CN206584221U - 伺服电机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种伺服电机的控制系统。其中，该伺服电机的控制系统包括：伺服电机管理装置、伺服驱动器集群和伺服电机集群，其中，伺服电机管理装置，用于通过预设接口向伺服驱动器集群发送控制信号；伺服电机集群，通过伺服驱动器集群与伺服电机管理装置连接，用于依据控制信号执行对应控制操作。本实用新型解决了由于现有技术中由于通信接口不同，导致的PC与驱动器之间的控制效率低的技术问题。

Description

伺服电机的控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动化控制技术应用领域，具体而言，涉及一种伺服电机的控制系统。

背景技术

伺服系统(servomechanism)又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。

伺服电机(servo motor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

伺服驱动器(servo dr ives)又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，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电机进行控制，实现高精度的传动系统定位。

伺服电机和伺服驱动器是一个有机的整体，伺服电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。大部分厂商会为其伺服电机配备匹配的伺服驱动器，用户按照伺服驱动器的使用说明配置驱动器即可实现对伺服电机的监控。目前主流配置驱动器有两种方式：第一种，本地控制,按照说明书，直接操作驱动器上的控制面板来进行配置(如图1所示，图1是现有技术中本地控制驱动器的示意图)。第二种，上位机PC控制,在PC端编写操作软件，将参数通过通讯接口传入到驱动器中进行配置(如图2所示，图2是现有技术中PC控制驱动器的示意图)。

其中，本地控制操作不便:主流伺服驱动器的监控面板多数均为数码管显示与物理按键相结合的方式，缺点是操作不方便,需要不停按动按钮选到所要设置的选项中更改配置，同时在监测电机工作状态时，只能显示一条工作状态。另外如按图1方式控制多台电机时，需要手动配置各伺服驱动器，监测电机的位置转速等参数也会很不方便。

PC上位机控制接口不通用：不同厂商的伺服驱动器对上位机开放的通讯接口不同，如232\485\422\CAN通讯等；物理连接接口不同，如DB9、接线端子、USB口等；通讯协议控制指令不同，所以在开发PC上位机测试软件的时候，PC端引出的连接线不同，控制指令也各不相同,接口不通用。

针对上述由于现有技术中由于通信接口不同，导致的PC与驱动器之间的控制效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种伺服电机的控制系统，以至少解决由于现有技术中由于通信接口不同，导致的PC与驱动器之间的控制效率低的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种伺服电机的控制系统，包括：伺服电机管理装置、伺服驱动器集群和伺服电机集群，其中，伺服电机管理装置，用于通过预设接口向伺服驱动器集群发送控制信号；伺服电机集群，通过伺服驱动器集群与伺服电机管理装置连接，用于依据控制信号执行对应控制操作。

可选的，伺服电机管理装置包括：伺服电机管理器，其中，伺服电机管理器，通过预设接口与伺服驱动器集群连接，用于通过控制改变伺服驱动器集群中各个伺服驱动器的站号，将控制信号发送至对应站号的伺服电机。

进一步地，可选的，伺服电机管理器包括：触摸显示屏、供电模块和通信模块，其中，触摸显示屏，用于接收用户设置的控制指令，并依据控制指令生成控制信号；通信模块，与触摸显示屏模块连接，用于将控制信号传输至伺服驱动器集群；供电模块，分别与触摸显示屏和通信模块连接，用于对触摸显示屏和通信模块供电。

可选的，伺服电机管理器还包括：风扇，用于对伺服电机管理器风冷散热。

进一步地，可选的，通信模块包括：通信接口、光纤接口和通信单元，其中，通信接口，与触摸显示屏的接口连接，用于接收外接控制终端的控制信号；光纤接口，通过通信单元与触摸显示屏的接口连接，用于将控制信号发送至伺服驱动器集群。

可选的，通信单元包括：光纤转换块。

可选的，预设接口包括：通信接口。

进一步地，可选的，通信接口包括：遥感RS232通讯口，其中，RS232通讯口支持通用串行总线USB转串口RS232通讯线，RS232通讯口，用于通过对插传输交互信号，RS232物理连接接口为DB9公头。

可选的，供电模块包括：开关、电源输入插座和开关电源，其中，开关，分别与电源输入插座和开关电源连接，其中，电源输入插座的地线与开关电源的地线接口连接，电源输入插座的零线与开关的零线连接，电源输入插座的火线与开关的火线连接，开关的另一根零线与开关电源的零线连接，开关的另一根火线与开关电源的火线连接，用于将外接电源通过电源输入插座和开关对开关电源上电；开关电源分别与触摸显示屏、通信单元和风扇连接，用于控制对触摸显示屏、通信单元和风扇供电。

可选的，伺服电机管理装置包括：伺服电机管理器和控制终端，其中，控制终端，通过伺服电机管理器的通信接口与伺服电机管理器连接，用于向伺服电机管理器发送控制信号，以使得伺服电机管理器依据控制信号通过预存地址映射集合获取对应待控制伺服电机，并依据控制信号控制待控制伺服电机。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，包括：存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述的伺服电机的控制系统中的信号处理。

根据本实用新型实施例的又一方面，还提供了一种处理器，包括：处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的伺服电机的控制系统中的信号处理。

在本实用新型实施例中，通过伺服电机管理装置、伺服驱动器集群和伺服电机集群，其中，伺服电机管理装置，用于通过预设接口向伺服驱动器集群发送控制信号；伺服电机集群，通过伺服驱动器集群与伺服电机管理装置连接，用于依据控制信号执行对应控制操作，达到了提升PC与驱动器之间的兼容性的目的，从而实现了提升控制效率的技术效果，进而解决了由于现有技术中由于通信接口不同，导致的PC与驱动器之间的控制效率低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中本地控制启动器的示意图；

图2是现有技术中PC控制驱动器的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的伺服电机的控制系统的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的一种伺服电机的控制系统的结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的一种伺服电机的控制系统中的供电连线的结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例的一种伺服电机的控制系统中的通讯连线的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本实用新型实施例，提供了一种伺服电机的控制系统实施例，图3是根据本实用新型实施例的伺服电机的控制系统的结构示意图，如图3所示，该伺服电机的控制系统包括：伺服电机管理装置32、伺服驱动器集群34和伺服电机集群36，

其中，伺服电机管理装置32，用于通过预设接口向伺服驱动器集群发送控制信号；伺服电机集群36，通过伺服驱动器集群34与伺服电机管理装置32连接，用于依据控制信号执行对应控制操作。

具体的，本申请实施例提供的伺服电机的控制系统可以支持多台伺服电机控制：伺服电机管理装置32与伺服驱动器集群34采用485通讯协议Modbus RTU模式。由于RS-485总线支持一主多从的通信模式，将从站伺服驱动器集群34中的各伺服驱动器设置为不同站号即可，进而通过伺服驱动器控制伺服电机集群36中对应的伺服电机。

具体的，需要说明的是本申请实施例提供的伺服电机的控制系统中后面板的RS232通讯口，物理连接接口为DB9公头，线序为标准线序，支持标准USB转232母线直插使用，保证了控制不同伺服电机本实用新型设备对上位机PC通讯物理接口的通用。

其中，在使用人机交互界面设计技术将控制指令集成在触摸屏各控件中,实现本申请实施例提供的伺服电机的控制系统对伺服电机的本地控制；

此外，通过使用地址映射技术，在面对不同的伺服驱动器时，伺服电机管理装置32中的PC端可不改变通讯协议，将232通讯中的值，映射到485不同的地址中，保证了设备对上位机PC通讯接口的通用；

本实施例中伺服电机管理装置32后面板的RS485通讯口，物理连接接口为ST光纤头，传输距离更远，支持特殊测试环境需求(进暗室)；其中，通过485通讯采用Modbus RTU模式，支持一主多从，实现对多台伺服电机的同步控制。

如图4所示，图4是根据本实用新型实施例的一种伺服电机的控制系统的结构示意图，本申请实施例提供的伺服电机的控制系统中伺服电机管理装置32包括伺服电机管理器和个人电脑PC、其中，PC通过RS232接口接入伺服电机管理器，伺服电机管理器通过预设接口与多台伺服驱动器连接，每台伺服驱动器与伺服电机连接。其中，多台伺服驱动器为本实施例中的伺服驱动器集群，多台伺服电机为伺服电机集群。

在本实用新型实施例中，通过伺服电机管理装置、伺服驱动器集群和伺服电机集群，其中，伺服电机管理装置，用于通过预设接口向伺服驱动器集群发送控制信号；伺服电机集群，通过伺服驱动器集群与伺服电机管理装置连接，用于依据控制信号执行对应控制操作，达到了提升PC与驱动器之间的兼容性的目的，从而实现了提升控制效率的技术效果，进而解决了由于现有技术中由于通信接口不同，导致的PC与驱动器之间的控制效率低的技术问题。

可选的，伺服电机管理装置32包括：伺服电机管理器，其中，伺服电机管理器，通过预设接口与伺服驱动器集群连接，用于通过控制改变伺服驱动器集群中各个伺服驱动器的站号将控制信号发送至对应站号伺服电机。

进一步地，可选的，伺服电机管理器包括：触摸显示屏、供电模块和通信模块，其中，触摸显示屏，用于接收用户设置的控制指令，并依据控制指令生成控制信号；通信模块，与触摸显示屏模块连接，用于将控制信号传输至伺服驱动器集群；供电模块，分别与触摸显示屏和通信模块连接，用于对触摸显示屏和通信模块供电。

可选的，伺服电机管理器还包括：风扇，用于对伺服电机管理器风冷散热。

进一步地，可选的，通信模块包括：通信接口、光纤接口和通信单元，其中，通信接口，与触摸显示屏的接口连接，用于接收外接控制终端的控制信号；光纤接口，通过通信单元与触摸显示屏的接口连接，用于将控制信号发送至伺服驱动器集群。

可选的，通信单元包括：光纤转换块。

可选的，预设接口包括：通信接口。

进一步地，可选的，通信接口包括：遥感RS232通讯口，其中，RS232通讯口支持通用串行总线USB转串口RS232通讯线，RS232通讯口，用于通过对插传输交互信号，RS232物理连接接口为DB9公头。

其中，RS232通讯口支持标准USB转串口母RS232通讯线直接对插使用，该RS232物理连接接口为DB9公头。

可选的，供电模块包括：开关、电源输入插座和开关电源，其中，开关，分别与电源输入插座和开关电源连接，其中，电源输入插座的地线与开关电源的地线接口连接，电源输入插座的零线与开关的零线连接，电源输入插座的火线与开关的火线连接，开关的另一根零线与开关电源的零线连接，开关的另一根火线与开关电源的火线连接，用于将外接电源通过电源输入插座和开关对开关电源上电；开关电源分别与触摸显示屏、通信单元和风扇连接，用于控制对触摸显示屏、通信单元和风扇供电。

可选的，伺服电机管理装置32包括：伺服电机管理器和控制终端，其中，控制终端，通过伺服电机管理器的通信接口与伺服电机管理器连接，用于向伺服电机管理器发送控制信号，以使得伺服电机管理器依据控制信号通过预存地址映射集合获取对应待控制伺服电机，并依据控制信号控制待控制伺服电机。

具体的，如图5所示，图5是根据本实用新型实施例的一种伺服电机的控制系统中的供电连线的结构示意图，其中，伺服电机通用管理平台(即，本实施例中的伺服电机管理器)采用3U标准机箱，正面包括1块触摸屏(即，本实施例中的触摸显示屏)、1个船型开关(即，本实施例中的开关，在本实施例中开关以船型开关为例进行说明，除此之外，该开关还可以为按钮式开关)，背面包括电源输入插座、散热风扇(即，本实施例中的风扇)、DB9接口(即，本实施例中的通信接口)、两对光纤接口(即，本实施例中的光纤接口)，内部包含一开关电源(即，本实施例中的开关电源)、一485转光纤通讯模块(UT277)(即，本实施例中的光纤转换块)。

供电方面：电源输入插座的接口的地接到开关电源的地，LN线接到船型开关的一侧。船型开关另一侧的两根线接到开关电源的LN处。开关电源的输出两线并联接到触摸屏和光纤通讯模块、散热风扇的电源输入接口。用户通过按动船型开关可以控制平台内用电设备的上下电。

在通讯线连接上，如图6所示，图6是根据本实用新型实施例的一种伺服电机的控制系统中的通讯连线的结构示意图。其中，触摸屏背面的DB9接口COM1，为触摸屏485通讯和232通讯的接口。485通讯的两芯为1脚RS485+、6脚RS485-。232通讯的三芯为2脚RXD、3脚TXD、5脚GND。COM1的1脚连接到UT277的1脚(T/R+)6脚连接到UT277的2脚(T/R-)。用一对多模ST头光纤将UT277的Tx与后面板上Tx1口相连，UT277的Rx与后面板上Rx1口相连。将后面板RS232的DB9连接器的235脚直连到COM1口的235脚。

其中，位于图6中的DB9处为RS232接口，RS232为本实施例中的通信接口；图6中的光纤ST口为本实施例中的光纤接口，在本实施例中如图6所示光纤接口包括：RX1\TX1和RX2\TX2；UT277光纤转换模块为本实施例中的光纤转换块。

后面板通讯接口定义：

RS232通讯口，物理连接接口为DB9公头，线序为标准线序，支持标准USB转232DB9母口通讯线直接对插使用，不用连接转接线。此口为触摸屏与上位机PC的通讯接口，内部协议为Modbus RTU协议。

RX2\TX2口为预留RS232通讯口，物理连接接口为ST光纤头。由于232通讯有效距离在15米左右，当PC与伺服电机通用管理平台距离较远时，可再加装一光纤通讯模块，将232转为光纤，内部协议为Modbus RTU协议。

RX1\TX1口为485通讯接口，物理连接接口为ST光纤头，此接口与下位机伺服电机驱动器的485通讯接口相连，内部协议为Modbus RTU协议，控制指令与伺服驱动器匹配。

本实施例提供的伺服电机的控制系统的控制方式如下：

一、伺服电机通用管理平台本地控制：

采用人机交互界面设计技术将触摸屏中的控件与伺服驱动器说明中的控制指令对应起来。用户对触摸屏控件进行操作，触摸屏的COM1口的485通讯接口会发送对应的指令。触摸屏的485通讯口连接到UT277转成光纤，通过后面板上的TX1\RX1光纤口进行通讯。远端通过UT277再转回485，并联到下位机伺服电机驱动器的485接口，实现伺服电机通用管理平台与各伺服驱动器的通讯。内部协议为Modbus RTU协议，伺服电机通用管理平台为主站，各伺服电机驱动器为从站，可通过改变伺服电机驱动器的站号来对多台伺服电机进行控制。

二、PC端上位机同步控制：

伺服电机通用管理平台含有两个通讯接口，232通讯接口，485通讯接口。

PC端通过一根USB转232母头标准线直插到伺服电机通用管理平台背面RS232DB9口，伺服电机通用管理平台与PC之间232通讯，PC为主站，伺服电机通用管理平台为从站。PC端与平台之间，通讯协议为Modbus RTU协议，各功能控制指令为编写好的固定指令集。所以对不同伺服电机来说，PC端接口通用。

伺服电机通用管理平台后面板TX1\RX1ST光纤口，伺服电机通用管理平台与伺服电机驱动器之间485通讯，伺服电机通用管理平台为主站，伺服电机驱动器为从站。不同伺服电机控制器的控制指令不同，即功能码的地址不同。伺服电机通用管理平台在控制不同伺服电机时，在接收PC端接收相同的指令，利用地址映射关键技术，将232通讯中的值，映射到485不同的地址中，实现对不同伺服电机的控制。

本实施例提供的伺服电机的控制系统中伺服电机通用管理平台本地操作方面采用触摸屏输入方式，操作项清晰便捷。

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和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种伺服电机的控制系统，其特征在于，包括：伺服电机管理装置、伺服驱动器集群和伺服电机集群，其中，

所述伺服电机管理装置，用于通过预设接口向所述伺服驱动器集群发送控制信号；

所述伺服电机集群，通过所述伺服驱动器集群与所述伺服电机管理装置连接，用于依据所述控制信号执行对应控制操作。

2.根据权利要求1所述的伺服电机的控制系统，其特征在于，所述伺服电机管理装置包括：伺服电机管理器，其中，

所述伺服电机管理器，通过所述预设接口与所述伺服驱动器集群连接，用于通过控制改变所述伺服驱动器集群中各个伺服驱动器的站号，将所述控制信号发送至对应所述站号的伺服电机。

3.根据权利要求2所述的伺服电机的控制系统，其特征在于，所述伺服电机管理器包括：触摸显示屏、供电模块和通信模块，其中，

所述触摸显示屏，用于接收用户设置的控制指令，并依据所述控制指令生成控制信号；

所述通信模块，与所述触摸显示屏模块连接，用于将所述控制信号传输至所述伺服驱动器集群；

所述供电模块，分别与所述触摸显示屏和所述通信模块连接，用于对所述触摸显示屏和所述通信模块供电。

4.根据权利要求3所述的伺服电机的控制系统，其特征在于，所述伺服电机管理器还包括：风扇，用于对所述伺服电机管理器风冷散热。

5.根据权利要求4所述的伺服电机的控制系统，其特征在于，所述通信模块包括：通信接口、光纤接口和通信单元，其中，

所述通信接口，与所述触摸显示屏的接口连接，用于接收外接控制终端的控制信号；

所述光纤接口，通过所述通信单元与所述触摸显示屏的接口连接，用于将所述控制信号发送至所述伺服驱动器集群。

6.根据权利要求5所述的伺服电机的控制系统，其特征在于，所述通信单元包括：光纤转换块。

7.根据权利要求5所述的伺服电机的控制系统，其特征在于，所述预设接口包括：所述通信接口。

8.根据权利要求7所述的伺服电机的控制系统，其特征在于，所述通信接口包括：遥感RS232通讯口，其中，所述RS232通讯口支持通用串行总线USB转串口RS232通讯线，所述RS232通讯口，用于通过对插传输交互信号，所述RS232物理连接接口为DB9公头。

9.根据权利要求5所述的伺服电机的控制系统，其特征在于，所述供电模块包括：开关、电源输入插座和开关电源，其中，

所述开关，分别与所述电源输入插座和所述开关电源连接，其中，所述电源输入插座的地线与所述开关电源的地线接口连接，所述电源输入插座的零线与所述开关的零线连接，所述电源输入插座的火线与所述开关的火线连接，所述开关的另一根零线与所述开关电源的零线连接，所述开关的另一根火线与所述开关电源的火线连接，用于将外接电源通过所述电源输入插座和所述开关对所述开关电源上电；

所述开关电源分别与所述触摸显示屏、所述通信单元和所述风扇连接，用于控制对所述触摸显示屏、所述通信单元和所述风扇供电。

10.根据权利要求2所述的伺服电机的控制系统，其特征在于，所述伺服电机管理装置包括：伺服电机管理器和控制终端，其中，

所述控制终端，通过所述伺服电机管理器的通信接口与所述伺服电机管理器连接，用于向所述伺服电机管理器发送控制信号，以使得所述伺服电机管理器依据所述控制信号通过预存地址映射集合获取对应待控制伺服电机，并依据所述控制信号控制所述待控制伺服电机。