CN115135438B - 带逻辑供电总线故障诊断器的主轴和主轴系统 - Google Patents

Abstract

一种主轴组件包括：电源接口，其被配置为可操作地耦合到电力总线并通过电力总线为主轴组件供电；主轴控制器，其包括处理电路；诊断开关组件，其可操作地耦合到主轴控制器并且可操作地耦合到逻辑供电总线；以及工作装置，其包括电机和可操作地耦合到主轴控制器的主轴。工作装置可由主轴控制器控制，以作用于工件从而执行工作任务。主轴控制器的处理电路可被配置为从可操作地耦合到逻辑供电总线的总线控制设备接收故障定位指令，并控制诊断开关组件以确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。

Description

带逻辑供电总线故障诊断器的主轴和主轴系统

技术领域

示例性实施例大体涉及制造技术，并且更具体地涉及与制造环境中使用的主轴系统相关联的诊断。

背景技术

紧固主轴通常应用在制造流水线上，用于生产例如机动车辆等。这种主轴用于各种场景，例如，用于拧紧紧固件(例如，螺栓、螺母、螺钉等)、执行钻孔操作等。由于这种主轴可在对时间和生产敏感的流水线上实施，主轴或主轴系统因意外维护或维修而发生的停工时间都会影响生产输出和制造设施的效率。因此，主轴的可靠率对于制造人员来说非常重要，以确保设施在满足输出目标的水平上运作。另外，如果系统中的一个或多个主轴发生意外停电，则会安排紧急时限来修复系统中的一个或多个主轴，以使设施回复运作。

然而，在一些传统系统中，诊断主轴问题并快速定位问题根源可能是一个挑战，尤其是系统中的电气故障方面。在某些情况下，使用耗时的过程来隔离系统中的每个主轴，以诊断问题的根源。

因此，在制造环境中主轴系统的主动和被动诊断领域的改进将有助于通过减少例如停电相关的停工时间等方式提高系统可靠率和系统可用率。通过为主轴的操作带来更多的可预测性并快速确定问题根源，这种解决方案可以帮助确保达到或超过制造能力的生产目标。

发明内容

根据一些示例性实施例，提供了一种主轴系统。主轴系统可以包括总线控制设备和多个主轴组件。总线控制设备可以被配置为控制主轴系统的电力总线和逻辑供电总线。此外，多个主轴组件中的每个主轴组件可通过与电力总线和逻辑供电总线的可操作耦合而被供电。每个主轴组件可通过与总线控制设备的通信而被控制。多个主轴组件可包括第一主轴组件。第一主轴组件可以包括：电源接口，其被配置为可操作地耦合到电力总线并通过电力总线为第一主轴组件供电；主轴控制器，其包括处理电路；诊断开关组件，其可操作地耦合到主轴控制器并且可操作地耦合到逻辑供电总线；以及工作装置，其包括电机和可操作地耦合到主轴控制器的主轴。工作装置可由主轴控制器控制，以作用于工件从而执行工作任务。主轴控制器的处理电路可被配置为从总线控制设备接收故障定位指令，并控制诊断开关组件以确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。

根据一些示例性实施例，提供了另一种主轴系统。主轴系统可以包括总线控制设备，其被配置为控制电力总线、逻辑供电总线和多个主轴组件。每个主轴组件可通过与电力总线和逻辑供电总线的可操作耦合而被供电。每个主轴组件可通过与总线控制设备的通信而被控制。多个主轴组件可包括第一主轴组件。第一主轴组件可以包括：电源接口，其被配置为可操作地耦合到电力总线并通过电力总线为第一主轴组件供电；主轴控制器，其包括处理电路；诊断开关组件，其可操作地耦合到主轴控制器并且可操作地耦合到逻辑供电总线；以及工作装置，其包括电机和可操作地耦合到主轴控制器的主轴。工作装置可由主轴控制器控制，以作用于工件从而执行工作任务。诊断开关组件可包括第一开关、第二开关和连接至逻辑供电总线的并联电阻。第一开关可以控制以使逻辑供电总线开路，第二开关可以在第一开关开路时控制以使逻辑供电总线串联一个电阻。主轴控制器的处理电路可被配置为从总线控制设备接收故障定位指令，并控制诊断开关组件以确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。为此，处理电路可以被配置为控制第一开关和第二开关，以在逻辑供电总线上产生降低的总线电压。就此而言，降低的总线电压可以小于标称逻辑供电总线工作电压。此外，处理电路还可以被配置为在降低的总线电压下测量通过并联电阻的电流，并向总线控制设备发送指示通过并联电阻测量的电流的响应通信，用于确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。

根据一些示例性实施例，提供了一种主轴组件，其包括：电源接口，其被配置为可操作地耦合到电力总线并通过电力总线为主轴组件供电；主轴控制器，其包括处理电路；诊断开关组件，其可操作地耦合到主轴控制器并且可操作地耦合到逻辑供电总线；以及工作装置，其包括电机和可操作地耦合到主轴控制器的主轴。工作装置可由主轴控制器控制，以作用于工件从而执行工作任务。主轴控制器的处理电路可被配置为从可操作地耦合到逻辑供电总线的总线控制设备接收故障定位指令，并控制诊断开关组件以确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。

附图说明

在概括地描述了一些示例性实施例后，现将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中：

图1示出了根据一些示例性实施例的示例主轴系统的框图；

图2示出了根据一种示例性实施例的示例主轴控制器的框图；

图3是根据一种示例性实施例的主轴组件的一些组成部分的示意图；以及

图4示出了根据一种示例性实施例的通过主轴组件有助于故障定位的示例性方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图更全面地描述一些示例性实施例，其中示出了一些但不是所有示例性实施例。实际上，本文描述和描绘的示例不应被解释为限制本发明的范围、适用性或配置。相反，提供这些示例实施例是为了使本发明满足适用的法律要求。相似的参考数字始终表示相似的元素。此外，本文中所使用的术语“或”应解释为每当其一个或多个操作数为真时产生真的逻辑运算符。如本文所使用的，可操作地耦合应理解为与直接或间接连接有关，在任何一种情况下，都能够实现可操作地相互耦合的组成部分的功能互连。

根据一些示例性实施例，提供了用于执行与互连主轴组件相关的诊断功能的系统、设备和方法，包括识别主轴系统上的故障位置。就此而言，主轴(例如，紧固主轴)可以是用于执行工作任务(例如，转动紧固件、钻孔等)的制造工具，这些任务以受控方式执行。这种主轴组件可用于制造流水线，例如建造诸如汽车等物品。

根据一些示例性实施例，每个主轴组件可作为互连主轴系统的组成部分进行连接。就此而言，主轴组件可通过例如电力总线、逻辑供电总线、通信总线和安全转矩关闭总线进行连接。电力总线可向主轴组件供电，而逻辑供电总线可以操作以向主轴组件的逻辑电平电路供电，例如处理器和其他集成电路。主轴系统还可包括有线或无线通信总线，用于在主轴组件和总线控制设备之间传递控制指令和相关通信。根据一些示例性实施例，主轴组件可以相对于电力总线和逻辑供电总线通过菊花链配置串联连接，其中第一主轴组件的输出可以是第二主轴组件的输入。安全转矩关闭总线可用作单独的控制线，用于将一个或多个主轴组件置于安全转矩关闭模式，例如，停用主轴组件以保护主轴系统或允许维护或维修主轴组件。

主轴系统和主轴系统内的主轴组件可能包括各种保护装置，以在出现问题时限制对系统的损坏。就此而言，许多系统包括电压和电流监测、多相系统中的相位监测、电机处或电机处的过热和过流保护、伺服过载保护、各种形式的子系统健康监测等。通常，这种保护装置可位于电源位置，以监控例如电力总线的下游。这些保护装置用于识别系统是否存在故障，但不用于确定或指示系统上的故障位置以进行有针对性的维修。

当主轴系统出现电气问题，导致系统停电或潜在损坏时，可能很难确定问题根源。上游设备，例如总线的控制设备，可包括过流保护装置，如果在上游位置检测到过流状态，则可使系统跳闸离线。然而，这种装置的运行不能指示导致过流状态问题的具体下游位置。相反，这种保护装置通常只能确定过流状态已发生。因此，在某些情况下，为了找到问题根源，可能需要手动隔离主轴系统的主轴组件，以单独测试每个主轴组件和组件之间的布线，从而找到系统的电气问题根源。这种手动操作非常耗时，需要系统离线很长一段时间，从而导致生产力的显著损失。因此，由于根据一些示例性实施例的主轴系统的架构，确定例如主轴系统的逻辑供电总线上的故障位置可能很困难。

例如，主轴系统的逻辑供电总线上可能发生的故障类型可包括断连事件(例如，由于断开的导线或连接器导致浮动状态)或短路事件(例如，由于导线之间的绝缘击穿导致导线或接地之间的意外连接)。另一种类型的故障可能是隔离故障，这可能是一种短路事件。因此，这种故障可能发生在主轴组件之间的布线中。如上所述，传统解决方案仅检测系统(其装置位于总线电源)某处的这种故障，但无法定位在何处或哪个布线或主轴组件导致故障状态。此外，由于各种总线和导线可能捆绑在一根电缆中(例如，电力总线、逻辑供电总线、紧急切断总线、通信总线、接地总线等)，因此支撑总线的导线之间的绝缘性的故障可能导致各种类型的故障。因此，根据一些示例性实施例，本文提供了定位故障这一技术问题的技术解决方案，例如，通过以允许确定故障位置的方式控制每个主轴组件，而无需手动断开每个主轴组件并将其与系统隔离。

就此而言，根据一些示例性实施例，本文描述了智能主轴组件，其被配置为帮助快速确定主轴系统故障的存在和位置。通过这样做，可以实现更高的系统可靠率和可用率，从而提高制造产量。就此而言，通过快速识别电气问题根源，可以大大减少维修时间和计划外的系统停机时间。

系统可用率是用于衡量一项设施(如主轴系统或组件)可用于生产的时间百分比的指标。系统可用率是在生产需要系统时，计算该系统不停机进行预防性维护的概率。因此，系统可用率指标可以让维护团队确定其对正常运行时间和生产的影响程度。

相反，系统可靠率是指在正常运行状态下，一项设施在特定时间段内无故障运行的概率。就此而言，可靠的装置在每次使用时都会正常运作，因此，可靠率在没有大量计划外停工时间时很高。因此，可靠率受到计划外停工时间的影响，而可用率则受到所有计划内和计划外停工时间的影响，包括故障、检查、装置更换等。如果一项设施从未有过故障，那么它是100％可靠的。然而，在计划的常规检查期间，同一设施可能每10小时停机一次，因此可用率为90％。

在主轴系统的情况下，期望在问题发生后20分钟内诊断问题，如电气问题，并将系统恢复到生产状态。使用传统解决方案很难实现解决问题的这种定时目标，因此需要在主轴系统的情况下提供更高效的诊断解决方案。

根据一些示例性实施例，连接到本文所描述的主轴系统的主轴系统和主轴组件可包含自诊断能力，因此可以帮助更快速地识别故障的位置。为此，根据一些示例性实施例，主轴组件可被配置为使用例如点对点通信能力、逻辑供电总线的子串的可切换能力、每个主轴组件处的电流监控等。

因此，根据一些示例性实施例，每个主轴组件可以包括诊断开关组件，其包括连接到例如逻辑供电总线的多个可控开关。每个主轴组件的主轴控制器可被配置为响应总线控制设备向各个主轴组件发出的故障定位指令以控制开关。这种故障定位指令可寻址单个主轴组件，并且被寻址的主轴组件可响应于接收到故障定位指令而执行诊断操作，以确定故障是否在被针对的主轴组件处。就此而言，主轴控制器可控制诊断开关组件将电阻与总线串联，以在短时间内使该主轴组件处的电压降低，从而有助于确定故障已在该主轴组件处发生。如果未找到故障，可向不同的主轴组件发送另外的故障定位指令(例如，向下游移动)，以确定哪个主轴组件与故障根源相关。

图1示出了根据一些示例性实施例的示例主轴系统100的框图。主轴系统100可包括总线电源110、总线控制设备120、通信总线125、安全转矩关闭(STO)总线126和多个主轴组件。

总线电源110可以是向电力总线111供电的任何类型的电源。总线电源110可以包括例如在实施主轴系统100的制造设施处的主电源。另外或可选地，总线电源110可以包括发电机。总线电源110可以包括与以电力总线标称电压向电力总线111供电相关的控制能力；根据一些示例性实施例，电力总线标称电压可以是380伏交流电(AC)。根据一些示例性实施例，总线电源110还可以包括保护装置，以保护电力总线111免受故障状态的影响。例如，总线电源110可以包括断路器、保险丝等形式的硬件，这些硬件被配置为检测电力总线111上的故障状态(例如，过流状态)，并且例如，若检测到这种状态，则使电力总线111跳闸离线或断开电力总线111与总线电源110的连接，以保护总线电源110、电力总线111和与其连接的装置。

现在将描述根据一些示例性实施例的总线控制设备120，总线控制设备120可以与总线电源110耦合以作为单个单元操作，并且可以被配置为控制总线电源110。主轴系统100的总线控制设备120还可以包括用于控制逻辑供电总线121的操作的控制电路(例如，处理器和存储器)。根据一些示例性实施例，逻辑供电总线121可以代表一个或多个总线，这些总线可以在本文所描述的主轴系统中使用，以向逻辑级组成部分(例如处理器和主轴组件的其他集成电路)供电。

总线控制设备120还可以被配置为通过例如通信总线125与多个主轴组件通信。根据一些示例性实施例，通信总线125可以采用有线或无线连接方案，其允许在总线控制设备120和主轴组件之间交换通信。根据一些示例性实施例，通信总线125可通过菊花链配置连接到主轴组件。因此，通过通信总线125，总线控制设备120能够控制主轴组件的各种活动，包括故障定位操作。

同样，总线控制设备120可以被配置为与主轴组件通信，以控制主轴组件功能的各个方面。例如，总线控制设备120可以被配置为通过指示主轴组件执行某些操作以执行系统级诊断功能，如与电力总线111以及逻辑供电总线121上的故障检测和定位的相关操作。因此，根据一些示例性实施例，总线控制设备120可以在主/从配置中操作，其中总线控制设备120作为主配置操作，主轴组件作为从配置操作。

总线控制设备120可以在逻辑供电总线标称电压下控制对逻辑供电总线121的供电；根据一些示例性实施例，该逻辑供电总线标称电压可以是48伏直流(DC)。根据一些示例性实施例，总线控制设备120还可以包括保护装置，以保护逻辑供电总线121免受可能发生在逻辑供电总线121上的故障状态的影响。例如，总线控制设备120可以包括断路器、保险丝等形式的硬件，这些硬件被配置为检测逻辑供电总线121上的故障状态(例如，过流状态)，并且例如，若检测到这种状态，则使逻辑供电总线121跳闸离线或断开逻辑供电总线121与电源的连接，以保护总线控制设备120、逻辑供电总线121和与其连接的装置。

根据一些示例性实施例，总线控制设备120可以包括用户界面。用户界面可以包括各种输入和输出设备，以有助于用户与总线控制设备120的交互。根据一些示例性实施例，用户界面可以包括输出关于逻辑供电总线121的状态信息的显示器、以及例如连接到逻辑供电总线121和主轴组件的保护装置。根据一些示例性实施例，当在例如逻辑供电总线121上识别出故障或其他事件时，总线控制设备120可以例如通过在主轴系统的映射上显示故障或其他事件位置的显示器向用户输出关于故障或其他事件位置的信息。通过这种方式，用户可以查看主轴系统的映射中指示故障或其他事件位置的信息，并实际移动到有问题的主轴组件或布线上，以执行隔离和维修。

总线控制设备120还可以控制STO总线126。如上所述，STO总线126可与相关电路一起工作，以提供基本的驱动集成安全特性。STO总线126可用于清除堵塞、修复损坏或对主轴组件进行其他维护，而无需担心电机意外启动。STO总线126可以包括两条导线或连接，其中一条提供STO+信号，另一条提供STO-信号。STO+信号和STO-信号由总线控制设备120生成并监控。根据一些示例性实施例，电压STO+至STO-因此被监控。在系统启动期间，总线控制设备120可以将STO+和STO-信号提供给STO总线126，从而提供给连接到STO总线126的主轴组件。根据一些示例性实施例，信号STO+和STO-可以由自恢复保险丝保护。就此而言，每个主轴组件可包括一个STO开关，该开关可控制用于将给定主轴组件置于安全转矩关闭模式，以防止电机运行。总线控制设备120可以被配置为通过指示信号OK或信号非OK(NOK)的数字信令来监控例如STO总线上的短路。因此，在系统启动期间，总线控制设备120可被配置为采用级联信号架构，其通过依次(即，径向远离总线控制设备120)将每个主轴组件切换到安全转矩关闭模式，以基于哪个主轴组件是当前级联开关启动程序的重点来通过STO总线126确定故障点的位置。因此，STO总线126中的信号可以用于以有效方式定位故障，并可以例如通过用户界面映射短路或其他故障的位置。

如上所述，主轴系统100还包括多个主轴组件。如图1所示，主轴系统100包括三个主轴组件150、160和170，但主轴系统100中可以包括任意数量的主轴组件。为了便于解释，主轴组件150、160和170是相同的，但在不同的各自位置连接到主轴系统100。就此而言，从总线电源110和总线控制设备120移动到下游，主轴组件150是第一主轴组件，主轴组件160是第二主轴组件，主轴组件170是第三主轴组件。主轴组件160和主轴组件170之间的省略号表示两者之间可以包括任意数量的主轴组件。

关于主轴组件150，主轴组件150可包括电源接口151、主轴控制器152、电机153、主轴154和诊断开关组件155。电源接口151可被配置为可操作地将主轴组件150耦合到电力总线111，并将总线电源110耦合到主轴组件150。在主轴组件150的情况下，由于主轴系统100内的布置，电源接口151通过电力总线111的连接112耦合到总线电源110。

根据一些示例性实施例，电源接口151可以包括一个或多个电连接器，其被配置为在输入端连接到电源并为输出端提供连接器，该输出端可以作为菊花链配置中的下一下游主轴组件的电源。因此，电源接口151可操作地耦合到主轴组件160的电源接口161，以作为主轴组件160的电源。

诊断开关组件155和主轴控制器152可操作地耦合到逻辑供电总线121。就此而言，诊断开关组件155可操作地耦合到逻辑供电总线121，以支持在主轴控制器152的控制下的诊断功能，如本文所述。主轴控制器152还可操作地耦合到逻辑供电总线121，以支持主轴控制器152的各种功能。如上所述，可以通过主轴控制器201和通信总线125执行到例如总线控制设备120和主轴组件的通信。另外，主轴控制器152可操作地耦合到逻辑供电总线121，以感测逻辑供电总线121上的电活动(例如，电流和电压)，这可用于确定逻辑供电总线121上是否发生故障。另外，主轴控制器152可以连接到STO总线126。

主轴控制器152可以包括处理电路，如下文关于图2进一步地描述的，其被配置为与总线控制设备120、诊断开关组件155、电机153和主轴系统100或主轴组件150的其他组成部分交互。关于电机153，主轴控制器152可以被配置为控制电机153的功率和旋转，以控制主轴154的操作，主轴154可以机械耦合到电机153。根据一些示例性实施例，可以提供STO总线126上的信号来控制主轴控制器152的STO开关，作为控制电机153的电源或操作的安全特性。电机153和主轴154可以一起称为工作装置。为了有助于控制电机153的操作，主轴组件150还可以包括由主轴控制器152控制的伺服放大器。因此，主轴控制器152可以被配置为控制电机153，以使主轴154在工件上执行工作任务，例如在制造环境中。就此而言，作为测量数据处理单元操作的主轴控制器152可以包括被配置为测量主轴154的操作的传感器，其中，例如，测量可以用作反馈以调整主轴154的操作从而执行工作任务。根据一些示例性实施例，这种传感器可包括用于进行测量的惠斯通电桥，且主轴组件150中发生的常见故障可能涉及惠斯通电桥的一个或多个支腿故障(例如，开路或短路)。这种故障可以是如本文所描述的可检测的故障的示例。

主轴控制器152还可以被配置为如上所述通过通信总线125与总线控制设备120通信。就此而言，总线控制设备120可被配置为向主轴控制器152发送通信，以指示主轴控制器152和主轴组件150执行所需操作(例如，执行故障定位操作)。这种故障定位操作可包括在过电保护装置(例如，在总线控制设备120处)暂时停用的同时，在有限的时间内从目标主轴组件在逻辑供电总线上产生低压短路电流。另外或可选地，根据一些示例性实施例，故障定位操作可包括执行隔离操作，以断开总线下游与主轴组件的连接，以确定问题是否仍然存在于总线上或被总线控制设备120/主轴控制器201处检测到的隔离操作排除。主轴控制器152还可以被配置为通过通信总线125向总线控制设备120提供具有测量值和时间戳的信息，以便于例如通过总线控制设备120确定主轴系统100上的故障位置。

主轴控制器152还可以通过利用STO总线126来有助于主轴系统100和多总线布线中的检测电气问题。就此而言，作为STO总线126上的设备，主轴控制器152可以被配置为控制STO开关，并可以检测到STO开关的操作，以确定主轴控制器152是否在STO总线126上正常工作。因此，主轴控制器152可以利用STO总线126来识别系统问题，如本文所描述的。

如上所述，主轴组件160和170可与主轴组件150相同，尽管在不同的位置连接到电力总线111和逻辑供电总线121。因此，电源接口161和171的结构和操作方式可与电源接口151相同。主轴控制器162和172的结构和操作方式与主轴控制器152相同。电机163和173以及主轴164和174的结构和操作方式分别与电机153和主轴154相同。

就此而言，根据一些示例性实施例，由于菊花链配置，主轴组件160可以通过来自主轴组件150的连接113连接到电力总线111。另外，主轴组件160可以通过来自主轴组件150的连接123连接到逻辑供电总线121。类似地，主轴组件170可以通过主轴组件160的连接114连接到电力总线111。另外，主轴组件170可以通过来自主轴组件160的连接124连接到逻辑供电总线121。

关于主轴系统100的操作，总线控制设备120可以被配置为控制主轴系统100的各种组成部分，包括主轴组件150、160和170，以执行故障定位过程。响应于主轴系统100断电、处于非活动状态或正在初始设置之后，执行启动过程的主轴系统100，可以导致或触发故障定位过程开始。就此而言，在启动过程完成之后且在例如逻辑供电总线121上未发现故障时，总线控制设备120可作为启动过程的一部分使电力总线111通电。另外或可选地，响应于总线控制设备120检测到逻辑供电总线121上的故障(来源未知)，可导致或触发故障定位过程开始，而无需确定故障的位置。

为了确定逻辑供电总线121上的故障位置，总线控制设备120可以使每个主轴组件执行一系列操作或测试，以确定当前正在测试的主轴组件或主轴组件上的布线是否发生故障。测试可能涉及主轴系统100的主轴控制器，例如，单独将诊断电阻串联到逻辑供电总线121上，以产生降低的电压，如下文进一步地描述，并测量通过主轴组件处并联电阻的电流，以在主轴组件和总线控制设备120处进行故障检测。通过使主轴组件各自执行这样的测试(也称为故障定位操作)，总线控制设备120可以精确定位哪个主轴组件或相关布线导致逻辑供电总线121上出现故障。

就此而言，总线控制设备120可通过逻辑供电总线121向每个主轴组件传送指令，以使每个主轴组件在该主轴组件处执行故障检测操作。根据一些示例性实施例，可以将指令作为故障定位指令进行通信，并且可以提供故障定位指令以使主轴组件一次一个、从上游到下游执行故障定位操作，从而允许总线控制设备120检测哪个主轴组件导致故障。根据一些示例性实施例，由于主轴组件以菊花链配置连接，可以提供故障定位指令，以使主轴组件从总线控制设备120按照从上游到下游(例如，串行)的顺序执行故障定位操作。就此而言，例如，总线控制设备120可以迭代地向下一下游主轴组件发送相应的故障定位指令作为一系列故障定位指令中的一个，这些故障定位指令是专门寻址的(即，包括主轴组件的唯一标识符)，以使该主轴组件执行故障定位操作。如果识别出故障状态，则时间戳记录可以存储在总线控制设备120的非易失性存储器中，并在事件期间测量电气参数。就此而言，根据一些示例性实施例，总线控制设备120可被配置为将带有位置的故障定位指令发送到所选主轴组件，以使该主轴组件仅根据故障定位指令进行操作。

根据一些示例性实施例，关于定位过程，在已指示主轴组件150执行故障定位操作并确定该主轴组件150处不存在故障后，总线控制设备120可以例如随后向下一下游主轴组件(在这种情况下为主轴组件160)发送故障定位指令。响应于接收到故障定位指令，主轴组件160的主轴控制器162可以控制诊断开关组件165，以便于确定主轴组件160处或内部逻辑供电总线121上故障的存在和位置的过程。如下文进一步地描述，诊断开关组件165可以包括连接到逻辑供电总线121的并联电阻，并主轴控制器162可以被配置为在调整诊断开关组件165的开关以导致电压降低后测量通过并联电阻的电流。通过主轴组件160的并联电阻的电流可以由上游设备查看，例如主轴组件150和总线控制设备120。然而，下游设备，例如主轴组件170，在主轴组件160操作期间可能查看不到电流。

主轴控制器162的处理电路可以进一步被配置为向总线控制设备120发送指示通过并联电阻测量的电流的响应通信，用于确定逻辑供电总线121上故障的存在和位置。例如，如果故障导致电流流动，则通过并联电阻的电流会小于预期值(即小于阈值)，这可能表示该系统存在故障。因此，可以监测通过每个主轴组件处并联电阻的电流，并将其报告给总线控制设备120，以确定主轴系统100上的故障位置。

如果在主轴组件160上未检测到故障，则故障定位过程可继续测试下一下游主轴组件。为此，可再次向下一下游主轴组件发送故障定位指令，以确定故障状态。例如，该过程可在每个下游设备向下游继续进行，直到所有主轴组件都执行了故障定位操作，并且故障已经定位，或者可以确定逻辑供电总线121上不存在故障。

作为故障定位过程的一部分，总线控制设备120还可以控制STO总线126。就此而言，涉及STO总线126的过程可以是例如主轴系统100的启动过程的一部分。在系统启动期间，总线控制设备120可以将STO+和STO-信号提供给STO总线126(例如，在各自的导线或连接上)，从而提供给主轴组件的主轴控制器。如上所述，总线控制设备120可以被配置为通过指示信号OK或信号非OK(NOK)的数字信令来监控例如STO总线上的短路。因此，在系统启动期间，总线控制设备120可以被配置为采用级联信号架构，其通过控制通过STO开关241的STO总线126的依次切换(例如，径向远离总线控制设备120到线路末端，例如，由于菊花链配置)。因此，每个主轴控制器可依次转换为安全转矩关闭模式，并可确认安全转矩模式下的操作，例如，通过OK或NOK信号确定STO总线126或与其他总线(例如，电力总线111、逻辑供电总线121、通信总线125)共享的STO总线126的布线是否存在故障或其他连接问题。另外，由于来自总线控制设备120的STO信号被寻址或以其他方式定向到特定的主轴组件，因此可以通过STO总线126确定故障点的位置，该故障点的位置基于当前接收STO信号的主轴组件。因此，还可以执行对STO总线126的控制，以将故障识别为故障定位的一部分。此外，主轴控制器的处理电路可被配置为从总线控制设备120接收安全转矩关闭(STO)信号，并控制主轴组件的STO开关以确定STO总线上故障的存在和位置。

现参考图2，提供了一种主轴控制器201中一些组成部分的示例性配置，作为更详细的框图。主轴控制器201可以与主轴控制器152、162或172相同或相似。就此而言，主轴控制器201包括处理电路200。处理电路200可依次包括处理器205、存储器210和通信接口235。另外，主轴控制器201可包括图2中未示出的附加组成部分，并且处理电路200可操作地耦合到图2中也未示出的主轴组件的其他组件。

此外，根据一些示例性实施例，处理电路200可以与存储器210、处理器205和通信接口235进行操作通信，或者包含存储器210、处理器205和通信接口235。通过存储器210、处理器205和通信接口235的配置和操作，主轴控制器201可被配置为执行本文所描述的各种操作，包括关于主轴组件所描述的操作和功能。就此而言，根据示例性实施例，处理电路200可以被配置为执行计算处理、存储器管理、故障定位控制和监视，以及管理远程通信。在一些实施例中，处理电路200可以实现为芯片或芯片组。换言之，处理电路200可以包括一个或多个物理封装(例如芯片)，其包括结构组件(例如基板)上的材料、组成部分或导线。处理电路200可以被配置为接收输入(例如，通过外围组成部分)，基于该输入执行操作，并生成输出(例如，用于提供给外围组成部分)。在一种示例性实施例中，处理电路200可以包括处理器205、相关电路和存储器210的一个或多个实例。因此，处理电路200可以实现为电路芯片(例如，一种集成电路芯片，如现场可编程门阵列FPGA)，其被配置为执行本文所描述的操作(例如使用硬件、软件或硬件和软件的组合)。

在一种示例性实施例中，存储器210可包括一个或多个非暂时性存储器设备，例如，固定的或可移动的易失性或非易失性存储器。存储器210可以被配置为存储信息、数据、应用、指令等，以实现例如关于主轴组件描述的功能。存储器210可以在处理电路200的操作期间操作以缓冲指令和数据以支持更高级别的功能，并且还可以被配置为存储用于由处理电路200执行的指令。存储器210还可以存储各种信息，包括测量或主轴控制参数。根据一些示例性实施例，存储在存储器210中的各种数据可以基于其他数据生成并存储，或者可以经由通信接口235检索数据并存储在存储器210中。

如上所述，处理电路200可以通过多种不同的方式实现。例如，处理电路200可以实现为各种处理装置，例如一个或多个处理器205，其可以是微处理器或其他处理元件、协同处理器、控制器或各种其他计算或处理设备的形式，包括如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等的集成电路。在一种示例性实施例中，处理电路200可以被配置为执行存储在存储器210中或处理电路200可访问的指令。因此，无论是通过硬件配置还是通过硬件和软件的组合配置，处理电路200都可以表示一个实体(例如，以处理电路200的形式实际实现在电路中)，该实体能够在相应配置的同时执行根据示例性实施例的操作。因此，例如，当处理电路200实现为ASIC、FPGA等时，处理电路200可以是专门配置的硬件，用于执行本文所描述的操作。可选地，作为另一示例，当处理电路200实现为软件指令的执行器时，指令可以具体地配置处理电路200以执行本文所描述的操作。

通信接口235可以包括一个或多个接口机制，以用于通过例如通信总线125实现与主轴组件外部的其他设备的通信。此外，逻辑供电总线260可以连接到总线控制设备120，如关于图1中逻辑供电总线121所描述的。另外，通信接口235可以被配置为通过与另一外部设备等的直接(有线或无线)通信链路形成与例如局域网、因特网等的通信链路。在某些情况下，通信接口235可以是任何形式，例如以硬件或硬件和软件的组合实现的设备或电路，其被配置为从/向与处理电路200通信的设备接收数据或向其发送数据。通信接口235可以是有线或无线接口，并且可以支持各种通信协议(例如，ARCNET、IEEE802.11协议、WIFI、蓝牙、蜂窝等)。

另外，处理电路200可操作地耦合到主轴组件的电机240(其可与电机153、163或173相同或相似)，以控制电机240和机械耦合到电机240的主轴的操作。此外，处理电路200还可操作地耦合到诊断开关组件250(其可与诊断开关组件155、165或175相同或相似)，以控制诊断开关组件250的开关，并测量与逻辑供电总线260相关联的电特性，如本文进一步描述的。

现参考图3，示出了根据一些示例性实施例的主轴组件300的一些组成部分配置的示意图；就此而言，主轴组件300可以与主轴组件150、160或170相同或相似。主轴组件300示出了更详细的示意图，包括与逻辑供电总线260相关联的主轴控制器201和诊断开关组件250的一些连接或可操作耦合。

就此而言，示出了通过主轴组件300的逻辑供电总线260的上游和下游端。主轴组件300在结构和功能上可以与参考图1描述的主轴组件150、160和170相同或相似，以及本文中的其他主轴组件。与逻辑供电总线260相关联，主轴组件300包括主轴控制器201、诊断开关组件250、控制器电源电路305和并联电阻。此外，诊断开关组件250可包括诊断电阻315、第一开关310、第二开关320和分压器325。值得注意的是，诊断开关组件250可以与本文所描述的诊断开关组件155、165和175相同或相似。

在操作中，主轴控制器201可通过控制器电源电路305供电，控制器电源电路305可被配置为由于电容器和二极管的操作而向主轴控制器201提供的净化电压源。此外，主轴控制器201可以连接在并联电阻的两端，并因此可被配置为用作电流表以在被请求时测量通过并联电阻的电流。此外，主轴控制器201可以通过控制线连接到第一开关310和第二开关320，该控制线允许主轴控制器201在打开状态和关闭状态之间改变第一开关310和第二开关320中的每个的状态。第一开关310和第二开关320可以是任何类型的可控开关，例如继电器、晶体管等。主轴控制器201还可以连接到分压器325，其可被配置为向主轴控制器201提供测量点，以测量逻辑供电总线260上的指示性电压。

因此，当主轴控制器201接收到故障定位指令(通过未示出的通信总线125)时，主轴控制器201可以被配置为对诊断开关组件250执行操作。就此而言，当主轴控制器201没有执行故障定位操作时，第一开关310可以是常开的，第二开关320可以是常闭的。然而，响应于接收到故障定位指令，主轴控制器201可以被配置为打开第二开关320并关闭第一开关310。因此，第二开关320可被配置为使逻辑供电总线260开路，第一开关310可被配置为将电阻(以诊断电阻315的形式)与逻辑供电总线260串联。在此配置中，诊断电阻315与逻辑供电总线260串联，从而导致分压器325处的电压降低。在正常运行状态下，降低的电压可能小于逻辑供电总线260的标称电压，并且可能影响流经并联电阻的电流。在此配置中，通过并联电阻的电流及分压器325处的电压可由主轴控制器201测量，以用于确定逻辑供电总线260上的故障位置。此外，根据一些示例性实施例，主轴控制器201可以被配置为驱动主轴组件300处的短路状态，且在降低电压下(由于电阻315)，可以通过并联电阻的电流指示短路电流。因为总线控制设备120处的保护装置可能对这种短路电流敏感，因此当主轴控制器201通过产生短路电流对主轴组件300执行故障定位操作时，可以将总线控制设备120处的过流保护调整为在一段时间内(例如，小于或等于4微秒)不再敏感甚至关闭。作为故障定位过程的一部分，主轴控制器201可以向总线控制设备120提供测量值以进行分析。此外，一旦测量完成，主轴控制器201可被配置为将第一开关310和第二开关320返回到其正常操作位置(即，第一开关310打开，第二开关320关闭)。

可选地，响应于故障定位指令，可以执行隔离操作以串行地隔离逻辑供电总线260的各部分，从而确定当目标主轴组件从总线移除时，是否已从系统中排除在电源处检测到的故障。同样，这种隔离过程可以从上游到下游串行执行。就此而言，为了执行隔离操作，主轴控制器201可以被配置为同时打开第一开关310和第二开关320。在此配置中，总线控制设备120可被配置为使用传感器来感测逻辑供电总线260上的电压或电流，以确定先前检测到的电气问题是否已通过隔离操作从系统中排除。如果检测到例如电流或电压中的阈值变化，则可由总线控制设备120确定故障的位置。在任一示例场景中，主轴控制器201可被配置为从总线控制设备120接收故障定位指令，并控制诊断开关组件250以确定逻辑供电总线260上故障的存在和位置。

另外，根据一些示例性实施例，诊断开关组件250还可用于执行与诊断相关或不相关的其他操作。例如，还可以控制第二开关320以在紧急停止模式下操作。就此而言，主轴控制器201可以从例如总线控制设备120接收进入紧急停止模式的指令。响应于接收到该指令，主轴控制器201可以被配置为打开第二开关320，同时还将第一开关310保持在打开位置。因此，可以中断逻辑供电总线260上的逻辑供电总线电源或到下游主轴组件的连接。

根据一些示例性实施例，提供了如图4所示的一种示例性方法，其可由如主轴组件150和主轴控制器152的主轴组件实现。就此而言，在400处，示例性方法可包括从总线控制设备接收故障定位指令。另外，在410处，示例性方法可包括控制诊断开关组件，以确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。就此而言，根据一些示例性实施例，在420处，示例性方法可包括控制诊断开关组件的第一开关和第二开关，以在逻辑供电总线上产生降低的总线电压。降低的总线电压可以小于标称逻辑供电总线工作电压。在430处，示例性方法还可包括在降低的总线电压下测量通过并联电阻的电流。另外，在440处，示例性方法可包括向总线控制设备发送响应通信，该响应通信指示通过并联电阻测量的电流，以用于确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。

因此，根据一些示例性实施例，提供了一种主轴系统。主轴系统可以包括总线控制设备和多个主轴组件。总线控制设备可以被配置为控制主轴系统的电力总线和逻辑供电总线。此外，多个主轴组件中的每个主轴组件可通过与电力总线和逻辑供电总线的可操作耦合而被供电。每个主轴组件可通过与总线控制设备的通信而被控制。多个主轴组件可包括第一主轴组件。第一主轴组件可以包括：电源接口，其被配置为可操作地耦合到电力总线并通过电力总线为第一主轴组件供电；主轴控制器，其包括处理电路；诊断开关组件，其可操作地耦合到主轴控制器并且可操作地耦合到逻辑供电总线；以及工作装置，其包括电机和可操作地耦合到主轴控制器的主轴。工作装置可由主轴控制器控制，以作用于工件从而执行工作任务。主轴控制器的处理电路可被配置为从总线控制设备接收故障定位指令，并控制诊断开关组件以确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。

上述示例性主轴系统可以被修改、扩充，或可包括可选的附加物，其中一些在本文中描述。下文列出的修改、扩充或可选的附加物是可以在任何期望的组合中添加的元素的一些示例。

在本申请的上下文中，如上所述的示例性主轴系统可被视为第一实施例，并且其他实施例可由修改、扩充或可选的附加物的每个相应组合来定义。例如，在第二实施例中，诊断开关组件还可以包括连接到逻辑供电总线的并联电阻，并且处理电路可以被配置为测量通过并联电阻的电流。另外，在第三实施例中，主轴控制器的处理电路可以进一步被配置为向总线控制设备发送指示通过并联电阻测量的电流的响应通信，以用于确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。第三实施例可以适当地与第一或第二实施例中的任一或全部组合。对于第四实施例，总线控制设备可被配置为响应于在逻辑供电总线上检测到故障，将故障定位指令发送到第一主轴组件。第四实施例可以适当地与第一至第三实施例中的任一或全部组合。对于第五实施例，总线控制设备可被配置为响应于主轴系统的启动操作，将故障定位指令发送到第一主轴组件。第五实施例可以适当地与第一至第四实施例中的任一或全部组合。在第六实施例中，总线控制设备可被配置为发送带有第一主轴组件位置的故障定位指令，以使多个主轴组件中的仅第一主轴组件根据故障定位指令进行操作。第六实施例可以适当地与第一至第五实施例中的任一或全部组合。在第七实施例中，总线控制设备可被配置为将故障定位指令作为一系列故障定位指令中的一个来传输，并且该一系列故障定位指令中的每个故障定位指令可寻址到多个主轴组件中的相应一个。第七实施例可以适当地与第一至第六实施例中的任一或全部组合。在第八实施例中，总线控制设备可被配置为以从逻辑供电总线的电源串行向下的顺序传输一系列故障定位指令。第八实施例可以适当地与第一至第七实施例中的任一或全部组合。在第九实施例中，多个主轴组件可以被配置为相对于逻辑供电总线以菊花链配置连接。第九实施例可以适当地与第一至第八实施例中的任一或全部组合。在第十实施例中，诊断开关组件可包括第一开关和第二开关，并且，第一开关可以控制以使逻辑供电总线开路，第二开关可以在第一开关开路时控制以使逻辑供电总线串联一个电阻。第十实施例可以适当地与第一至第九实施例中的任一或全部组合。在第十一实施例中，主轴控制器的处理电路可被配置为控制诊断开关组件以控制第一开关和第二开关，以在逻辑供电总线上产生降低的总线电压，且降低的总线电压可小于标称逻辑供电总线工作电压。第十一实施例可以适当地与第一至第十实施例中的任一或全部组合。在第十二实施例中，标称逻辑供电总线工作电压为48伏，标称电力总线工作电压为380伏。第十二实施例可以适当地与第一至第十一实施例中的任一或全部组合。

根据一些示例性实施例，提供了主轴系统的另一示例实施例。主轴系统可以包括一个总线控制设备，其被配置为控制电力总线、逻辑供电总线和多个主轴组件。每个主轴组件可通过与电力总线和逻辑供电总线的可操作耦合而被供电。每个主轴组件可通过与总线控制设备的通信而被控制。多个主轴组件可包括第一主轴组件。第一主轴组件可以包括：电源接口，其被配置为可操作地耦合到电力总线并通过电力总线为第一主轴组件供电；主轴控制器，其包括处理电路；诊断开关组件，其可操作地耦合到主轴控制器并且可操作地耦合到逻辑供电总线；以及工作装置，其包括电机和可操作地耦合到主轴控制器的主轴。工作装置可由主轴控制器控制，以作用于工件从而执行工作任务。诊断开关组件可包括第一开关、第二开关和连接至逻辑供电总线的并联电阻。第一开关可以控制以使逻辑供电总线开路，第二开关可以在第一开关开路时控制以使逻辑供电总线串联一个电阻。主轴控制器的处理电路可被配置为从总线控制设备接收故障定位指令，并控制诊断开关组件以确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。为此，处理电路可以被配置为控制第一开关和第二开关，以在逻辑供电总线上产生降低的总线电压。就此而言，降低的总线电压可以小于标称逻辑供电总线工作电压。此外，处理电路还可以被配置为在降低的总线电压下测量通过并联电阻的电流，并向总线控制设备发送指示通过并联电阻测量的电流的响应通信，用于确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。

上述示例性主轴系统可以被修改、扩充，或可包括可选的附加物，其中一些在本文中描述。下文列出的修改、扩充或可选的附加物是可以在任何期望的组合中添加的元素的一些示例。在申请中，如上所述的示例性主轴系统可被视为第十三实施例，并且其他实施例可由修改、扩充或可选的附加物的每个相应组合来定义。例如，在第十四实施例中，总线控制设备可被配置为以从逻辑供电总线的电源串行向下的顺序，将故障定位指令作为一系列故障定位指令中的一个来传输，并且故障定位指令系列中的每个故障定位指令可寻址到多个主轴组件中的相应一个。可选地，在第十五实施例中，多个主轴组件可以被配置为相对于逻辑供电总线以菊花链配置连接。第十五实施例可以适当地与第十三至第十四实施例中的任一或全部组合。

根据一些示例性实施例，提供了一个主轴组件示例。示例性主轴组件可以包括：电源接口，其被配置为可操作地耦合到电力总线并通过电力总线为主轴组件供电；主轴控制器，其包括处理电路；诊断开关组件，其可操作地耦合到主轴控制器并且可操作地耦合到逻辑供电总线；以及工作装置，其包括电机和可操作地耦合到主轴控制器的主轴。工作装置可由主轴控制器控制，以作用于工件从而执行工作任务。主轴控制器的处理电路可被配置为从可操作地耦合到逻辑供电总线的总线控制设备接收故障定位指令，并控制诊断开关组件以确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。

上述示例性主轴组件可以被修改、扩充，或可包括可选的附加物，其中一些在本文中描述。下文列出的修改、扩充或可选的附加物是可以在任何期望的组合中添加的元素的一些示例。在本文中，如上所述的示例性主轴组件可被视为第十六实施例，并且其他实施例可由修改、扩充或可选的附加物的每个相应组合来定义。例如，在第十七实施例中，诊断开关组件还可以包括连接到逻辑供电总线的并联电阻，并且，处理电路可以被配置为测量通过并联电阻的电流，并向总线控制设备发送指示通过并联电阻测量的电流的响应通信，用于确定逻辑供电总线上故障的存在和位置。可选地或另外地，在第十八实施例中，诊断开关组件可包括第一开关和第二开关，并且，第一开关可以控制以使逻辑供电总线开路，第二开关可以在第一开关开路时控制以使逻辑供电总线串联一个电阻。第十八实施例可以适当地与第十六至第十七实施例中的任一或全部组合。在第十九实施例中，主轴控制器的处理电路可被配置为控制诊断开关组件以控制第一开关和第二开关，以在逻辑供电总线上产生降低的总线电压，且降低的总线电压可小于标称逻辑供电总线工作电压。第十九实施例可以适当地与第十六至第十八实施例中的任一或全部组合。在第二十实施例中，标称逻辑供电总线工作电压为48伏，标称电力总线工作电压为380伏。第二十实施例可以适当地与第十六至第十九实施例中的任一或全部组合。在第二十一实施例中，主轴控制器的处理电路可被配置为从总线控制设备接收安全转矩关闭(STO)信号，并控制主轴组件的STO开关以确定STO总线上故障的存在和位置。第二十一实施例可以适当地与第十六至第二十实施例中的任一或全部组合。

受益于前述描述和相关附图中呈现的教导，本领域技术人员将想到所阐述的本发明的各种修改和其他实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并且其修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，尽管前述描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例性组合中描述了示例性实施例，但应当理解，在不脱离所附权利要求范围的情况下，可以由替代实施例提供元件和/或功能的不同组合。就此而言，例如，与上文明确描述的那些不同的元件和/或功能的组合也被考虑，如在一些所附权利要求中阐述的那样。在本文描述了优点、益处或问题的解决方案的情况下，应当理解，这些优点、益处和/或解决方案可以适用于一些示例实施例，但不一定适用于所有示例实施例。因此，本文描述的任何优点、益处或解决方案不应被认为对所有实施例或本文要求保护的实施例是关键的、必需的或必不可少的。尽管本文使用了特定术语，但它们仅用于一般和描述性意义，不用于限制目的。

Claims (20)

1.一种主轴系统，包括：

总线控制设备，其被配置为控制所述主轴系统的电力总线和逻辑供电总线；以及

多个主轴组件，每个主轴组件通过与所述电力总线和所述逻辑供电总线的可操作耦合而被供电，每个主轴组件通过与所述总线控制设备的通信而被控制，所述多个主轴组件包括第一主轴组件；

其中，所述第一主轴组件包括：

电源接口，其被配置为可操作地耦合到所述电力总线并通过所述电力总线为所述第一主轴组件供电；

主轴控制器，其包括处理电路；

诊断开关组件，其可操作耦合到所述主轴控制器，并可操作耦合到所述逻辑供电总线；以及

工作装置，其包括电机和可操作耦合到所述主轴控制器的主轴，所述工作装置由所述主轴控制器控制以作为工件从而执行工作任务；

其中，所述主轴控制器的所述处理电路由所述逻辑供电总线供电，并且被配置为：

从所述总线控制设备接收故障定位指令；并且

控制所述诊断开关组件，以确定所述逻辑供电总线上故障的存在和位置。

2.根据权利要求1所述的主轴系统，其中，所述诊断开关组件还包括连接到所述逻辑供电总线的并联电阻；

其中，所述处理电路被配置为测量通过所述并联电阻的电流。

3.根据权利要求2所述的主轴系统，其中，所述主轴控制器的处理电路进一步被配置为向所述总线控制设备发送指示通过所述并联电阻测量的电流的响应通信，以用于确定所述逻辑供电总线上故障的存在和位置。

4.根据权利要求1所述的主轴系统，其中，所述总线控制设备被配置为响应于在所述逻辑供电总线上检测到故障而将所述故障定位指令发送到第一主轴组件。

5.根据权利要求1所述的主轴系统，其中，所述总线控制设备被配置为响应于所述主轴系统的启动操作而将故障定位指令发送到所述第一主轴组件。

6.根据权利要求1所述的主轴系统，其中，所述总线控制设备被配置为发送带有所述第一主轴组件的位置的故障定位指令，以使多个主轴组件中的仅第一主轴组件根据故障定位指令进行操作。

7.根据权利要求6所述的主轴系统，其中，所述总线控制设备被配置为将所述故障定位指令作为一系列故障定位指令中的一个来传输，所述一系列故障定位指令中的每个故障定位指令寻址到多个主轴组件中的相应一个。

8.根据权利要求7所述的主轴系统，其中，所述总线控制设备被配置为以从所述逻辑供电总线的电源串行向下的顺序传输所述一系列故障定位指令。

9.根据权利要求8所述的主轴系统，其中，所述多个主轴组件被配置为相对于所述逻辑供电总线以菊花链配置连接。

10.根据权利要求1所述的主轴系统，其中，所述诊断开关组件包括第一开关和第二开关，所述第一开关可控制以使控制总线开路，并且所述第二开关可控制以在第一开关打开时将电阻与所述逻辑供电总线串联。

11.根据权利要求10所述的主轴系统，其中，所述主轴控制器的处理电路被配置为控制所述诊断开关组件以控制所述第一开关和所述第二开关，从而在所述逻辑供电总线上产生降低的总线电压，且所述降低的总线电压可小于标称逻辑供电总线工作电压。

12.根据权利要求1所述的主轴系统，其中，所述主轴控制器的所述处理电路被配置为：

从总线控制设备接收安全转矩关闭(STO)信号；并且

控制所述主轴组件的STO开关，以确定STO总线上的故障的存在和位置。

13.一种主轴系统，包括：

总线控制设备，其被配置为控制所述主轴系统的电力总线和逻辑供电总线；以及

多个主轴组件，每个主轴组件通过与所述电力总线和所述逻辑供电总线的可操作耦合而被供电，每个主轴组件通过与所述总线控制设备的通信而被控制，所述多个主轴组件包括第一主轴组件；

其中，所述第一主轴组件包括：

电源接口，其被配置为可操作地耦合到所述电力总线并通过所述电力总线为所述第一主轴组件供电；

主轴控制器，其包括处理电路；

诊断开关组件，其可操作耦合到所述主轴控制器，并可操作耦合到逻辑供电总线；以及

工作装置，其包括电机和可操作耦合到所述主轴控制器的主轴，所述工作装置由所述主轴控制器控制以作为工件从而执行工作任务；

其中，所述诊断开关组件包括第一开关，第二开关以及连接至所述逻辑供电总线的并联电阻；所述第一开关可控制以使所述逻辑供电总线开路，所述第二开关可控制以在第一开关打开时将电阻与所述逻辑供电总线串联；

其中，所述主轴控制器的所述处理电路由所述逻辑供电总线供电，并被配置为：

从所述总线控制设备接收故障定位指令；并且

控制所述诊断开关组件，以确定所述逻辑供电总线上故障的存在和位置，其被配置为：

控制所述第一开关和所述第二开关，以在所述逻辑供电总线上产生降低的总线电压，且所述降低的总线电压可小于标称逻辑供电总线工作电压；

在降低的总线电压下测量通过所述并联电阻的电流；并且

向所述总线控制设备发送响应通信，所述响应通信指示通过所述并联电阻测量的电流，以用于确定所述逻辑供电总线上故障的存在和位置。

14.根据权利要求13所述的主轴系统，其中，所述总线控制设备被配置为以从所述逻辑供电总线的电源串行向下的顺序将故障定位指令作为一系列故障定位指令中的一个来传输，所述一系列故障定位指令中的每个故障定位指令寻址到多个主轴组件中的相应一个。

15.根据权利要求13所述的主轴系统，其中，所述多个主轴组件被配置为相对于所述逻辑供电总线以菊花链配置连接。

16.一种主轴组件，包括：

电源接口，其被配置为可操作地耦合到电力总线并通过所述电力总线为所述主轴组件供电；

主轴控制器，其包括处理电路，所述主轴控制器由逻辑供电总线供电；

诊断开关组件，其可操作耦合到所述主轴控制器，并可操作耦合到所述逻辑供电总线；以及

工作装置，其包括电机和可操作耦合到所述主轴控制器的主轴，所述工作装置由所述主轴控制器控制以作用在工件上从而执行工作任务；

其中，所述主轴控制器的所述处理电路被配置为：

从可操作地耦合到所述逻辑供电总线的总线控制设备接收故障定位指令；并且

控制所述诊断开关组件，以确定所述逻辑供电总线上故障的存在和位置。

17.根据权利要求16所述的主轴组件，其中，所述诊断开关组件还包括连接到所述逻辑供电总线的并联电阻；

其中，所述处理电路被配置为测量通过所述并联电阻的电流，并向所述总线控制设备发送指示通过所述并联电阻测量的电流的响应通信，以用于确定所述逻辑供电总线上故障的存在和位置。

18.根据权利要求17所述的主轴组件，其中，所述诊断开关组件包括第一开关和第二开关，所述第一开关可控制以使控制总线开路，所述第二开关可控制以在第一开关打开时将电阻与所述逻辑供电总线串联。

19.根据权利要求18所述的主轴组件，其中，所述主轴控制器的处理电路被配置为控制所述诊断开关组件以控制所述第一开关和所述第二开关，从而在所述逻辑供电总线上产生降低的总线电压，且所述降低的总线电压可小于标称逻辑供电总线工作电压。

20.根据权利要求16所述的主轴组件，其中，所述主轴控制器的所述处理电路被配置为：

从所述总线控制设备接收安全转矩关闭(STO)信号；并且

控制所述主轴组件的STO开关，以确定STO总线上的故障的存在和位置。

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