CN107255945B - 一种伺服电机编码器供电通讯方法及系统 - Google Patents

一种伺服电机编码器供电通讯方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种伺服电机编码器供电通讯方法及系统，本发明的伺服驱动器和编码器通过模拟链路连接，所述伺服驱动器和编码器上均设置有可变恒流源模块，伺服驱动器上的可变恒流源模块用于给编码器供电和传输数据，编码器上的可变恒流源模块用于给伺服驱动器传输数据；所述编码器上还设置有电流/电压转换模块，所述电流/电压转换模块用于将伺服驱动器输送的的电流转换为电压给编码器供电。本发明将通讯线路和供电线路合二为一，采用同一条链路进行供电和通讯，通过调节电流的大小实现数据的传送，结构简单，节约耗材，链路采用模拟链路非数字链路，抗干扰能力强，便于操作和使用。

Description

一种伺服电机编码器供电通讯方法及系统
技术领域
本发明属于伺服电机控制领域，具体涉及一种伺服电机编码器供电通讯方法及系统。
背景技术
编码器作为伺服电机的位置反馈装置是伺服控制系统中重要组成部分，其响应伺服驱动器的指令回复实时的位置信息。在实际应用中由于编码器安装在伺服电机端，伺服电机与各种传动机构连接，而伺服驱动器安装在机柜中，两者实现互联需要较长的连线。而且编码器除去有通讯线路与伺服驱动器连接，还需要伺服驱动器提供专门的供电线路给其提供工作电压。连线数量多(电压供电线两根，数字通讯两根，至少需要四根连线)，抗干扰能力差(通讯链路为数字链路，通讯数据高位一旦受到干扰，将对整个数据造成很大影响)，线路过长时需要中继(供电和通讯链路随着线路的变长线损变大)，给实际使用带来了诸多的不便。
发明内容
本发明的主要目的旨在解决上述问题，提出了一种伺服电机编码器供电通讯方法及系统，本发明在伺服驱动器上设计一可变恒流源模块，给编码器供电并通过调节电流的大小实现数据的传送；编码器上设计一电流/电压转换模块将电流转换为供电电压；设定一特点电流值表示链路空闲，在链路空闲时伺服驱动器或编码器可以改变链路上的电流值以达到相互传送数据的功能。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种伺服电机编码器供电通讯方法，包括以下步骤：
步骤S1、伺服驱动器通过改变模拟链路上的电流向编码器传输数据，编码器接收数据；
步骤S2、伺服驱动器释放模拟链路，编码器通过改变模拟链路上的电流向伺服驱动器传输数据；
步骤S3、伺服驱动器接收数据后恢复至空闲状态。
进一步的，所述空闲时期指伺服驱动器和编码器之间不传输数据的时期，在空闲时期，所述伺服驱动器通过链路按照预设的初始电流值A毫安向编码器输送电流。
进一步的，所述初始电流值A毫安可满足编码器的供电要求。
进一步的，所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S1.1、伺服驱动器在初始电流值A毫安的基础上增大向编码器输送的电流值大小并持续预设第一时间B毫秒；
步骤S1.2、编码器检测链路上的电流是否在大于初始电流值A毫安的基础上持续了预设第一时间B毫秒，若是，则进入步骤S1.3，若否，则继续进行步骤S1.2；
步骤S1.3、编码器将接收到的电流值减去A毫安后，转换为数字量得到伺服驱动器传送的数据；
进一步的，所述步骤S2具体为：
步骤S2.1、伺服驱动器停止向编码器输送电流，释放链路并持续预设第二时间C毫秒。
步骤S2.2、编码器判断链路上的电流是否为0，若是，则向伺服驱动器传送数据，若否，则判断通讯失败，进行报错。
进一步的，所述步骤S2.2中的编码器向伺服驱动器传送数据的具体步骤为：编码器向伺服驱动器输送电流并持续B毫秒，伺服驱动器将接收到的电流值转换为数字量得到编码器传送的数据。
进一步的，所述步骤S3具体为：伺服驱动器判断在链路释放的C毫秒期间内编码器是否反馈了数据，若是，则在接收数据后恢复至空闲状态，若否，则判断通讯失败，进行报错。
一种伺服电机编码器供电通讯系统，包括伺服驱动器和编码器，伺服驱动器和编码器通过模拟链路连接，所述伺服驱动器和编码器上均设置有可变恒流源模块，伺服驱动器上的可变恒流源模块用于给编码器供电和传输数据，编码器上的可变恒流源模块用于给伺服驱动器传输数据；所述编码器上还设置有电流/电压转换模块，所述电流/电压转换模块用于将伺服驱动器输送的的电流转换为电压给编码器供电。
进一步的，所述伺服驱动器和编码器上还设置有模数转换模块，所述模数转换模块用于将接收到的电流值转换为数字量。
进一步的，所述编码器还与储能电容连接，所述储能电容用于在伺服驱动器停止向编码器输送电流后为编码器供电。
本发明的有益效果为：本发明针对伺服驱动器和伺服电机编码器之间接线多，需要单独的供电线路(电压供电方式)和通讯线路的问题，提出在驱动器上设计一恒流源模块，其输出给编码器供电，同时将需要发送给编码器的数据以电流大小的模拟数值传送到编码器的方法。本发明的将通讯线路和供电线路合二为一，采用同一条链路进行供电和通讯，通过调节电流的大小实现数据的传送，结构简单，节约耗材，而且链路采用模拟链路非数字链路，抗干扰能力强，而且便于实际操作和使用。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为本发明的系统连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种伺服电机编码器供电通讯方法，包括以下步骤：
步骤S1、伺服驱动器通过改变模拟链路上的电流向编码器传输数据，编码器接收数据；
所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S1.1、伺服驱动器在初始电流值A毫安的基础上增大向编码器输送的电流值大小并持续预设第一时间B毫秒；
步骤S1.2、编码器检测链路上的电流是否在大于初始电流值A毫安的基础上持续了预设第一时间B毫秒，若是，则进入步骤S1.3，若否，则继续进行步骤S1.2；
步骤S1.3、编码器将接收到的电流值减去A毫安后，转换为数字量得到伺服驱动器传送的数据；
步骤S2、伺服驱动器释放链路，编码器通过改变模拟链路上的电流向伺服驱动器传输数据；
所述步骤S2具体为：
步骤S2.1、伺服驱动器停止向编码器输送电流，释放链路并持续预设第二时间C毫秒。
步骤S2.2、编码器判断链路上的电流是否为0，若是，则向伺服驱动器传送数据，若否，则判断通讯失败，进行报错。
所述步骤S2.2中的编码器向伺服驱动器传送数据的具体步骤为：编码器向伺服驱动器输送电流并持续B毫秒，伺服驱动器将接收到的电流值转换为数字量得到编码器传送的数据。
步骤S3、伺服驱动器接收数据后恢复至空闲状态。
所述空闲时期指伺服驱动器和编码器之间不传输数据的时期，在空闲时期，所述伺服驱动器通过链路按照预设的初始电流值A毫安向编码器输送电流。
所述步骤S3具体为：伺服驱动器判断在链路释放的C毫秒期间内编码器是否反馈了数据，若是，则在接收数据后恢复至空闲状态，若否，则判断通讯失败，进行报错。
如图2所示，本发明的伺服驱动器和编码器采用模拟链路(电流的变化表示数字量的变化)进行通讯；伺服驱动器上设置有可变恒流源模块，并保证恒流源输出最小值为A毫安，且A毫安可以满足编码器的供电要求，伺服驱动器上的可变恒流源模块用于给编码器供电和传输数据，可以将要给编码器发送的数据转换为电流值发送出去；在编码器上设置有电流/电压转换模块，将链路上的电流值转换为电压值给自身供电，在编码器上也设置了一个可变恒流源模块，可以将要给伺服驱动器发送的数据转换为电流值发送出去；而且伺服驱动器和编码器上都具有电流采样模块，电流采样模块用于对电流数据进行采样保存。
所述伺服驱动器和编码器上还设置有模数转换模块，所述模数转换模块用于将接收到的电流值转换为数字量。
所述编码器还与储能电容连接，所述储能电容用于在伺服驱动器停止向编码器输送电流后为编码器供电。
在空闲时期，所述伺服驱动器通过链路按照预设的初始电流值A毫安向编码器输送电流，空闲时期指伺服驱动器和编码器之间不传输数据的时期。
在空闲时期，伺服驱动器可以改变链路上的电流值来传送数据，编码器可以通过向伺服驱动器传输电流来传输数据，传输过程如下：
(1)伺服驱动器的数据传输过程
伺服驱动器将要给编码器发送的数据转换为电流值，设为P毫安，则将向编码器输送的电流值增大为A+P毫安并持续预设第一时间B毫秒；
传输数据后，伺服驱动器停止向编码器输送电流，释放链路并持续预设第二时间C毫秒，释放链路是为了给编码器反馈数据提供条件。
伺服驱动器判断在链路释放的C毫秒期间内编码器是否进行了数据反馈，若是，则伺服驱动器将接收到的电流值减去A毫安后，转换为数字量得到编码器传送的数据，后恢复至空闲状态；若否，则判断通讯失败，进行报错。
(2)编码器的数据传输过程
编码器检测链路上的电流是否在大于初始电流值A毫安的基础上持续了预设第一时间B毫秒，即判断伺服驱动器是否发送了数据，若是，则将接收到的电流值减去A毫安后，转换为数字量得到伺服驱动器传送的数据；
接收数据后，编码器判断伺服驱动器是否释放了链路，即判断链路上的电流是否为0，若是，则向伺服驱动器传输反馈数据，通过向伺服驱动器输送电流并持续B毫秒来实现反馈数据的传输，若否，即伺服驱动器未释放链路，则判断通讯失败，进行报错。本实施例中，编码器发送反馈数据时，将要给伺服驱动器发送的数据转换为电流值，设为Q毫安，则向伺服驱动器传输的电流为Q+A毫安。
本发明中的每次通讯都由伺服驱动器发起，发起通讯(改变链路上电流值，持续B毫秒)后伺服驱动器会释放链路预设第二时间C毫秒；这期间链路上的电流为0，在此期间编码器由储能电容供电并通过改变链路上的电流值进行数据反馈；此时伺服驱动器检测到链路上电流发生变化，且电流值大于A毫安，持续B毫秒，认为编码器有数据反馈，对数据进行采样保存，若在预设第二时间C毫秒内伺服驱动器没有接收到反馈数据，则判断通讯失败，进行报错。
数模和模数转换的精度，决定了单次通讯可以传送和接收的数据长度。本发明的将通讯线路和供电线路合二为一，采用同一条链路进行供电和通讯，通过调节电流的大小实现数据的传送，结构简单，节约耗材，而且链路采用模拟链路非数字链路，抗干扰能力强，而且便于实际操作和使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种伺服电机编码器供电通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、伺服驱动器通过改变模拟链路上的电流向编码器传输数据，编码器接收数据；
步骤S2、伺服驱动器释放模拟链路，编码器通过改变链路上的电流向伺服驱动器传输数据；
步骤S3、伺服驱动器接收数据后恢复至空闲状态。
2.根据权利要求1所述的伺服电机编码器供电通讯方法，其特征在于，空闲时期指伺服驱动器和编码器之间不传输数据的时期，在空闲时期，所述伺服驱动器通过链路按照预设的初始电流值A毫安向编码器输送电流。
3.根据权利要求2所述的伺服电机编码器供电通讯方法，其特征在于，所述初始电流值A毫安可满足编码器的供电要求。
4.根据权利要求2所述的伺服电机编码器供电通讯方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S1.1、伺服驱动器在初始电流值A毫安的基础上增大向编码器输送的电流值大小并持续预设第一时间B毫秒；
步骤S1.2、编码器检测链路上的电流是否在大于初始电流值A毫安的基础上持续了预设第一时间B毫秒，若是，则进入步骤S1.3，若否，则继续进行步骤S1.2；
步骤S1.3、编码器将接收到的电流值减去A毫安后，转换为数字量得到伺服驱动器传送的数据。
5.根据权利要求2所述的伺服电机编码器供电通讯方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
步骤S2.1、伺服驱动器停止向编码器输送电流，释放链路并持续预设第二时间C毫秒；
步骤S2.2、编码器判断链路上的电流是否为0，若是，则向伺服驱动器传送数据，若否，则判断通讯失败，进行报错。
6.根据权利要求5所述的伺服电机编码器供电通讯方法，其特征在于，所述步骤S2.2中的编码器向伺服驱动器传送数据的具体步骤为：编码器向伺服驱动器输送电流并持续B毫秒，伺服驱动器将接收到的电流值转换为数字量得到编码器传送的数据。
7.根据权利要求5所述的伺服电机编码器供电通讯方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：伺服驱动器判断在链路释放的C毫秒期间内编码器是否反馈了数据，若是，则在接收数据后恢复至空闲状态，若否，则判断通讯失败，进行报错。
8.一种伺服电机编码器供电通讯系统，包括伺服驱动器和编码器，其特征在于，伺服驱动器和编码器通过模拟链路连接，所述伺服驱动器和编码器上均设置有可变恒流源模块，伺服驱动器上的可变恒流源模块用于给编码器供电和传输数据，编码器上的可变恒流源模块用于给伺服驱动器传输数据；所述编码器上还设置有电流/电压转换模块，所述电流/电压转换模块用于将伺服驱动器输送的的电流转换为电压给编码器供电。
9.根据权利要求8所述的伺服电机编码器供电通讯系统，其特征在于，所述伺服驱动器和编码器上还设置有模数转换模块，所述模数转换模块用于将接收到的电流值转换为数字量。
10.根据权利要求8所述的伺服电机编码器供电通讯系统，其特征在于，所述编码器还与储能电容连接，所述储能电容用于在伺服驱动器停止向编码器输送电流后为编码器供电。
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