CN115037190B - 具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，属于伺服电机驱动技术领域。本发明针对现有伺服驱动器对供电电源无监测，若运行中供电电压不匹配极易损坏伺服驱动器的问题。包括：多个驱动单元，每个驱动单元用于对一个驱动器的电源电压进行监测，并在电源电压满足要求的情况下向上位机发送电源合格信号，同时根据驱动指令向相应的伺服电机发送驱动信号；由上位机发送对伺服电机的控制信号；再依次通过上位机网口连接器与指令控制对象解析模块获得控制指令；再由控制器解析出目标伺服电机驱动指令，传递至驱动单元。本发明可通过对伺服器的电源监测确保伺服系统的稳定运行。

Description

具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统
技术领域
本发明涉及具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，属于伺服电机驱动技术领域。
背景技术
随着伺服系统高效率运行的迫切需求，对驱动器的数据传输速率及系统的稳定运行提出了越来越高的要求。
传统的伺服驱动器使用模拟接口和I/O的控制方式进行信息交换，受其限制，在收发数据方面的实时性较差；同时，其内置的微处理器对运行中实时参数的计算能力有限，使其无法对驱动设备的在线状况做出及时的判断，进而保证驱动作业的顺利进行。另外，现有多轴伺服驱动器中每个单轴伺服驱动器需要单独配置通信单元，会占据较大的安装空间。
为使伺服驱动器能够稳定运行，电源的供电情况不容忽视。若输入电压与伺服驱动器的电压等级不匹配，极易损坏伺服驱动器，进而影响其有效运行。
发明内容
针对现有伺服驱动器对供电电源无监测，若运行中供电电压不匹配极易损坏伺服驱动器的问题，本发明提供一种具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统。
本发明的一种具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，包括，
多个驱动单元，每个驱动单元用于对一个驱动器的电源电压进行监测，并在电源电压满足要求的情况下向上位机发送电源合格信号，同时根据驱动指令向相应的伺服电机发送驱动信号；
上位机，在收到电源合格信号后，发送对伺服电机的控制信号；
上位机网口连接器，用于与上位机连接获取控制信号；
指令控制对象解析模块，用于从控制信号中解析出控制的目标伺服电机以及对目标伺服电机的控制指令；
指令目标传递模块，用于将目标伺服电机的控制指令传递至对应的控制器；
控制器，用于对目标伺服电机的控制指令进一步解析，并根据目标伺服电机驱动轴的当前估计位置获得目标伺服电机驱动指令，所述驱动指令包括驱动轴旋转圈数和驱动轴旋转时间；
控制信号传递模块，用于传递目标伺服电机的驱动指令；
驱动器网口连接器，用于与多个驱动单元连接，并向目标伺服电机对应的驱动单元传递驱动指令。
根据本发明的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，所述驱动单元包括：
驱动器，用于根据驱动指令，获得对目标伺服电机的驱动信号；
电压检测单元，用于检测驱动器的输入电源电压；
电压等级判定单元，用于根据驱动器的已知电压等级判断所述输入电源电压是否合格，若是，控制开关闭合；否则，控制开关断开；
开关，设置在驱动器与对应的伺服电机之间；开关闭合时，使驱动器的驱动信号发送至目标伺服电机。
根据本发明的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，所述驱动指令包括驱动轴的转向。
根据本发明的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，所述驱动器获得驱动信号的方法包括：
根据目标伺服电机驱动轴的当前实际位置与当前估计位置获得位置补偿量，利用补偿量对驱动指令进行补偿，将补偿后的结果作为对伺服电机的驱动信号。
根据本发明的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，所述指令控制对象解析模块内预置所有目标伺服电机的地址或编号；
指令控制对象解析模块由上位机的控制信号内解析出地址信息或编号信息，确定目标伺服电机。
根据本发明的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，所述指令目标传递模块和控制信号传递模块均为无线通讯模块。
根据本发明的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，所述网口连接器为以太网连接器。
本发明的有益效果：本发明的驱动单元中设置了驱动器的电源电压检测环节，从而可在确保电源电压等级匹配以及稳定的基础上，控制伺服电机运行。因此，能够提高驱动器的运行效率，并保证与驱动器连接的母线电容不被损坏。
本发明在上位机与每个伺服驱动控制器之间设置网口连接器和指令目标传递模块，并在每个伺服驱动控制器与驱动单元之间设置控制信号传递模块和网口连接器，两个传递模块为无线数据传输模块，避免了器件之间连接线的使用，从而可减少线路之间产生的信号干扰；同时指令控制对象解析模块可完成对实时运行数据的初步处理，再结合网口连接器的信号传输，确保了数据传递的实时性。
附图说明
图1是本发明所述具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统的原理框图；
图2是驱动单元的原理框图。
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。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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
具体实施方式一、结合图1和图2所示，本发明提供了一种具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，包括，
多个驱动单元，每个驱动单元用于对一个驱动器的电源电压进行监测，并在电源电压满足要求的情况下向上位机发送电源合格信号，同时根据驱动指令向相应的伺服电机发送驱动信号；
上位机，在收到电源合格信号后，发送对伺服电机的控制信号；
上位机网口连接器，用于与上位机连接获取控制信号；
指令控制对象解析模块，用于从控制信号中解析出控制的目标伺服电机以及对目标伺服电机的控制指令；
指令目标传递模块，用于将目标伺服电机的控制指令传递至对应的控制器；
控制器，用于对目标伺服电机的控制指令进一步解析，并根据目标伺服电机驱动轴的当前估计位置获得目标伺服电机驱动指令，所述驱动指令包括驱动轴旋转圈数和驱动轴旋转时间；
控制信号传递模块，用于传递目标伺服电机的驱动指令；
驱动器网口连接器，用于与多个驱动单元连接，并向目标伺服电机对应的驱动单元传递驱动指令。
结合图1所示，多个驱动单元可以包括驱动单元一、驱动单元二、驱动单元三……，其数量与控制器及伺服电机的个数相对应。
所述上位机可以通过广播的方式发送对各个伺服电机的驱动信息。每个驱动单元均对驱动器的电源电压进行监测，因此在系统运行初始时刻，上位机可以接收到所有驱动单元的电源合格信号后，再对伺服电机发送控制信号。对每个驱动器单独进行电压监测，可实现对每个驱动器的单独控制，并在驱动器存在电源故障时，及时终止对目标伺服电机的驱动。
本实施方式可有效减少驱动器的故障率，使驱动系统高效运行。
在控制器前端设置指令控制对象解析模块，可实现对控制信号的初步解析，从而确定当前控制信号的控制目标。对所有伺服电机的控制信号均通过指令目标传递模块进行信号传送，并针对性的将当前控制信号传递至目标控制器，解决了现有对每个控制器单独设置无线信号模块进行信号传递造成的元件数量多，占据空间大的问题。控制器解析出的驱动指令再通过信号传递模块与网口连接器传递至驱动单元，同样避免了无线信号模块设置数量多，占据空间大的问题，并且网口连接器满足了数据传输的实时性需求。
进一步，结合图1和图2所示，所述驱动单元包括：
驱动器，用于根据驱动指令，获得对目标伺服电机的驱动信号；
电压检测单元，用于检测驱动器的输入电源电压；
电压等级判定单元，用于根据驱动器的已知电压等级判断所述输入电源电压是否合格，若是，控制开关闭合；否则，控制开关断开；
开关，设置在驱动器与对应的伺服电机之间；开关闭合时，使驱动器的驱动信号发送至目标伺服电机。
所述电压检测单元在伺服系统运行的全程对驱动器的输入电源电压进行持续检测，在电源供电的初始时刻可检验电压等级是否对应，防止例如220V级的伺服驱动器误接380V电源电压，造成的驱动器损坏；在电源供电的后续时段，可有效监测电压的意外波动，在电源电压发生超出安全阈值以外的波动时，及时切断对伺服电机的控制，从而确保伺服系统的安全运行。
所述驱动指令包括驱动轴的转向。
对驱动轴的控制包括使其正转或反转，可满足实际的控制要求。
再进一步，所述驱动器获得驱动信号的方法包括：
根据目标伺服电机驱动轴的当前实际位置与当前估计位置获得位置补偿量，利用补偿量对驱动指令进行补偿，将补偿后的结果作为对伺服电机的驱动信号。
通过控制器获得的驱动指令是根据电机驱动轴的当前估计位置给出的控制量，而在电机运行过程中，实际位置与当前估计位置会存在一定的偏差，因此采用驱动器进行位置补偿后，再确定驱动信号，可以实现对电机位置的更精准的控制。
作为示例，所述指令控制对象解析模块内预置所有目标伺服电机的地址或编号；
指令控制对象解析模块由上位机的控制信号内解析出地址信息或编号信息，确定目标伺服电机。
上位机中同样预置所有目标伺服电机的地址或编号，在发送控制信号时，可直接提供控制目标信息。
所述指令目标传递模块和控制信号传递模块均为无线通讯模块。无线通讯方式解决了实体线路传输中的信号干扰问题，并提升了信息传输的可靠性。
驱动器接收到驱动指令后，首先获取伺服电机的当前实际位置，判断当前实际位置与当前估计位置是否一致，如果不一致，则进行对应调整。例如，若驱动指令为使驱动轴正转m圈，而驱动轴的当前实际位置与当前估计位置差半圈，则最终获得的驱动信号应为使驱动轴正转m圈加半圈，从而在位置补偿的基础上实现精确控制。
所述网口连接器为以太网连接器。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。

Claims (6)

1.一种具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，其特征在于包括，
多个驱动单元，每个驱动单元用于对一个驱动器的电源电压进行监测，并在电源电压满足要求的情况下向上位机发送电源合格信号，同时根据驱动指令向相应的伺服电机发送驱动信号；
上位机，在收到电源合格信号后，发送对伺服电机的控制信号；
上位机网口连接器，用于与上位机连接获取控制信号；
指令控制对象解析模块，用于从控制信号中解析出控制的目标伺服电机以及对目标伺服电机的控制指令；
指令目标传递模块，用于将目标伺服电机的控制指令传递至对应的控制器；
控制器，用于对目标伺服电机的控制指令进一步解析，并根据目标伺服电机驱动轴的当前估计位置获得目标伺服电机驱动指令，所述驱动指令包括驱动轴旋转圈数和驱动轴旋转时间；
控制信号传递模块，用于传递目标伺服电机的驱动指令；
驱动器网口连接器，用于与多个驱动单元连接，并向目标伺服电机对应的驱动单元传递驱动指令；
所述驱动单元包括：
驱动器，用于根据驱动指令，获得对目标伺服电机的驱动信号；
电压检测单元，用于检测驱动器的输入电源电压；
电压等级判定单元，用于根据驱动器的已知电压等级判断所述输入电源电压是否合格，若是，控制开关闭合；否则，控制开关断开；
开关，设置在驱动器与对应的伺服电机之间；开关闭合时，使驱动器的驱动信号发送至目标伺服电机。
2.根据权利要求1所述的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，其特征在于，
所述驱动指令包括驱动轴的转向。
3.根据权利要求2所述的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，其特征在于，
所述驱动器获得驱动信号的方法包括：
根据目标伺服电机驱动轴的当前实际位置与当前估计位置获得位置补偿量，利用补偿量对驱动指令进行补偿，将补偿后的结果作为对伺服电机的驱动信号。
4.根据权利要求3所述的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，其特征在于，
所述指令控制对象解析模块内预置所有目标伺服电机的地址或编号；
指令控制对象解析模块由上位机的控制信号内解析出地址信息或编号信息，确定目标伺服电机。
5.根据权利要求4所述的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，其特征在于，
所述指令目标传递模块和控制信号传递模块均为无线通讯模块。
6.根据权利要求5所述的具有电源监测功能的多轴伺服驱动系统，其特征在于，
所述网口连接器为以太网连接器。
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