少一台伺服电机连接，并将控制参数分配给伺服电机，以使伺服电机按照控制参数运行。本实施例提供的伺服电机控制系统，中央控制器可以接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送给执行控制器，该执行控制器将控制参数分配给伺服电机，以使伺服电机按照控制参数运行，可以直接在中央控制器处对多台伺服电机的各种控制参数的设置，方便用户设置伺服电机的控制参数，安全且易于使用。

Description

伺服电机控制系统和自动涂布系统

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是涉及一种伺服电机控制系统和自动涂布系统。

背景技术

随着科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移，尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。例如，制造产品密封圈的过程需要使用喷涂材料输送泵进行喷涂，现有技术中喷涂材料输送泵是通过伺服电机进行驱动的，通过控制伺服电机的转速参数来控制喷涂材料输送泵的转速，通过固定在直线模组上的喷嘴，对密封圈材料进行均匀的喷涂以达到工艺要求。

然而伺服电机驱动器的参数修改很不方便，需要在伺服电机驱动器的参数界面中，按顺序查找到需要修改的转速参数后再进行修改，并且在控制柜中操作修改参数也不符合生产的安全规范。

针对上述现有技术中伺服电机控制不便的问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种伺服电机控制系统和自动涂布系统，方便设置伺服电机的控制参数，安全且易于使用。

第一方面，本发明实施例提供了一种伺服电机控制系统，包括：中央控制器和执行控制器；中央控制器与执行控制器通讯连接；中央控制器用于接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送给执行控制器；执行控制器与至少一台伺服电机连接，并将控制参数分配给伺服电机，以使伺服电机按照控制参数运行。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，中央控制器为OPLC；OPLC通过人机界面接收用户输入的控制参数。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，OPLC通过TCP/IP通讯协议发送控制参数至执行控制器。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，OPLC预先配置有TCP/IP通讯协议，用于将控制参数按TCP/IP通讯协议转换为字符串。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，OPLC包括触摸屏；触摸屏用于显示人机交互界面。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，执行控制器为串口服务器；串口服务器包括至少一个串行通讯端口和至少一个网络通讯端口；串口服务器通过网络通讯端口与中央控制器的网络通讯端口连接，用于接收中央控制器发送的控制参数；串口服务器通过串行通讯端口与伺服电机的驱动器连接，用于发送控制参数至伺服电机的驱动器。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，串口服务器的网络通讯端口的通讯参数与中央控制器的网络通讯端口的通讯参数相同。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，一个串行通讯端口的通讯参数与一台伺服电机的驱动器的串行通讯口的通讯参数相同。

第二方面，本发明实施例还提供一种自动涂布系统，包括第一方面及其各可能的实施方式提供的伺服电机控制系统、至少一个齿轮泵、至少一个喷嘴和至少一个伺服电机；伺服电机控制系统与伺服电机连接；齿轮泵与喷嘴连接；伺服电机用于驱动齿轮泵，且伺服电机与齿轮泵一一对应；伺服电机控制系统用于控制伺服电机运行。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，还包括：涂布材料输入装置和至少一个机械臂；涂布材料输入装置用于向喷嘴输送涂布材料，机械臂用于带动喷嘴进行移动喷涂。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本实施例提供的伺服电机控制系统，包括中央控制器和执行控制器，该中央控制器可以接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送给执行控制器，该执行控制器与伺服电机的连接，并将控制参数分配给伺服电机，以使伺服电机按照控制参数运行，可以直接在中央控制器处对多台伺服电机的各种控制参数的设置，不需要在每台伺服电机的驱动器处进行单独设置，方便用户设置伺服电机的控制参数，安全且易于使用。

进一步，本实施例提供的自动涂布系统，包括伺服电机控制系统，该伺服电机控制系统与伺服电机连接且伺服电机与齿轮泵一一对应，用户可以为每台伺服电机单独设置控制参数，从而达到单独控制每个喷嘴的喷涂速度的目的，方便生产操作，对生产工艺的改善提供了基础。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种伺服电机控制系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种伺服电机控制系统的信号流向示意图；

图3为本发明实施例提供的一种伺服电机控制系统的中央控制器的通讯协议设置示意图；

图4为本发明实施例提供的一种伺服电机控制系统的中央控制器的控制参数设置示意图；

图5为本发明实施例提供的一种伺服电机控制系统的中央控制器的控制参数字符串示意图；

图6为本发明实施例提供的一种自动涂布系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前伺服电机的控制存在修改不便且不安全的问题，基于此，本发明实施例提供的一种伺服电机控制系统和自动涂布系统，方便设置伺服电机的控制参数，安全且易于使用。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种伺服电机控制系统进行详细介绍。

实施例1

本发明实施例提供了一种伺服电机控制系统，参见图1所示的伺服电机控制系统的结构框图，包括：中央控制器10和执行控制器11；中央控制器10与执行控制器11通讯连接。

其中，中央控制器10用于接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送给执行控制器11；执行控制器11与至少一台伺服电机连接，并将控制参数分配给伺服电机，以使伺服电机按照控制参数运行。

优选地，上述中央控制器10为OPLC(Operator panel and Programmable LogicController，带操作员面板的PLC)，包括显示屏(一般是触摸屏)，相对于传统的PLC，有容易操作易于观察的特点，并支持手机远程控制修改参数。具有自动记录数据的功能，记录的内容会自动保存到一张SD卡里。显示屏通常尺寸较大，不仅可以显示文本，而且可以显示各种画面，可以键盘操作，也可以采用触摸屏操作。上述控制参数可以包括：控制方式、停止方式、位置增益、速度增益、扭矩、速度、点位控制参数等，本实施例对此不做限定。

用户可以通过OPLC的触摸屏输入多个伺服电机的控制参数，该触摸屏显示有人机交互界面，OPLC通过人机界面接收用户输入的控制参数。在初始设置或者修改伺服电机驱动器的参数时，可以在触摸屏上直接进行，不需要在伺服电机驱动器的参数界面中查找到需要设置或修改的参数，操作方便；并且OPLC一般设置于用户易于到达且安全的位置，在设备运行过程中用户人身安全得到有效保障。

考虑到保证通讯数据的安全正确，OPLC可以通过TCP/IP通讯协议发送控制参数至执行控制器。其中，OPLC预先配置有TCP/IP通讯协议，用于将控制参数按TCP/IP通讯协议转换为字符串。用户可以通过触摸屏输入多个伺服电机的控制参数。

优选地，上述执行控制器11为串口服务器，该串口服务器包括至少一个串行通讯端口和至少一个网络通讯端口。其中，串口服务器通过网络通讯端口与中央控制器的网络通讯端口连接，用于接收中央控制器发送的控制参数；串口服务器通过串行通讯端口与伺服电机的驱动器连接，用于发送控制参数至伺服电机的驱动器。

上述串口服务器可以同时连接多个伺服电机驱动器，接收OPLC发送的多个伺服电机的控制参数，其中串口服务器的网络通讯端口的通讯参数与中央控制器的网络通讯端口的通讯参数相同，并将上述控制参数分别准确发送至对应的伺服电机驱动器。为了保证串口服务器能准确发送伺服电机对应的控制参数，将串口服务器的一个串行通讯端口的通讯参数与一台伺服电机的驱动器的串行通讯口的通讯参数相同。

本实施例提供的伺服电机控制系统，包括中央控制器和执行控制器，该中央控制器可以接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送给执行控制器，该执行控制器与伺服电机的连接，并将控制参数分配给伺服电机，以使伺服电机按照控制参数运行，可以直接在中央控制器处对多台伺服电机的各种控制参数的设置，不需要在每台伺服电机的驱动器处进行单独设置，方便用户设置伺服电机的控制参数，安全且易于使用。

实施例2

本发明实施例2提供了一种伺服电机控制系统，以同时控制4台伺服电机为例进行说明。

参见图2所示的伺服电机控制系统的信号流向示意图，其中示出了中央控制器10与执行控制器11连接，两者通过TCP/IP通讯协议进行通信；执行控制器与4台伺服电机驱动器12分别连接，用户在OPLC处输入控制参数，经由执行控制器发送至各个伺服电机的驱动器。

在本实施例中，以中央控制器为Unitronics公司的OPLC V280-1B-B20B为例进行说明，可以理解的是采用其他类似型号、性能的OPLC也可以实现。上述OPLC，自带HMI(HumanMachine Interface，人机界面)，具有高稳定性，适用复杂环境的，具有多种通讯与控制功能模块，带有嵌入式I/O模块，操作显示面板为LCD可调亮度的背光电阻式模拟触摸屏，屏幕尺寸为120mm，可依据实时数据，显示“可触摸的”图形功能块和文本信息，所有在屏上的图形功能块和文本信息都可以被指定具有“触摸”特性。其提供有2个串行通讯端口与1个网络通讯端口用于发送数据流，其中网络通讯端口与执行控制器连接，通过网络通讯协议将控制数据传送到执行控制器。

参见图3所示的中央控制器的通讯协议设置示意图，第一步，配置TCP/IP通讯协议，由于要发送4组数据(对应4台伺服电机)，因此配置的4个Socket分别对应于4个不同的端口号。第二步，在触摸屏上输入4组控制数据，参见图4所示的中央控制器的控制参数设置示意图，其中以设置速度参数为例(Motor Speed，9999r/min)。第三步，将需要传送的数据按TCP/IP通讯协议转换为字符串，参见图5所示的控制参数字符串示意图，其中示出了速度参数转换的字符串。第四步，当用户点击发送按钮时，将已转换完毕的4组数据，按顺序通过不同的Socket将传送至执行控制器。

在本实施例中，以执行控制器为研华公司的串口服务器EKI-1524为例进行说明，其是一种专门用于工业数据通讯的服务器，可以理解的是采用其他类似型号、性能的串口服务器也可以实现。上述串口服务器接收OPLC通过TCP/IP通讯协议发送来的数据，通过串口通讯协议将数据流进行转换再由串口对应输出至伺服电机的驱动器。

由于自动化领域的串口设备不具备具备联网能力，串口服务器可以提供串口转网络功能，能够将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232/485/422串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输，使得串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，连接网络进行数据通信，极大的扩展串口设备的通信距离。串口服务器让传统的RS-232/422/485设备立即联网，利用基于TCP/IP的串口数据流传输的实现来控制管理的设备硬件是专为串口转以太网设计连接的桥梁。

通常执行控制器的每个串行通讯端口连接一个伺服电机驱动器，并传输该伺服电机的控制参数，因此在进行端口设置时，其通讯参数与对应的伺服电机驱动器的串行通讯口的设置参数相同，保证控制参数能够进行准确传输。预先设置执行控制器的串行通讯端口与多台伺服电机的对应关系，从而保证控制参数传输对象的正确性。相类似地，执行控制器的网口通讯端口的设置参数也要与OPLC网口通讯端口的设置参数一致。具体地，在执行控制器通过TCP/IP协议接收数据的USDG Data Mode中，设置对应的网口通讯参数，端口号必须与OPLC用于传送数据的Socket端口号相同以成功接收OPLC的数据。串口服务器EKI-1524提供了两个网络通讯端口用于接收数据流与4个串行通讯端口用于发送数据流，接收到OPLC发送的控制数据后，再通过串口通讯协议将控制数据分配给每一个伺服电机驱动器。其中，伺服电机的驱动器使用三菱电机型号为MR-J2S驱动器，该驱动器提供了1个串行通讯端口用于接收数据，其控制模式PA01＝1002，选择速度控制模式，RS422通讯功能选择PC21＝0，选择波特率为9600。

本实施例提供的伺服电机控制系统，通过中央控制器接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送给执行控制器，由该执行控制器将控制参数分配给伺服电机，使伺服电机按照控制参数运行，可以直接在中央控制器处对多台伺服电机的各种控制参数的设置，不需要在每台伺服电机的驱动器处进行单独设置，方便用户设置伺服电机的控制参数，安全且易于使用。

实施例3

基于上述实施例提供的伺服电机控制系统，本发明实施例3提供了一种自动涂布系统，该自动涂布系统包括上述实施例提供的伺服电机控制系统，还包括至少一个齿轮泵、至少一个喷嘴和至少一个伺服电机。

参见图6所示的自动涂布系统的结构框图，其中，伺服电机控制系统100与伺服电机110连接；齿轮泵120与喷嘴130连接；伺服电机110用于驱动齿轮泵120，且伺服电机与齿轮泵一一对应；伺服电机控制系统用于控制伺服电机运行。其中，齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵，由两个齿轮、泵体与前后盖组成两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮脱开侧的空间的体积从小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体积从大变小，而将液体挤入管路中去。

现有的自动涂布装置，一般需要控制4个喷嘴，目前的控制系统是使用2套伺服驱动系统控制的两台伺服电机驱动4个齿轮泵，即1套伺服电机驱动器控制2个喷嘴，因此采用了一个伺服电机带动一个双体齿轮泵的方法。上述方法存在弊端，如果在一个电机带动的两个齿轮泵中出现流量差异较大的问题时无法通过调整伺服电机的转速来弥补，阻碍了生产的顺利进程。

在本实施例中采用一台伺服电机驱动一台齿轮泵，即伺服电机的驱动器通过串口服务器接收OPLC的控制参数，该OPLC的人机界面中的控制参数界面的与伺服电机驱动器一一对应，用户针对每台伺服电机都可以单独设置控制参数，而每台伺服电机都仅驱动一台齿轮泵，该齿轮泵连接有喷嘴，可以达到单独控制每个喷嘴的喷涂速度的目的。

在上述自动涂布系统中，还包括涂布材料输入装置和至少一个机械臂，上述涂布材料输入装置可以是密封材料输入管，该密封材料输入管用于向喷嘴输送密封材料。上述机械臂用于带动喷嘴进行移动喷涂，可以理解的是每个机械臂可以按需要安装一个或者多个喷嘴。在喷涂过程中，通过驱动器控制的伺服电机带动齿轮泵将密封材料挤压输送给喷嘴，由机械臂带动喷嘴，按规定的路径均匀地喷涂。

本实施例提供的自动涂布系统，包括伺服电机控制系统，该伺服电机控制系统与伺服电机连接且伺服电机与齿轮泵一一对应，用户可以为每台伺服电机单独设置控制参数，从而达到单独控制每个喷嘴的喷涂速度的目的，方便生产操作，对生产工艺的改善提供了基础。

本发明实施例提供的自动涂布系统，与上述实施例提供的伺服电机控制系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种伺服电机控制系统，其特征在于，包括：中央控制器和执行控制器；所述中央控制器与所述执行控制器通讯连接；

所述中央控制器用于接收用户输入的控制参数，并将所述控制参数发送给所述执行控制器；

所述执行控制器与至少一台伺服电机连接，并将所述控制参数分配给所述伺服电机，以使所述伺服电机按照所述控制参数运行。

2.根据权利要求1所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述中央控制器为OPLC；

所述OPLC通过人机界面接收用户输入的控制参数。

3.根据权利要求2所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述OPLC通过TCP/IP通讯协议发送所述控制参数至所述执行控制器。

4.根据权利要求2所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述OPLC预先配置有TCP/IP通讯协议，用于将所述控制参数按TCP/IP通讯协议转换为字符串。

5.根据权利要求2所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述OPLC包括触摸屏；所述触摸屏用于显示人机交互界面。

6.根据权利要求1所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述执行控制器为串口服务器；所述串口服务器包括至少一个串行通讯端口和至少一个网络通讯端口；

所述串口服务器通过所述网络通讯端口与所述中央控制器的网络通讯端口连接，用于接收所述中央控制器发送的所述控制参数；

所述串口服务器通过所述串行通讯端口与所述伺服电机的驱动器连接，用于发送所述控制参数至所述伺服电机的驱动器。

7.根据权利要求6所述的伺服电机控制系统，其特征在于，所述串口服务器的网络通讯端口的通讯参数与所述中央控制器的网络通讯端口的通讯参数相同。

8.根据权利要求6所述的伺服电机控制系统，其特征在于，一个所述串行通讯端口的通讯参数与一台所述伺服电机的驱动器的串行通讯口的通讯参数相同。

9.一种自动涂布系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的伺服电机控制系统、至少一个齿轮泵、至少一个喷嘴和至少一个伺服电机；

所述伺服电机控制系统与所述伺服电机连接；

所述齿轮泵与所述喷嘴连接；

所述伺服电机用于驱动所述齿轮泵，且所述伺服电机与所述齿轮泵一一对应；

所述伺服电机控制系统用于控制所述伺服电机运行。

10.根据权利要求9所述的自动涂布系统，其特征在于，还包括：涂布材料输入装置和至少一个机械臂；所述涂布材料输入装置用于向所述喷嘴输送涂布材料，所述机械臂用于带动所述喷嘴进行移动喷涂。