CN109951114A - 一种控制多轴伺服电机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制多轴伺服电机的控制系统包括工业交换机及分别与工业交换机相连的人机界面、第一PLC控制器和第二PLC控制器，所述第一PLC控制器通过EtherCAT总线与第一伺服驱动模块连接，所述第二PLC控制器通过EtherCAT总线与第二伺服驱动模块连接。本发明控制系统，运动型PLC与伺服电机进行定位控制时采用EtherCAT总线方式，不需要定位模块，以一条网线相接即可，减少PLC与伺服控制之间接线，减少故障点，数字化通讯抗干扰能力强。

Description

一种控制多轴伺服电机的控制系统

技术领域

本发明涉及工业机器人运动控制技术领域，尤其涉及一种控制多轴伺服电机的控制系统。

背景技术

目前在机床上下料的物料搬运领域用到的多轴伺服控制的生产线控制系统，其控制采用PLC与伺服电机控制模式，以I/O接线的方式进行连接，其缺点是PLC与伺服控制器接线数量多，并且采用I/O控制，PLC发出控制伺服电机的脉冲及频率容易受到外界的干扰，造成伺服电机的定位精度差，系统运行的重复定位精度差。由于PLC与伺服电机，以I/O接线的方式进行连接，在增加伺服电机时，需增加相应的控制硬件，不易于系统扩展性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种控制多轴伺服电机的控制系统，可以简化伺服控制系统连线，提高系统扩展性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种控制多轴伺服电机的控制系统，包括工业交换机及分别与工业交换机相连的人机界面、第一PLC控制器和第二PLC控制器，所述第一PLC控制器通过EtherCAT总线与第一伺服驱动模块连接，所述第二PLC控制器通过EtherCAT总线与第二伺服驱动模块连接。

作为本发明的进一步优化，所述第一伺服驱动模块包括上料移载机和下料移载机，所述上料移载机和下料移载机通过EtherCAT总线连接。

进一步，所述上料移载机包括X1轴伺服驱动器和Z1轴伺服驱动器，所述X1轴伺服驱动器与X1轴伺服电机相连，所述Z1轴伺服驱动器与Z1轴伺服电机相连；所述下料移载机包括X2轴伺服驱动器和Z2轴伺服驱动器，所述X2轴伺服驱动器与X2轴伺服电机相连，Z2轴伺服驱动器与Z2轴伺服电机相连，所述X1轴伺服驱动器与所述第一PLC控制器通过EtherCAT总线连接，所述X1轴伺服驱动器、Z1轴伺服驱动器、X2轴伺服驱动器、Z2轴伺服驱动器通过EtherCAT总线串行连接。

进一步，所述第二伺服驱动模块包括通过EtherCAT总线串行连接的第一夹具伺服驱动器、第二夹具伺服驱动器、机器人滑台伺服驱动器、地面移载机伺服驱动器，所述第一夹具伺服驱动器、第二夹具伺服驱动器、机器人滑台伺服驱动器、地面移载机伺服驱动器分别与第一夹具伺服电机、第二夹具伺服电机、机器人滑台伺服电机、地面移载机伺服电机连接，所述第一夹具伺服驱动器与所述第二PLC控制器通过EtherCAT总线连接。

进一步，所述上料移载机和下料移载机均设有防坠落装置。

进一步，所述防坠落装置包括与第一PLC控制器相连的检测编码器和止动气缸，检测编码器用于检测上料移载机和下料移载机的运动参数，止动气缸用于防止上料移载机和下料移载机下坠。

进一步，所述第一PLC控制器和第二PLC控制器均为OMRON的NX1P运动控制器，能够整合时序控制与运动控制，内置数据储存器，符合国际标准规格IEC 61131-3的编程语言规格。

本发明的有益效果有：

本发明控制系统，PLC控制器与伺服驱动模块进行定位控制时采用EtherCAT总线方式，不需要定位模块，以一条网线相接即可，减少PLC控制器与伺服控制器之间接线，减少故障点，数字化通讯抗干扰能力强，拓展性强。通讯实现数字化后，上位机通过总线网络可监控到各执单元控制器的运行实时状况。当系统发生故障时，通过网络进行查询故障发生的位置点，产生的原因一目了然，提高了故障排除时间。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：

图1是本发明较佳实施例控制系统结构方框图；

图2是本发明较佳实施例防坠落装置结构示意图；

图3是本发明较佳实施例防坠落装置另一角度的结构示意图；

图4是本发明较佳实施例控制系统结构布局图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

参见图1，一种控制多轴伺服电机的控制系统，包括人机界面、工业交换机、第一PLC控制器、第二PLC控制器、第一伺服驱动模块和第二伺服驱动模块，述交换机上设有7个EtherCAT网络端口，通过其中3个端口分别连接人机界面、第一PLC控制器、第二PLC控制器，能实现相互间的信息传递。所述第一PLC控制器通过EtherCAT总线与第一伺服驱动模块连接，所述第二PLC控制器通过EtherCAT总线与第二伺服驱动模块连接。所述第一PLC控制器和第二PLC控制器均为OMRON的NX1P型号的PLC控制器，能够整合时序控制与运动控制，通过EtherCAT可实现最多8轴控制，控制伺服驱动工作，符合国际标准规格IEC 61131-3的编程语言规格，并且内置数据储存器，当所述控制系统当系统断电时，一些重要运行数据如速度、位置、加减速等可以保存在PLC控制器的储存器中，当系统重新上电后，PLC控制器可以读取保存的运行数据。

进一步，所述第一伺服驱动模块包括上料移载机和下料移载机，所述上料移载机和下料移载机通过EtherCAT总线连接。上料移载机和下料移载机用于搬运工件。

进一步，所述上料移载机包括X1轴伺服驱动器和Z1轴伺服驱动器，所述X1轴伺服驱动器与X1轴伺服电机相连，所述Z1轴伺服驱动器与Z1轴伺服电机相连；所述下料移载机包括X2轴伺服驱动器和Z2轴伺服驱动器，所述X2轴伺服驱动器与X2轴伺服电机相连，Z2轴伺服驱动器与Z2轴伺服电机相连，所述X1轴伺服驱动器与所述第一PLC控制器通过EtherCAT总线连接，所述X1轴伺服驱动器、Z1轴伺服驱动器、X2轴伺服驱动器、Z2轴伺服驱动器通过EtherCAT总线串行连接。所述第一PLC控制器将控制信号通过EtherCAT总线发送给所连接的伺服驱动器，伺服驱动器分别控制所连接的伺服电机运动。

进一步，所述第二伺服驱动模块包括通过EtherCAT总线串行连接的第一夹具伺服驱动器、第二夹具伺服驱动器、机器人滑台伺服驱动器、地面移载机伺服驱动器，所述第一夹具伺服驱动器、第二夹具伺服驱动器、机器人滑台伺服驱动器、地面移载机伺服驱动器分别与第一夹具伺服电机、第二夹具伺服电机、机器人滑台伺服电机、地面移载机伺服电机连接，所述第一夹具伺服驱动器与所述第二PLC控制器通过EtherCAT总线连接。所述第二PLC控制器将控制信号通过EtherCAT总线发送给所连接的伺服驱动器，伺服驱动器分别控制所连接的伺服电机运动。

进一步，参见图2和图3，所述上料移载机和下料移载机上均设有防坠落装置。所述防坠落装置包括与第一PLC控制器相连的检测编码器3和止动气缸2，检测编码器3和止动气缸2设置在移载机1的不同侧边，移载机1上还设置有驱动电机4和与所述气缸在同一竖直位置的若干止动孔5。检测编码器3用于检测移载机的运动参数，驱动电机4通过转动带动移载机上下运动。止动气缸2动作时，插入止动孔5，防止移载机下坠。当系统断电或按下紧急停止按钮，止动气缸2动作，插入止动孔5，阻止移载机下降；当移载机松动掉落时，第一PLC控制器分析检测编码器3送达的数据与系统内部数据，若检测到的数据超出安全位置数据，启动止动气缸2动作，插入止动孔5中，阻止移载机掉落。

参见图4，本发明控制系统配以充、退磁永磁铁、焊接机器人、切割电源、传感器等组成，实现了自动上料、自动加工、自动下料、自行码垛复杂的工业加工流程。本控制系统的工作原理为：PLC控制器与伺服电机以EtherCAT方式实现数字化通讯，发送信号给伺服驱动器间接控制伺服电机工作。程序开始，第一PLC控制器发送信号控制上料移载机8在X轴和Z轴方向上运动，实现对取料框6取料上升，平移到整料台7，在整料台7上整料完成后上料移载机8搬料到第一夹具9和第二夹具10中，所述第二PLC控制器发送信号启动第一或第二夹具伺服电机对工件夹紧，工件夹紧后第二PLC控制器发送信号控制滑台电机把机器人滑台11上的加工机器人传送到工件位置，启动机器人进行切割加工，加工完成后，夹具松开，第二PLC控制器发送信号启动地面移载机伺服电机，驱动地面移载机12来取料，第一PLC控制器发送信号控制下料移载机13与地面移载机12对接负责把工件取出放到出料框14放置，并自行进行多层码垛。放料完毕后，上料移载机放料完成返回原点，下料移载机下料框卸料完成返回原点，系统报警，提示生产完成，所有程序终止。

以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种控制多轴伺服电机的控制系统，其特征在于：包括工业交换机及分别与工业交换机相连的人机界面、第一PLC控制器和第二PLC控制器，所述第一PLC控制器通过EtherCAT总线与第一伺服驱动模块连接，所述第二PLC控制器通过EtherCAT总线与第二伺服驱动模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种控制多轴伺服电机的控制系统，其特征在于：所述第一伺服驱动模块包括上料移载机和下料移载机，上料移载机和下料移载机通过EtherCAT总线连接。

3.根据权利要求2所述的一种控制多轴伺服电机的控制系统，其特征在于：所述上料移载机包括X1轴伺服驱动器和Z1轴伺服驱动器，所述X1轴伺服驱动器与X1轴伺服电机相连，所述Z1轴伺服驱动器与Z1轴伺服电机相连；所述下料移载机包括X2轴伺服驱动器和Z2轴伺服驱动器，所述X2轴伺服驱动器与X2轴伺服电机相连，Z2轴伺服驱动器与Z2轴伺服电机相连，所述X1轴伺服驱动器与所述第一PLC控制器通过EtherCAT总线连接，所述X1轴伺服驱动器、Z1轴伺服驱动器、X2轴伺服驱动器、Z2轴伺服驱动器通过EtherCAT总线串行连接。

4.根据权利要求1所述的一种控制多轴伺服电机的控制系统，其特征在于：所述第二伺服驱动模块包括通过EtherCAT总线串行连接的第一夹具伺服驱动器、第二夹具伺服驱动器、机器人滑台伺服驱动器、地面移载机伺服驱动器，所述第一夹具伺服驱动器、第二夹具伺服驱动器、机器人滑台伺服驱动器、地面移载机伺服驱动器分别与第一夹具伺服电机、第二夹具伺服电机、机器人滑台伺服电机、地面移载机伺服电机连接，所述第一夹具伺服驱动器与所述第二PLC控制器通过EtherCAT总线连接。

5.根据权利要求3所述的一种控制多轴伺服电机的控制系统，其特征在于：所述上料移载机和下料移载机均设有防坠落装置。

6.根据权利要求5所述的一种控制多轴伺服电机的控制系统，其特征在于：所述防坠落装置包括与第一PLC控制器相连的检测编码器和止动气缸，检测编码器用于检测上料移载机和下料移载机的运动参数，止动气缸用于防止上料移载机和下料移载机下坠。

7.根据权利要求1所述的一种控制多轴伺服电机的控制系统，其特征在于：所述第一PLC控制器和第二PLC控制器均为OMRON的NX1P运动控制器，能够整合时序控制与运动控制，内置数据储存器，符合国际标准规格IEC61131-3的编程语言规格。