CN116248002A - 电机多段位控制方法、驱动器及系统 - Google Patents

电机多段位控制方法、驱动器及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电机多段位控制方法、驱动器及系统，方法包括：配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度；通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式；基于当前位置控制模式和对应的速度，启动电机到达相应的位置；在到位后输出相应的位置检出信号。本发明方案可省去PLC或控制器，可减少IO模块使用且符合客户实际需求，电机多段位控制，可通过IO或Modbus指令输入实现，且实现相对位置控制和绝对位置控制，节省成本。

Description

电机多段位控制方法、驱动器及系统
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种电机多段位控制方法、驱动器及系统。
背景技术
伺服系统是现代工业生产设备的主要控制系统，是工业自动化领域中的重要组成部分。随着国内技术逐渐积累、制造业实力逐步增强，消费理念的改变带动国产化及各种降本方案再提速，传统的伺服应用主要搭配PLC或控制系统，通过发脉冲的方式，控制电机运转，走相应点位，为节省成本，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种成本低的电机多段位控制方法、驱动器及系统，可省去PLC或控制器，可减少IO模块使用且符合客户实际需求，电机多段位控制，可通过IO或Modbus指令输入实现，且实现相对位置控制和绝对位置控制。
为实现上述目的，本发明提出一种电机多段位控制方法，所述方法包括以下步骤：
配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度；
通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式；
基于当前位置控制模式和对应的速度启动电机到达相应的位置；
在到位后输出相应的位置检出信号。
其中，所述配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度的步骤之前还包括：
选择所述电机多段位控制方法的类型，所述电机多段位控制方法的类型包括IO指令输入、Modbus指令输入、伺服上位机指令输入中的一种或多种。
其中，所述电机多段位控制的输入指令为IO输入指令；所述配置需要到达的多段位位置序号的步骤包括：
配置多个IO模块输入；
若IO模块有效，则通过不同的IO模块组合，得到需要到达的多段位位置序号，其中，N个IO组合有2N种方式，N为自然数；
所述通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式的步骤包括：
通过伺服使能触发电机多段位控制，判断IO输入信号的上升沿是否有效；
若IO输入信号的上升沿有效，则获得当前位置控制模式。
其中，所述电机多段位控制的输入指令为Modbus输入指令；所述通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式的步骤包括：
通过伺服使能设定多段位Modbus触发进行电机多段位控制，获得当前位置控制模式。
其中，所述基于当前位置控制模式和对应的速度启动电机到达相应的位置的步骤包括：
若所述当前位置控制模式为相对位置模式，则获取电机的当前位置，根据电机的当前位置，目标位置对应的速度，调用点到点运动模式启动电机从电机当前位置运行到目标位置；
若所述当前位置控制模式为绝对位置模式，则确定编码器反馈位置值的运转模式，所述运转模式包括：绝对位置正向运转、绝对位置负向运转及最短路径运转；
根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置；
基于计算得到的需要运动的绝对位置，及对应的速度启动电机到达相应的位置。
其中，所述根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置的步骤包括：
若所述运转模式为绝对位置正向运转，则取设定的绝对位置P2；
在旋变值不为0时，将设定的绝对位置P2％旋变值，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，则将绝对位置P20加上旋变值，得到绝对位置P21；
对比绝对位置P21与旋变后位置给定；
如果绝对位置P21小于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21+旋变值-旋变后位置给定；
如果绝对位置P21大于或等于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定。
其中，所述根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置的步骤包括：
若所述运转模式为绝对位置负向运转，则取设定的绝对位置P2；
在旋变值不为0时，将设定的绝对位置P2％旋变值，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，则将绝对位置P20加上旋变值，得到绝对位置P21；
对比绝对位置P21与旋变后位置给定；
如果绝对位置P21小于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变值-旋变后位置给定；
如果绝对位置P21大于或等于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定。
其中，所述根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置的步骤包括：
若所述运转模式为最短路径运转，则取设定的绝对位置P2；
在旋变值不为0时，将设定的绝对位P2％旋变值，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，则将绝对位置P20加上旋变值，得到绝对位置P21；
将绝对位置P21减去旋变位置给定，得到位置增量P22；
在位置增量P22<0时，如果位置增量P22+旋变值<-P22，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21+旋变值-旋变后位置给定；
否则，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定；
在位置增量P22>＝0时，如果位置增量P22+旋变值<P22，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变值-旋变后位置给定；
否则，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定。
本发明提出一种电机多段位控制驱动器，所述驱动器包括：
配置模块，用于配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度；
触发模块，用于通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式；
控制模块，用于基于当前位置控制模式和对应的速度启动电机到达相应的位置；
输出模块，用于在到位后输出相应的位置检出信号。
本发明还提出一种电机多段位控制系统，所述系统包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
本发明方案提出的电机多段位控制方法、驱动器及系统，可省去PLC或控制器，可减少IO模块使用且符合客户实际需求，电机多段位控制，可通过IO或Modbus指令输入实现，且实现相对位置控制和绝对位置控制，节省成本。
附图说明
图1为本发明电机多段位控制方法的流程示意图；
图2为本发明方案中相对位置示意图；
图3为本发明方案中绝对位置示意图；
图4为本发明方案中电机运行开启旋变功能的示意图；
图5为本发明电机多段位控制方法的整体细化流程示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1所示，本发明提出一种电机多段位控制方法，所述方法包括以下步骤：
S10，配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度；
S20，通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式；
具体地，可以通过伺服上位机软件或IO触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式。
S30，基于当前位置控制模式和对应的速度启动电机到达相应的位置；
S40，在到位后输出相应的位置检出信号。
本发明方案提出的电机多段位控制方法，可省去PLC或控制器，可减少IO模块使用且符合客户实际需求，实现电机多段位控制，节省成本。
其中，所述配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度的步骤之前还包括：
选择所述电机多段位控制方法的类型，所述电机多段位控制方法的类型包括IO指令输入、Modbus指令输入、伺服上位机指令输入中的一种或多种。
其中，所述电机多段位控制的输入指令为IO输入指令；所述配置需要到达的多段位位置序号的步骤包括：
配置多个IO模块输入；
若IO模块有效，则通过不同的IO模块组合，得到需要到达的多段位位置序号，其中，N个IO组合有2N种方式，N为自然数；
所述通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式的步骤包括：
通过伺服使能触发电机多段位控制，判断IO输入信号的上升沿是否有效；
若IO输入信号的上升沿有效，则获得当前位置控制模式。
其中，所述电机多段位控制的输入指令为Modbus输入指令；所述通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式的步骤包括：
通过伺服使能设定多段位Modbus触发进行电机多段位控制，获得当前位置控制模式。
其中，所述基于当前位置控制模式和对应的速度启动电机到达相应的位置的步骤包括：
若所述当前位置控制模式为相对位置模式，则获取电机的当前位置，根据电机的当前位置，目标位置对应的速度，调用点到点运动模式启动电机从电机当前位置运行到目标位置；
若所述当前位置控制模式为绝对位置模式，则确定编码器反馈位置值的运转模式，所述运转模式包括：绝对位置正向运转、绝对位置负向运转及最短路径运转；
根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置；
基于计算得到的需要运动的绝对位置，及对应的速度启动电机到达相应的位置。
其中，所述根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置的步骤包括：
若所述运转模式为绝对位置正向运转，则取设定的绝对位置P2；
在旋变值不为0时，将设定的绝对位置P2％旋变值，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，则将绝对位置P20加上旋变值，得到绝对位置P21；
对比绝对位置P21与旋变后位置给定；
如果绝对位置P21小于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21+旋变值-旋变后位置给定；
如果绝对位置P21大于或等于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定。
若所述运转模式为绝对位置负向运转，则取设定的绝对位置P2；
在旋变值不为0时，将设定的绝对位置P2％旋变值，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，则将绝对位置P20加上旋变值，得到绝对位置P21；
对比绝对位置P21与旋变后位置给定；
如果绝对位置P21小于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变值-旋变后位置给定；
如果绝对位置P21大于或等于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定。
若所述运转模式为最短路径运转，则取设定的绝对位置P2；
在旋变值不为0时，将设定的绝对位P2％旋变值，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，则将绝对位置P20加上旋变值，得到绝对位置P21；
将绝对位置P21减去旋变位置给定，得到位置增量P22；
在位置增量P22<0时，如果位置增量P22+旋变值<-P22，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21+旋变值-旋变后位置给定；
否则，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定；
在位置增量P22>＝0时，如果位置增量P22+旋变值<P22，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变值-旋变后位置给定；
否则，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定。
本发明方案可省去PLC或控制器，可减少IO模块使用且符合客户实际需求，电机多段位控制，可通过IO或Modbus指令输入实现，且实现相对位置控制和绝对位置控制，节省成本。
以下对本发明方案进行详细阐述：
本发明的设计思路如下：
1、以IO输入指令为例，可通过不同的IO组合，得到需要到达的位置序号，再通过IO信号的上升沿来启动电机到达相应IO组合得到的位置，到位后同时输出相应的IO位置检出信号。
其中，不同IO输入进行组合，可得到不同的位置序号，具体对应公式如下所示：
位置序号＝输入1×20+输入2×21+输入3×22+输入4×23+输入5×24+......；
当相应的“输入”IO有效时，值为1，无效时，值为0；
当“输入3”信号有效、“输入5”信号有效，可算出：
位置序号＝输入1×1+输入2×2+输入3×4+输入4×8+输入5×16＝0×1+0×2+1×4+0×8+1×16＝20。
由此可得出要到达位置序号为20，之后通过IO触发信号的上升沿，使电机到达相应的20号位置。
当触发的位置到达之后，相应的定位完成输出信号会输出IO，“定位完成输出1-N”IO信号通过下表输出：
Figure BDA0004149964870000071
如：到达20号位置时，“定位完成输出3”、“定位完成输出5”信号有效。IO足够的情况下，可组合得到足够多的位置序号，触发运行相应点位。
2、点位控制除了IO实现之外，也可通过伺服上位机或modbus通讯实现。控制器通过modbus操作电机多段位控制时，通过串口485进行数据的收发，基于串口通讯，modbus支持RTU和ASCII两种通讯方式，根据相应报文格式，读写相应寄存器地址，且可以一个主设备，搭配多个从设备使用。
其中，modbus设置多段位位置编号，设置触发即可实现。位置到达后，输出相应IO位置检出信号，同时modbus通讯输出相应位置编号到控制器端。
本发明中，电机多段位控制方法，包括相对位置控制和绝对位置控制，如图2所示，相对位置控制即从当前位置移动的距离；如图3所示，绝对位置即从当前位置需要设置的距离，为绝对目标位置。
可使用输出信号操作、条件跳转等命令组合后，根据电机当前位置及速度，实现输出信号操作和动作模式变更。
在本发明的电机多段位控制方法中，走相对位置，转台工况下，考虑DDR电机一直往一个方向运转，转一圈360度，每次走固定度数，换算到每次需要走的相对位置的脉冲数有余数的情况，即点位除不尽存在累计误差。增加相对位置可设为脉冲、度数、毫米，处理余数问题。
具体地，由于驱动器中位置均以脉冲标定，每次需重新计算实际要走的目标位置，以设置的相对位置单位为度数说明：
位置Temp＝设置的位置(度数)*电机分辨率+余数；
实际要走的相对位置＝位置Temp/360；
余数＝位置Temp％360；
目标位置＝实际要走的相对位置+电机当前位置。
在电机多段位控制方法中，绝对位置控制有3种模式：正方向运转、反方向运转、最短路径运转。
考虑DDR电机运行工况，当开启旋变功能，设定旋变值的情况下，编码器反馈位置值只会在0到旋变值之间循环，如图4所示，此时绝对位置控制的3种模式，需根据旋变值重新计算需要运动的绝对位置。
从P1点运动到P2点，正方向运转绝对位置值计算如下：
绝对位置正向运转：
取设定的绝对位置P2；
旋变值不为0时，需将设定的绝对位P2％旋变值(取余)，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，绝对位置P20需加上旋变值(将目标位置设置在0-旋变值之间)，得到绝对位置P21；
对比绝对位置P21与旋变后位置给定，重新规划需要运动的绝对位置；
如果绝对位置P21小于旋变位置给定，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21+旋变值-旋变后位置给定；
如果绝对位置P21大于等于旋变位置给定，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定；
绝对位置负向运转：
取设定的绝对位置P2；
旋变值不为0时，需将设定的绝对位P2％旋变值(取余)，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，绝对位置P20需加上旋变值(将目标位置设置在0-旋变值之间)，得到绝对位置P21；
对比绝对位置P21与旋变后位置给定，重新规划需要运动的绝对位置；
如果绝对位置P21小于旋变位置给定，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变值-旋变后位置给定；
如果绝对位置P21大于等于旋变位置给定，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定；
最短路径运转：
a)取设定的绝对位置P2；
b)旋变值不为0时，需将设定的绝对位P2％旋变值(取余)，得到需要走的绝对位置P20；
c)如果P20小于0，绝对位置P20需加上旋变值(将目标位置设置在0-旋变值之间)，得到绝对位置P21；
d)绝对位置P21-旋变位置给定,得到位置增量P22；
e)如果位置增量P22<0；
如果位置增量P22+旋变值<-P22；需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21+旋变值-旋变后位置给定；
否则，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定；
f)如果位置增量P22>＝0；
如果位置增量P22+旋变值<P22；需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变值-旋变后位置给定；
否则，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定；
本发明还提出一种电机多段位控制装置，所述装置包括：
配置模块，用于配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度；
触发模块，用于通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式；
控制模块，用于基于当前位置控制模式和对应的速度启动电机到达相应的位置；
输出模块，用于在到位后输出相应的位置检出信号。
本发明还提出一种电机多段位控制系统，所述系统包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
本发明方案提出的电机多段位控制方法、驱动器及系统，可省去PLC或控制器，可减少IO模块使用且符合客户实际需求，电机多段位控制，可通过IO或Modbus指令输入实现，且实现相对位置控制和绝对位置控制，节省成本。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机多段位控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度；
通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式；
基于当前位置控制模式和对应的速度启动电机到达相应的位置；
在到位后输出相应的位置检出信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度的步骤之前还包括：
选择所述电机多段位控制方法的类型，所述电机多段位控制方法的类型包括IO指令输入、Modbus指令输入、伺服上位机指令输入中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电机多段位控制的输入指令为IO输入指令；所述配置需要到达的多段位位置序号的步骤包括：
配置多个IO模块输入；
若IO模块有效，则通过不同的IO模块组合，得到需要到达的多段位位置序号，其中，N个IO组合有2N种方式，N为自然数；
所述通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式的步骤包括：
通过伺服使能触发电机多段位控制，判断IO输入信号的上升沿是否有效；
若IO输入信号的上升沿有效，则获得当前位置控制模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机多段位控制的输入指令为Modbus输入指令；所述通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式的步骤包括：
通过伺服使能设定多段位Modbus触发进行电机多段位控制，获得当前位置控制模式。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于当前位置控制模式和对应的速度启动电机到达相应的位置的步骤包括：
若所述当前位置控制模式为相对位置模式，则获取电机的当前位置，根据电机的当前位置，目标位置对应的速度，调用点到点运动模式启动电机从电机当前位置运行到目标位置；
若所述当前位置控制模式为绝对位置模式，则确定编码器反馈位置值的运转模式，所述运转模式包括：绝对位置正向运转、绝对位置负向运转及最短路径运转；
根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置；
基于计算得到的需要运动的绝对位置，及对应的速度启动电机到达相应的位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置的步骤包括：
若所述运转模式为绝对位置正向运转，则取设定的绝对位置P2；
在旋变值不为0时，将设定的绝对位置P2％旋变值，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，则将绝对位置P20加上旋变值，得到绝对位置P21；
对比绝对位置P21与旋变后位置给定；
如果绝对位置P21小于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21+旋变值-旋变后位置给定；
如果绝对位置P21大于或等于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置的步骤包括：
若所述运转模式为绝对位置负向运转，则取设定的绝对位置P2；
在旋变值不为0时，将设定的绝对位置P2％旋变值，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，则将绝对位置P20加上旋变值，得到绝对位置P21；
对比绝对位置P21与旋变后位置给定；
如果绝对位置P21小于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变值-旋变后位置给定；
如果绝对位置P21大于或等于旋变位置给定，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据确定的运转模式及预先设定的旋变值，计算需要运动的绝对位置的步骤包括：
若所述运转模式为最短路径运转，则取设定的绝对位置P2；
在旋变值不为0时，将设定的绝对位P2％旋变值，得到需要走的绝对位置P20；
如果P20小于0，则将绝对位置P20加上旋变值，得到绝对位置P21；
将绝对位置P21减去旋变位置给定，得到位置增量P22；
在位置增量P22<0时，如果位置增量P22+旋变值<-P22，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21+旋变值-旋变后位置给定；
否则，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定；
在位置增量P22>＝0时，如果位置增量P22+旋变值<P22，则需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变值-旋变后位置给定；
否则，需要运动的绝对位置＝当前位置给定+绝对位置P21-旋变后位置给定。
9.一种电机多段位控制驱动器，其特征在于，所述驱动器包括：
配置模块，用于配置需要到达的多段位位置序号，设定位置控制模式及相应的序号位置、速度；
触发模块，用于通过伺服使能触发电机多段位控制，获得当前位置控制模式；
控制模块，用于基于当前位置控制模式和对应的速度启动电机到达相应的位置；
输出模块，用于在到位后输出相应的位置检出信号。
10.一种电机多段位控制系统，其特征在于，所述系统包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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