CN108134542A - 一种多轴设备同步控制***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多轴设备同步控制***及控制方法，所述控制***包括供电电源、控制器、多轴设备、多个驱动机构及至少一个储能机构，所述多轴设备的多个轴件与驱动机构一一对应，所述多个驱动机构与所述储能机构并联连接，所述供电电源用于同时为所述驱动机构和储能机构供电，在控制器的控制下，所述驱动机构驱动所述轴件转动，并使多轴设备同步转动；当供电电源断开时，所述控制器控制所述储能机构向驱动机构馈电，在此馈电过程中，所述控制器控制驱动机构减速，使得所述多轴设备同步减速直至停止转动。本发明通过储能机构在断电情况下为各轴电机驱动器提供电源，实现各轴电机同步停机，避免断电造成同步丢失而发生元件错位磨损现象。
Description
技术领域
本发明涉及电机同步控制领域，特别涉及一种多轴设备同步控制***及控制方法。
背景技术
饮料灌装机主要由灌装机、旋盖机、以及多个交接拨盘组成，每个交接拨盘均由一个轴带动其转动，而这几个轴之间的运行是靠各自的伺服电机驱动运行，各轴根据控制器给的速度与位置信号进行运行，需要在任何情况下保持同步运转。正常情况下，各轴的电机可以实现同步运行，但是当设备运行过程中突然断电，断电后各轴的电机变成各自惯性停机，造成各轴之间的错位，特别是运行过程中有瓶子在运转，断电后的同步丢失会造成机械设备的交接手挤坏，对机械设备造成损伤。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种多轴设备同步控制***及控制方法，使得在断电情况下使各轴电机同步停机，避免错位造成的机械损坏，所述技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种多轴设备同步控制***，包括供电电源、控制器、多轴设备、多个驱动机构及至少一个储能机构，所述多轴设备的多个轴件与所述驱动机构一一对应，所述储能机构包括飞轮，所述供电电源用于同时为所述驱动机构和飞轮供电，在所述控制器的控制下，所述驱动机构驱动所述轴件转动，并使所述多轴设备同步转动；
当供电电源断开时，所述控制器控制所述飞轮向驱动机构馈电，在此馈电过程中，所述控制器控制驱动机构减速，使得所述多轴设备同步减速直至停止转动。
进一步地，所述储能机构还包括储能电机和储能电机驱动器，在所述供电电源正常供电时，所述飞轮将电能转化为动能，当所述供电电源断开时，所述飞轮能够将动能转化为电能；所述驱动机构包括驱动电机和驱动电机驱动器，所述储能电机驱动器与多个驱动机构的驱动电机驱动器并联连接。
进一步地，所述多轴设备还包括与所述轴件一一对应的交接盘，所述多轴设备同步包括所述交接盘同步和/或轴件同步。
进一步地，所述储能电机驱动器和多个驱动电机驱动器均与所述控制器的控制总线连接。
进一步地，所述供电电源包括三相市电电源和电源整流器，所述三相市电电源与所述电源整流器的输入端连接，所述储能电机驱动器和多个驱动电机驱动器均与所述电源整流器输出端的直流母线连接。
进一步地，所述驱动电机为伺服电机，所述驱动电机驱动器为伺服驱动器。
进一步地，所述储能电机驱动器与储能电机之间通过电机电源电缆和编码器反馈电缆连接，所述驱动电机驱动器与驱动电机之间通过电机电源电缆和编码器反馈电缆连接。
另一方面，本发明提供了一种如上所述的多轴设备同步控制***的控制方法，包括：
在正常供电情况下，控制器根据预设的控制策略，控制各个驱动机构及储能机构工作，所述储能机构的飞轮处于存储电能状态，在所述驱动机构的驱动下，多轴设备同步运转；
当供电电源断开时，控制器向飞轮发送馈电指令，根据所述馈电指令，所述飞轮为各个驱动机构提供电能，在此过程中，所述控制器控制各驱动电机减速，使多轴设备同步减速直至停止。
进一步地，当供电电源断开时，飞轮将旋转动能通过储能电机转换成电能，并通过储能电机驱动器将转换后的电能传送至直流母线。
进一步地，所述预设的控制策略包括根据各个交接盘的大小，为其对应的轴件所对应的驱动机构设置驱动速度，以使交接盘同步和/或轴件同步。
本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：
a.在正常供电运转时储能电机作为电动机运转，通过飞轮的转动，把能量储存在运转动能中；
b.储能电机在电网停电时把机械动能通过发电转化成电能，并通过直流母线把电输送到各伺服电机驱动器上，使各轴能在停电的情况下通过储能电机发出的电来进行可控地同步停机；
c.在断电情况下使从各轴电机同步停机，避免错位造成元件损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的多轴设备同步控制***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的市电供电状态示意图；
图3是本发明实施例提供的断电后由储能电机供电的状态示意图；
图4是本发明实施例提供的多轴设备的交接盘俯视图。
其中，附图标记包括：1-控制器，11-控制总线，21-飞轮，22-储能电机，23-储能电机驱动器，31-驱动电机，32-驱动电机驱动器，41-三相市电电源，42-电源整流器，43-直流母线，51-电机电源电缆，52-编码器反馈电缆，6-交接盘。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明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、装置、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。
在本发明的一个实施例中，提供了一种多轴设备同步控制***，包括供电电源、控制器、多轴设备、多个驱动机构及至少一个储能机构(本发明实施例中以一个储能机构为例进行说明，本发明对储能机构的个数不作限定)，所述多轴设备的多个轴件与所述驱动机构一一对应，所述多个驱动机构与所述储能机构并联连接，所述供电电源用于同时为所述驱动机构和储能机构供电，在所述控制器的控制下，所述驱动机构驱动所述轴件转动，并使所述多轴设备同步转动，所述多轴设备还包括与所述轴件一一对应的交接盘，所述多轴设备同步包括所述交接盘同步和/或轴件同步；
当供电电源断开时，所述控制器控制所述储能机构向驱动机构馈电，在此馈电过程中，所述控制器控制驱动机构减速，使得所述多轴设备同步减速直至停止转动。
所述同步控制***的控制部分结构具体如图1所示：所述驱动机构包括驱动电机31和驱动电机驱动器32，优选地，所述驱动电机31为伺服电机，所述驱动电机驱动器32为伺服驱动器；所述储能机构包括飞轮21、储能电机22和储能电机驱动器23，所述储能电机22既可作为电动机，也可以作为发电机(在正常供电运转时储能电机22作为电动机运转，通过飞轮21的转动，把能量储存在运转动能中，储能电机22在各同步元件同步运行时通过伺服驱动器控制一直运转；当停电时，储能电机22作为发电机，通过飞轮21的转动，把动能转换成电能，继续带动各轴的电机同步运转停机)，所述储能电机22携带飞轮21进行运转储能，所述储能电机22的驱动器(储能电机驱动器23)与其他轴驱动器(驱动电机驱动器32)母排连接，在所述供电电源正常供电时，所述飞轮21将电能转化为动能，当所述供电电源断开时，所述飞轮能够将动能转化为电能。所述储能电机驱动器23与多个驱动机构的驱动电机驱动器32并联连接，驱动器的并联结构如下：
所述供电电源包括三相市电电源41和电源整流器42，所述三相市电电源41与所述电源整流器42的输入端连接，所述储能电机驱动器23和多个驱动电机驱动器32均与所述电源整流器42输出端的直流母线43连接。所有伺服驱动器直流母线进行连接，所述储能电机22在停电时作为发电机应用，通过飞轮的动能进行发电，所述的储能电机22发的电反馈到直流母排上，所有伺服驱动器通过直流母排的电控制所带的伺服电机，所述的伺服电机在可控的情况下按照预设的条件同步停机，同轴设备的各交接盘6通过连接的电机控制实现同步停机。
为了实现控制器对储能机构和各个驱动机构的控制，优选地，所述储能电机驱动器23和多个驱动电机驱动器32均与所述控制器1的控制总线11连接；所述储能电机驱动器23与储能电机22之间通过电机电源电缆51和编码器反馈电缆52连接，所述驱动电机驱动器32与驱动电机31之间通过电机电源电缆51和编码器反馈电缆52连接，具体地，各驱动器上的供电引脚通过电机电源电缆51与对应的电机连接，各驱动器上的编码器串口通过编码器反馈电缆52与对应的电机连接，所述伺服电机有编码器反馈，通过控制器控制各伺服驱动器实现多轴设备的同步，具体如下：
所述各同步轴在正常市电供电时使用市电供电，所述储能电机22在正常市电供电时运转起来，并在同步轴同步运转时始终运转储能，当市电停电时，该控制***利用飞轮21的动能转化成电能，并通过直流母线把电能持续传递给各伺服驱动器，伺服电机通过伺服驱动器在控制器的控制下同步停机。
本发明采用的技术方案是：储能电机的伺服驱动器与其他同步轴的伺服驱动器直流母线相连接，市电通过电源整流器整流成直流并接到直流母线，直流母线为各伺服驱动器供电驱动电机运行。当需要同步运行时，各同步轴电机通过控制器同步运行，储能电机也开始带着飞轮运行，把电能转换成动能，并在其他同步轴运行时一直保持运转。当市电停电后，储能电机通过飞轮把旋转的动能开始转化成电能，储能电机的驱动器把电反馈到直流母线上，通过直流母线供给各同步伺服驱动器上，各伺服驱动器在有电的情况下同步停机，防止各轴错位的发生。
在本发明的实施例中，交接盘6通过对应的轴件连接伺服电机，伺服电机的运转带动交接盘6运转；伺服电机由伺服驱动器用电机电源电缆51和编码器反馈电缆52控制运行；市电通过市电进线进入到电源整流器42，电源整流器42把市电整流成直流电通过直流母线43给各伺服驱动器与储能电机驱动器23供电。
正常运行时如图2，市电通过电源整流器42给各伺服驱动器与储能电机驱动器23供电，驱动伺服电机与储能电机22运转；控制器1控制伺服驱动器驱动伺服电机，使交接盘6能同步运转传输，同时控制储能电机驱动器23运转储能电机22，带动飞轮21运转，通过飞轮21把电能转换成动能。
断电时如图3，交接盘6正在同步运转时，市电断电，飞轮21把旋转动能通过储能电机22转换成电能，通过储能电机驱动器23把电传送到直流母线43上，直流母线43把电继续供到各伺服驱动器，保持各伺服驱动器的正常用电，运动控制器1通过控制伺服驱动器来控制各伺服电机，使各轴的伺服电机在一定的时间内同步停机，各交接盘6同步停机，不会因为错位而损坏设备。
在本发明的一个实施例中，提供了一种如上所述的多轴设备同步控制***的控制方法，包括：
如图2所示(供电方向为三相市电电源41通过电源整流器42向直流母线43供电)，在正常供电情况下，控制器根据预设的控制策略(按照预定的同步位置与速度运行)，控制各个驱动机构及储能机构工作，所述储能机构处于存储电能状态，在所述驱动机构的驱动下，多轴设备同步运转；
如图3所示(供电方向为飞轮21通过储能电机22和储能电机驱动器23向直流母线43供电)，当供电电源断开时，控制器向储能机构发送馈电指令，根据所述馈电指令，所述储能机构为各个驱动机构提供电能，即飞轮将旋转动能通过储能电机转换成电能，并通过储能电机驱动器将转换后的电能传送至直流母线，在此过程中，所述控制器控制各驱动电机减速(按照预定的同步位置与速度运行)，使多轴设备同步减速直至停止。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、变形和改造等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多轴设备同步控制***，其特征在于，包括供电电源、控制器(1)、多轴设备、多个驱动机构及至少一个储能机构，所述多轴设备的多个轴件与所述驱动机构一一对应，所述储能机构包括飞轮(21)，所述供电电源用于同时为所述驱动机构和飞轮(21)供电，在所述控制器(1)的控制下，所述驱动机构驱动所述轴件转动，并使所述多轴设备同步转动；
当供电电源断开时，所述控制器(1)控制所述飞轮(21)向驱动机构馈电，在此馈电过程中，所述控制器(1)控制驱动机构减速，使得所述多轴设备同步减速直至停止转动。
2.根据权利要求1所述的同步控制***，其特征在于，所述储能机构还包括储能电机(22)和储能电机驱动器(23)，在所述供电电源正常供电时，所述飞轮(21)将电能转化为动能，当所述供电电源断开时，所述飞轮能够将动能转化为电能；所述驱动机构包括驱动电机(31)和驱动电机驱动器(32)，所述储能电机驱动器(23)与多个驱动机构的驱动电机驱动器(32)并联连接。
3.根据权利要求1所述的同步控制***，其特征在于，所述多轴设备还包括与所述轴件一一对应的交接盘(6)，所述多轴设备同步包括所述交接盘(6)同步和/或轴件同步。
4.根据权利要求2所述的同步控制***，其特征在于，所述储能电机驱动器(23)和多个驱动电机驱动器(32)均与所述控制器(1)的控制总线(11)连接。
5.根据权利要求2所述的同步控制***，其特征在于，所述供电电源包括三相市电电源(41)和电源整流器(42)，所述三相市电电源(41)与所述电源整流器(42)的输入端连接，所述储能电机驱动器(23)和多个驱动电机驱动器(32)均与所述电源整流器(42)输出端的直流母线(43)连接。
6.根据权利要求2所述的同步控制***，其特征在于，所述驱动电机(31)为伺服电机，所述驱动电机驱动器(32)为伺服驱动器。
7.根据权利要求2所述的同步控制***，其特征在于，所述储能电机驱动器(23)与储能电机(22)之间通过电机电源电缆(51)和编码器反馈电缆(52)连接，所述驱动电机驱动器(32)与驱动电机(31)之间通过电机电源电缆(51)和编码器反馈电缆(52)连接。
8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的多轴设备同步控制***的控制方法，其特征在于，包括：
在正常供电情况下，控制器根据预设的控制策略，控制各个驱动机构及储能机构工作，所述储能机构的飞轮处于存储电能状态，在所述驱动机构的驱动下，多轴设备同步运转；
当供电电源断开时，控制器向所述飞轮发送馈电指令，根据所述馈电指令，所述飞轮为各个驱动机构提供电能，在此过程中，所述控制器控制各驱动电机减速，使多轴设备同步减速直至停止。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，基于如权利要求5所述的多轴设备同步控制***，当供电电源断开时，飞轮将旋转动能通过储能电机转换成电能，并通过储能电机驱动器将转换后的电能传送至直流母线。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，基于如权利要求3所述的多轴设备同步控制***，所述预设的控制策略包括根据各个交接盘的大小，为其对应的轴件所对应的驱动机构设置驱动速度，以使交接盘(6)同步和/或轴件同步。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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