CN110058567A - 一种伺服电机节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械控制技术领域，尤其是一种伺服电机节能控制系统，包括主控单元、与主控单元电性连接的电源输入单元、电源转换模块、驱动单元和制动单元，主控单元包括处理器、与处理器电性连接的角度检测模块、速度检测模块、伸缩位移检测模块、PLC控制模块、触控模块、I/O混合模块和通讯模块，角度检测模块外接有角度传感器，主要用于检测电机的运行角度值与给定的角度值之间的偏差值，然后由系统分析判断偏差值是否在允许范围内，所述速度检测模块外接有速度传感器，伸缩位移检测模块外接有位移传感器。本发明通过对伺服电机设定缓冲时间，使得伺服电机平稳的进行状态切换，大大节省了能耗。

Description

一种伺服电机节能控制系统

技术领域

本发明涉及机械控制技术领域，尤其涉及一种伺服电机节能控制系统。

背景技术

目前常见的驱动器转速控制指令接口，均采用模拟量指令接口，即上位机通过发送一模拟量信号，如发送电压值为-10V～+10V的模拟量信 号来线性地控制伺服电机的转速(如-3000rpm～3000rpm)，

在这种方案中，上位机先通过数模转换模块将数字指令信号转化为 模拟指令信号，该指令通过导线传递到伺服驱动器，伺服驱动器中的模数转换模块再将该模拟指令信号转换为数字指令信号，以模拟量的控制信号作为控制器传递给驱动器的控制指令，在控制伺服电机执行相应的指令时，伺服电机需要频繁进行不同状态的切换，而伺服电机从某一状态立刻转换成另一状态需要损耗较大电能，现有的控制系统中均存在这一问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在伺服电机状态切换消耗大量的电能的缺点，而提出的一种伺服电机节能控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种伺服电机节能控制系统，包括主控单元、与主控单元电性连接的电源输入单元、电源转换模块、驱动单元和制动单元，所述主控单元包括处理器、与处理器电性连接的角度检测模块、速度检测模块、伸缩位移检测模块、PLC控制模块、触控模块、I/O混合模块和通讯模块，所述角度检测模块外接有角度传感器，主要用于检测电机的运行角度值与给定的角度值之间的偏差值，然后由系统分析判断偏差值是否在允许范围内，所述速度检测模块外接有速度传感器，主要用于检测伺服电机的运行过程中转速，从而实现对伺服电机运行状态的实时监测，所述伸缩位移检测模块外接有位移传感器，主要用于检测伺服电机的伸缩位移，从而判断伺服电机的运行状态是否正常，所述PLC控制模块外接有PLC控制器，主要用于对伺服电机的运行状态进行自主控制，使得伺服电机完全由系统的指令信号控制，且执行到相应的运行状态，所述触控模块外接有触控屏，主要用于人工操作发出相应的操作指令，然后由系统进行编码且形成相应的信号指令，然后由相应的执行单元完成指令，所述I/O混合模块外接有输出设备，主要通过I/O输出接口外接相应的输出设备，然后系统根据输出设备的运行参数对伺服电机的运行参数进行调整，使得伺服电机能够在安全范围内运行。

优选的，所述PLC控制模块有系统指定的数据对伺服电机进行操作，包括伺服电机的运行速度数据，电机温度数据、角度数据和位移数据，当伺服电机在运行过程中某一项数据达到指定的数据，则PLC控制模块会自动发出指令，然后做出相应的应对措施。

优选的，所述电源输入单元包括电流输入模块，所述电流输入模块电性连接有整流电路,所述整流电路用于将电路的交变电流进行整合，保持稳定的稳定；所述整流电路上电性连接有电压传感器，所述电压传感器电性连接有电压检测模块，所述电压检测模块与主控单元电性连接，所述整流电路电性连接有电抗器，所述电抗器主要用于主要用来限制短路电流，维持电路稳定；所述电抗器电性连接有电流传感器，所述电流传感器电性连接有电流检测模块，所述电流传感器与主控单元电性连接，所述电抗器电性连接有交流接触器，所述交流接触器用于控制电路的接通和断开。

优选的，所述交流接触器外接有交变电流输出端口，主要将整合后的交变电流稳定的输出到下一个执行单元。

优选的，所述电源转换单元包括交流输入模块，所述交流输入模块电性连接有逆变器，所述逆变器主要是将交流电能稳定的转换成直流电能，所述逆变器电性连接有继电器，所述继电器主要控制电路的接通和断开，所述继电器电性连接有直流输出模块，所述直流输出模块用于将直流电能稳定的输出到下一执行单元。

优选的，所述逆变器采用TL5001芯片，TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路。

优选的，所述驱动单元包括驱动信号接收模块，所述信号接收模块电性连接有定时模块，所述定时模块主要用于在接受到驱动信号后，设定一个缓冲的执行间隔时间，这样有利于伺服电机的安全运行，所述定时模块电性连接有触发执行模块，所述触发执行模块电性连接有速度转换模块，所述速度转换模块电性连接有私服电机驱动器。

优选的，所述触发执行模块主要在定时模块设定的缓冲间隔时间触发，然后执行系统发出的控制指令，进而改变伺服电机的运行状态。

优选的，所述制动单元包括制动信号接收模块，所述制动信号接收模块电性连接有制动定时器，所述制动定时器电性连接有制动脉冲生成模块，所述制动脉冲生成模块电性连接有执行模块，所述执行模块电性连接有制动器。

本发明提出的一种伺服电机节能控制系统，有益效果在于：本发明的驱动单元中设置定时模块，这样可以接受到驱动信号后，设定一个缓冲的执行间隔时间，这样不仅可以提高私服电机运行的安全性，而且使得私服电机平稳的进行状态切换，从而大大节省私服电机的能耗。

附图说明

图1为本发明提出的一种伺服电机节能控制系统的系统框图；

图2为本发明提出的一种伺服电机节能控制系统的电源输入单元的系统框图；

图3为本发明提出的一种伺服电机节能控制系统的电源转换单元的系统框图；

图4为本发明提出的一种伺服电机节能控制系统的驱动单元的系统框图；

图5为本发明提出的一种伺服电机节能控制系统的制动单元的系统框图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种伺服电机节能控制系统，包括主控单元、与主控单元电性连接的电源输入单元、电源转换模块、驱动单元和制动单元，主控单元包括处理器、与处理器电性连接的角度检测模块、速度检测模块、伸缩位移检测模块、PLC控制模块、触控模块、I/O混合模块和通讯模块，角度检测模块外接有角度传感器，主要用于检测电机的运行角度值与给定的角度值之间的偏差值，然后由系统分析判断偏差值是否在允许范围内，速度检测模块外接有速度传感器，主要用于检测伺服电机的运行过程中转速，从而实现对伺服电机运行状态的实时监测，伸缩位移检测模块外接有位移传感器，主要用于检测伺服电机的伸缩位移，从而判断伺服电机的运行状态是否正常。

PLC控制模块外接有PLC控制器，主要用于对伺服电机的运行状态进行自主控制，使得伺服电机完全由系统的指令信号控制，且执行到相应的运行状态，PLC控制模块有系统指定的数据对伺服电机进行操作，包括伺服电机的运行速度数据，电机温度数据、角度数据和位移数据，当伺服电机在运行过程中某一项数据达到指定的数据，则PLC控制模块会自动发出指令，然后做出相应的应对措施。

触控模块外接有触控屏，主要用于人工操作发出相应的操作指令，然后由系统进行编码且形成相应的信号指令，然后由相应的执行单元完成指令，I/O混合模块外接有输出设备，主要通过I/O输出接口外接相应的输出设备，然后系统根据输出设备的运行参数对伺服电机的运行参数进行调整，使得伺服电机能够在安全范围内运行。

电源输入单元包括电流输入模块，电流输入模块电性连接有整流电路,整流电路用于将电路的交变电流进行整合，保持稳定的稳定；整流电路上电性连接有电压传感器，电压传感器电性连接有电压检测模块，电压检测模块与主控单元电性连接，整流电路电性连接有电抗器，电抗器主要用于主要用来限制短路电流，维持电路稳定；电抗器电性连接有电流传感器，电流传感器电性连接有电流检测模块，电流传感器与主控单元电性连接，电抗器电性连接有交流接触器，交流接触器用于控制电路的接通和断开，交流接触器外接有交变电流输出端口，主要将整合后的交变电流稳定的输出到下一个执行单元。

电源转换单元包括交流输入模块，交流输入模块电性连接有逆变器，逆变器采用TL5001芯片，TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路，逆变器主要是将交流电能稳定的转换成直流电能，逆变器电性连接有继电器，继电器主要控制电路的接通和断开，继电器电性连接有直流输出模块，直流输出模块用于将直流电能稳定的输出到下一执行单元。

驱动单元包括驱动信号接收模块，信号接收模块电性连接有定时模块，定时模块主要用于在接受到驱动信号后，设定一个缓冲的执行间隔时间，这样有利于伺服电机的安全运行，定时模块电性连接有触发执行模块，触发执行模块电性连接有速度转换模块，速度转换模块电性连接有私服电机驱动器，触发执行模块主要在定时模块设定的缓冲间隔时间触发，然后执行系统发出的控制指令，进而改变伺服电机的运行状态。

动单元包括制动信号接收模块，制动信号接收模块电性连接有制动定时器，制动定时器电性连接有制动脉冲生成模块，制动脉冲生成模块电性连接有执行模块，执行模块电性连接有制动器。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种伺服电机节能控制系统，包括主控单元、与主控单元电性连接的电源输入单元、电源转换模块、驱动单元和制动单元，其特征在于，所述主控单元包括处理器、与处理器电性连接的角度检测模块、速度检测模块、伸缩位移检测模块、PLC控制模块、触控模块、I/O混合模块和通讯模块，所述角度检测模块外接有角度传感器，主要用于检测电机的运行角度值与给定的角度值之间的偏差值，然后由系统分析判断偏差值是否在允许范围内，所述速度检测模块外接有速度传感器，主要用于检测伺服电机的运行过程中转速，从而实现对伺服电机运行状态的实时监测，所述伸缩位移检测模块外接有位移传感器，主要用于检测伺服电机的伸缩位移，从而判断伺服电机的运行状态是否正常，所述PLC控制模块外接有PLC控制器，主要用于对伺服电机的运行状态进行自主控制，使得伺服电机完全由系统的指令信号控制，且执行到相应的运行状态，所述触控模块外接有触控屏，主要用于人工操作发出相应的操作指令，然后由系统进行编码且形成相应的信号指令，然后由相应的执行单元完成指令，所述I/O混合模块外接有输出设备，主要通过I/O输出接口外接相应的输出设备，然后系统根据输出设备的运行参数对伺服电机的运行参数进行调整，使得伺服电机能够在安全范围内运行。

2.根据权利要求1所述的一种伺服电机节能控制系统，其特征在于，所述PLC控制模块有系统指定的数据对伺服电机进行操作，包括伺服电机的运行速度数据，电机温度数据、角度数据和位移数据，当伺服电机在运行过程中某一项数据达到指定的数据，则PLC控制模块会自动发出指令，然后做出相应的应对措施。

3.根据权利要求1所述的一种伺服电机节能控制系统，其特征在于，所述电源输入单元包括电流输入模块，所述电流输入模块电性连接有整流电路,所述整流电路用于将电路的交变电流进行整合，保持稳定的稳定；所述整流电路上电性连接有电压传感器，所述电压传感器电性连接有电压检测模块，所述电压检测模块与主控单元电性连接，所述整流电路电性连接有电抗器，所述电抗器主要用于主要用来限制短路电流，维持电路稳定；所述电抗器电性连接有电流传感器，所述电流传感器电性连接有电流检测模块，所述电流传感器与主控单元电性连接，所述电抗器电性连接有交流接触器，所述交流接触器用于控制电路的接通和断开。

4.根据权利要求3所述的一种伺服电机节能控制系统，其特征在于，所述交流接触器外接有交变电流输出端口，主要将整合后的交变电流稳定的输出到下一个执行单元。

5.根据权利要求1所述的一种伺服电机节能控制系统，其特征在于，所述电源转换单元包括交流输入模块，所述交流输入模块电性连接有逆变器，所述逆变器主要是将交流电能稳定的转换成直流电能，所述逆变器电性连接有继电器，所述继电器主要控制电路的接通和断开，所述继电器电性连接有直流输出模块，所述直流输出模块用于将直流电能稳定的输出到下一执行单元。

6.根据权利要求5所述的一种伺服电机节能控制系统，其特征在于，所述逆变器采用TL5001芯片，TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路。

7.根据权利要求1所述的一种伺服电机节能控制系统，其特征在于，所述驱动单元包括驱动信号接收模块，所述信号接收模块电性连接有定时模块，所述定时模块主要用于在接受到驱动信号后，设定一个缓冲的执行间隔时间，这样有利于伺服电机的安全运行，所述定时模块电性连接有触发执行模块，所述触发执行模块电性连接有速度转换模块，所述速度转换模块电性连接有私服电机驱动器。

8.根据权利要求7所述的一种伺服电机节能控制系统，其特征在于，所述触发执行模块主要在定时模块设定的缓冲间隔时间触发，然后执行系统发出的控制指令，进而改变伺服电机的运行状态。

9.根据权利要求1所述的一种伺服电机节能控制系统，其特征在于，所述制动单元包括制动信号接收模块，所述制动信号接收模块电性连接有制动定时器，所述制动定时器电性连接有制动脉冲生成模块，所述制动脉冲生成模块电性连接有执行模块，所述执行模块电性连接有制动器。