JP2022516812A

JP2022516812A - ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムおよび方法

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Publication number: JP2022516812A
Application number: JP2021547153A
Authority: JP
Inventors: ▲強▼ ▲華▼; 安桓 ▲謝▼; ▲令▼雨孔; 坤 ▲銭▼; 明瑞 ▲張▼; 丹 ▲張▼
Original assignee: 之江実験室
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2022-03-02
Also published as: CN111740643B; WO2021147351A1; LU500557B1; CN111740643A

Abstract

【課題】本発明は、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムおよび制御方法を開示する。【解決手段】当該モータ制御システムは、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して接続された１つの運動コントローラと複数個のサーボ駆動システムを含み、各サーボ駆動システムは、電気的に接続されたサーボドライバとモータを含む。本システムは、ＥｔｈｅｒＣＡＴ通信ネットワークポートに電源処理回路を追加することにより、１本のＥｔｈｅｒＣＡＴ通信ケーブル上で２ウェイ分離電源の伝送を実現し、システムの高通信速度と高同期性能を保証するうえで、システムケーブル数を減少させ、システムを向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御技術分野に属し、具体的にはＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムおよび方法に関する。

近年、多軸サーボ制御システムが急速に発展し、インテリジェントロボット、高数値制御工作機械、フレキシブル製造などの分野で広く利用されている。これらの適用分野の複雑度がますます高くなり、機能がますます強くなるにつれ、サーボ制御システムの通信インターフェースに対して新しいニーズが提起されている。従来の多軸サーボ制御システムは、ほとんどがシリアル通信特性に基づくバスであり、通信速度が低く、同期性能が悪いという問題がある。また、これらの複雑な制御機器の電源および通信のケーブルが多いため、取付保守のコストが高く、信頼性が悪いといった問題がある。

フィールドバス、産業用イーサネットなどの技術の発展に伴い、これらの技術をサーボモータ制御システムに適用することが広く注目されている。中国特許番号ＣＮ１０４８２０４０３Ｂ、ＣＮ２０４６５０２４４Ｕ、ＣＮ１０９３０８０３０Ａは、ＥｔｈｅｒＣＡＴバス技術をロボット、数値制御工作機械、サーボモータ制御システムに適用することにより、システム通信インターフェースの速度と同期性能を向上させることができるが、依然としてシステムケーブルの複雑性の問題を解決することができない。

従来技術の欠点に対して、本発明は、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムおよび制御方法を提供する。具体的な技術手段は、以下の通りである。

ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムであって、１つの運動コントローラと複数個のサーボ駆動システムとを含み、前記運動コントローラと前記サーボ駆動システムは、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して接続され、各サーボ駆動システムは、電気的に接続されたサーボドライバおよびモータを含み、前記モータは、モータロータ位置を感知するための位置センサが内蔵されており、
前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスは、各モータの制御およびフィードバック信号を伝達し、さらにマルチモータ制御を実現するために使用され、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスは、さらに、各サーボ駆動システムに必要な２ウェイ分離電源を伝達するために使用され、前記２ウェイ分離電源は、それぞれサーボドライバの制御給電および駆動給電に使用される。

さらに、前記運動コントローラは、第１のプロセッサモジュール、第１の電源モジュール、Ｎ個の標準イーサネットアダプタ、Ｎ個のＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートおよびＮ個の電源処理モジュールを含み、前記第１のプロセッサモジュールは、Ｎ個の標準イーサネットアダプタと接続され、１つの標準イーサネットアダプタは、１つのＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに対応し、前記第１の電源モジュールは、一方端が前記第１のプロセッサモジュールに接続され、他方端がＮ個の電源処理モジュールに接続され、電源処理モジュールは、その対応するＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに接続され、
前記第１のプロセッサモジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴマスタステーションプロトコルを実行し、多軸運動制御アルゴリズムを実行し、各モータの制御命令を算出し取得し、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して各サーボ駆動システムに送信し、
前記第１の電源モジュールは、前記第１のプロセッサモジュールに給電し、電源処理モジュールを経た後、対応するＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに送信し、
前記電源処理モジュールは、電流制限保護、逆保護および突入電流保護を実現する回路と、ＬＣフィルタ回路を含み、
前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートは、ＴＸ＋／－、ＲＸ＋／－の４つの信号ピンを含み、ＥｔｈｅｒＣＡＴ信号を伝送するとともに２ウェイ分離電源を伝送する。

さらに、前記電流制限保護は、ヒューズを使用して実現され、前記逆保護は、ダイオードを使用して実現され、前記突入電流保護は、サージ電流制御チップを使用して実現され、前記第１のプロセッサモジュールが使用するプロセッサは、ＩｎｔｅｌＩ７シリーズＣＰＵである。

さらに、前記サーボドライバは、マイクコントローラモジュール、分離モジュール、駆動モジュール、検出モジュール、およびサーボ駆動電源処理モジュールを含み、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュール、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポート、およびＥｔｈｅｒＣＡＴＰ出力ネットワークポートをさらに有し、
前記マイクコントローラモジュール、分離モジュール、駆動モジュール、検出モジュール、マイクコントローラモジュールは、順に接続され、前記駆動モジュール、検出モジュールは、さらに、モータに接続され、前記サーボ駆動電源処理モジュールは、外部の電源入力およびＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポートの電源入力を受信し、他のモジュールおよびＥｔｈｅｒＣＡＴＰ出力ネットワークポートに給電するために使用され、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールは、さらに、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポート、マイクコントローラモジュール、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ出力ネットワークポートに接続され、
前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーション制御チップをコアとし、ＥｔｈｅｒＣＡＴデータフレーム処理を実現し、前記マイクコントローラモジュールとデータ相互作用を行うために使用され、前記マイクコントローラモジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して、運動コントローラから送信されてきた制御信号を取得し、前記検出モジュールにより収集された信号に基づいて、サーボモータ制御アルゴリズムを実行し、ＰＷＭ信号を出力し、前記分離モジュールにより処理した後、前記駆動モジュールに伝達してモータを駆動し、または、前記マイクコントローラモジュールは、前記検出モジュールにより収集されたモータの運用情報に基づいて、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して運動コントローラにフィードバックし、
前記サーボ駆動電源処理モジュールは、ＬＣフィルタ回路と逆保護回路を含み、サーボドライバの制御給電と駆動給電にそれぞれ使用される２ウェイ分離電源を伝達し、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポートのＴＸ＋、ＴＸ－線路は、サーボドライバの制御電源を伝送するために使用され、ＲＸ＋、ＲＸ－は、サーボドライバの駆動電源を伝送するために使用される。

さらに、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーション機器の構成ファイルを記憶し、スレーブステーションがＥｔｈｅｒＣＡＴＰタイプであることを示すためのＥＥＰＲＯＭを含む。

前記運動コントローラが、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して各モータの実際位置または速度を取得し、実際の適用ニーズに応じて、所定周期で対応する多軸サーボ制御アルゴリズムを実行して、各モータ位置または速度命令データを算出するステップＳ１と、
前記運動コントローラが、算出した各モータ位置または速度命令データをＥｔｈｅｒＣＡＴデータフレームに更新し、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して各サーボドライバに送信するステップＳ２と、
各サーボドライバが、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して各モータの位置または速度命令を受信し、マイクコントローラモジュールが、モータ制御アルゴリズムを実行し、駆動信号を生成し、サーボモータを指定状態に達するように駆動するステップＳ３と、を含む、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムのモータ制御方法。

さらに、前記ステップＳ３では、各サーボドライバがＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して各モータの位置命令を受信したとき、具体的な制御ステップは、
ＥｔｈｅｒＣＡＴ同期クロック信号を受信したか否かを判断し、受信した場合、次の処理を行うサブステップ（１）と、
運動コントローラから送信されてきた制御モードおよび位置命令をＥｔｈｅｒＣＡＴ通信によって取得し、検出モジュールに基づいて現在モータ位置を取得し、マイクコントローラが位置制御アルゴリズムを実行した後、所定回転数を出力するサブステップ（２）と、
所定回転数と検出モジュールにより測定された現在回転数に基づいて、マイクコントローラが、回転数制御アルゴリズムを実行した後、所定電流信号を出力するサブステップ（３）と、
マイクコントローラが、検出モジュールにより測定された現在電流に基づいて、処理した後で現在の電流データを取得し、電流制御アルゴリズムを実行し、座標変換およびＳＶＰＷＭアルゴリズムを経た後、駆動信号を生成するサブステップ（４）と、
マイクコントローラが、前記駆動信号を対応するモータに送信し、モータを指定位置まで回転させるように制御するサブステップ（５）と、を含む。

各サーボドライバがＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して各モータの回転数命令を受信したとき、具体的な制御ステップは、
ＥｔｈｅｒＣＡＴ同期クロック信号を受信したか否かを判断し、受信した場合、次の処理を行うサブステップ（１）と、
運動コントローラから送信されてきた制御モードおよび回転数命令をＥｔｈｅｒＣＡＴ通信によって取得し、検出モジュールに基づいて現在モータ回転数を取得し、マイクコントローラが、回転数制御アルゴリズムを実行した後、所定電流を出力するサブステップ（２）と、
マイクコントローラが、検出モジュールにより測定された現在電流に基づいて、処理した後で現在の電流データを取得し、電流制御アルゴリズムを実行し、座標変換およびＳＶＰＷＭアルゴリズムを経た後、駆動信号を生成するサブステップ（３）と、
マイクコントローラが、前記駆動信号を対応するモータに送信し、モータを指定回転数に回転するように制御するサブステップ（４）と、を含む。

本発明の有利な効果は、以下の通りである。
本発明によるＥｔｈｅｒＣＡＴＰ線技術に基づく多軸サーボ駆動システムは、１つのネットワーク線上でＥｔｈｅｒＣＡＴ信号および２ウェイ分離電源伝送を実現することができる。当該発明の方法を用いることにより、システム通信速度および同期性能を提供するとともに、システムケーブルの複雑性を低減し、システム信頼性を向上させる。

本発明における多軸サーボ制御システムの構成ブロック図である。本発明の多軸サーボモータ制御システムの一実施例の構成ブロック図である。本発明の多軸サーボモータ制御システムの別の実施例の構成ブロック図である。本発明の運動コントローラの構成ブロック図である。本発明の運動コントローラのＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポート電源処理回路の一実施例の概略図である。本発明のサーボドライバの構成ブロック図である。本発明のサーボドライバのサーボ駆動電源処理モジュールの概略回路図である。本発明の多軸運動制御方法の概略フローチャートである。本発明のサーボモータの位置制御方法の概略フローチャートである。本発明のサーボモータの回転数制御方法の概略フローチャートである。

以下、添付の図面および好ましい実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明の目的および効果は、より明らかになるであろう。ここに説明する実施例は、本発明を解釈するためにのみ使用され、本発明を限定するために使用されない。

本発明による多軸サーボ制御システムの構成ブロック図は、図１に示すように、１つの運動コントローラと複数個のサーボ駆動システムを含み、前記運動コントローラと前記サーボ駆動システムは、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して接続され、各サーボ駆動システムは、電気的に接続されたサーボドライバおよびモータを含み、前記モータは、モータロータ位置を感知するための位置センサが内蔵されている。前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスは、各モータの制御およびフィードバック信号を伝達し、さらにマルチモータ制御を実現するために使用され、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスは、さらに、各サーボ駆動システムに必要な２ウェイ分離電源を伝達するために使用され、前記２ウェイ分離電源は、それぞれサーボドライバの制御給電および駆動給電に使用される。

ＥｔｈｅｒＣＡＴバス接続の柔軟性のため、運動コントローラと複数個のサーボ駆動システムとの間の接続は、柔軟性が高い。

図２は、本発明の多軸サーボモータ制御システムの一実施例の構成ブロック図であり、各サーボ駆動システムは、運動コントローラに直接接続されている。図３は、本発明の多軸サーボモータ制御システムの別の実施例の構成ブロック図であり、サーボ駆動システムの一部は、運動コントローラに直接接続されているが、他のサーボ駆動システムのＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに接続されてもよい。

好ましくは、前記モータは、永久磁石ブラシレスサーボモータを使用する。

図４に示すように、本発明の運動コントローラの構成ブロック図である。運動コントローラは、第１のプロセッサモジュール、第１の電源モジュール、Ｎ個の標準イーサネットアダプタ、Ｎ個のＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートおよびＮ個の電源処理モジュールを含み、前記第１のプロセッサモジュールは、Ｎ個の標準イーサネットアダプタと接続され、１つの標準イーサネットアダプタは、１つのＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに対応し、前記第１の電源モジュールは、一方端が前記第１のプロセッサモジュールに接続され、他方端がＮ個の電源処理モジュールに接続され、電源処理モジュールは、その対応するＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに接続される。

前記第１のプロセッサモジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴマスタステーションプロトコルを実行し、多軸運動制御アルゴリズムを実行し、各モータの制御命令を算出し取得し、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して各サーボ駆動システムに送信する。

前記第１の電源モジュールは、前記第１のプロセッサモジュールに給電し、電源処理モジュールを経た後、対応するＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに送信する。同時に、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートと標準イーサネットアダプタとの間で容量によりフィルタする。

前記電源処理モジュールは、電流制限保護、逆保護および突入電流保護を実現する回路と、ＬＣフィルタ回路を含む。図５に示すように、一実施形態として、前記電流制限保護は、ヒューズを使用して実現され、前記逆保護は、ダイオードを使用して実現され、前記突入電流保護は、ＬＭ５０６９チップのようなサージ電流制御チップを使用して実現する。前記第１のプロセッサモジュールが使用するプロセッサは、ＩｎｔｅｌＩ７シリーズＣＰＵである。

前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートは、ＴＸ＋／－、ＲＸ＋／－の４つの信号ピンを含み、ＥｔｈｅｒＣＡＴ信号を伝送するとともに２ウェイ分離電源を伝送する。

図６に示すように、サーボドライバは、マイクコントローラモジュール、分離モジュール、駆動モジュール、検出モジュール、およびサーボ駆動電源処理モジュールを含み、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュール、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポート、およびＥｔｈｅｒＣＡＴＰ出力ネットワークポートをさらに有する。

前記マイクコントローラモジュール、分離モジュール、駆動モジュール、検出モジュール、マイクコントローラモジュールは、順に接続され、前記駆動モジュール、検出モジュールは、さらに、モータに接続され、前記サーボ駆動電源処理モジュールは、外部の電源入力およびＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポートの電源入力を受信し、他のモジュールおよびＥｔｈｅｒＣＡＴＰ出力ネットワークポートに給電するために使用され、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールは、さらに、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポート、マイクコントローラモジュール、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ出力ネットワークポートに接続される。

前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーション制御チップをコアとし、ＥｔｈｅｒＣＡＴデータフレーム処理を実現し、前記マイクコントローラモジュールとデータ相互作用を行うために使用され、前記マイクコントローラモジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して、運動コントローラから送信されてきた制御信号を取得し、前記検出モジュールにより収集された信号に基づいて、サーボモータ制御アルゴリズムを実行し、ＰＷＭ信号を出力し、前記分離モジュールにより処理した後、前記駆動モジュールに伝達してモータを駆動し、または、前記マイクコントローラモジュールは、前記検出モジュールにより収集されたモータの運用情報に基づいて、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して運動コントローラにフィードバックする。

図７に示すように、前記サーボ駆動電源処理モジュールは、ＬＣフィルタ回路と逆保護回路を含み、サーボドライバの制御給電と駆動給電にそれぞれ使用される２ウェイ分離電源を伝達し、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポートのＴＸ＋、ＴＸ－線路は、サーボドライバの制御電源を伝送するために使用され、ＲＸ＋、ＲＸ－は、サーボドライバの駆動電源を伝送するために使用される。

ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーション制御チップは、ＥＴ１１００／ＡＸ５８１００／ＬＡＮ９２５２を使用することができ、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーション機器の構成ファイルを記憶し、スレーブステーションがＥｔｈｅｒＣＡＴＰタイプであることを示すためのＥＥＰＲＯＭを含む。

前記検出モジュールは、位置検出モジュール、電流検出モジュールおよびバス電圧検出モジュールを含み、これらはそれぞれ、モータロータ位置、モータ三相電流およびバス電圧を検出してマイクコントローラモジュールに送信するために使用される。

好ましくは、前記マイクコントローラは、浮動小数点演算を備えたＤＳＰ２８３３５／ＳＴＭ３２Ｆ４０７チップを使用することができる。

図８に示すように、本発明のＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムのモータ制御方法は、具体的に、
前記運動コントローラが、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して各モータの実際位置または速度を取得し、実際の適用ニーズに応じて、所定周期で対応する多軸サーボ制御アルゴリズムを実行して、各モータ位置または速度命令データを算出するＳ１と、
前記運動コントローラが、算出した各モータ位置または速度命令データをＥｔｈｅｒＣＡＴデータフレームに更新し、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して各サーボドライバに送信するＳ２と、
各サーボドライバが、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して各モータの位置または速度命令を受信し、マイクコントローラモジュールが、モータ制御アルゴリズムを実行し、駆動信号を生成し、サーボモータを指定状態に達するように駆動するＳ３と、を含む。

図９に示すように、各サーボドライバがＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して各モータの位置命令を受信したとき、具体的な制御ステップは、
ＥｔｈｅｒＣＡＴ同期クロック信号を受信したか否かを判断し、受信した場合、次の処理を行う（１）と、
運動コントローラから送信されてきた制御モードおよび位置命令をＥｔｈｅｒＣＡＴ通信によって取得し、検出モジュールに基づいて現在モータ位置を取得し、マイクコントローラが位置制御アルゴリズムを実行した後、所定回転数を出力する（２）と、
所定回転数と検出モジュールにより測定された現在回転数に基づいて、マイクコントローラが、回転数制御アルゴリズムを実行した後、所定電流信号を出力する（３）と、
マイクコントローラが、検出モジュールにより測定された現在電流に基づいて、処理した後で現在の電流データを取得し、電流制御アルゴリズムを実行し、座標変換およびＳＶＰＷＭアルゴリズムを経た後、駆動信号を生成する（４）と、
マイクコントローラが、前記駆動信号を対応するモータに送信し、モータを指定位置まで回転させるように制御する（５）と、を含む。

図１０に示すように、各サーボドライバが、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して各モータの回転数命令を受信したとき、具体的な制御ステップは、
ＥｔｈｅｒＣＡＴ同期クロック信号を受信したか否かを判断し、受信した場合、次の処理を行う（１）と、
運動コントローラから送信されてきた制御モードおよび回転数命令をＥｔｈｅｒＣＡＴ通信によって取得し、検出モジュールに基づいて現在モータ回転数を取得し、マイクコントローラが、回転数制御アルゴリズムを実行した後、所定電流を出力する（２）と、
マイクコントローラが、検出モジュールにより測定された現在電流に基づいて、処理した後で現在の電流データを取得し、電流制御アルゴリズムを実行し、座標変換およびＳＶＰＷＭアルゴリズムを経た後、駆動信号を生成する（３）と、
マイクコントローラが、前記駆動信号を対応するモータに送信し、モータを指定回転数に回転するように制御する（４）と、を含む。

当業者は、以上が発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を限定するためのものではないことを理解することができる。上記の実施例は発明を詳細に説明したが、当業者にとって、上記の各実施例に記載された技術案を補正し、または、技術特徴の一部を同等に置き換えることができる。発明の精神および原則の範囲内で行われる補正、同等の置換は、何れも発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims

ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムであって、１つの運動コントローラと複数個のサーボ駆動システムを含み、
前記運動コントローラと前記サーボ駆動システムは、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して接続され、各サーボ駆動システムは、電気的に接続されたサーボドライバおよびモータを含み、前記モータは、モータロータ位置を感知するための位置センサが内蔵されており、
前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスは、各モータの制御およびフィードバック信号を伝達し、さらにマルチモータ制御を実現するために使用されており、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスは、さらに、各サーボ駆動システムに必要な２ウェイ分離電源を伝達するために使用され、前記２ウェイ分離電源は、それぞれサーボドライバの制御給電および駆動給電に使用される
ことを特徴とするシステム。
前記運動コントローラは、第１のプロセッサモジュール、第１の電源モジュール、Ｎ個の標準イーサネットアダプタ、Ｎ個のＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートおよびＮ個の電源処理モジュールを含み、前記第１のプロセッサモジュールは、Ｎ個の標準イーサネットアダプタと接続され、１つの標準イーサネットアダプタは、１つのＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに対応し、前記第１の電源モジュールは、一方端が前記第１のプロセッサモジュールに接続され、他方端がＮ個の電源処理モジュールに接続され、電源処理モジュールは、その対応するＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに接続され、
前記第１のプロセッサモジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴマスタステーションプロトコルを実行し、多軸運動制御アルゴリズムを実行し、各モータの制御命令を算出し取得し、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して各サーボ駆動システムに送信し、
前記第１の電源モジュールは、前記第１のプロセッサモジュールに給電し、電源処理モジュールを経た後、対応するＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートに送信し、
前記電源処理モジュールは、電流制限保護、逆保護および突入電流保護を実現する回路と、ＬＣフィルタ回路を含み、
前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰネットワークポートは、ＴＸ＋／－、ＲＸ＋／－の４つの信号ピンを含み、ＥｔｈｅｒＣＡＴ信号を伝送するとともに２ウェイ分離電源を伝送する
ことを特徴とする請求項１に記載のＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システム。
前記モータは、永久磁石ブラシレスサーボモータを使用する
ことを特徴とする請求項１に記載のＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システム。
前記電流制限保護は、ヒューズを使用して実現され、前記逆保護は、ダイオードを使用して実現され、前記突入電流保護は、サージ電流制御チップを使用して実現され、前記第１のプロセッサモジュールが使用するプロセッサは、ＩｎｔｅｌＩ７シリーズＣＰＵである
ことを特徴とする請求項２に記載のＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システム。
前記サーボドライバは、マイクコントローラモジュール、分離モジュール、駆動モジュール、検出モジュール、およびサーボ駆動電源処理モジュールを含み、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュール、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポート、およびＥｔｈｅｒＣＡＴＰ出力ネットワークポートをさらに有し、
前記マイクコントローラモジュール、分離モジュール、駆動モジュール、検出モジュール、マイクコントローラモジュールは、この順に接続され、前記駆動モジュール、検出モジュールは、さらに、モータに接続され、前記サーボ駆動電源処理モジュールは、外部の電源入力およびＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポートの電源入力を受信し、他のモジュールおよびＥｔｈｅｒＣＡＴＰ出力ネットワークポートに給電するために使用され、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールは、さらに、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポート、マイクコントローラモジュール、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ出力ネットワークポートに接続され、
前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーション制御チップをコアとし、ＥｔｈｅｒＣＡＴデータフレーム処理を実現し、前記マイクコントローラモジュールとデータ相互作用を行うために使用され、前記マイクコントローラモジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して、運動コントローラから送信されてきた制御信号を取得し、前記検出モジュールにより収集された信号に基づいて、サーボモータ制御アルゴリズムを実行し、ＰＷＭ信号を出力し、前記分離モジュールにより処理した後、前記駆動モジュールに伝達してモータを駆動し、または、前記マイクコントローラモジュールは、前記検出モジュールにより収集されたモータの運用情報に基づいて、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して運動コントローラにフィードバックし、
前記サーボ駆動電源処理モジュールは、ＬＣフィルタ回路と逆保護回路を含み、サーボドライバの制御給電と駆動給電にそれぞれ使用される２ウェイ分離電源を伝達し、前記ＥｔｈｅｒＣＡＴＰ入力ネットワークポートのＴＸ＋、ＴＸ－線路は、サーボドライバの制御電源を伝送するために使用され、ＲＸ＋、ＲＸ－は、サーボドライバの駆動電源を伝送するために使用される
ことを特徴とする請求項１に記載のＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システム。
前記ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールは、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーション機器の構成ファイルを記憶し、スレーブステーションがＥｔｈｅｒＣＡＴＰタイプであることを示すためのＥＥＰＲＯＭを含む
ことを特徴とする請求項４に記載のＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システム。
ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムのモータ制御方法であって、このＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムは請求項１に記載のＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムであり、この方法は、ステップＳ１～ステップＳ３を含み、
ステップＳ１には、前記運動コントローラが、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して各モータの実際位置または速度を取得し、実際の適用ニーズに応じて、所定周期で対応する多軸サーボ制御アルゴリズムを実行して、各モータ位置または速度命令データを算出し、
ステップＳ２には、前記運動コントローラが、算出した各モータ位置または速度命令データをＥｔｈｅｒＣＡＴデータフレームに更新し、ＥｔｈｅｒＣＡＴＰバスを介して各サーボドライバに送信し、
ステップＳ３には、各サーボドライバが、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して各モータの位置または速度命令を受信し、マイクコントローラモジュールが、モータ制御アルゴリズムを実行し、駆動信号を生成し、サーボモータを指定状態に達するように駆動する
ことを特徴とする方法。
前記ステップＳ３では、各サーボドライバがＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して各モータの位置命令を受信したとき、具体的な制御ステップは、以下のサブステップ（１）～サブステップ（５）を含み、
サブステップ（１）には、ＥｔｈｅｒＣＡＴ同期クロック信号を受信したか否かを判断し、受信した場合、次の処理を行い、
サブステップ（２）には、運動コントローラから送信されてきた制御モードおよび位置命令をＥｔｈｅｒＣＡＴ通信によって取得し、検出モジュールに基づいて現在モータ位置を取得し、マイクコントローラが位置制御アルゴリズムを実行した後、所定回転数を出力し、
サブステップ（３）には、所定回転数と検出モジュールにより測定された現在回転数に基づいて、マイクコントローラが、回転数制御アルゴリズムを実行した後、所定電流信号を出力し、
サブステップ（４）には、マイクコントローラが、検出モジュールにより測定された現在電流に基づいて、処理した後で現在の電流データを取得し、電流制御アルゴリズムを実行し、座標変換およびＳＶＰＷＭアルゴリズムを経た後、駆動信号を生成し、
サブステップ（５）には、マイクコントローラが、前記駆動信号を対応するモータに送信し、モータを指定位置まで回転させるように制御し、
各サーボドライバが、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブステーションインターフェース制御モジュールを介して各モータの回転数命令を受信したとき、具体的な制御ステップは、以下のサブステップ（１）～サブステップ（４）を含み、
サブステップ（１）には、ＥｔｈｅｒＣＡＴ同期クロック信号を受信したか否かを判断し、受信した場合、次の処理を行い、
サブステップ（２）には、運動コントローラから送信されてきた制御モードおよび回転数命令をＥｔｈｅｒＣＡＴ通信によって取得し、検出モジュールに基づいて現在モータ回転数を取得し、マイクコントローラが、回転数制御アルゴリズムを実行した後、所定電流を出力し、
サブステップ（３）には、マイクコントローラが、検出モジュールにより測定された現在電流に基づいて、処理した後で現在の電流データを取得し、電流制御アルゴリズムを実行し、座標変換およびＳＶＰＷＭアルゴリズムを経た後、駆動信号を生成し、
サブステップ（４）には、マイクコントローラが、前記駆動信号を対応するモータに送信し、モータを指定回転数に回転するように制御する
ことを特徴とする請求項７に記載のＥｔｈｅｒＣＡＴＰバス技術に基づく多軸サーボモータ制御システムのモータ制御方法。