CN101013310A - 总线式全数字伺服驱动器 - Google Patents
总线式全数字伺服驱动器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101013310A CN101013310A CNA2007100100480A CN200710010048A CN101013310A CN 101013310 A CN101013310 A CN 101013310A CN A2007100100480 A CNA2007100100480 A CN A2007100100480A CN 200710010048 A CN200710010048 A CN 200710010048A CN 101013310 A CN101013310 A CN 101013310A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- data
- plc
- servo
- physical layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本发明一种总线式全数字伺服驱动器，包括实现伺服控制功能的第一总线协议解析单元、伺服驱动控制单元、功率驱动单元；还包括第二总线协议解析单元和PLC接口单元；第二总线协议解析模块通过数据寄存器与所述PLC接口单元之间交互数据；上述总线协议解析单元的功能用于通过物理层控制模块与上位机交互信息，根据通讯协议解析信息数据；所述PLC接口单元用于完成PLC控制的输入、输出。本发明的伺服驱动器，由于实现了PLC和伺服驱动部分的结合，具有功能强大，结构紧凑的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动伺服电机的伺服驱动器，更具体地说，涉及总线伺服驱动器的电路构成。
背景技术
数控机床的伺服***是以数控机床的移动部件(工作台、主轴或刀具等)的位置和速度为控制对象的自动控制***。它接收数控装置输出的插补指令，并将其转换为移动部件的机械运动(转动和平动)。伺服***是数控机床的重要组成部分，是数控装置和机床本体的联系环节，其性能直接影响数控机床的精度、工作台的移动速度和跟踪精度等技术指标。
数字总线式伺服驱动器的出现是数控技术发展史上的一个里程碑。采用数字伺服装置，使所有指令值和实际值都能在一个微控制器内完成。不但能实现传统的电流环和速度环控制，而且能在极短的时间内完成精插补，实现位置环控制。与使用模拟伺服装置相比，采用数字伺服驱动装置能获得更高的加工精度和加工速度，而且硬件简单，***的复杂性和成本都极大降低。
传统总线式伺服驱动器的实现原理如图1所示，包括根据协议解析传输信息获取位置数据、速度数据的总线解析部分，实现数据处理输出控制、驱动指令的伺服驱动部分，功率放大驱动电机的功率部分。
可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，它是一类通用型自动控制装置。它一般以顺序控制为主，回路调节为辅，能够完成逻辑、顺序、计时、计数和算术运算等功能。既能控制开关量，也能控制模拟量。
在数控机床上采用PLC代替继电器，使数控机床结构更紧凑，功能更丰富，响应速度和可靠性大大提高。在高档数控机床中等自动化程度高的加工设备和生产制造***中PLC是不可缺少的控制部件。
一般来说机床用PLC从控制软件所在的位置可分为“内装型”软PLC和“独立型”硬PLC。前者多是由上位机完成编程和逻辑运算，由以某种形式的总线和上位机相连的IO模块执行输入和输出动作，通常所执行的动作结果可以直接显示在上位机的软件中。这种结构的PLC，如图2能够最大限度的利用上位机的CPU功能，简化***设计，同时能够降低成本，操作简单。采用这种结构的数控***可以具有某些高级的控制功能，比如梯形图编辑和传送功能，在数控软件内部直接处理NC窗口的大量信息等。采用内装型PLC的数控***，省去了专门的PLC与数控控制器之间的连线，又具有结构紧凑、可靠性好、安装和操作方便等有点，和在有用数控装置之后又去外配一直通用PLC的情况相比，无论在技术上还是经济上对用户来说都是有利的。
在数控***中伺服驱动器和PLC都是必不可少的设备，如果能把二者结合起来开发一款具有PLC控制功能的伺服驱动器和PLC功能的产品，可以在功能上获得增强。
发明内容
本发明的全数字总线伺服驱动器，目的是实现伺服驱动器和PLC二者功能的集成，通过将PLC功能集成于伺服驱动器，以达到减少硬件成本，优化配置的目的。
为了实现上述目的，本发明构造了一种全数字总线伺服驱动器，包括第一总线协议解析单元、伺服驱动控制单元、功率驱动单元、位置数据反馈单元，这四个单元完成基本的伺服控制功能。本发明的驱动器还包括第二总线协议解析单元和PLC接口单元；第二总线协议解析模块通过数据寄存器与所述PLC接口单元之间交互数据。上述二个总线协议解析单元均通过一个物理层控制模块与上位机交互信息，并根据通讯协议解析数据。该物理层控制模块用于数据传输的收发控制，设置一个接受数据的物理层接口、一个发送数据的物理层接口。优选方式下，传输介质选用以太网物理层。上述PLC接口单元主要用于完成PLC控制的输入、输出。
本发明全数字总线伺服驱动器，其改进在于，还包括一个编码器/光栅尺处理模块，用于对增量编码信号进行处理。编码器/光栅尺处理模块利用数据寄存器与伺服驱动控制单元之间交互数据；上位机还通过第一个总线协议解析模块访问数据寄存器获取所述编码器/光栅尺处理模块存放的实际位置数据。优选方式下，上述第一总线协议解析单元、第二总线协议解析单元、PLC接口单元、编码器/光栅尺处理模块由片上集成***FPGA实现。伺服驱动控制单元由DSP或FPGA实现。而本发明实现的PLC接口单元包括24输入16输出的PLC I/O接口。
通过上述技术方案，本发明的伺服驱动器，由于实现了PLC(24IN/16OUT)和伺服驱动部分的结合，功能强大，结构紧凑。伺服驱动器支持增量式编码器和光栅尺接口还支持绝对值编码器的串行接口，ENDAT2.2，INTERBUS，CAN，RS-485，可接收32位绝对位置信号。传输的编码器数据位数高达24bit。本发明伺服驱动器采用以太网物理层作为物理层，5类双绞线作为传输介质，物理接口为RJ-45，总线协议解析采用片上集成***FPGA实现，因此可以通过协议解析支持基于以太网物理层的多种总线协议GLINK，SERCOS，PROFIBUS。该PLC编程简单方便，与该PLC输入输出配合的上位机PLC编程支持梯形图，语句表，控制***流程图三种编程方式，并针对数控的需求配备了完备的库函数，可以直接调用用于机床控制。
附图说明
图1是现有技术中实现总线式伺服驱动器的功能框图；
图2是现有技术实现总线式PLC I/O的功能框图；
图3是实现本发明总线式伺服驱动器原理图；
图4是实现本发明总线式伺服驱动器的功能模块图；
图5是本发明伺服驱动器的一种实施方式。
具体实施方式
如图3所示本发明全数字总线伺服驱动器的基本原理，旨在将独立的伺服驱动器与PLC I/O控制结合为一体，通过一个总线控制器与上位机通讯。
如图4中，总线控制器包括两个总线协议解析单元和一个物理层控制模块。总线协议解析单元的功能用于通过物理层控制模块与上位机交互信息，根据通讯协议解析信息数据。物理层控制模块用于控制数据传输在物理层的收发，设置一个接受数据的物理层接口、一个发送数据的物理层接口。
其中上方的一个总线协议解析单元，结合伺服驱动控制单元、功率驱动单元结合、位置数据反馈单元(编码器)实现传统的伺服驱动器功能。
下方的一个总线协议解析单元与PLC I/O模块实现PLC的输入输出功能。而二个总线协议单元以及PLC I/O模块都有一个片上集成***FPGA实现(如图5)。
优选方式下，伺服驱动控制单元由DSP实现，也可利用FPGA实现。图5中，伺服驱动控制单元具体说就是由内到外的3个环路的控制，电流环(扭矩环)、速度环和位置环，由于采用了最新的工作于150MHz，流水线指令操作的，具有32位字长的电机控制专用定点DSP芯片，运算功能强大，所以位置环的部分运算可以在伺服***中实现。而且该单元还具有绝对值编码器的处理功能，设置串口用于接收串行数据(参数设置和性能检测)。还可以实现IPM故障处理、动态制动处理以及回生制动处理等功能，设置A/D模块用于母线电流、转矩、B相电流、A相电流、速度指令、母线电压的模拟量输入进而实现处理与控制。
片上集成***FPGA还实现了一个编码器/光栅尺处理模块，用于对增量编码信号进行处理；编码器/光栅尺处理模块通过数据寄存器中转作用与伺服驱动控制单元之间交互数据；上位机还通过上述实现伺服控制功能的总线协议解析模块获取所述编码器/光栅尺处理模块存放的实际位置数据。
在该实施例中，PLC和总线控制器以及控制***的编码器和光栅尺反馈部分都用一片现场可编程器件实现，这样可以使用最少的器件完成最多的功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种总线式全数字伺服驱动器，包括第一总线协议解析单元、伺服驱动控制单元、功率驱动单元、位置数据反馈单元，这四个单元完成基本的伺服控制功能；其特征在于，还包括第二总线协议解析单元和PLC接口单元；
第二总线协议解析模块通过数据寄存器与所述PLC接口单元之间交互数据；
二个总线协议解析单元均通过一个物理层控制模块与上位机交互信息，并根据通讯协议解析数据；
所述物理层控制模块用于数据传输在物理层的收发控制，设置一个接受数据的物理层接口、一个发送数据的物理层接口；
所述PLC接口单元，用于完成PLC控制的输入、输出。
2、根据权利要求1所述的总线式全数字伺服驱动器，其特征在于，还包括一个编码器/光栅尺处理模块，用于对增量编码信号进行处理；
所述编码器/光栅尺处理模块通过数据寄存器与伺服驱动控制单元之间交互数据；上位机还通过第一个总线协议解析模块访问数据寄存器获取所述编码器/光栅尺处理模块存放的实际位置数据。
3、根据权利要求2所述的总线式全数字伺服驱动器，其特征在于，所述第一总线协议解析单元、第二总线协议解析单元、所述PLC接口单元、所述编码器/光栅尺处理模块由片上集成***FPGA实现。
4、根据权利要求3所述的总线式全数字伺服驱动器，其特征在于，所述伺服驱动控制单元由DSP或FPGA实现。
5、根据权利要求1-4任一所述的总线式全数字伺服驱动器，其特征在于，物理层的传输介质选用以太网物理层。
6、根据权利要求5所述的总线式全数字伺服驱动器，其特征在于，所述PLC接口单元包括24输入、16输出的PLC I/O接口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100100480A CN100568130C (zh) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | 总线式全数字伺服驱动器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2007100100480A CN100568130C (zh) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | 总线式全数字伺服驱动器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101013310A true CN101013310A (zh) | 2007-08-08 |
| CN100568130C CN100568130C (zh) | 2009-12-09 |
Family
ID=38700863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2007100100480A Active CN100568130C (zh) | 2007-01-15 | 2007-01-15 | 总线式全数字伺服驱动器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100568130C (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102287571A (zh) * | 2011-05-31 | 2011-12-21 | 天津市津达执行器有限公司 | 基于绝对值编码器的阀位信息转换模块 |
| CN105182912A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-23 | 芜湖日升重型机床有限公司 | 一种数控机床电气控制***及维修 |
| CN109298683A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-02-01 | 上海维宏电子科技股份有限公司 | 支持多种总线驱动器通讯协议的数控*** |
| CN109525472A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-03-26 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种总线通讯转换电路、装置及*** |
| CN110989488A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 江苏欧联智能科技有限公司 | 一种可编程逻辑控制器侦测***及方法 |
| CN112865618A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 常州洛源智能科技有限公司 | 一种电机控制*** |
| CN113867189A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-31 | 北京精密机电控制设备研究所 | 高速Glink总线通信伺服控制组件及控制方法 |
| CN115826479A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-03-21 | 浙江中控研究院有限公司 | 一种支持ssi信号采集的plc*** |
| CN116069703A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-05 | 成都思越智能装备股份有限公司 | 一种编码器通信方式转换装置及方法 |
-
2007
- 2007-01-15 CN CNB2007100100480A patent/CN100568130C/zh active Active
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102287571A (zh) * | 2011-05-31 | 2011-12-21 | 天津市津达执行器有限公司 | 基于绝对值编码器的阀位信息转换模块 |
| CN105182912A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-23 | 芜湖日升重型机床有限公司 | 一种数控机床电气控制***及维修 |
| CN109525472A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-03-26 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种总线通讯转换电路、装置及*** |
| CN109298683A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-02-01 | 上海维宏电子科技股份有限公司 | 支持多种总线驱动器通讯协议的数控*** |
| CN109298683B (zh) * | 2018-11-26 | 2021-05-18 | 上海维宏电子科技股份有限公司 | 支持多种总线驱动器通讯协议的数控*** |
| CN110989488A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 江苏欧联智能科技有限公司 | 一种可编程逻辑控制器侦测***及方法 |
| CN112865618A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 常州洛源智能科技有限公司 | 一种电机控制*** |
| CN113867189A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-31 | 北京精密机电控制设备研究所 | 高速Glink总线通信伺服控制组件及控制方法 |
| CN115826479A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-03-21 | 浙江中控研究院有限公司 | 一种支持ssi信号采集的plc*** |
| CN116069703A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-05 | 成都思越智能装备股份有限公司 | 一种编码器通信方式转换装置及方法 |
| CN116069703B (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-30 | 成都思越智能装备股份有限公司 | 一种编码器通信方式转换装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100568130C (zh) | 2009-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100568130C (zh) | 总线式全数字伺服驱动器 | |
| CN101013316A (zh) | 一种总线式数控***及其控制方法 | |
| CN100517144C (zh) | 分布式开放体系结构的数控*** | |
| CN103226344B (zh) | 一种运动控制片上*** | |
| CN100451891C (zh) | 微小程序段的动态前瞻处理方法及实现装置 | |
| CN104850065A (zh) | 一种基于sercos的模块化可重构运动控制器体系结构 | |
| CN105680735A (zh) | 基于arm处理器的四轴伺服电机运动控制卡及方法 | |
| CN101150272A (zh) | 总线式智能电机 | |
| CN201035392Y (zh) | 一种总线式数控*** | |
| CN103901822A (zh) | 一种多轴联动运动控制*** | |
| CN201163363Y (zh) | 数控机床上的通用多轴运动控制*** | |
| CN100535812C (zh) | 全数字数控***的驱动及连接装置 | |
| CN100381959C (zh) | 模块化嵌入式数控*** | |
| CN201118372Y (zh) | 总线式智能电机 | |
| CN201035391Y (zh) | 总线式全数字伺服驱动器 | |
| CN203376604U (zh) | 一种交流伺服驱动实现全闭环数控***反馈电路 | |
| CN104635624A (zh) | 用于控制四轴加工设备的数控***控制方法及其控制*** | |
| CN108062049A (zh) | 一种基于stm32的嵌入式多轴运动控制*** | |
| CN204695081U (zh) | 一种基于sercos的模块化可重构运动控制器体系结构 | |
| CN201000571Y (zh) | 一种基于光纤传输的总线式数控*** | |
| CN201926895U (zh) | 一种异型车铣复合机床的数控*** | |
| JPS5848295B2 (ja) | 工作機械の主軸制御装置 | |
| CN207636994U (zh) | 伺服驱动器及伺服*** | |
| CN202600433U (zh) | 嵌入式五轴联动控制*** | |
| CN1405674A (zh) | 一种数控***下位机的软件实现方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: DALIAN KEDE CNC CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: DALIAN GUANGYANG TECHNOLOGY GROUP CO., LTD. Effective date: 20150731 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: DALIAN GUANGYANG TECHNOLOGY GROUP CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: DALIAN GUANGYANG SCI. + TECH. ENGINEERING CO., LTD. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 116600 No. 6, Longquan street, Dalian economic and Technological Development Zone, Liaoning Patentee after: DALIAN GUANGYANG SCIENCE & TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. Address before: 116600 Dalian economic and Technological Development Zone, Liaoning, No. 6 Longquan Street Patentee before: Dalian Guangyang Science & Technology Engineering Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150731 Address after: 116600 No. 8, the Yellow Sea street, Dalian economic and Technological Development Zone, Liaoning Patentee after: DALIAN KEDE NUMERICAL CONTROL Co.,Ltd. Address before: 116600 No. 6, Longquan street, Dalian economic and Technological Development Zone, Liaoning Patentee before: DALIAN GUANGYANG SCIENCE & TECHNOLOGY GROUP Co.,Ltd. |
|
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 116600 No. 8, the Yellow Sea street, Dalian economic and Technological Development Zone, Liaoning Patentee after: KEDE NUMERICAL CONTROL Co.,Ltd. Address before: 116600 No. 8, the Yellow Sea street, Dalian economic and Technological Development Zone, Liaoning Patentee before: DALIAN KEDE NUMERICAL CONTROL Co.,Ltd. |