CN109951113A - 电机驱动器、自动化设备及自动化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服电机驱动器、自动化设备及自动化控制系统，电机驱动器包括微处理器、分别与所述微处理器连接的通讯单元、编码器反馈电路以及功率驱动电路，通讯单元包括I/O通讯单元，I/O通讯单元包括与微处理器连接的，且支持兼容共阴和共阳的单端信号输入电路和兼容NPN和PNP形式的单端信号输出电路至少一种，用于将来自外部的第一信息发给微处理器或将来自所述微处理器的第四信息发给外部设备；编码器反馈电路与编码器连接，用于将编码器发送的第二信息传递给微处理器；微处理器还用于通过功率驱动电路与电机连接，在电机运行过程中根据但不限于第一信息和第二信息进行判断后控制电机。

Description

电机驱动器、自动化设备及自动化控制系统

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种电机驱动器、自动化设备及自动化控制系统。

背景技术

电机驱动器是一种广泛应用于工业控制和自动化生产中的产品，例如应用于3C自动化、单轴机械手、物流等多种自动化控制行业。在应用中，由于电机种类繁多，例如伺服电机和步进电机，不同种类的电机需要配置不同的与之相匹配的电机驱动器，目前电机驱动器的使用都是相互独立的，也即各电机驱动器之间是相互独立的，因此在对电机驱动器进行配置时，需要逐个配置，且当需要对多个电机驱动器同时进行控制时，也需要单独向多个驱动器逐个发送控制指令；或当需要查询多个电机驱动器控制电机的状态时，也需要逐个发送查询指令从多个电机驱动器上接收相应的查询信息。可见，现有电机驱动器之间相互独立的工作方式存在配置、控制以及查询效率低的问题。

另外，目前电机驱动器上设置的I/O接口都仅支持单向传输方式，例如输出接口要么为NPN方式，要么为PNP方式，输入接口要么为共阴方式，要么为共阳方式，导致针对不同的方式需要对应生产相应型号的驱动器，从而导致驱动器型号类型繁多，不便于用户选型，且在使用过程中也容易导致选型或接口连接错误造成驱动器不能正常工作，进一步提升了驱动器的使用成本。

发明内容

本发明提供了一种电机驱动器、自动化设备及自动化控制系统，解决现有电机驱动器之间相互独立工作以及仅支持单向传输的I/O接口的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种电机驱动器，所述电机驱动器包括：微处理器、分别与所述微处理器连接的接口单元、编码器反馈电路以及功率驱动电路；

所述接口单元包括I/O接口单元；其中，所述I/O接口单元包括与所述微处理器连接的且支持兼容共阴和共阳形式的单端信号输入电路和兼容NPN和PNP 形式的单端信号输出电路至少一种；

其中，所述单端信号输入电路用于接收外部的第一信息并传输给所述微处理器，所述单端信号输出电路用于将来自所述微处理器的第四信息发给外部设备；

所述编码器反馈电路与电机编码器连接，用于将所述电机编码器发送的第二信息传递给所述微处理器；

所述微处理器还用于通过所述功率驱动电路与电机连接，在所述电机运行过程中根据所述第一信息和第二信息进行判断后控制所述电机。

可选的，所述接口单元还包括总线通讯单元，所述总线通讯单元与至少一个其他电机驱动器级联实现组网，用于从所述控制设备接收第三信息发送给所述微处理器；

所述微处理器还用于根据但不限于所述第三信息和所述第二信息进行判断后控制所述电机。

可选的，所述I/O接口单元还包括至少一个差分传输接口，以及与所述差分传输接口连接的差分传输电路，所述差分输出电路传输电路与所述微处理器连接。

可选的，所述单端信号输入电路包括输入级与兼容共阴和共阳形式的输入接口连接的双向光耦合器，所述双向光耦合器的输出级与所述微处理器连接，或所述单端信号输入电路包括输入端与兼容共阴和共阳形式的输入接口连接的双向二极管桥路，所述双向二极管桥路的输出端与单向光耦合器的输入级连接，所述单向光耦合器的输出级与所述微处理器连接；

和/或，

所述单端信号输出电路包括双向二极管桥路，所述双向二极管桥路的输入端与所述微处理器连接，输出端与兼容NPN和PNP形式的输出接口连接。

可选的，所述总线通讯单元包括RS485总线通讯单元、CAN总线通讯单元和Ethercat总线通讯单元中的至少一个。

可选的，所述总线通讯单元包括总线通讯电路、第一总线通讯接口和第二总线通讯接口；

所述第一总线通讯接口和第二总线通讯接口分别通过所述总线通讯电路与所述微处理器连接，且所述第一总线通讯接口与所述控制设备的输出端或其他电机驱动器的第二总线通讯接口连接。

可选的，所述电机驱动器还包括与所述微处理器连接的拨码开关；所述拨码开关包括第一拨码开关、第二拨码开关、第三拨码开关、第五拨码开关中的至少一个；

其中，所述第一拨码开关用于设置所述电机的刚性参数，所述微处理器根据所述刚性参数控制所述电机；

所述第二拨码开关用于设置所述电机转向，所述微处理器根据所述电机转向设置的转向控制所述电机；

所述第三拨码开关用于设置所述电机驱动器的通信波特率；

所述第五拨码开关用于设置所述电机驱动器的通讯地址信息。

可选的，所述拨码开关还包括第四拨码开关，其中，所述电机驱动器还包括分别与所述总线通讯单元和第四拨码开关相连接的终端电阻电路，所述第四拨码开关用于在所述终端电阻电路所在的电机驱动器为所述组网中的最后一个电机驱动器时，控制所述终端电阻电路与所述总线通讯单元接通以形成组网回路。

可选的，所述电机驱动器还包括与所述微处理器连接的制动电路；

所述微处理器用于在所述电机处于使能状态下，在所述电机驱动器母线电压值大于预设第一电压阈值时启动所述制动电路，并用于在启动所述制动电路后，检测到所述母线电压值小于预设第二电压阈值时，断开所述制动电路；所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值；

所述制动电路包括外置制动电阻接口和制动控制电路，所述外置制动电阻接口通过所述制动控制电路与所述微处理器连接；其中，所述外置制动电阻接口能够外接制动电阻。

可选的，所述制动电路还包括设置于驱动器壳体内，且与所述外置制动电阻接口并联的内置制动电阻。

可选的，所述电机驱动器还包括通过电机编码器电路与所述微处理器相连接的断线检测电路，用于检测所述编码器反馈电路的通断状态，并将检测结果发给所述微处理器。

可选的，所述电机驱动器还包括存储器，所述存储器中存储有至少一种运动轨迹设置参数；

所述I/O接口单元还包括与所述微处理器连接的至少一个运动轨迹选择输入接口，所述微处理器还用于根据所述运动轨迹选择输入接口输入的信号，从所述至少一种运动轨迹设置参数中选择对应的一种运动轨迹设置参数。

可选的，所述电机驱动器还包括与所述微处理器连接的抱闸电路，所述微处理器用于向所述抱闸电路发送抱闸控制信号以控制所述抱闸电路实现抱闸。

可选的，所述第一总线通讯接口和第二总线通讯接口中的至少一个包括具有空腔的接口本体，所述空腔的顶面上形成有贯穿该顶面的卡孔，以及位于该卡孔两侧的凹槽；所述空腔后端的端面上设置有朝所述空腔的开口方向延伸的导电触针组；在所述总线通讯插头插入所述接口本体的空腔内时，所述总线通讯插头上端对应的卡扣穿过所述卡孔形成卡合，所述总线通讯插头上位于所述卡扣两侧的凸起件插入所述卡孔两侧的凹槽中，与所述凹槽形成过盈配合。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种自动化设备，所述自动化设备包括如上所述的电机驱动器，以及与所述电机驱动器连接的电机，所述电机驱动器用于控制所述电机。

可选的，所述自动化设备为机械手设备或物流小车或3C自动化设备。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种自动化控制系统，所述自动化控制系统包括控制设备、m个电机以及m个如上所述的电机驱动器，一个所述电机驱动器对应连接一个所述电机，所述m大于等于1；

所述m大于等于2时，所述m个电机驱动器通过各自的总线通讯单元依次级联实现组网，且该组网中的第一个电机驱动器的总线通讯单元还与所述控制设备连接。

本发明的有益效果：

本发明提供一种电机驱动器、自动化设备及自动化控制系统，电机驱动器包括微处理器、分别与所述微处理器连接的接口单元、编码器反馈电路以及功率驱动电路，接口单元包括总线通讯单元和I/O接口单元，I/O接口单元包括与微处理器连接的，且支持兼容共阴和共阳的单端信号输入电路和兼容NPN和 PNP形式的单端信号输出电路至少一种，单端信号输入电路用于接收外部的第一信息并传输给所述微处理器，单端信号输出电路用于将来自所述微处理器的第四信息发给外部设备；编码器反馈电路与电机编码器连接，用于将电机编码器发送的第二信息传递给微处理器；微处理器用于在电机运行过程中根据第一信息和第二信息进行判断后控制电机，提升驱动器系统管理的效率和智能性，使得驱动器可更好的适应复杂的应用环境需求；另外，I/O接口单元包括与微处理器连接的，且支持兼容共阴和共阳形式的单端信号输入电路和/或兼容NPN和 PNP单端信号输出电路，因此电机驱动器不需要针对不同的方式分别对应生成一个型号，从而可以大大减少驱动器型号，既节省库存成本，方便客户选型，同时也可避免用户接口选型错误或在使用过程中连接错误而导致驱动器不能正常工作，可进一步降低驱动器的使用成本。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的电机驱动器结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的接口单元结构示意图；

图3-1本发明实施例一提供的兼容共阴和共阳形式的输入结构示意图；

图3-2本发明实施例一提供的兼容NPN和PNP形式的输出结构示意图；

图3-3本发明实施例一提供的差分传输结构示意图；

图3-4本发明实施例一提供的差分输入电路结构示意图；

图3-5本发明实施例一提供的兼容共阴和共阳形式的输入电路组合结构示意图；

图3-6本发明实施例一提供的差分输出电路结构示意图；

图3-7本发明实施例一提供的兼容NPN和PNP形式的输出电路组合结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的电机驱动器组网示意图；

图5-1为本发明实施例一提供的RS485通讯电路示意图一；

图5-2为本发明实施例一提供的RS485通讯电路示意图二；

图5-3为本发明实施例一提供的RS485通讯电路示意图三；

图6为本发明实施例二提供的具备电机刚性设置电路的电机驱动器结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的具备通讯波特率选择电路的电机驱动器结构示意图；

图8为本发明实施例二提供的具备制动电路的电机驱动器结构示意图；

图9为本发明实施例二提供的具备电压采样电路电机驱动器结构示意图；

图10为本发明实施例二提供的具备终端电阻设置电路的电机驱动器结构示意图；

图11为本发明实施例二提供的具备电机转向设置电路的电机驱动器结构示意图；

图12为本发明实施例二提供的具备电机编码器断线检测电路的电机驱动器结构示意图；

图13-1为本发明实施例三提供的电机驱动器结构示意图；

图13-2为图13-1的主视图；

图13-3为图13-1的右视图；

图13-4为图13-1的左视图；

图13-5为本发明实施例三提供的第二种电机驱动器结构示意图；

图13-6为图13-5的右视图；

图14为本发明实施例四提供的电机控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明中一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例提供的电机驱动器可应用于各种控制系统，参见图1所示，其包括但不限于微处理器11、分别与微处理器11连接的接口单元12、组网通讯地址设置电路16、编码器反馈电路14以及功率驱动电路15；其中：

接口单元12包括I/O接口单元，I/O接口单元包括与微处理器11连接的，且支持兼容共阴和共阳形式的单端信号输入电路和支持兼容NPN和PNP形式的单端信号输出电路至少一种，兼容共阴和共阳形式的单端信号输入电路用于将来自外部的第一信息发给微处理器11；也即实施例中I/O接口单元可支持双向输入，兼容NPN和PNP形式的单端信号输出电路用于将来自微处理器的第四信息发给外部设备，因此电机驱动器不需要针对不同的方式分别对应生成一个型号，从而可以大大减少驱动器型号，既节省库存成本，方便客户选型，同时也可避免用户接口选型错误或在使用。且本实施例中的电机驱动器可以为伺服电机驱动器或者步进电机驱动器，具体可根据实际需求和应用场景灵活选择。

可选的，在本实施例的一些示例中，I/O接口单元包括支持兼容共阴和共阳形式的单端信号输入电路和支持兼容NPN和PNP形式的单端信号输出电路，也即实现在本示例中可实现双向输入和双向输出。

可选的，在本实施例的一些示例中，I/O接口单元还可包括与微处理器11 连接的，且支持单向信号传输电路(可包括单向信号输入电路和/或单向信号输出电路)，从而使得I/O接口单元根据需求兼容单向和/或双向输入、输出，进一步提升电机驱动器的兼容能力，使其能更好的应用于各种应用场景。例如，一种示例中，I/O接口单元还包括至少一个差分传输接口，以及与差分传输接口连接的差分传输电路，差分传输电路与微处理器连接。

在本实施例的一些示例中，接口单元12除了可以包括I/O接口单元外，还可根据需求包括总线通讯单元122，其中，该总线通讯单元122包括不限于RS485 总线通讯单元、Ethercat总线通讯单元、CAN总线通讯单元中的至少一种，当然应当理解的是也可采用其他能实现总线通讯的通讯单元。接口单元还可包括用于通信的其他单元，例如调试通讯接口，该调试通讯接口可以为但不限于 RS232接口单元、USB接口单元。例如一种示例中，参见图2所示，其可包括 I/O接口单元121、RS485总线通讯单元120、RS232接口单元123、CAN总线通讯单元124中的至少两种，其中：

I/O接口单元包括的I/O接口可作为驱动器与被控对象进行信息交换的纽带，驱动器可通过I/O通讯接口与外部设备进行信号交换；I/O接口可以支持通用输入/输出(General Purpose Input Output，GPIO)、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)、I2C总线(Inter－Integrated Circuit，I2C bus)、通用异步收发传输器(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，UART)等协议，可用于传输各种信息或控制信号等，例如包括但不限于配置信息、查询信息、抱闸控制信号、开关门信号、报警信息等。

CAN总线通讯单元的CAN通讯接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，其典型的应用协议包括但不限于：SAE J1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA 2000等，CAN 通讯接口也可用于传输各种信息或控制信号等，例如包括但不限于配置信息、查询信息、抱闸控制信号、报警信息等。

RS232接口单元的RS232通讯接口由电子工业协会(Electronic IndustriesAssociation，EIA)所制定的异步传输标准接口。例如RS-232通讯接口以9个引脚(DB-9)或是25个引脚(DB-25)的型态出现，驱动器上可以设置但不限于两组RS-232接口，分别称为COM1和COM2。RS232通讯接口支持 EIA-RS-232C标准。RS232通讯接口也可用于传输各种信息或控制信号等。

RS485总线通讯单元120的RS485通讯接口是基于串口的通讯接口，其和 RS232通讯接口的数据收发的操作是一致的，使用的是WinCE的底层驱动程序。 RS485通讯接口为半双工数据通讯模式，数据的收发不能同时进行，为了保证数据收发的不冲突，硬件上可通过方向切换来实现。RS232通讯接口也可用于传输各种数据或控制信号等。

为了便于理解，本实施例下面以总线通讯单元为RS485通信总线单元为示例进行说明。

本实施例中可通过上述接口单元中的任意一种接口单元将自外部的第一信息发给微处理器11。本实施例中，通过接口单元12发送给微处理器11的第一信息可包括但不限于各种动作控制信息、状态查询信息、配置信息、调试信息以及其他需要交互的信息中的至少一种。一种示例中，微处理器11通过接口单元12向外部设备发送的信息包括但不限于各种报警信息(包括但不限于检测霍尔失败报警信息、欠压和/或过压报警信息、过流报警信息、过载报警信息)、各种状态信息等。

参见图3-1所示，在输入方向，I/O接口单元121可包括至少一个兼容共阴和共阳形式的输入接口1215，单端信号传输电路包括与兼容共阴和共阳形式的输入接口连接且支持兼容共阴和共阳形式的单端信号输入电路1211。外部信息 (即第一信息)可通过兼容共阴和共阳形式的输入接口1215输入至单端信号输入电路1211，单端信号输入电路1211可将该信息发给微处理器11。其中由于兼容共阴和共阳形式的输入接口1215与单端信号输入电路1211连接，单端信号输入电路1211既支持共阴形式，也支持共阳形式，因此既可避免输入通信接口接错，又能提升输入通信接口的兼容性。

应当理解的是，本实施例中单端信号输入电路1211可采用各种能实现双向输入的电路。例如一种示例中，单端信号输入电路1211可包括输入级与兼容共阴和共阳形式的输入接口1215连接的双向光耦合器，双向光耦合器的输出级与微处理器11连接。可通过双向光耦合器实现双向输入。但应当理解的是并不限于双向光耦合器实现容共阴和共阳形式的双向输入。例如，在另一示例中，单端信号输入电路1211可包括输入端与兼容共阴和共阳形式的输入接口连接的双向二极管桥路，双向二极管桥路的输出端与单向光耦合器的输入级连接，单向光耦合器的输出级与微处理器连接，利用双向二极管桥路与单向光耦合器的结合实现兼容共阴和共阳形式的双向输入。

在本实施例的另一示例中，单端信号输入电路1211还可包括与双向光耦合器的输入级或双向二极管桥路的输入端并联连接的滤波电容，以提升输入信号的效果，减少干扰，提升输入信号接收的准确性。

在本实施例的另一示例中，单端信号输入电路1211还包括与双向光耦合器的输入级或双向二极管桥路的输入端串联的阻抗匹配电阻，以为双向光耦合器提供合适的驱动电流。

可选的，在本实施例的一种示例中，单端信号输入电路1211还可包括仅支持共阴或共阳形式的输入接口，以及与该仅支持共阴或共阳形式的输入接口连接的单向光耦合器，单向光耦合器的输出级与微处理器连接，以实现仅支持共阴或共阳形式的输入。

参见图3-2所示，在输出方向，I/O接口单元121包括至少一个兼容NPN 和PNP形式的输出接口1217，单端信号传输电路包括与兼容NPN和PNP形式的输出接口1217连接且支持兼容NPN和PNP形式的单端信号输出电路1213。单端信号输出电路1213将内部信息通过兼容NPN和PNP形式的输出接口1217 输出至外部设备。其中由于兼容NPN和PNP形式的输出接口1217与单端信号输出电路1213连接，单端信号输出电路1213既支持NPN方式，也支持PNP 方式，使得输出接口既支持NPN方式，也支持PNP方式，因此既可避免输出接口接错，又能提升输出通信接口的兼容性。

应当理解的是，本实施例中单端信号输出电路1213可采用各种能实现兼容 NPN和PNP形式的双向输出的电路。例如一种示例中，单端信号输出电路1213 可包括双向二极管桥路，双向二极管桥路的输入端与微处理器11连接，输出端与兼容NPN和PNP形式的输出接口1217连接。可通过双向二极管桥路实现双向输出。但应当理解的是并不限于双向二极管桥路。

可选的，在本实施例的一种示例中，单端信号输出电路1213还可包括仅支持NPN或PNP形式的输出接口，以及与该仅支持NPN和PNP形式的输出接口连接的单向光耦合器，单向光耦合器的输出级与微处理器连接，以实现仅支持 NPN和PNP的输出。

在本实施例的一种示例中，参见图3-3所示，I/O接口单元还可包括至少一个差分传输接口1216，以及与差分传输接口1216连接的差分传输电路1212，差分传输电路1212与微处理器11连接，从而实现通过差分传输接口1216实现输入和/或输出。

例如，在输入方向，I/O接口单元121还可包括至少一个单向输入接口或仅设置单向输入接口而不设置兼容共阴和共阳形式的输入接口。差分传输电路 1212可包括支持单极性输入的差分输入电路，差分输入电路与微处理器连接。外部信息可通过单向输入接口输入至差分输入电路，差分输入电路可将该信息发给微处理器。这样电机驱动器既可支持双向输入，也可支持单向输入，可进一步提升电机驱动器的兼容性。本实施例中，差分输入电路则可采用可实现差分信号输入的各种电路，在此不再赘述。

又例如，在输出方向，I/O接口单元121还可包括至少一个单向输出接口，当然，在输出方向也可仅设置单向输出接口；差分传输电路1212可包括支持单极性输出的差分输出电路，微处理器通过光耦电路与差分输出电路连接。内部信息也可通过差分输出电路输出至单向输出接口这样电机驱动器既可支持双向输出，也可支持单向输出，可进一步提升电机驱动器的兼容性。

为了便于理解，本实施例下面以一种具体的输入方向和输出方向的传输电路进行示例说明。

参见图3-4所示，在本示例中电机驱动器的输入方向可选地设置有两路差分输入电路，其中DI1+和DI1-作为第一路高速输入电路；DI2+和DI2-作为第二路高速输入电路；第一路高速输入电路和第二路高速输入电路的结构并不限于图 3-4所示的电路。且第一路高速输入电路和第二路高速输入电路的功能可以根据需求灵活设置。

在本示例中电机驱动器的输入方向可选地设置有单端信号输入电路，请参见图3-5所示，其包括7路支持兼容共阴和共阳形式的单端信号输入电路，其中每一路单端信号输入电路的输入端与对应的兼容共阴和共阳形式的输入接口连接作为信号输入端，输出端与微处理器连接作为信号输出端，单端信号输入电路还包括双向光耦合器，并联于双向光耦合器输入级的滤波电容C1，以及与双向光耦合器的输入级串联的阻抗匹配电阻R1。应当理解的是，本实施例中图3-5 所示的单端信号输入电路的结构仅仅是示例结构，且单端信号输入电路的数量可以根据具体需求灵活设置。例如，在图3-5所示的6路单端信号输入电路中，可从上至下分别设置各路单端信号输入电路的作用为使能信号输入电路、报警清除信号输入电路、左极限信号输入电路、右极限信号输入电路、原点信号输入电路、位置表信息输入电路；当然，根据需求还可设置预留单端信号输入电路，以根据实际需求设置实现对应的功能。

在本实施例的一些示例中，电机驱动器的I/O接口单元还包括模拟量传输通道，例如该模拟量传输通道可以包括模拟量传输接口，以及与模拟量传输接口连接的分压电路，分压电路与微处理器相连接，在需要传输模拟量数据时可通过该模拟量传输通道进行传输。参见图3-6所示，在本示例中电机驱动器的输出方向可选地设置有两路差分输出电路，其中DO1+和DO1-作为第一路高速输出电路；DO2+和DO2-作为第二路高速输出电路；第一路高速输出电路和第二路高速输出电路的结构并不限于图3-6所示的电路。且第一路高速输出电路和第二路高速输出电路的功能可以根据需求灵活设置，例如一种示例中第一路高速输出电路可作为报警信号输出电路，第二路高速输出电路可以作为抱闸信号输出电路。

在本实施例中的一种示例中，电机驱动器可包括与微处理器连接的抱闸电路，微处理器可向抱闸电路发送抱闸信号实现抱闸的控制。本示例中提供的抱闸电路包括功率驱动单元、N型开关功率管单元和抱闸接口；抱闸电源通过N 型开关功率管单元与抱闸接口连接，抱闸接口用于连接抱闸器；功率驱动单元与电源和N型开关功率管单元连接，功率驱动单元根据抱闸控制信号产生驱动电压控制N型开关功率管单元导通，使得抱闸电源与抱闸接口导通，从而为抱闸接口提供工作电流；本发明提供的抱闸电路通过功率驱动单元和N型开关功率管单元组成信号放大单元，相对相关技术采用继电器的方式，N型开关功率管单元比继电器尺寸更小，更利于系统小型化；且N型开关功率管单元可靠性比继电器更好，成本比继电器更低，更容易与抱闸器的额定电流适配，因此还可在提升抱闸控制的可靠性的同时，降低抱闸控制的成本。应当理解的是，上述N型开关功率管单元也可根据需求替换成P型开关功率管单元并对功率驱动单元和抱闸接口与该P型开关功率管单元进行对应调整连接即可。

请参见图3-7所示，电机驱动器包括3路支持兼容NPN和PNP形式的单端信号输出电路，其中每一路单端信号输出电路的输出端与对应的兼容NPN和 PNP形式的输出接口连接作为信号输出端，单端信号输出电路输出端方向包括双向二极管桥路。应当理解的是，本实施例中图3-7所示的单端信号输出电路的结构仅仅是示例结构，且单端信号输出电路的数量可以根据具体需求灵活设置。例如，在图3-7所示的3路单端信号输出电路中，可从上至下分别设置各路单端信号输出电路的作用为电机启动信号输出电路、位置到位信号输出电路、转矩达到信号输出电路；当然，根据需求也可设置预留单端信号输出电路，以根据实际需求设置对应的功能。

可见，本实施例提供的电机驱动器可以灵活的设置上述各图所示的I/O接口，且根据需求可以设置具有支持兼容共阴和共阳形式的单端信号输入电路或兼容NPN和PNP的单端信号输出电路，I/O接口通过单端信号传输电路与微处理器连接，因此支持双向输入和/或输出，可以大大减少驱动器型号，既节省库存成本，方便客户选型，同时也可避免用户接口选型错误或在使用过程中连接错误而导致驱动器不能正常工作，可进一步降低驱动器的使用成本。同时可选地还可设置支持单极性输入或输出的信号传输电路，可进一步提升电机驱动器的兼容能力。

本实施例中，微处理器11可以采用各种微控制器MCU等同替换，例如可采用恩智浦半导体公司的LPC11C00系列的微控制器，也可采用德州仪器型号为TMS320F28030/28031/28032/28033/28034/28035的微控制器能够很好的满足各种应用场景的需求，同时由于其性能稳定、成本较低，因此既能降低电机驱动器的成本，又能保证电机驱动器的性能，同时提升电机驱动器的性价比。本实施例中，微处理器11可以采用但不限于Intel公司的X86芯片、i960芯片或 AMD公司的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片等；外围电路则可根据需求灵活设置，例如可包括但不限于RAM、ROM、计时器、中断调度等外围电路中的至少一种。

编码器反馈电路14与电机编码器连接，用于将电机编码器发送的第二信息反馈给微处理器11；本实施例中，电机编码器发送的第二信息包括但不限于电机编码器检测到的位置信息。本实施例中，电机编码器可以采用增量型电机编码器，根据需要也可采用绝对值型电机编码器。采用增量型电机编码器时，每转过单位的角度就发出一个脉冲信号(或正余弦信号，然后对其进行细分，斩波出频率更高的脉冲)，其可采用A相、B相、Z相输出，A相、B相可为相互延迟1/4周期的脉冲输出，根据延迟关系可以区别正反转，而且通过取A相、B 相的上升和下降沿可以进行计数获得相对位置信息；一种示例中Z相为单圈脉冲，即每圈发出一个脉冲；在另一些示例中Z相也可为多个脉冲。且在一些示例中采用绝对值型电机编码器时，对应一圈，每个基准的角度可发出一个唯一与该角度对应二进制的数值，可通过外部记圈器件可以进行多个位置的记录和测量。

RS485总线通讯单元120通过与至少一个其他电机驱动器级联实现组网，用于从控制设备接收第三信息发送给微处理器；本实施例中对一个组网中的各电机驱动器，各电机驱动器之间都可通过各自的RS485总线通讯单元120级联实现组网，当然也可通过一个共用的RS485通讯控制总线与控制设备连接实现总线组网。这样控制设备可以实现对组网内的电机驱动器进行统一的管理控制，例如上述第三信息可包括但不限于控制信息、配置信息、调试信息或查询信息等，这样控制设备就可统一向组网内的电机驱动器发送控制信息、配置信息、调试信息或查询信息等，提升驱动器系统管理的效率和智能性，使得驱动器可更好的适应复杂的应用环境需求。本实施例中，例如，参见图4所示，多个电机驱动器之间通过RS485总线通讯单元(当然也可通过CAN总线通信单元或 Ethercat总线通讯单元)级联与控制设备连接实现组网。采用RS485通讯方式，支持Modbus-RTU协议，可通过组网实现电机驱动器运动指令配置以及电机实时控制和状态查询。RS485应用简单，极易上手，是目前以最高性价比实现主从设备通讯网络协议首选。

组网通讯地址设置电路16用于设置其所在的电机驱动器在组网中的通讯地址，微处理器11还用于从组网通讯地址设置电路获取该通讯地址作为电机驱动器的通讯地址，例如RS485通讯地址或RS485通讯ID。本实施例中组网通讯地址设置电路可以通过但不限于拨码开关实现，例如可通过但不限于10位旋转拨码开关或16位旋转拨码开关等。本实施例中的拨码开关可以还可为平拨式拨码开关或按键式拨码开关中的任意一种。例如一种示例中电机驱动器包括与微处理器相连接的第五拨码开关，其可为旋码开关，用于设置电机驱动器的通讯地址信息。

微处理器11还用于通过功率驱动电路与电机连接，在电机运行过程中，微处理器11可用于根据第一信息和第三信息中的至少一个和第二信息进行判断后控制电机。

本实施例中，总线通讯单元122可包括总线通讯电路、第一总线通讯接口和第二总线通讯接口，第一总线通讯接口和第二总线通讯接口分别通过总线通讯电路与微处理器连接，且第一总线通讯接口与控制设备的输出端或其他电机驱动器(也即上一级的电机驱动器)的第二总线通讯接口连接，第二总线通讯接口与下一级电机驱动器的第一总线通讯接口，在电机驱动器为联网中的最后一个时，其第二总线通讯接口为空，这样可以实现电机驱动器之间的级联组网。

在本实施例的一种示例中，总线通讯电路包括第一总线通讯芯片和隔离电路；第一总线通讯接口和第二总线通讯接口分别与第一总线通讯芯片通信连接，第一总线通讯芯片通过隔离电路与微处理器通信连接，第一总线通讯芯片将总线通讯信号转换成微处理器能够识别的信号并通过隔离电路发给微处理器，隔离电路用于消除第一总线通讯芯片与微处理器之间信号传输过程中所产生的共模干扰。

在本实施例的另一种示例中，总线通讯电路包括第二总线通讯芯片，第二总线通讯芯片包括隔离电路；第一总线通讯接口和第二总线通讯接口分别与第二总线通讯芯片通信连接，第二总线通讯芯片内的隔离电路与微处理器通信连接，第二总线通讯芯片将总线通讯信号转换成微处理器能够识别的信号并通过隔离电路发给微处理器，隔离电路用于消除第二总线通讯芯片与微处理器之间信号传输过程中所产生的共模干扰。

为了便于理解，下面以一种具体的RS485总线通讯单元120为示例进行说明。

参见图5-1至图5-2所示，RS485总线通电路50包括RS485通讯芯片54 和隔离电路55；第一RS485通讯接口51和第二RS485通讯接口52分别与RS485 通讯芯片54通信连接，RS485通讯芯片54通过隔离电路55与微处理器53通信连接，RS485通讯芯片54将RS485总线通讯信号转换成微处理器53能够识别的信号并通过隔离电路55发给微处理器53，隔离电路53用于消除RS485通讯芯片54与微处理器53之间信号传输过程中所产生的共模干扰。

在本实施例中，RS485总线通电路50还包括保护电路56，第一RS485通讯接口51和第二RS485通讯接口52通过保护电路56与RS485通讯芯片54连接，其中，保护电路56接收第一RS485通讯接口51发送的RS485总线通讯信号(即输入信号)，将RS485总线通讯信号发送至RS485通讯芯片54，和/或，接收RS485通讯芯片54发送的RS485总线通讯信号(即输出信号)，将RS485 总线通讯信号发送至第二RS485通讯接口52，进一步的，RS485通讯芯片54 将从第一RS485通讯接口51接收到的RS485总线通讯信号转换成微处理器53 能够识别的信号后通过隔离电路将发送至微处理器53，和/或，接收微处理器53 通过隔离电路发送的信号并将其转换成RS485总线通讯信号后发给第二RS485 通讯接口52。

为了防止大电流损坏电路，本实施例中的保护电路56可以包括第一保护器件561和第二保护器件562，当产生较大电流时，断开电路，以达到保护RS485 通讯芯片的目的。第一保护器件561分别与第一RS485通讯接口的第一差分输入端子和第二差分输入端子连接，第二保护器件562分别与第一RS485通讯接口的第一差分输入端子和第二差分输入端子连接；第一RS485通讯接口分别通过第一保护器件561、第二保护器件562与RS485通讯芯片通信连接；其中，第一保护器件561用于监测到第一差分传输端子RS485总线通讯信号对应的电流值超过预设电流阈值时，断开与第一RS485通讯接口的连接通道；第二保护器件562用于监测到第二差分传输端子RS485总线通讯信号对应的电流值超过预设电流阈值时，断开与第一RS485通讯接口的连接通道。

还可以理解的是，为了防止过高的瞬变电压损坏，本实施例中的保护电路还可以包括第三保护器件563，当产生较大瞬态电压时，第三保护器件563变为短路状态，泄放掉高电压，以达到保护RS485通讯芯片的目的。第三保护器件 563与第一RS485通讯接口的第一差分输入端子、第二差分输入端子连接的；第一RS485通讯接口通过第三保护器件563与RS485通讯芯片通信连接，同时第三保护器件563与第一保护器件561、第二保护器件562并联；其中，第三保护器件563用于监测到第一差分传输端子RS485总线通讯信号或第二差分输入端子RS485总线通讯信号的电压值超过预设电压阈值时，与地短路连接消除共模干扰。

需要说明的是，为了进一步防止共模干扰，提升电路性能，保护通讯稳定可靠，本实施例中的保护电路还可以包括共模电感器565，第一保护器件561、第二保护器562、第三保护器件563分别通过共模电感器565与RS485通讯芯片通信连接，其中共模电感器565用于防止第一RS485通讯接口与RS485通讯芯片之间信号传输过程中所产生的共模干扰。

应当明确的是，为了对电路中共模电压干扰产生的浪涌电流进行限制，或在第一保护器件561、第二保护器件562失效后，本实施例中的保护电路还可以包括第一限流电阻566、第二限流电阻567。共模电感器565分别通过第一限流电阻566、第二限流电阻567与RS485通讯芯片通信连接；其中，第一限流电阻566用于对第一差分传输端子RS485总线通讯信号进行限流处理；第二限流电阻567用于对第二差分传输端子RS485总线通讯信号进行限流处理。

在本实施例中，隔离电路可以包括高速双向传输器件551，RS485通讯芯片通过高速双向传输器件551与微处理器通信连接；其中，高速双向传输器件551 包括第一通讯通道和第二通讯通道，第一通讯通道用于接收输入信号，并将输入信号发送至微处理器，第二通讯通道用于接收微处理器输出信号，并将输出信号发送至RS485通讯芯片。

在本实施例中，隔离电路还可以包括低速隔离器件552，RS485通讯芯片通过低速隔离器件552与微处理器通信连接；低速隔离器件552用于接收微处理器发送的控制信号，并将控制信号发送至RS485通讯芯片。

应当理解的是，当总线通信单元采用CAN总线通信单元或Ethercat总线通讯单元时，对应的总线通信电路中的通信芯片对应调整为CAN通讯芯片或 Ethercat通讯芯片，并根据CAN和Ethercat协议的具体要求对应调整相应的参数即可。

值得注意的是，上述仅是以RS485通讯电路50包括分离开的总线通讯芯片和隔离电路为例进行的说明，在实际应用中，RS485通讯电路50还可包括兼容隔离电路的总线通讯芯片，即隔离电路设置在总线通讯芯片内，具体设计均可根据实际应用场景做灵活调整。

应当说明的是，本实施例中的第一总线通讯接口和第二总线通讯接口(例如RS485通讯接口)包括具有空腔的接口本体，空腔的顶面上形成有贯穿该顶面的卡孔，以及位于该卡孔两侧的凹槽；空腔后端的端面上设置有朝空腔的开口方向延伸的导电触针组；在总线通讯插头插入接口本体的空腔内时，总线通讯插头上端对应的卡扣穿过卡孔形成卡合，总线通讯插头上位于卡扣两侧的凸起件插入卡孔两侧的凹槽中，与凹槽形成过盈配合。

具体的，接口本体的卡孔设置于接口本体的空腔的顶面上，在总线通讯插头插入接口本体的空腔时，总线通讯插头上端对应的卡扣穿过卡孔形成卡合；接口本体的凹槽设置于该卡孔两侧的凹槽。在总线通讯插头插入接口本体的空腔时，总线通讯插头上位于卡扣两侧的凸起件插入卡孔两侧的凹槽中。应当理解的是，卡孔以及凹槽设置于接口本体的空腔的顶面上，本发明并不局限于这一种设置位置，例如，还可以设置于接口本体的空腔的底面或者空腔的其他位置。需要说明的是，卡孔以及凹槽的相对位置也可以进行调整，例如，卡孔设置在接口本体的空腔的顶面左侧，凹槽设置在接口本体的空腔的顶面中部和/或右侧；或卡孔设置在接口本体的空腔的顶面中部，凹槽设置在接口本体的空腔的底面左右两侧；或卡孔设置在接口本体的空腔的顶面中部，凹槽设置在接口本体的空腔的左右两侧面等，在实际应用中，可由设计人员根据具体应用场景做灵活调整。

应当明确的是，第一总线通讯接口和第二总线通讯接口包括的导电触针组设置于空腔后端的端面上，该导电触针组朝空腔的开口方向延伸，其包括至少两根导电触针，各导电触针与总线通讯插头的导电接口相匹配，以实现信号传输。在本实施例中，导电触针组包括的导电触针包括上下两排，每一排均设置为5根导电触针。值得注意的是，在实际应用中，导电触针组的具体设置根数可进行灵活调整，例如设置一排导电触针，每排设置10根导电触针等。

在本实施例中，通过与RS485通讯芯片分离的隔离电路来隔离RS485通讯芯片与微处理器之间信号传输过程中所产生的共模干扰，与现有技术中采用 RS485通信芯片实现隔离干扰相比，大大降低了隔离成本，并且使得RS485总线通电路更加可靠性。同时，本实施例中的第一总线通讯接口和第二总线通讯接口可与总线通讯插头相互卡合，有效的防止了现有技术中电机驱动器中的总线通讯接口难抗震动、易使得总线通讯插头发生松动脱落现象的发生，大大提高了用户的使用满意度。

本实施例中，微处理器11通过功率驱动电路15与电机连接，本实施例中的电机可以为但不限于伺服电机，且伺服电机根据需求可以采用有刷电机或无刷电机。本实施例中的功率驱动电路15可以根据需求采用各种类型的功率驱动电路，例如包括但不限于单电源功率驱动电路、双电源功率驱动电路、斩波限流功率驱动电路。

在一种示例中，上述第一信息包括通过接口单元12输入的启动电机或关闭电机的控制指令，则微处理器11可根据该控制指令控制电机启动或关闭电机。又例如，在一种示例中，微处理器11从编码器反馈电路14接收到的第二信息包括待控对象的位置信息，微处理器11根据该位置信息确定待控对象偏离预设位置时，可对电机实现相应的控制处理。

可见，本实施例提供的电机驱动器可以实现与其他电机驱动器进行组网，这样可以实现对组网内的电机驱动器进行统一的管理控制，例如可仅向组网内的某一个电机驱动器发送控制信息、配置信息或查询信息等，因此可提升驱动器系统管理的效率和智能性，使得驱动器可更好的适应复杂的应用环境需求。

实施例二：

电机驱动器由于应用于各类机构传动系统，其机构本身惯量比，刚性等，以及对伺服系统的需求等等指标均不一样。所以针对不同的应用环境，伺服系统可能需要调整自身的参数来改变伺服控制的PID参数来适应系统控制要求。在本实施例中，可以通过计算机的调试软件来对伺服系统进行参数的修改，但这样在很多场合非常不方便，需要携带笨重的电脑，连接去修改，同时修改时还容易由于通讯不稳定使变更参数不成功。因此，可选的，在本实施例中，参见图6所示，电机驱动器可在图1至图5所示的任一结构基础上，可选地可包括与微处理器11连接的电机刚性设置电路17，该电机刚性设置电路17可用于设置电机的刚性参数，微处理器11可用于根据电机刚性设置电路17设置的刚性参数控制所述电机。在本实施例的一种示例中，电机刚性设置电路17可采用第一拨码开关实现，例如可采用16档旋转拨码开关实现，且可根据行业经验或其他规则设置好16档刚性参数，客户在使用过程中可以直接通过16档旋转拨码开关旋转实现相应档位的刚性参数的设置，这种刚性调整或设置方式简单易实现，也便于后续查看和维护，可在很大程度上提升用户体验的满意度。

在本实施例中，为了保证通过RS485总线通讯单元实现正常的通讯，参见图7所示，电机驱动器可在图1至图5所示的任一结构基础上，可选地可包括与微处理器11连接的通讯波特率选择电路18，通讯波特率选择电路18用于设置所述组网总线通讯电路的通讯波特率。例如，通讯波特率选择电路18选择的参数值为以下表1中的任意一个值时，可以根据以下表1示例的对应关系确定当前采用的波特率。可选的，通讯波特率选择电路18可采用第三拨码开关实现，以用于设置电机驱动器的通信波特率。

表1

参数值	波特率(bps)	参数值	波特率(bps)
				0	2400	7	25600
1	4800	8	460800
				2	9600	9	200k
3	19200	10	300k
				4	38400	11	400k
5	57600	12	500k
				6	115200

电机在运行过程中，本实施例中采用制动电路可以使得电机避免出现转速过高的情况，以及可避免泵生电压过高的情况，从而稳定驱动器的母线电压。因此在本实施例的一种示例中，参见图8所示，电机驱动器还包括制动电路20；该制动电路包括设置于电机驱动器内的内置制动电阻和制动控制电路，内置制动电阻通过制动控制电路与微处理器11连接。制动电路20的作用在于，当电机在运行状态中转速过高或出现泵生电压过高的情况时，则通过启动制动电路 20，使得与制动电路连接的制动电阻进入工作状态，通过制动电阻耗能来达到降低电机功耗以及避免出现泵生电压过高目的，此外，制动电路还可以用于电机快速制动，在有制动电路的情况下，电机断电后可以比没有制动电路的前提下更快的停止转动。其中，本实施例制动控制电路采用能耗制动的方式对电机进行制动，具体的，根据电机的类型不同，能耗制动分为直流电机的能耗制动和交流电机的能耗制动两种。由于内置制动电阻的能耗特性，此类电阻的体积往往较大，因此现有一般都是将其设置于驱动器的壳体之外，这样虽然设置方式简单，但是驱动器与内置制动电阻之间的一致性差，且不利于驱动器的存放运输。在本实施例中，制动电路20还包括与内置制动电阻并联连接的外置制动电阻接口，位于电机驱动器外的外置制动电阻通过外置制动电阻接口与内置制动电阻并联，从而使得可根据具体需求调整制动能力，更好的适用于各种应用场景需求。

在本实施例中，为了电机减速过程中出现能量反灌而对电机驱动器造成损害的情况发生，参见图9所示，电机驱动器可在图1至图8所示的任一结构基础上，可选地可包括与微处理器11连接的电压采样电路19，电压采样电路19 用于采集母线电压值(也即采集电机驱动器自身供电的电压值)并传递给微处理器11；微处理器11用于在电机处于使能状态下，电压采样电路19传递过来的电压值大于预设第一电压阈值时启动制动电路20，并用于在启动制动电路20 后，检测到电压值小于预设第二电压阈值时，断开制动电路20，其中第一电压阈值大于第二电压阈值，且这两个阈值可以根据具体的应用场景灵活设定。通过制动电路20在母线电压过高时对反灌的能量进行损耗，可避免驱动器在能量反灌情况下被损坏。本实施例中制动电路20可包括电阻且具体的电阻值也可根据具体应用场景灵活选择。

在本实施例中，高频信号传输时，信号波长相对传输线较短，信号在传输线终端会形成反射波，干扰原信号，所以可以在传输线末端加终端电阻，使信号到达传输线末端后不反射。对于采用低频信号的场景则可不用。在长线信号传输时，一般为了避免信号的反射和回波，也需要在接收端接入终端匹配电阻。因此在本实施例中，参见图10所示，电机驱动器可在图1至图9所示的任一结构基础上，电机驱动器还包括分别与RS485总线通讯单元和第四拨码开关24相连接的终端电阻电路21，第四拨码开关24用于在终端电阻电路21所在的电机驱动器为组网中的最后一个电机驱动器时，控制终端电阻电路21与RS485总线通讯单元接通以形成组网回路。在本实施例的一种示例中，终端电阻电路的终端匹配电阻值可取决于电缆的阻抗特性。例如RS485采用双绞线(屏蔽或非屏蔽)连接，终端电阻可采用介于100Ω至140Ω之间的值，例如可为120Ω。在实际配置时，在电缆的两个终端节点上，即最近端的电机驱动器和最远端的驱动设也可各接入一个终端电阻，而处于中间部分的节点则不能接入终端电阻，否则将导致通讯出错。

在本实施例的一种示例中，电机驱动器还包括与微处理器连接的显示提醒单元，该显示提醒单元可通过壳盖上的镂空孔显露于外部，以供外部查看显示状态。本实施例中显示提醒单元包括的具体类型和个数以及设置位置都可灵活设定。例如，显示提醒单元可包括但不限于电源显示提醒单元和/或报警显示提醒单元。

在本实施例中，参见图11所示，电机驱动器可在图1至图10所示的任一结构基础上，可选地可包括与微处理器11连接的电机转向设置电路22，用于设置电机的转向，微处理器11用于根据电机转向设置电路22设置的转向控制电机。本实施例中电机转向设置电路22可采用第二拨码开关实现，以用于设置电机转向，微处理器11用于根据电机转向设置的转向控制电机。

在本实施例中，电机驱动器还包括存储器，该存储器中存储有至少一种运动轨迹设置参数；I/O接口单元还可包括与微处理器连接的至少一个运动轨迹选择输入接口，微处理器还用于根据运动轨迹选择输入接口输入的信号，从至少一种运动轨迹设置参数中选择对应的一种运动轨迹设置参数。这种设置方式可以省去控制器，可通过外部接口来实现运动轨迹的选择设置。当然，在一些复杂的运动控制中，主控与驱动器之间也可通过RS-485接口实现实时监控、修改运动参数、触发运动、选择运动段等功能。

伺服系统在驱动运行的过程中需要实时收到电机编码器脉冲(可为方波脉冲或正余炫波形脉冲等，也可采用绝对值的方式进行表征)反馈，同输入驱动器的控制指令脉冲进行比较，得出的差值经过PID的参数运算得出给定指令不断修正伺服系统。所以电机编码器脉冲的反馈显得十分重要，如果电机编码器断线会造成伺服系统失速，位置走不准的情况出现。而电机编码器信号线较多，有A、B、Z和霍尔HU、HV、HW，且一般为差分接线，共有12根信号线，哪根线断了，很难查找。本实施例一种方式中可采用通过软件检测的方式检测哪些信号线断了，软件检测需要根据反馈的脉冲信号数据和之前的数据进行比较进行判断，可能会产生很大的延时。同时对接触不良的现象无法做出检测。因此，在本实施例中，参见图12所示，电机驱动器可在图1至图11所示的任一结构基础上，可选地可包括分别与编码器反馈电路14和微处理器11连接的电机编码器断线检测电路23，用于检测编码器反馈电路14与微处理器11之间的连接的信号线的通断状态，例如电机编码器断线检测电路23可以监测各信号线上的电平或电流的情况确认各信号线的通断状态，并将检测结果发给微处理器 11。采用电机编码器断线检测电路23可以快速排查哪根线断了，相对现有采用软件检测的方式，且能更快速和准确的报警保护驱动器。

实施例三：

由于本实施例中的电机驱动器可应用于各种自动化控制领域，因此为了满足不同应用场景的需求，电机驱动器上各种接口的合理布局，对于电机驱动器在不同应用的场景的接线和对安装空间的需求等就显得尤为重要。

在本实施例中，可以将电机驱动器的接口单元12设置为包括第一接口单元和第二接口单元；

第一接口单元包括I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口中的至少一种；第二接口单元包括总线通讯接口。

在一种示例中，将第一接口单元中包括的接口设置在电机驱动器的驱动控制板的左侧或右侧的区域；将第二接口单元包括的接口设置在驱动控制板的上端或下端区域。

在本实施例中，还可以将电机驱动器的接口单元12设置为包括第一接口单元、第二接口单元以及第三接口单元。

第一接口单元包括I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口中的至少一种；第二接口单元包括总线通讯接口；第三接口单元包括外置制动电阻接口。

在一种示例中，将第一接口单元中包括的接口设置在电机驱动器的驱动控制板的左侧或右侧的区域；将第二接口单元、第三接口单元中包括的接口设置在驱动控制板的上端和/或下端区域。这样将接口进行分区集中设置，便于接口的管理以及安装使用，提升安装效率和尽量避免因接口设置杂乱无章而导致接口连接出错的问题发生。

在本实施例中，当接口单元包括第一接口单元和第二接口单元时，第一接口单元、第二接口单元中各接口的具体分布在满足上述大的分布原则的前提下，可以根据具体应用场景的需求灵活设置。例如，在一种示例中：

第一接口单元包括I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口，且I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口在驱动控制板上依次相邻分布；

第二接口单元包括的总线通讯接口(例如上述的第一总线通讯接口和第二总线通讯接口)可相邻设置在驱动控制板的上端区域，或相邻设置在驱动控制板的下端区域。

本实施例中，当接口单元包括第一接口单元、第二接口单元以及第三接口单元时，第一接口单元、第二接口单元以及第三接口单元中各接口的具体分布在满足上述大的分布原则的前提下，可以根据具体应用场景的需求灵活设置。例如，在一种示例中：

第一接口单元包括I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口，且I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口在驱动控制板上依次相邻分布；

第二接口单元包括的总线通讯接口以及第三接口单元包括的外置制动电阻接口均可设置在驱动控制板的上端区域，或均可设置在驱动控制板的下端区域，或总线通讯接口和外置制动电阻接口分别设置在驱动控制板的上端区域和下端区域，也即总线通讯接口与外置制动电阻接口可设置在驱动控制板的相对的两端的区域内，且通讯接口的端子(也可称为接线口)与外置制动电阻接口的端子(也可称为接线口)的朝向相反。

在本实施例中，总线通讯接口所包括的接口类型也可灵活设定。例如，在一种示例中，总线通讯接口包括在驱动控制板上依次相邻分布的第一RS485通讯接口(也可为第一CAN通讯接口或第一Ethercat通讯接口)、第二RS485通讯接口(也可为第二CAN通讯接口或第二Ethercat通讯接口)。

在本实施例中，第一接口单元或第二接口单元还可以包括调试通讯接口，其中，调试通讯接口包括但不限于RS232接口、RS485接口(当总线通讯接口未采用RS485接口)、USB接口。例如，在一种示例中：

第一接口单元包括RS232接口、I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口，且RS232接口、I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口在驱动控制板上依次相邻分布在电机驱动器的左侧区域；

第二接口单元包括的第一RS485通讯接口(也可为第一CAN通讯接口或第一Ethercat通讯接口)、第二RS485通讯接口(也可为第二CAN通讯接口或第二Ethercat通讯接口)相邻分布在电机驱动器的下端区域；

第三接口单元包括的外置制动电阻接口设置在电机驱动器的上端区域。

又例如，在一种示例中：

第一接口单元包括I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口，且I/O接口、电机编码器接口、电机绕组接口、电源接口在驱动控制板上依次相邻分布在电机驱动器的左侧区域；

第二接口单元包括的RS232接口、第一RS485通讯接口(也可为第一CAN 通讯接口或第一Ethercat通讯接口)、第二RS485通讯接口(也可为第二CAN 通讯接口或第二Ethercat通讯接口)相邻分布在电机驱动器的上端区域；

第三接口单元包括的外置制动电阻接口设置在电机驱动器的下端区域。

在本实施例中，电机驱动器壳体的壳盖包括左侧子壳盖、右侧子壳盖、上端子壳盖、下端子壳盖、上表面子壳盖；当第一接口单元设置在驱动控制板左侧时，左侧子壳盖上的镂空孔与驱动控制板左侧上的第一接口单元的尺寸相匹配；当第一接口单元设置在驱动控制板右侧时，右侧子壳盖上的镂空孔与驱动控制板右侧上的第一接口单元的尺寸相匹配；上端子壳盖上的镂空孔与驱动控制板上端上的第二接口单元和/或第三接口单元的尺寸相匹配；下端子壳盖上的镂空孔与驱动控制板下端上的第二接口单元和/或第三接口单元的尺寸相匹配；上表面子壳盖覆盖驱动控制板的上表面。

在本实施例中，组网通讯地址设置电路通过地址选择开关实现时，驱动控制板上还可设置有用于选择RS485通讯地址的地址选择开关，其可通过16位的旋转拨码开关实现；该地址选择开关设置于驱动控制板的左侧或右侧区域。可以理解的是，地址选择开关根据需要还可以采用平拨式拨码开关或按键式拨码开关等。

在本实施例中，电机转向设置电路22拨码开关实现时，则可驱动控制板上还可设置有用于设置电机转向的拨码开关；且该用于设置电机转向的拨码开关可与通讯接口并排设置。

在本实施例的一种示例中，驱动控制板上还包括显示提醒单元，该显示提醒单元设置在驱动控制板的左侧或右侧的区域，显示提醒单元通过所述壳盖上的镂空孔显露于外部，以便于从外部直观的观察到显示状态。实施例中显示提醒单元包括的具体类型和个数以及设置位置都可灵活设定。例如，显示提醒单元可包括但不限于电源显示提醒单元和/或报警显示提醒单元，电源显示提醒单元和/或报警显示提醒单元与I/O接口相邻设置。

在本实施例中，在驱动控制板上还可设置有选择开关，其可通过8位的拨码开关实现；该拨码开关设置于驱动控制板的左侧或右侧区域。在一种示例中，可将拨码开关与总线通讯接口相邻设置。可以理解的是，拨码开关根据需要还可以采用平拨式拨码开关或按键式拨码开关等。

为了更好的理解本实施例所提供的接口分布方案，本实施例下面结合两种具体的接口分布示例进行说明。

第一种接口分布设置示例，请参见图13-1至图13-4所示。其中3为电机驱动器的壳体，壳体3上设置有供各接口露出的镂空孔。其中第一接口单元设置在壳体3内的驱动控制板的左侧区域，第一接口单元包括从右到左依次相邻设置的I/O接口31、电机编码器接口32、电机绕组接口33、电源接口34。其中驱动控制板左侧区域与I/O接口31还设置有一个16位的旋转拨码开关39，该旋转拨码开关39可以用于设置RS485通讯地址，也可以用于设置伺服刚性或根据需求用于其他设置。可选地，根据需求还可在驱动控制板左侧区域与旋转拨码开关39相邻设置的有一个电源显示提醒单元311和/或一个报警显示提醒单元 310。第二接口单元的通讯接口设置在壳体3内的驱动控制板的上端区域，参见图13-3所示，第二接口单元包括从右到左依次相邻设置的RS232通讯接口35、第一RS485通讯接口36和第二RS485通讯接口37。可选地，在壳体3内的驱动控制板的上端区域还设置有一个四位拨码开关38，该四位拨码开关38的功能也可根据需求灵活定制，例如可以设置其中两位用于设置电机转向，剩余两位用于设置通讯模式或用于选择与微处理器连通的通讯接口，或用于指示终端电阻的设置，或用于设置通信波特率等。请参见图13-4所示，在本实施例中，第二接口单元还包括外置制动电阻接口312，其设置于壳体3内的驱动控制板的下端区域，其与通信接口功能分离设置更利于后续接线和使用。外置制动电阻接口312，位于电机驱动器外的外置制动电阻通过外置制动电阻接口与制动电阻并联，从而使得可根据具体需求调整制动能力，更好的适用于各种应用场景需求。

在本实施例的另一示例中，可以将电机驱动器的接口单元设置为包括第四接口单元、第五接口单元；其中，第四接口单元包括I/O接口、编码器接口、电机绕组接口、电源接口、RS232通讯接口中的至少一种；第五接口单元包括第一RS485通讯接口和第二RS485通讯接口。在一种示例中，将第四接口单元中包括的接口设置在电机驱动器的驱动控制板的左侧或右侧的区域；将第五接口单元包括的接口设置在驱动控制板的上端或下端区域。本实施例中，第四接口单元、第五接口单元中各接口的具体分布在满足上述大的分布原则的前提下，可以根据具体应用场景的需求灵活设置。例如，在一种示例中：第四接口单元包括I/O接口、编码器接口、电机绕组接口、电源接口、RS232通讯接口，且I/O 接口、编码器接口、电机绕组接口、电源接口、RS232通讯接口在驱动控制板上依次相邻分布；第五接口单元包括的各通讯接口可设置在驱动控制板的上端区域，或可设置在驱动控制板的下端区域。

在本实施例中，通讯接口所包括的接口类型也可灵活设定。例如，在一种示例中，通讯接口包括在驱动控制板上依次相邻分布的上述的第一RS485通讯接口、第二RS485通讯接口。当然还可包括CAN总线通讯单元的CAN通讯接口或者可包括Ethercat通讯接口等。

在本实施例中，在驱动控制板上还可设置有选择开关，其可通过8位的拨码开关实现；该拨码开关设置于驱动控制板的左侧或右侧区域。在一种示例中，可将拨码开关与第二RS485通讯接口相邻设置。可以理解的是，拨码开关根据需要还可以采用平拨式拨码开关或按键式拨码开关等。

为了更好的理解本实施例所提供的接口分布方案，本实施例下面结合另一种设置示例进行说明。

第二种接口分布设置示例，请参见图13-5至图13-6所示。其中4为电机驱动器的壳体，壳体4上设置有供各接口露出的镂空孔。其中第四接口单元设置在壳体4内的驱动控制板的左侧区域，第四接口单元包括从右到左依次相邻设置的RS232通讯接口41、I/O输入接口42、I/O输出接口43、电机编码器接口 44、电机绕组接口45、电源接口46。第五接口单元的通讯接口设置在壳体4内的驱动控制板的上端区域，参见图13-6所示，第五接口单元包括从右到左依次相邻设置的第一RS485通讯接口47、第二RS485通讯接口48。可选地，在壳体4内的驱动控制板的左侧区域与第二RS485通讯接口48还相邻设置有一个8 位拨码开关49，该8位拨码开关49的功能也可根据需求灵活定制，例如可以设置其中5位用于设置通讯地址，其中2位用于设置通信波特率，剩余1位用于指示终端电阻的设置等。

实施例四：

本实施例还提供了一种自动化设备，包括如上各实施例所示的电机驱动器，以及与电机驱动器连接的电机，电机驱动器用于控制电机。该自动化设备可以是应用于各种自动化控制领域，例如该自动化设备可以为机械手设备或物流小车或3C自动化设备等。

为了便于理解，本实施例下面结合一种应用于上述自动化设备的电机控制系统为示例进行说明，参见图14所示，其包括控制设备51、电机编码器54、电机53、待控对象55以及电机驱动器52；电机驱动器52可以采用上述各实施例所示的任一所示的结构。该控制系统的控制过程包括：

控制设备51通过电机驱动器52的接口单元与微处理器连接，向微处理器发送第一信息；

电机编码器54通过电机驱动器52的编码器反馈电路与微处理器连接，向微处理器发送第二信息；

待控对象55与电机53连接，电机驱动器52的微处理器控制电机带动闸门执行相应的动作。

本实施例还提供了一种自动化控制系统，包括控制设备、m个电机以及m 个如上各实施例所示的电机驱动器，一个电机驱动器对应连接一个电机，m大于等于1；在一种示例中，m大于等于2时，该m个电机驱动器通过各自的总线通讯单元依次级联实现组网，且该组网中的第一个电机驱动器的总线通讯单元还与所述控制设备连接。一种示例的联网连接结构可参见图4所示。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种电机驱动器，其特征在于，所述电机驱动器包括：微处理器、分别与所述微处理器连接的接口单元、编码器反馈电路以及功率驱动电路；

所述接口单元包括I/O接口单元；其中，所述I/O接口单元包括与所述微处理器连接的且支持兼容共阴和共阳形式的单端信号输入电路和兼容NPN和PNP形式的单端信号输出电路至少一种；

其中，所述单端信号输入电路用于接收外部的第一信息并传输给所述微处理器，所述单端信号输出电路用于将来自所述微处理器的第四信息发给外部设备；

所述编码器反馈电路与电机编码器连接，用于将所述电机编码器发送的第二信息传递给所述微处理器；

所述微处理器还用于通过所述功率驱动电路与电机连接，在所述电机运行过程中根据所述第一信息和第二信息进行判断后控制所述电机。

2.如权利要求1所述的电机驱动器，其特征在于，所述接口单元还包括总线通讯单元，所述总线通讯单元与至少一个其他电机驱动器级联实现组网，用于从所述控制设备接收第三信息发送给所述微处理器；

所述微处理器还用于根据但不限于所述第三信息和所述第二信息进行判断后控制所述电机。

3.如权利要求1所述的电机驱动器，其特征在于，所述I/O接口单元还包括至少一个差分传输接口，以及与所述差分传输接口连接的差分传输电路，所述差分输出电路传输电路与所述微处理器连接。

4.如权利要求1所述的电机驱动器，其特征在于，所述单端信号输入电路包括输入级与兼容共阴和共阳形式的输入接口连接的双向光耦合器，所述双向光耦合器的输出级与所述微处理器连接，或所述单端信号输入电路包括输入端与兼容共阴和共阳形式的输入接口连接的双向二极管桥路，所述双向二极管桥路的输出端与单向光耦合器的输入级连接，所述单向光耦合器的输出级与所述微处理器连接；

和/或，

所述单端信号输出电路包括双向二极管桥路，所述双向二极管桥路的输入端与所述微处理器连接，输出端与兼容NPN和PNP形式的输出接口连接。

5.如权利要求1-4任一项所述的电机驱动器，其特征在于，所述总线通讯单元包括RS485总线通讯单元、CAN总线通讯单元和Ethercat总线通讯单元中的至少一个。

6.如权利要求1-4任一项所述的电机驱动器，其特征在于，所述总线通讯单元包括总线通讯电路、第一总线通讯接口和第二总线通讯接口；

所述第一总线通讯接口和第二总线通讯接口分别通过所述总线通讯电路与所述微处理器连接，且所述第一总线通讯接口与所述控制设备的输出端或其他电机驱动器的第二总线通讯接口连接。

7.如权利要求1-4任一项所述的电机驱动器，其特征在于，所述电机驱动器还包括与所述微处理器连接的拨码开关；所述拨码开关包括第一拨码开关、第二拨码开关、第三拨码开关、第五拨码开关中的至少一个；

其中，所述第一拨码开关用于设置所述电机的刚性参数，所述微处理器根据所述刚性参数控制所述电机；

所述第二拨码开关用于设置所述电机转向，所述微处理器根据所述电机转向设置的转向控制所述电机；

所述第三拨码开关用于设置所述电机驱动器的通信波特率；

所述第五拨码开关用于设置所述电机驱动器的通讯地址信息。

8.如权利要求1-4任一项所述的电机驱动器，其特征在于，所述拨码开关还包括第四拨码开关，其中，所述电机驱动器还包括分别与所述总线通讯单元和第四拨码开关相连接的终端电阻电路，所述第四拨码开关用于在所述终端电阻电路所在的电机驱动器为所述组网中的最后一个电机驱动器时，控制所述终端电阻电路与所述总线通讯单元接通以形成组网回路。

9.如权利要求1-4任一项所述的电机驱动器，其特征在于，所述电机驱动器还包括与所述微处理器连接的制动电路；

所述微处理器用于在所述电机处于使能状态下，在所述电机驱动器母线电压值大于预设第一电压阈值时启动所述制动电路，并用于在启动所述制动电路后，检测到所述母线电压值小于预设第二电压阈值时，断开所述制动电路；所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值；

所述制动电路包括外置制动电阻接口和制动控制电路，所述外置制动电阻接口通过所述制动控制电路与所述微处理器连接；其中，所述外置制动电阻接口能够外接制动电阻。

10.如权利要求9所述的电机驱动器，其特征在于，所述制动电路还包括设置于驱动器壳体内，且与所述外置制动电阻接口并联的内置制动电阻。

11.如权利要求1-4任一项所述的电机驱动器，其特征在于，所述电机驱动器还包括通过电机编码器电路与所述微处理器相连接的断线检测电路，用于检测所述编码器反馈电路的通断状态，并将检测结果发给所述微处理器。

12.如权利要求1-4任一项所述的电机驱动器，其特征在于，所述电机驱动器还包括存储器，所述存储器中存储有至少一种运动轨迹设置参数；

所述I/O接口单元还包括与所述微处理器连接的至少一个运动轨迹选择输入接口，所述微处理器还用于根据所述运动轨迹选择输入接口输入的信号，从所述至少一种运动轨迹设置参数中选择对应的一种运动轨迹设置参数。

13.如权利要求1-4任一项所述的电机驱动器，其特征在于，所述电机驱动器还包括与所述微处理器连接的抱闸电路，所述微处理器用于向所述抱闸电路发送抱闸控制信号以控制所述抱闸电路实现抱闸。

14.如权利要求6所述的电机驱动器，其特征在于，所述第一总线通讯接口和第二总线通讯接口中的至少一个包括具有空腔的接口本体，所述空腔的顶面上形成有贯穿该顶面的卡孔，以及位于该卡孔两侧的凹槽；所述空腔后端的端面上设置有朝所述空腔的开口方向延伸的导电触针组；在所述总线通讯插头插入所述接口本体的空腔内时，所述总线通讯插头上端对应的卡扣穿过所述卡孔形成卡合，所述总线通讯插头上位于所述卡扣两侧的凸起件插入所述卡孔两侧的凹槽中，与所述凹槽形成过盈配合。

15.一种自动化设备，其特征在于，所述自动化设备包括如权利要求1-15任一项所述的电机驱动器，以及与所述电机驱动器连接的电机，所述电机驱动器用于控制所述电机。

16.如权利要求15所述的自动化设备，其特征在于，所述自动化设备为机械手设备或物流小车或3C自动化设备。

17.一种自动化控制系统，其特征在于，所述自动化控制系统包括控制设备、m个电机以及m个如权利要求1-16任一项所述的电机驱动器，一个所述电机驱动器对应连接一个所述电机，所述m大于等于1；

所述m大于等于2时，所述m个电机驱动器通过各自的总线通讯单元依次级联实现组网，且该组网中的第一个电机驱动器的总线通讯单元还与所述控制设备连接。