CN204613702U - 基于总线模式的伺服压力机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于总线模式的伺服压力机控制系统，属于伺服控制技术领域。包括人机交互模块、运动控制模块、驱动外扩模块和运动执行模块；运动控制模块包括主控制器及分别与主控制器连接的光栅尺、输出输入单元、数据交换和存储单元、模数转换单元；人机交互模块和运动控制模块的主控制器之间通过CAN总线连接；运动控制模块连接运动执行模块。采用通过光栅尺作为位置反馈，可以准确采集滑块的位移量反馈到主控制器，大大提高伺服压力机的控制精度；采用2个伺服电机实现力矩同步与光栅尺配合，实现高精度的闭环运动控制，提高了伺服压力机响应速度和稳定性。

Description

基于总线模式的伺服压力机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种伺服压力机控制系统，具体讲是一种基于总线模式的伺服压力机控制系统，属于伺服控制技术领域。

背景技术

伺服压力机通常指采用伺服电机进行驱动控制的压力机，其具有多种运行模式和加工模式，用户根据冲压工艺的不同选择合适的运动曲线模式，设定恰当的曲线参数，这就要求压力机能提供一种方便用户操作的人机界面和易于设置的曲线参数，减小因参数设置不合理带来的加工缺陷。

现行的伺服压力机大多采用曲轴编码器作为位置反馈，但曲轴是通过连杆盖与连杆相连，通过连杆运动来带动滑块上下直线运动，由于连杆盖、连杆存在运动间隙及零件公差等因素，实际采集的信号只能间接反映滑块的位移量，误差较大，控制精度低，影响了后续的加工。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种控制精度高的基于总线模式的伺服压力机控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的基于总线模式的伺服压力机控制系统，包括人机交互模块、运动控制模块、驱动外扩模块和运动执行模块；

所述运动控制模块包括主控制器及分别与主控制器连接的光栅尺、输出输入单元、数据交换和存储单元、模数转换单元；

所述人机交互模块和运动控制模块的主控制器之间通过CAN总线连接；

所述运动控制模块的主控制器通过485总线与驱动外扩模块连接；

所述运动执行模块包括电机驱动单元和两个分别与驱动单元连接的伺服电机，所述电机驱动单元通过485总线连接运动控制模块的主控制器，所述电机驱动单元同时还与运动控制模块的模数转换单元连接。

本实用新型中，所述人机交互模块包括能量检测单元、工控主板和操控单元，能量检测单元通过485总线与工控主板连接，操控单元与工控主板连接，所述工控主板通过CAN总线连接运动控制模块的主控制器。

本实用新型中，所述驱动外扩模块包括PLC外扩IO口、马达测速单元和刹车系统，所述PLC外扩IO口和马达测速单元均通过485总线连接运动控制模块的主控制器，所述马达测速单元连接刹车系统。

本实用新型中，所述运动控制模块还包括与主控制器连接的手轮单元。

本实用新型的有益效果在于：(1)、采用通过光栅尺作为位置反馈，可以准确采集滑块的位移量反馈到主控制器，大大提高伺服压力机的控制精度；采用2个伺服电机实现力矩同步与光栅尺配合，实现高精度的闭环运动控制，提高了伺服压力机响应速度和稳定性；(2)、通过马达测速单元和刹车系统单元的配合，可以实现马达的快速停止和启动，进一步提高了控制精度；(3)、通过直接操作手轮单元可以实现滑块位置的调节，提高了伺服压力机控制的机动性。

附图说明

图1为本实用新型伺服压力机控制系统的整体框图；

图2为人机交互模块外部结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型基于总线模式的伺服压力机控制系统，包括人机交互模块、运动控制模块、驱动外扩模块和运动执行模块。人机交互模块通过CAN总线连接运动控制模块，运动控制模块连接运动执行模块，驱动外扩模块通过485总线连接驱动外扩模块。

人机交互模块包括能量检测单元、工控主板和触摸屏，能量检测单元和工控主板之间通过485总线通信连接，触摸屏与工控主板连接，工控主板通过CAN总线通信连接运动控制模块。本实施例中，工控主板采用研扬GENE系列嵌入式主板，其具有USB接口用于连接U盘、键盘、鼠标等USB设备，同时具有百兆网卡和CAN通信口，用于实现组网通信连接。触摸屏采用15寸4:3工业级触摸屏与工控主板通过LVDS端口连接，实现人机交互界面，以方便操控。

运动控制模块包括主控制器、光栅尺、输出IO模块单元、输入IO模块单元、数据交换和存储单元、模数转换单元，光栅尺和主控制器之间连接，输出IO模块单元和主控制器单元之间通过端口连接，输入IO模块单元和主控制器之间通过端口连接；手轮单元和主控制器之间通过485总线通信连接；模数转换单元和主控 制器单元之间连接；数据交换和存储单元与主控制器单元之间通过数据总线方式连接；主控制器通过CAN总线与人机交互模块的工控主板连接。本实施例中，主控制器采用TI+FPGA的方案来实现系统主逻辑控制和信号采集；手轮单元具有倍率开关选择信号，通过485总线通信接入到主控制器中，倍率开关选择档位有X1、X10、X100三个档位供选择，手轮单元具有微调滑块位置的功能，其过程将手轮的脉冲信号和倍率信号接入主控制器中，主控制器解析后发送给电机驱动单元来实现不同倍率下对滑块位置的调节。

驱动外扩模块包括PLC外扩IO口、马达测速单元和刹车系统，PLC外扩IO口通过485总线通信连接运动控制模块的主控制器，PLC外扩IO口包括PLC输入IO端口排和PLC输出IO端口排，用于各类扩展；马达测速单元通过485总线通信连接运动控制模块的主控制器，刹车系统连接马达测速单元，通过刹车系统可以实现伺服电机的快速停止和启动。

运动执行模块包括电机驱动单元、第一伺服电机和第二伺服电机，电机驱动单元连接运动控制模块的模数转换单元，电机驱动单元同时通过485总线通信连接运动控制模块的主控制器。第一伺服电机和第二伺服电机连接电机驱动单元，电机驱动单元接受模数转换单元的控制指令，控制两台伺服电机运行，实现高精度的闭环运动控制，以提高控制精度和稳定性。主控制器通过模数转换单元将数字量转换成模拟量给电机驱动单元，驱动电机单元驱动第一伺服电机和第二伺服电机的转动，电机驱动单元通过485总线将伺服电机的运动状态反馈给主控制器。

如图2所示，人机交互模块外部结构包括，面板系统工作台1、触摸屏2、启动按钮3、停止按钮4和急停按钮5。触摸屏2用于为显示当前系统工作状态，运行参数、报警信息和状态监视等信息，输入加工参数、机床参数、程序参数和工作模式选择等参数；启动按钮3用于启动系统；停止按钮4用于停止系统；急停按钮5用于在当系统工作时出现紧急情况，立即停止系统，防止意外发生。

本实用新型的工作过程如下：

通过人机交互界面的触摸屏单元按照需要设置程序参数，然后工控主板单元处理相关参数并通过CAN总线通信方式传送到运动控制模块的主控制器中，在系统空闲无报警状态下，通过面板启动按钮3启动系统，运动控制模块中的主控制 器通过光栅尺、输入IO模块采集外部数据用于参加系统控制，输出结果通过输出IO模块、模数转换单元来控制电机驱动器，使电机驱动器按照相应动作指令来驱动第一伺服电机和第二伺服电机来完成用户预定的动作，通过驱动外扩模块来实时监控电机速度等参数，以实现紧急情况下的监视和控制，完成加工操作，按停机键或有报警时系统停止运行。

在手轮模式下，直接操作手轮即可实现滑块位置调节。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于总线模式的伺服压力机控制系统，其特征在于：包括人机交互模块、运动控制模块、驱动外扩模块和运动执行模块；

所述运动控制模块包括主控制器及分别与主控制器连接的光栅尺、输出输入单元、数据交换和存储单元、模数转换单元；

所述人机交互模块和运动控制模块的主控制器之间通过CAN总线连接；

所述运动控制模块的主控制器通过485总线与驱动外扩模块连接；

所述运动执行模块包括电机驱动单元和两个分别与驱动单元连接的伺服电机，所述电机驱动单元通过485总线连接运动控制模块的主控制器，所述电机驱动单元同时还与运动控制模块的模数转换单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于总线模式的伺服压力机控制系统，其特征在于：所述人机交互模块包括能量检测单元、工控主板和操控单元，能量检测单元通过485总线与工控主板连接，操控单元与工控主板连接，所述工控主板通过CAN总线连接运动控制模块的主控制器。

3.根据权利要求1或2所述的基于总线模式的伺服压力机控制系统，其特征在于：所述驱动外扩模块包括PLC外扩IO口、马达测速单元和刹车系统，所述PLC外扩IO口和马达测速单元均通过485总线连接运动控制模块的主控制器，所述马达测速单元连接刹车系统。

4.根据权利要求3所述的基于总线模式的伺服压力机控制系统，其特征在于：所述运动控制模块还包括与主控制器连接的手轮单元。