CN114337462B - 伺服驱动电路，驱动方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种伺服驱动电路，驱动方法及设备，所述驱动电路包括：所述主控制器分别与相互连接的第一控制电路和第二控制电路连接，用于向第一控制电路和第二控制电路下发控制指令，第一监控电路与设备连接，用于将采集的设备电流发送至第一控制电路和第二控制电路，所述第一控制电路和第二控制电路分别根据采集的设备电流与预设电流安全范围进行比较，如果第一监控电路采集的设备电流超出了预设电流安全范围，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令。本申请实施例通过双控制电路冗余设计及相应的监控电路可以更加安全的维护设备正常运行。
Description
技术领域
本申请实施例属于安全控制技术领域，具体涉及伺服驱动电路，驱动方法及设备。
背景技术
伺服驱动电路广泛应用于工业自动化设备，工业机器人，协作机器人，自动导引运输车(AGV)等不同的领域，随着产业的升级和对安全要求的提升，对编码器及其伺服驱动电路的安全要求提出了更高更严格的要求，作为核心部件，其设计是否合理，已经成为衡量设备是否符合安全标准的必备条件。
现有技术中只有一路控制电路，如果在一个控制电路发生故障的情况下，此控制电路处于失控状态，无法实时监控设备运行。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种伺服驱动电路及智能设备，用以解决或缓解上述一个或者部分技术问题。
为实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供了一种伺服驱动电路，包括：主控制器，第一控制电路，第二控制电路和第一监控电路；
所述主控制器分别与相互连接的第一控制电路和第二控制电路连接，用于向第一控制电路和第二控制电路下发控制指令，第一监控电路与设备连接，用于将采集的设备电流发送至第一控制电路和第二控制电路，所述第一控制电路和第二控制电路分别根据采集的设备电流与预设电流安全范围进行比较，如果第一监控电路采集的设备电流超出了预设电流安全范围，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令。
作为本申请一优选实施例，所述第一控制电路包括第一控制器和第一监控模块，所述第二控制电路包括第二控制器和第二监控模块，所述第一控制器和第二控制器连接，所述第一监控模块与第一控制器连接用于监控第一控制器供电电源的电压，所述第二监控模块与第二控制器连接用于监控第二控制器供电电源的电压；
当所述电源超过设置的欠压值或过压值时，所述第一监控模块向第一控制器发送复位信号和/或所述第二监控模块器向第二控制器发送复位信号。
作为本申请一优选实施例，所述第一控制电路包括第三监控模块，所述第二控制电路包括第四监控模块，所述第三监控模块与第一控制器连接用于接收第一控制器脉冲信号，所述第四监控模块与第二控制器连接用于接收第二控制器脉冲信号；
当第三监控模块和/或第四监控模块在预设时间内未接收到第一控制器和/或第二控制器脉冲信号时，所述第三监控模块器向第一控制器发送复位信号和/或所述第四监控模块向第二控制器发送复位信号。
作为本申请一优选实施例，所述第一控制电路还包括第五监控模块和第六监控模块，所述第五监控模块与所述第一控制器连接用于监控设备电流，第六监控模块与所述第二控制器连接用于监控设备电流；
如果第五监控模块和/或第六监控模块采集的设备电流超出了预设电流安全范围，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令。
作为本申请一优选实施例，所述设备上有第一编码器和第二编码器，所述第一编码器与第一控制电路连接用于采集设备实际位置值，第二编码器与第二控制电路连接用于设备实际位置值；
所述第一控制电路和/或第二控制电路将第一编码器和/或第二编码器采集的设备电流实际位置值与设置设备位置值进行比较，如果采集的设备实际位置值与设置设备位置值不一致，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令。
作为本申请一优选实施例，所述设备的输出端上设置有第三编码器和第四编码器，所述第三编码器与第一控制电路连接用于采集设备输出端实际位置值，第四编码器与第二控制电路连接用于设备输出端实际位置值；
所述第一控制电路和/或第二控制电路将第三编码器和/或第四编码器采集的设备输出端实际位置值与设置设备输出端位置值进行比较，如果采集的设备输出端实际位置值与设置设备输出端位置值不一致，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令。
作为本申请一优选实施例，所述驱动电路还包与设备连接的第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和第二检测单元分别用于检测设备电流，第一检测单元与第一控制电路连接，第二检测单元与第二控制电路连接。
作为本申请一优选实施例，所述驱动电路还包括电源模块，所述电源模块与第一控制电路连接，所述电源模块根据第一控制电路控制信号进行开通和关断。
作为本申请一优选实施例，所述驱动电路还包括驱动模块，所述驱动模块分别与第一控制电路和第二控制电路连接，用于接收第一控制电路和第二控制电路发送的脉冲宽度调制信号以向设备发送驱动信号，所述驱动模块根据第二控制电路控制信号进行开通和关断。
与现有技术相比，本申请实施例提供了一种伺服驱动电路，所述驱动电路包括：包括：主控制器，第一控制电路，第二控制电路和第一监控电路；
所述主控制器分别与相互连接的第一控制电路和第二控制电路连接，用于向第一控制电路和第二控制电路下发控制指令，第一监控电路与设备连接，用于将采集的设备电流发送至第一控制电路和第二控制电路，所述第一控制电路和第二控制电路分别根据采集的设备电流与预设电流安全范围进行比较，如果第一监控电路采集的设备电流超出了预设电流安全范围，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令，也就是说，本申请实施例通过双控制电路冗余设计及相应的监控电路，安全功能的执行在受到外界因素干扰或自身失效时，可以保证一条线路正常工作，维护设备正常运行。
第二方面，本申请实施例还提供了一种驱动方法，所述驱动方法通过第一方面任一项技术方案的伺服驱动电路实现；
通过第一控制电路和第二控制电路向设备下发控制指令；
通过第一监控电路采集设备电流；
所述第一控制电路和第二控制电路分别根据采集的设备电流与预设电流安全范围进行比较，如果第一监控电路采集的设备电流超出了预设电流安全范围，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令。
第三方面，本申请实施例还提供了一种设备，其特征在于，包括如第一方面所述的任一项技术方案的伺服驱动电路。
与现有技术相比，第二方面和第三方面提供的技术方案的有益效果与第一方面提供的技术方案相同，在此不在赘述。
附图说明
图1为现有技术中的伺服驱动电路的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的伺服驱动电路的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的伺服驱动电路的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的伺服驱动电路的驱动流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
需要说明的是，本申请实施例中的设备为电机，也可以为其它设备，在此不作限制。
如图1所示，图1为现有技术中的伺服驱动电路的结构示意图，具体包括伺服驱动电路101，其中，伺服驱动电路101中设置有控制器102，控制器192与电机侧103的电机连接，电机侧103的电机通过减速机104与电机输出侧105连接，电机侧编码器107电机侧103的电机连接，电机输出侧编码器106与电机输出侧105连接；其中，电机侧编码器107采集电机侧103电机的位置及其速度信号，电机输出侧编码器106采集电机输出侧105的位置及其速度信号，在运行过程中，只有伺服驱动电路中的控制器102作为控制元件，当其出现异常时，整个系统处于失控状态，所以此控制系统是不安全的。
为了解决现有技术中的问题，本申请实施例提供了一种伺服驱动电路。
如图2所示，第一方面，本申请实施例提供的一种伺服驱动电路，具体包括：主控制器201，第一控制电路202，第二控制电路303和第一监控电路204；
所述主控制器201分别与相互连接的第一控制电路202和第二控制电路203连接，用于向第一控制电路202和第二控制电路203下发控制指令，第一监控电路202与电机205连接，用于将采集的电机205电流发送至第一控制电路202和第二控制电路203，所述第一控制电路202和第二控制电路203分别根据采集的电机205电流与预设电流安全范围进行比较，如果第一监控电路202采集的电机205电流超出了预设电流安全范围，则主控制器201通过所述第一控制电路202和/或第二控制电路203向电机205发出停止指令。
在本申请实施例中，主控制器201为上位机，通过主控制器201进行控制参数的写入与下载，运动状态波形的显示，轨迹控制算法的编译，报错的显示等等。第一控制电路202和第二控制电路203，在启动完成后等待主控制器201的控制命令，此命令里面包括电机的转动方向，转动速度，转动加速度，转动位置。
本申请实施例通过双控制电路，也就第一控制电路和第二控制电路的冗余设计及相应的监控电路，安全功能的执行在受到外界因素干扰或自身失效时，可以保证一条线路正常工作，维护设备正常运行。
如图3所示，图3为本申请一实施例提供的伺服驱动电路结构示意图；
所述第一控制电路包括第一控制器303，第一监控模块305和第三监控电路306，所述第二控制电路包括第二控制器304，第二监控模块308和第四监控电路309，所述第一控制器303和第二控制器304连接，所述第一监控模块305与第一控制器303连接用于监控第一控制器303供电的电源的电压，所述第二监控模块308与第二控制器304连接用于监控第二控制器304供电的电源的电压，所述第三监控电路306与第一控制器303连接用于接收第一控制器303脉冲信号，所述第四监控电路309与第二控制器304连接用于接收第一控制器303脉冲信号；当所述电源超过其设置的欠压值或过压值时，所述第一监控模块305器向第一控制器303发送复位信号和/或所述第二监控模块308器向第二控制器304发送复位信号。
所述电源模块319与第一控制电路连接，所述电源模块319根据第一控制电路控制信号进行开通和关断。
在本申请实施例中，主控制器301设置的设备324运行最大速度，最大加速度，运行位置和运行方向，主控制器301同时将设备324运行最大速度，最大加速度，运行位置和运行方向发送给到第一控制器303和第二控制器304，在运行过程中，第一控制器303和第二控制器304之间有心跳数据交互，当第一控制器303死机时，则其相对应的第三监控电路306会复位此控制器，同时第二控制器304在一定的时间内没有收到心跳数据，则第二控制器304会向设备324发出停止信号以停止电机324运行。
当第三监控电路306和/或第四监控电路309在预设时间内未接收到第一控制器303和/或第二控制器304脉冲信号时，所述第三监控模块向第一控制器303发送复位信号和/或所述第四监控模块器向第二控制器304发送复位信号。
第三监控电路306和第四监控电路309为看门狗监控电路，第一控制器303和第二控制器304会分别向与其连接的第三监控电路306和第四监控电路309发送喂狗脉冲信号，如果第三监控电路306和第四监控电路309在预设时间内未接收到第一控制器303和/或第二控制器304喂狗信号时，所述第三监控模块器向第一控制器303发送复位信号和/或所述第四监控模块器向第二控制器304发送复位信号。
一种情况，如果第一控制器303工作异常，在一个实时周期内第三监控电路306没有收到脉冲信号，则第三监控电路306会发送一复位信号第一控制器303，第一控制器303收到后进行复位，对设备324的停止信号此时不会被触发，此时第二控制器304正常工作，如果采集实际电机324电流值或者采集的设备324的实际位置值超出设计的范围，则第二控制器304通道仍然会触发向设备324发送停止指令。
一种情况，如果第二控制器304工作异常，在一个实时周期内第四监控电路309没有收到脉冲信号，则第三监控电路306会发送一复位信号给第二控制器304，第二控制器304收到后进行复位，此电路对电机324的停止信号此时不会被触发，此时第一控制器303正常工作，如果采集实际设备324电流值或者采集的设备324的实际位置值超出设计的范围，则第一控制器303仍然可触发停止信号通道；
本申请通过双通道的冗余设计，安全功能的执行在受到外界因素干扰时或者自身失效时，可以保证至少一条线路正常工作，维持安全功能模块的运行。
所述第一监控电路305还包括第五监控模块307和第六监控模块310，所述第五监控模块307与所述第一控制器303连接用于监控设备324的电流，第六监控模块310与所述第二控制器304连接用于监控设备24的电流；
如果第五监控模块307和/或第六监控模块310采集的设备324电流超出了预设电流安全范围，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备324发出停止指令，第一控制电路和第二控制电路组成控制模块302。
在一实施例中，所述驱动电路还包与设备连接的第一检测单元322和第二检测单元323，所述第一检测单元322和第二检测单元323分别用于检测设备324的电流，第一检测单元322与第五监控电路307连接，第二检测单元323与第六监控电路310连接。
在具体电机324运行过程中，第一控制器303和第二控制器304根据第五监控模块307和第六监控模块310采集的电流信号，第一控制器303和第二控制器304把采集到的电流信号与主控制器下发的设置值进行比较，如果结果都不一样或者都超过一定的设置值，则第一控制器303和第二控制器304均向设备324输出停止信号。
在一实施例中，所述设备324上有第一编码器311，第二编码器313，第三编码器315和第四编码器317，所述第一编码器311与第一控制电路连接用于采集设备324的实际位置值，第二编码器313与第二控制电路连接用于设备324的实际位置值；
所述第一控制电路和/或第二控制电路将第一编码器311和/或第二编码器313采集的设备324实际位置值与设置设备324位置值进行比较，如果采集的设备324实际位置值与设置设备324位置值不一致，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备324发出停止指令。
所述第三编码器315与第一控制电路连接用于采集设备324输出端的实际位置值，第四编码器317与第二控制电路连接用于设备324输出端的实际位置值；
在正常情况下第一控制器303发送设备324控制命令，采集设备324侧312编码器及输出侧316编码器检测的设备324位置值，采集设备324电流值，第二控制器304也通过单独的回路采集设备324侧312编码器及输出侧316编码器检测的设备324位置值，采集设备324电流值。
在具体电机324运行过程中，第一控制器303和第二控制器304分别采集对应的电机侧312第一编码器311和第二编码器313的信号，第一控制器303和第二控制器304把采集到的电机侧312第一编码器311和第二编码器313信号与主控制器301下发的设置值进行比较，如果结果都不一样或者都超过一定的设置值，则第一控制器303和第二控制器304均向电机324输出停止信号，电机侧312和输出侧316之间设置有减速机314。
在具体设备324运行过程中，第一控制器303和第二控制器304分别采集电机324输出侧316第三编码器315和第四编码器317的信号，第一控制器303和第二控制器304把采集到的设备324输出侧316第三编码器315和第四编码器317的信号与主控制器301下发的设置值进行比较，如果结果都不一样或者都超过一定的设置值，则第一控制器303和第二控制器304均向设备324输出停止信号。
在电机324运行过程中，第一控制器303和第二控制器304同时接收来第一编码器311，第二编码器313，第三编码器315和第四编码器317的实际检测电机324位置值和电机324输出侧316的实际位置值，同时接收来自第一检测单元322和第二检测单元323的检测的电机324实际电流值，其中，第一检测单元322和第二检测单元323可以为电流传感器，第一控制器303和第二控制器304分别把主控制器301下发的设置值与采样到的对应的实际值进行比较，如果比较结果为实际值不在设置值范围内，则对于比较结果不一致的控制器向电机324输出停止信号。
在本申请另一实施例中，所述驱动电路还包括驱动模块320和变频模块321，所述驱动模块320分别与第一控制电路和第二控制电路连接用于接收第一控制电路和第二控制电路发送的脉冲宽度调制信号以向设备324发送驱动信号，所述驱动模块320根据第二控制电路控制信号进行开通和关断，所述变频模块321分别与设备324与所述驱动模块320连接，其中，电源模块319，驱动模块320，变频模块321，第一检测模块322和第二检测模块323组成功率模块318。
通过本申请的上述实施例，本申请实施例具有安全可靠性高的效果，在第一控制器303发生故障的情况下，第一控制器303处于失控状态，有第二控制器304能实时监控设备324运行，第一控制器303能够确保实时关断设备324的运行，保证人员与设备的安全，因为采用了双通道冗余结构，在受到外界因素干扰时，可以保证至少一条线路正常工作，维持安全功能模块的运行。同时本申请实施例具有成本优势，本申请以实际应用为前提，针对现有工业自动化系统中增加安全PLC等外部元件来实现安全功能，本申请省去了外部安全元件，节约了成本，降低了使用复杂度。
本申请实施例在控制器方面，通过设置双路独立控制器，实现了冗余设计，可有效关断设备；在电机编码器方面，通过设计双路编码器，保证了其中一路编码异常时，另一编码的持续正常读取；在输出侧编码器方面，通过设计双路编码器，保证了其中一路编码异常时，另一编码的持续正常读取，在电流采样方面，通过冗余设计，避免了采样异常而导致的失控，在关断驱动方面一路关断电源模块，一路关断光耦驱动电路，保证了可靠的关断。
第二方面，如图4所示，本申请实施例还提供了一种驱动方法，所述驱动方法通过上述的任一项的伺服驱动电路实现；
步骤S41，通过第一控制电路和第二控制电路向设备下发控制指令；
步骤S42，通过第一监控电路采集设备电流；
步骤S43，第一控制电路和第二控制电路分别根据采集的设备电流与预设电流安全范围进行比较，如果第一监控电路采集的设备电流超出了预设电流安全范围，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令。
第三方面，本申请实施例还提供了一种设备，包括上述所述的任一项的伺服驱动电路，所述设备可以为协作机器人或者其它设备，只要可以用到伺候驱动电路的设备都属于本申请保护的范围。
与现有技术相比，第二方面和第三方面提供的技术方案的有益效果与第一方面提供的技术方案相同，在此不在赘述。
虽然，本文中已经用一般性说明及具体实施例对本申请作了详尽的描述，但在本申请基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本申请精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本申请要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种伺服驱动电路，其特征在于，包括：主控制器，第一控制电路和第二控制电路；
所述主控制器分别与相互连接的第一控制电路和第二控制电路连接，用于向第一控制电路和第二控制电路下发控制指令；所述第一控制电路包括第一控制器和第一监控模块，所述第二控制电路包括第二控制器和第二监控模块，所述第一控制器和第二控制器连接，所述第一监控模块与第一控制器连接用于监控第一控制器供电电源的电压，所述第二监控模块与第二控制器连接用于监控第二控制器供电电源的电压；
当所述电源超过设置的欠压值或过压值时，所述第一监控模块向第一控制器发送复位信号和/或所述第二监控模块器向第二控制器发送复位信号；
所述第一控制电路还包括第三监控模块，所述第二控制电路还包括第四监控模块，所述第三监控模块与第一控制器连接用于接收第一控制器脉冲信号，所述第四监控模块与第二控制器连接用于接收第二控制器脉冲信号；
当第三监控模块和/或第四监控模块在预设时间内未接收到第一控制器和/或第二控制器脉冲信号时，所述第三监控模块向第一控制器发送复位信号和/或所述第四监控模块向第二控制器发送复位信号；
如果第一控制器工作异常，在一个实时周期内第三监控电路没有收到脉冲信号，则第三监控电路会发送一复位信号给第一控制器，第一控制器收到后进行复位，对设备的停止信号此时不会被触发，此时第二控制器正常工作；
如果第二控制器工作异常，在一个实时周期内第四监控电路没有收到脉冲信号，则第四监控电路会发送一复位信号给第二控制器，第二控制器收到后进行复位，对设备的停止信号此时不会被触发，此时第一控制器正常工作；
所述第一控制电路还包括第五监控模块，所述第二控制电路还包括第六监控模块，所述第五监控模块与所述第一控制器连接用于监控设备电流，第六监控模块与所述第二控制器连接用于监控设备电流；
如果第五监控模块和/或第六监控模块采集的设备电流超出了预设电流安全范围，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令；
所述设备上有第一编码器和第二编码器，所述第一编码器与第一控制电路连接用于采集设备实际位置值，第二编码器与第二控制电路连接用于设备实际位置值；
所述第一控制电路和/或第二控制电路将第一编码器和/或第二编码器采集的设备实际位置值与设置设备位置值进行比较，如果采集的设备实际位置值与设置设备位置值不一致，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令；
所述设备的输出端上设置有第三编码器和第四编码器，所述第三编码器与第一控制电路连接用于采集设备输出端实际位置值，第四编码器与第二控制电路连接用于设备输出端实际位置值；
所述第一控制电路和/或第二控制电路将第三编码器和/或第四编码器采集的设备输出端实际位置值与设置设备输出端位置值进行比较，如果采集的设备输出端实际位置值与设置设备输出端位置值不一致，则主控制器通过所述第一控制电路和/或第二控制电路向设备发出停止指令。
2.如权利要求1所述的一种伺服驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括与设备连接的第一检测单元和第二检测单元，所述第一检测单元和第二检测单元分别用于检测设备电流，第一检测单元与第一控制电路连接，第二检测单元与第二控制电路连接。
3.如权利要求1所述的一种伺服驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括驱动模块，所述驱动模块分别与第一控制电路和第二控制电路连接，用于接收第一控制电路和第二控制电路发送的脉冲宽度调制信号以向设备发送驱动信号，所述驱动模块根据第二控制电路控制信号进行开通和关断。
4.一种驱动方法，其特征在于，所述驱动方法通过如权利要求1至3任一项所述的伺服驱动电路实现。
5.一种驱动设备，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的伺服驱动电路。
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