CN211239886U - 工控驱动器控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种工控驱动器控制系统，包括控制设备、工业网关以及电机驱动器；其中控制设备具有第一5G通信模块，工业网关具有第二5G通信模块和第三通信模块，电机驱动器具有第四通信模块；且控制设备通过第一5G通信模块和第二5G通信模块与工业网关建立第一5G通信通道；工业网关通过第三通信模块和第四通信模块与电机驱动器建立第二通信通道；工业网关可通过建立的第一5G通信通道和第二通信通道实现控制设备与电机驱动器之间的数据交互；控制设备可通过5G快速通信通道向电机驱动器发送以及接收来自电机驱动器的相关数据，既能实现对电机驱动器进行远程的配置、控制、监测等管理，又能提升电机驱动器管理的便利性和智能性。

Description

工控驱动器控制系统

技术领域

本实用新型涉及但不限于电气控制领域，具体而言，涉及但不限于一种工控驱动器控制系统。

背景技术

在工控(即工业控制)领域，电机驱动器及电机是应用最为广泛的工业设备，但是目前对于电机驱动器的配置、控制及监测等管理等都还仅限于本地管理。一种方式为在电机驱动器本地对电机驱动器进行逐台管理，这种方式存在管理对象分散，效率低等问题。另外一种方式为：通过通信总线，将各待管理的电机驱动器直接与管理平台进行连接，受电机驱动器的管理实时性要求较高、传输数据量大较高等要求，要求采用的通信总线传输效率高、延迟小；因此目前一般都是将管理平台与电机驱动器设置在同一区域。这种电机驱动器管理方式存在接线复杂，尤其是针对存在成百上千个电机驱动器的应用场景，施工复杂度极高，且不能实现远程管理，智能化程度低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种工控驱动器控制系统，主要解决的技术问题是：相关技术中，对电机驱动器不能实现远程管理、智能化程度低且施工复杂度高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种工控驱动器控制系统，包括至少一个控制设备、至少一个工业网关以及至少一个电机驱动器；

所述控制设备具有第一5G通信模块，所述工业网关具有第二5G通信模块，

所述控制设备通过所述第一5G通信模块和所述第二5G通信模块与所述工业网关建立第一5G通信通道；

所述工业网关还具有第三通信模块，所述电机驱动器具有第四通信模块，

所述工业网关通过所述第三通信模块和所述第四通信模块与所述电机驱动器建立第二通信通道；所述工业网关通过所述第一5G通信通道和所述第二通信通道实现所述控制设备与所述电机驱动器之间的数据交互。

可选地，所述第三通信模块和所述第四通信模块为近距离无线通信模块。

可选地，所述近距离无线通信模块为WIFI通信模块、ZigBee通信模块、或超宽带通信模块。

可选地，所述第三通信模块和所述第四通信模块为有线通信模块。

可选地，所述第三通信模块和所述第四通信模块为5G通信模块。

可选地，所述第二5G通信模块和所述第三通信模块为同一5G通信模块。

可选地，所述工控驱动器控制系统包括至少两个所述电机驱动器。

可选地，所述控制设备为移动终端或上位机设备。

可选地，所述电机驱动器为伺服电机驱动器，或步进电机驱动器。

可选地，所述工控驱动器控制系统包括至少两个所述工业网关，一个所述工业网关下连接至少一个所述电机驱动器。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型提供的工控驱动器控制系统，包括至少一个控制设备、至少一个工业网关以及至少一个电机驱动器；其中控制设备具有第一5G通信模块，工业网关具有第二5G通信模块和第三通信模块，电机驱动器具有第四通信模块；且控制设备通过第一5G通信模块和第二5G通信模块与工业网关建立第一5G通信通道；工业网关通过第三通信模块和第四通信模块与电机驱动器建立第二通信通道；工业网关可通过建立的第一5G通信通道和第二通信通道实现控制设备与电机驱动器之间的数据交互；这样控制设备可通过5G(5thgeneration mobile networks或5th generation wireless systems或5th-Generation，第五代移动通信技术，简称5G或5G技术)快速通信通道向电机驱动器发送以及接收来自电机驱动器的相关数据，既能实现对电机驱动器进行远程的配置、控制、监测等管理，又能满足电机驱动器管理的高实时性以及高数据传输效率的要求，提升电机驱动器管理的便利性和智能性。

进一步地，本实用新型提供的工控驱动器控制系统中，工业网关的第三通信模块和电机驱动器的第四通信模块也可采用无线通信模块，从而可进一步系统布线。

进一步地，本实用新型提供的工控驱动器控制系统中，工业网关的第三通信模块和电机驱动器的第四通信模块也可采用但不限于5G通信模块，以进一步提升工业网关和电机驱动器之间的数据交互的及时性，从而进一步提升系统管理的实时性。

本实用新型其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本实用新型说明书中的记载变的显而易见。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的工控驱动器控制系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的工控驱动器控制系统结构示意图一；

图3为本实用新型实施例二提供的工控驱动器控制系统结构示意图二；

图4为本实用新型实施例二提供的工控驱动器控制系统结构示意图三；

图5为本实用新型实施例二提供的工控驱动器控制系统结构示意图四；

图6为本实用新型实施例二提供的工控驱动器控制系统结构示意图五；

图7为本实用新型实施例二提供的电机驱动器管理项示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明中一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供了一种能实现对电机驱动器进行远程的配置、控制、监测等管理，又能满足电机驱动器管理的高实时性以及高数据传输效率的要求，提升电机驱动器管理的便利性和智能性的工控驱动器控制系统。请参见图1所示，该工控驱动器控制系统包括至少一个控制设备1、至少一个工业网关2以及至少一个电机驱动器3，其中：

控制设备1上设置有第一5G通信模块11，且应当理解的是，本实施例中的控制设备1可以为但不限于任意能通过第一5G通信模块11对外进行数据发送和接收的嵌入式设备。例如可以为但不限于各种移动终端或台式PC等，也可以为各种上位机设备或者服务器等；具体可根据具体应用需求灵活设定。

工业网关2上设置有第二5G通信模块21，且应当理解的是，本实施例中的工业网关2可以为仍以能实现控制设备1与电机驱动器2之间进行数据交互的各种类型的网关，例如可以为但不限于信令网关、中继网关、接入网关、协议网关、应用网关和安全网关中的任意一种。

工业网关2还具有第三通信模块22，电机驱动器3具有第四通信模块31。应当理解的是，本实施例中的电机驱动器3的类型可以根据需求灵活选用。例如电机驱动器3可以为但不限于伺服电机驱动器或步进电机驱动器。

工业网关2的第三通信模块22和电机驱动器3的第四通信模块31建立第二通信通道，从而实现工业网关2与电机驱动器3侧的连接。这样，工业网关2通过第一5G通信通道和第二通信通道实现控制设备1与电机驱动器3之间的数据交互。也即，控制设备1可将需要下发给电机驱动器的数据通过第一5G通信模块11和第二5G通信模块21下发给工业网关2，工业网关2将从控制设备1接收到的数据通过第三通信模块22和第四通信模块31下发给电机驱动器3。电机驱动器3则将需要上报的数据通过第三通信模块22和第四通信模块31发送给工业网关2，工业网关2则将电机驱动器3上报上来的数据通过第一5G通信模块11和第二5G通信模块21上报给控制设备1。其中，控制设备1向电机驱动器3所发送的数据可包括但不限于软件数据、配置数据、监测指令、控制指令、调试指令、分析指令中的至少一种；电机驱动器3向控制设备1上报的数据则可包括但不限于各种指令响应数据、状态数据、报警数据等。

本实施例中，控制设备1上的第一5G通信模块11与工业网关2上的第二5G通信模块21建立的第一5G通信通道，以实现控制设备1和工业网关2之间的数据交互，至少具备但不限于以下优点：

5G通信的峰值速率达到Gbit/s的标准，因此可以很好的大数据量传输；

5G通信的空中接口时延水平在1ms左右，可满足实时控制应用的需求；

5G通信具有超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信；

且5G通信的频谱效率要比LTE(Long Term Evolution，长期演进)提升10倍以上，流量密度和连接数密度也大幅度提高，系统协同化和智能化水平也大大提升，可保证工控驱动器控制的可靠性；

且经测试，5G通信在连续广域覆盖和高移动性下，用户体验速率也可达到100Mbit/s。

可选地，在本实施例的一些示例中，工业网关2上的第三通信模块22和电机驱动器3上的第四通信模块31可为有线通信模块，工业网关2与电机驱动器3之间可通过有线连接的方式实现通信连接。其中，本示例中的第三通信模块22和第四通信模块31可以为但不限于各种能实现有线通信连接的网口、串行通讯接口(例如RS232通讯接口、RS485通讯接口等)、USB接口等。

可选地，在本实施例的另一些示例中，工业网关2上的第三通信模块22和电机驱动器3上的第四通信模块31也可为无线通信模块，也即工业网关2与电机驱动器3之间可通过无线通信连接的方式实现通信连接。这种连接方式可以简化工控驱动器控制系统的连线，降低工控驱动器控制系统的复杂度和成本。例如：一些应用场景中，工业网关2上的第三通信模块22和电机驱动器3上的第四通信模块31可为近距离无线通信模块，如在能满足通信需求的情况下，其可为但不限于WiFi(Wireless Fidelity)通信模块、ZigBee通信模块、蓝牙通信模块、UWB(Ultra Wideband，超宽带)通信模块。又例如，在本示例的另一些应用场景中，工业网关2上的第三通信模块22和电机驱动器3上的第四通信模块31也可为5G通信模块；工业网关2与电机驱动器3之间也可通过5G通信实现快速的、大数据量的交互；在本应用场中，控制设备1与工业网关2之间可以通过5G通信实现数据交互，且工业网关2与电机驱动器3之间也可5G通信实现数据交互，因此可以尽可能减少工控驱动器控制系统内各通信环节的时延，提升个通信环节通信的实时性及大数据量的传输，从而可靠的实现对电机驱动器进行远程的配置、控制、监测等管理，又能满足电机驱动器管理的高实时性以及高数据传输效率的要求，提升电机驱动器管理的便利性和智能性。

应当理解的是，在本实施例中，工业网关2的第三通信模块22也为5G通信模块时，工业网关2的第二5G通信模块21和第三通信模块22可以直接采用同一5G通信模块，从而提升工业网关2的集成度，降低成本。当然，在一些示例中，工业网关2的第二5G通信模块21和第三通信模块22也可以分别各采用一个5G通信模块实现。

另外，应当理解的是，本实施例中的5G通信模块可以采用各种能可靠实现5G通信的5G芯片。为了便于理解，本实施例下面结合几种5G通信模块可以采用的5G芯片组进行示例说明：

ADI公司的5G mmWave芯片组：该5G mmWave芯片组结合了ADI公司先进的波束形成芯片、上/下变频(UDC)和额外的混合信号电路，具有高集成度。这款新型毫米波5G mmWave芯片组包括16通道ADMV4821双/单极化波束成形IC、16通道ADMV4801单极化波束成形IC和ADMV1017毫米波UDC。24至30GHz波束成形+UDC解决方案构成了一个符合3GPP 5G NR标准的毫米波前端，支持n261、n257和n258频段。

联发科公司的5G SoC芯片组：其集成有联发科Helio M70调制解调器，以及Arm最新的Cortex-A77 CPU、Mali-G77 GPU和联发科先进的AI处理器(APU)，以满足5G电源和性能需求。

高通公司的Snapdragon X55芯片组：其采用最新的7纳米制造工艺，在5G模式下，能提供7Gbps的最高下载速度，高于X50的大约5Gbps峰值，加上3Gbps的最高上传速度，它还可以在5G/4G频谱共享模式下运行。

三星电子公司的5G mmWave芯片：其由RFIC和数字/模拟前端(DAFE)ASIC组成，支持28ghz和39ghz频段。

应当理解的是，本实施例中在控制设备(例如手机、上位机等)内具体设置5G芯片时，可以结合5G芯片供应商提供的芯片使用说明实现相应的电气连接和配置，这是本领域技术人员根据本实用新型的交代容易实现的，在此不再赘述。

可见，本实施例所提供的工控驱动器控制系统，可利用5G通信模块实现对电机驱动器进行远程的配置、控制、监测等管理，又能满足电机驱动器管理的高实时性以及高数据传输效率的要求，提升电机驱动器管理的便利性和智能性；为实现工厂真正无人化提供了良好的系统控制架构。

实施例二

为了便于理解，本实施例在上述实施例基础上，对本实用新型提供的工控驱动器控制系统进行进一步的示例说明。

在本实施例的一些应用场景中，工控驱动器控制系统所包括的电机驱动器3可以为一个。在另一些应用场景中，工控驱动器控制系统包括的电机驱动器3也可以为多个，也即至少两个。例如请参见图2所示，该示例中工控驱动器控制系统包括多个电机驱动器3，且应当理解的是该电机驱动器3的具体个数则可根据具体应用需求灵活设定。

且在本实施例中，工控驱动器控制系统还包括电机，相应的，电机的类型也可根据具体应用场景灵活选用，例如可以选用但不限于伺服电机或步进电机等；且该电机可以为开环电机，也可以为待编码器的闭环电机。另外，本实施例中，一个电机驱动器3下所连接的电机个数也可根据需求灵活设定。例如，一个电机驱动器3可以仅连接一个电机；也可根据需求连接两个电机等。

在本实施例中，当工控驱动器控制系统包括的电机驱动器3为多个时，所有的电机驱动器3可以通过一个工业网关2与控制设备1实现连接。但是，根据具体应用需求，也可将多个电机驱动器3进行分组控制，一组电机驱动器3对应设置一个工业网关2。例如请参见图3所示，在图3所示的工控驱动器控制系统中，将电机驱动器3分成两组，每一组电机驱动器3对应设置一个工业网关2。也即在本实施例的一些示例中，工控驱动器控制系统可包括至少两个工业网关2，一个工业网关2下连接至少一个电机驱动器3。

另外，应当理解的是，当工控驱动器控制系统包括的电机驱动器3为多个时，各电机驱动器3与工业网关2的通信连接方式可以相同，例如可以都采用有线连接、近距离无线通信模块连接或5G通信模块连接，也可至少部分采用不同的通信连接方式与工业网关2连接。例如可以其中一部分电机驱动器3采用5G通信模块与工业网关2通信连接，另一部分电机驱动器3采用有线连接方式或WiFi通信方式与工业网关2通信连接等。

为了便于理解，本实施例下面结合几种具体应用场景下的工控驱动器控制系统结构进行说明。

请参见图4所示，本应用场景的工控驱动器控制系统，控制设备为手机，手机上可以预装用于对电机驱动器进行管理的应用程序。手机通过5G通信模块与工业网关建立5G通信连接；工业网关下挂的各电机驱动器也设置有5G通信模块(即第四通信模块)，工业网关可通过5G通信模块与各电机驱动器建立5G通信连接，各电机驱动器下连接有至少一个电机；这样，工业网关可以通过5G通信快速、可靠的实现手机(即控制设备)与电机驱动器之间数据的透传；从而满足工控驱动器控制系统的实时性控制要求。

请参见图5所示，本应用场景的工控驱动器控制系统，控制设备为上位机，上位机上可以预装用于对电机驱动器进行管理的应用程序。上位机通过5G通信模块与工业网关建立5G通信连接；工业网关及其下挂的各电机驱动器上设置有WIFI通信模块(即第四通信模块)，工业网关可通过WIFI通信模块与各电机驱动器建立5G通信连接，各电机驱动器下连接有至少一个电机；这样，工业网关可以通过5G通信和WIFI通信快速、可靠的实现上位机与电机驱动器之间数据的透传；从而满足工控驱动器控制系统的实时性控制要求。

请参见图6所示，本应用场景的工控驱动器控制系统，控制设备为上位机，上位机上可以预装用于对电机驱动器进行管理的应用程序。上位机通过5G通信模块与工业网关建立5G通信连接；工业网关上设置有WIFI通信模块，其中一部分电机驱动器上设置有WIFI通信模块(即第四通信模块)，并通过WIFI通信模块与工业网关建立WIFI通信连接；另一部分电机驱动器上设置有5G通信模块(即第四通信模块)，并通过5G通信模块与工业网关建立5G通信连接。这样，工业网关也可以通过5G通信和WIFI通信快速、可靠的实现上位机与电机驱动器之间数据的透传；从而满足工控驱动器控制系统的实时性控制要求。

可见，本实施例中，可工业网关可以通过5G通信，或5G通信和WIFI通信，实现控制设备与电机驱动器之间数据的快速、可靠的透传，且所传输的数据可以包括但不限于图7所示的各种管理项对应的数据，避免因数据传输延迟而导致的各种控制失败或导致各种安全隐患。而采用本实施例所提供的工控驱动器控制系统，则能实现对电机驱动器进行远程的配置、控制、监测等管理，又能满足电机驱动器管理的高实时性以及高数据传输效率的要求，提升电机驱动器管理的便利性和智能性；为实现工厂真正无人化提供了良好的系统控制架构；例如：

当采用控制设备对电机驱动器进行远程调试或远程软件升级时，可以将相应的调试数据或升级数据通过5G通信快速发给电机驱动器，避免因传输延迟大而导致无法实施更新和调试的情况发生；

当采用控制设备对电机驱动器下发各种控制指令时，通过5G通信可实时将控制指令快速发给电机驱动器，避免因传输延迟大而导致在控制设备端已经下发了控制指令，而电机驱动器因为接收延迟而导致迟迟不响应，进而可能导致各种安全隐患；例如控制设备下发了停止指令，而电机驱动器因为延迟并未立即执行停止指令而导致安全隐患。

另外，通过5G通信，电机驱器侧的数据也可快速可靠的上传到控制设备侧，例如各种监控数据可以通过5G通信快速上传到控制设备，控制设备根据获取到的监控数据和预设监控策略确定需要进行报警或控制时，则可以通过5G通信立即下发相应的报警指令或控制指令给电机驱动器，大大提升了电机驱动器控制的便利性、及时性和智能性，实现工厂真正无人化。

应当理解的是，本实用新型中，各个实施例中的技术特征，在不冲突的情况下，可以组合在一个实施例中使用。每个实施例仅仅是本实用新型的具体实施方式。以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型实施例所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种工控驱动器控制系统，其特征在于，包括至少一个控制设备、至少一个工业网关以及至少一个电机驱动器；

所述控制设备具有第一5G通信模块，所述工业网关具有第二5G通信模块，所述控制设备通过所述第一5G通信模块和所述第二5G通信模块与所述工业网关建立第一5G通信通道；

所述工业网关还具有第三通信模块，所述电机驱动器具有第四通信模块，所述工业网关通过所述第三通信模块和所述第四通信模块与所述电机驱动器建立第二通信通道；所述工业网关通过所述第一5G通信通道和所述第二通信通道实现所述控制设备与所述电机驱动器之间的数据交互。

2.如权利要求1所述的工控驱动器控制系统，其特征在于，所述第三通信模块和所述第四通信模块为近距离无线通信模块。

3.如权利要求2所述的工控驱动器控制系统，其特征在于，所述近距离无线通信模块为WIFI通信模块、ZigBee通信模块、或超宽带通信模块。

4.如权利要求1所述的工控驱动器控制系统，其特征在于，所述第三通信模块和所述第四通信模块为有线通信模块。

5.如权利要求1所述的工控驱动器控制系统，其特征在于，所述第三通信模块和所述第四通信模块为5G通信模块。

6.如权利要求4所述的工控驱动器控制系统，其特征在于，所述第二5G通信模块和所述第三通信模块为同一5G通信模块。

7.如权利要求1-6任一项所述的工控驱动器控制系统，其特征在于，所述工控驱动器控制系统包括至少两个所述电机驱动器。

8.如权利要求1-6任一项所述的工控驱动器控制系统，其特征在于，所述控制设备为移动终端或上位机设备。

9.如权利要求1-6任一项所述的工控驱动器控制系统，其特征在于，所述电机驱动器为伺服电机驱动器或步进电机驱动器。

10.如权利要求1-5任一项所述的工控驱动器控制系统，其特征在于，所述工控驱动器控制系统包括至少两个所述工业网关，一个所述工业网关下连接至少一个所述电机驱动器。

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