CN206270718U - 参数调整装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了参数调整装置及系统，参数调整装置，包括：一壳体，所述壳体内安装有：微控制器、第一转换器以及第二转化器，所述微控制器通过第一转换器与一RS485接口连接，所述RS485接口与一第二转化器连接，所述第一转换器为：RS485转换器，所述第二转化器为：USB转485模块；所述微控制器还包括一可编程FLSAH储存器，所述微控制器还与一可编程定时器电路连接。本实用新型的参数调整装置，能够实现调参自动化、响应快速、操作简易。

Description

参数调整装置及系统

技术领域

本实用新型涉及伺服器和串口通信领域，特别涉及参数调整装置及系统。

背景技术

在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域，通常情况下是采用串口通信的方式进行数据交换。最初采用的方式是RS232接口，由于工业现场比较复杂，各种电气设备会在环境中产生比较多的电磁干扰，会导致信号传输错误。除此之外，RS232接口只能实现点对点通信，不具备联网功能，最大传输距离也只能达到几十米，不能满足远距离通信要求。而RS485则解决了这些问题，数据信号采用差分传输方式，可以有效的解决共模干扰问题，最大距离可以到1200米，并且允许多个收发设备接到同一条总线上。

伺服驱动器(servo drives)又称为"伺服控制器"，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程，整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。

在自动化设备中，经常用到伺服电机，特别是位置控制，大部分品牌的伺服电机都有位置控制功能，通过控制器发出脉冲来控制伺服电机运行，脉冲数对应转的角度，脉冲频率对应速度(与电子齿轮设定有关)，当一个新的系统，参数不能工作时，首先设定位置增益，确保电机无噪音情况下，尽量设大些，转动惯量比也非常重要，可通过自学习设定的数来参考，然后设定速度增益和速度积分时间，确保在低速运行时连续，位置精度受控即可。比如，设定位置环调节器的比例增益。设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调。参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。又比如，设定速度调节器的积分时间常数。设置值越小，积分速度越快。参数数值根据具体的伺服驱动系统型号和负载情况确定。一般情况下，负载惯量越大，设定值越大。在系统不产生振荡的条件下，尽量设定较小的值。再比如，调整速度比例增益KVP值。当伺服系统安装完后，必须调整参数，使系统稳定旋转。首先调整速度比例增益KVP值.调整之前必须把积分增益KVI及微分增益KVD调整至零，然后将KVP值渐渐加大；同时观察伺服电机停止时足否产生振荡，并且以手动方式调整KVP参数，观察旋转速度是否明显忽快忽慢.KVP值加大到产生以上现象时，必须将KVP值往回调小，使振荡消除、旋转速度稳定。此时的KVP值即初步确定的参数值。如有必要，经KⅥ和KVD调整后，可再作反复修正以达到理想值。上述过程都与参数设置关系密切。

然而，目前对于伺服驱动器参数设置操作均通过手工按键完成，存在设置时间长、设置过程复杂、出错率高等问题，无法适应生产企业的大批量的生产发货需求和定制化的操作需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种调参自动化、响应快速、操作简易的伺服驱动器的参数调整装置。

解决上述技术问题，本实用新型提供了一种参数调整装置，包括：一壳体，所述壳体内安装有：

微控制器、第一转换器以及第二转化器，

所述微控制器通过第一转换器与一RS485接口连接，所述RS485接口与一第二转化器连接，

所述第一转换器为：RS485转换器，所述第二转化器为：USB转485模块；

所述微控制器还包括一可编程FLSAH储存器，所述微控制器还与一可编程定时器电路连接。

更进一步，所述RS485转换器与所述微控制器的UART串行接口连接。

更进一步，所述可编程FLSAH储存器为8位。

更进一步，所述壳体内包括：电源供电模块和复位电路，所述电源供电模块与微控制器连接，所述复位电路与微控制器连接，所述微控制器、所述可编程定时器电路、所述电源供电模块和复位电路组成单片机最小系统。

更进一步，所述微控制器为STC89C52型号微控制器。

更进一步，所述RS485转换器为MAX485转换器。

更进一步，所述USB转485模块一端与RS485接口连接，另一端与PC端的通用串行总线连接。

更进一步，所述壳体外侧还开设有一与电源供电模块连接的电源接口、一与所述RS485接口RS485通讯电缆连接线。

基于上述本实用新型还提供了一种参数调整系统，包括：参数调整装置、上位机、伺服驱动器，

所述上位机和伺服驱动器分别与Modbus协议总线连接，

所述参数调整装置通过所述RS485接口与所述Modbus协议总线连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的参数调整装置，能够实现调参自动化、响应快速、操作简易。由于包括第一转换器以及第二转化器，所述第一转换器为：RS485转换器，所述第二转化器为：USB转485模块。使用RS485转换器可以将RS485接口别接到单片机的RXD和TXD引脚上，直接使用单片机UART进行数据接收和发送。使用USB转485模块可以将RS485接口转换为通用串行总线接口，直接与PC机(或者上位机)连接。

附图说明

图1是本实用新型的参数调整装置结构示意图；

图2是实用新型的参数调整系统结构示意图；

图3是微控制器电路原理图；

图4是RS485转换器电路原理图；

图5是USB转485模块电路原理示意图；

图6是复位电路的电路原理示意图。

具体实施方式

现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。可以理解，这些实施例仅出于说明并且帮助本领域的技术人员理解和实施例本公开的目的而描述，而非建议对本公开的范围的任何限制。在此描述的本公开的内容可以以下文描述的方式之外的各种方式实施。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。

图1是本实用新型的参数调整装置结构示意图，具体包括：一壳体，所述壳体内安装有：微控制器1、第一转换器2以及第二转化器3，所述微控制器1通过第一转换器2与一RS485接口4连接，所述RS485接口4与一第二转化器3连接，所述第一转换器1为：RS485转换器，所述第二转化器3为：USB转485模块；所述微控制器1还包括一可编程FLSAH储存器5，所述微控制器还与一可编程定时器电路6连接。可以理解，所述可编程定时器电路为所述领域公知且常见的电路结构，其功能(如工作方式、定时时间、、按键计数、增减控制、手/自动清零、量程、启动方式等)均可由指令来确定和改变。比如，在可编程定时器电路中除了有计数器之外，还需包括殊功能寄存器。

本实施例中，采用RS485接口作为参数调整装置烧录、自动化控制的基础。RS485通信速度快，最大传输速度可以达到10Mb/s以上。同时在RS485内部的物理结构，采用的是平衡驱动器和差分接收器的组合，抗干扰能力也大大增加。另外，在烧录参数时可以在总线上进行联网实现多机通信，总线上允许挂多个收发器，从现有的RS485芯片来看，有可以挂32、64、128、256等不同个设备的驱动器。

作为本实施例中的优选，所述壳体内包括：电源供电模块和复位电路，所述电源供电模块与微控制器连接，所述复位电路与微控制器连接，所述微控制器、所述可编程定时器电路、所述电源供电模块和复位电路组成单片机最小系统。其中电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础，在一些实施例中，最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给。

其中复位电路具体可参考图6，单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。

复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。

(1)上电复位：STC89系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为10K和10uF。

(2)按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。

作为本实施例中的优选，所述微控制器为STC89C52型号微控制器，作为本实施例中的优选，所述RS485转换器与所述微控制器的UART串行接口连接。作为本实施例中的优选，所述可编程FLSAH储存器为8位。TC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的有益效果，具体请参考图3。

作为本实施例中的优选，所述RS485转换器为MAX485转换器，MAX485是美信(Maxim)推出的一款常用RS485转换器。其中5脚和8脚是电源引脚，6脚和7脚就是485通信中的A和B两个引脚，而1脚和4脚分别接到我们单片机的RXD和TXD引脚上，直接使用单片机UART进行数据接收和发送。而2脚和3脚就是方向引脚了，其中2脚是低电平使能接收器，3脚是高电平使能输出驱动器。我们把这两个引脚连到一起，平时不发送数据的时候，保持这两个引脚是低电平，让MAX485处于接收状态，当需要发送数据的时候，把这个引脚拉高，发送数据，发送完毕后再拉低这个引脚就可以了。为了提高RS485的抗干扰性能，需要在靠近MAX485的A和B引脚之间并接一个电阻，这个电阻阻值从100欧到1K都可以，具体请参考图4。

作为本实施例中的优选，所述USB转485模块一端与RS485接口连接，另一端与PC端的通用串行总线连接，RS485的另外一端，使用一个USB转485模块，然后采用双绞线把主控芯片和USB转485模块上的A和B分别对应连起来，USB那头插入电脑，然后就可以进行通信，具体请参考图5。

作为本实施例中的优选，所述壳体外侧还开设有一与电源供电模块连接的电源接口、一与所述RS485接口RS485通讯电缆连接线，通过外侧开设的电源接口和通讯电缆连接线，方便整个装置的安装和使用。

图2是实用新型的参数调整系统结构示意图，系统包括：参数调整装置、上位机、伺服驱动器，所述参数调整装置100包括：一壳体，所述壳体内安装有：微控制器、第一转换器以及第二转化器，所述微控制器通过第一转换器与一RS485接口连接，所述RS485接口与一第二转化器连接，所述第一转换器为：RS485转换器，所述第二转化器为：USB转485模块；所述微控制器还包括一可编程FLSAH储存器，所述微控制器还与一可编程定时器电路连接，所述上位机200和伺服驱动器300分别与Mod bus协议总线连接，所述参数调整装置100通过所述RS485接口与所述Mod bus协议总线连接。Mod bus协议允许在各种网络体系结构内进行简单通信，每种设备(单片机、人机界面、控制面板、驱动程序、输入输出设备)都能使用Modbus协议来启动远程操作

作为本实施例中的优选，参数调整装置中的所述RS485转换器与所述微控制器的UART串行接口连接，所述可编程FLSAH储存器为8位，所述壳体内还包括：电源供电模块和复位电路，所述电源供电模块与微控制器连接，所述复位电路与微控制器连接，所述微控制器、所述可编程定时器电路、所述电源供电模块和复位电路组成单片机最小系统。

在一些实施例中，与Mod bus协议总线连接的还包括：LCD显示屏幕。

在一些实施例中，与Mod bus协议总线连接的还包括：输入输出设备(I/O)。

优选地，所述微控制器为STC89C52型号微控制器。

优选地，所述RS485转换器为MAX485转换器。

由于系统采用上述参数调整装置，能够实现调参自动化、响应快速、操作简易，用以适应生产企业的大批量的生产发货需求和定制化的操作需求。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

总体而言，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合实施。一些方面可以以硬件实施，而其它一些方面可以以固件或软件实施，该固件或软件可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行。虽然本公开的各种方面被示出和描述为框图、流程图或使用其它一些绘图表示，但是可以理解本文描述的框、设备、系统、技术或方法可以以非限制性的方式以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其一些组合实施。

此外，虽然操作以特定顺序描述，但是这不应被理解为要求这类操作以所示的顺序执行或是以顺序序列执行，或是要求所有所示的操作被执行以实现期望结果。在一些情形下，多任务或并行处理可以是有利的。类似地，虽然若干具体实现方式的细节在上面的讨论中被包含，但是这些不应被解释为对本公开的范围的任何限制，而是特征的描述仅是针对具体实施例。在分离的一些实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地执行。相反对，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地实施或是以任何合适的子组合的方式实施。

Claims (9)

1.一种参数调整装置，其特征在于，包括：一壳体，所述壳体内安装有：

微控制器、第一转换器以及第二转化器，

所述微控制器通过第一转换器与一RS485接口连接，所述RS485接口与一第二转化器连接，

所述第一转换器为：RS485转换器，所述第二转化器为：USB转485模块；

所述微控制器还包括一可编程FLSAH储存器，所述微控制器还与一可编程定时器电路连接。

2.根据权利要求1所述的参数调整装置，其特征在于，所述RS485转换器与所述微控制器的UART串行接口连接。

3.根据权利要求1所述的参数调整装置，其特征在于，所述可编程FLSAH储存器为8位。

4.根据权利要求1所述的参数调整装置，其特征在于，所述壳体内包括：电源供电模块和复位电路，所述电源供电模块与微控制器连接，所述复位电路与微控制器连接，所述微控制器、所述可编程定时器电路、所述电源供电模块和复位电路组成单片机最小系统。

5.根据权利要求1所述的参数调整装置，其特征在于，所述微控制器为STC89C52型号微控制器。

6.根据权利要求1所述的参数调整装置，其特征在于，所述RS485转换器为MAX485转换器。

7.根据权利要求1所述的参数调整装置，其特征在于，所述USB转485模块一端与RS485接口连接，另一端与PC端的通用串行总线连接。

8.根据权利要求4所述的参数调整装置，其特征在于，所述壳体外侧还开设有一与电源供电模块连接的电源接口、一与所述RS485接口RS485通讯电缆连接线。

9.一种参数调整系统，其特征在于，包括：参数调整装置、上位机、伺服驱动器，

所述参数调整装置包括：一壳体，所述壳体内安装有：

微控制器、第一转换器以及第二转化器，

所述微控制器通过第一转换器与一RS485接口连接，所述RS485接口与一第二转化器连接，

所述第一转换器为：RS485转换器，所述第二转化器为：USB转485模块；

所述微控制器还包括一可编程FLSAH储存器，所述微控制器还与一可编程定时器电路连接

所述上位机和伺服驱动器分别与Modbus协议总线连接，

所述参数调整装置通过所述RS485接口与所述Modbus协议总线连接。