支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置的製作方法

2023-06-09 10:47:02 2

本發明涉及伺服電機和液壓閥的伺服控制領域，尤其用於電子萬能試驗機、電液伺服液壓試驗機的伺服控制。

背景技術：

一種實現支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置一個典型應用領域為材料試驗機的伺服控制，試驗機在我國經歷半個世紀的發展，在機械結構以及機械加工方面有長足的進步，國外產品在造型、表面處理等方面仍優於國內產品，產品類型從單數到多參數，從靜態到動態，包括靜負荷試驗機(如拉、壓萬能試驗機、扭轉試驗機、鬆弛試驗機、持久強度試驗機、蠕變試驗機、複合應力試驗機等)和動負荷試驗機(如衝擊試驗機和疲勞試驗機等)，各類機型繁多，配置的伺服控制器功能不一，無通用標準的伺服控制器產品，每種試驗機均需配置其特定的伺服控制器，通道數、控制驅動均不可靈活配置，我國試驗機測控部分的核心關鍵技術和部件都從國外引進的，例如力傳感器、應變引伸計、伺服控制器和伺服閥等，伺服控制器只支持單一品類的機型，由此產生了多種控制器，基於以上缺陷和不足，有必要對現有的技術予以改進。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置，採用嵌入式硬體電路和軟體靈活設計和配置，實現對二路模擬信號和二路脈衝信號採集處理，四路數字量輸出、四路數字量輸入、以太和串口雙路通信、二路繼電器控制及一路矩陣鍵盤支持，系統集成度高，可廣泛應用於伺服電機、液壓閥的伺服控制領域。

為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置，該支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置包括處理器基本電路、輸入輸出處理電路、供電電源處理電路、信號採集處理電路、通信電路、控制驅動電路和驅動放大電路，所述處理器基本電路與輸入輸出處理電路、供電電源處理電路、信號採集處理電路、通信電路和控制驅動電路相連接，控制驅動電路與驅動放大電路連接，處理器基本電路、輸入輸出處理電路、信號採集處理電路、通信電路、控制驅動電路和驅動放大電路均與供電電源處理電路連接，支持步進電機、數字閥、比例閥、伺服閥、伺服電機等多種伺服控制執行元件的控制驅動，該支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置內置嵌入式軟體，實現設定的程序功能。

優選的是，所述輸入輸出處理電路與處理器基本電路和供電電源處理電路連接，輸入輸出處理電路用於四路數字量輸入處理、四路數字量輸出處理、二路繼電器控制處理和一路3*4矩陣鍵盤的硬體功能。

優選的是，所述供電電源處理電路用於對來自變壓器的交流電壓進行整流濾波後產生多種規格電壓，供其它電路使用。

優選的是，所述信號採集處理電路與處理器基本電路和供電電源處理電路連接，信號採集處理電路用於採集處理二路模擬信號和二路脈衝信號。

優選的是，所述通信電路與處理器基本電路和供電電源處理電路連接，通信電路用於處理一路以太和一路串口的通信，通信電路與上位機的測控軟體進行通訊。

優選的是，所述控制驅動電路與處理器基本電路、供電電源處理電路和驅動放大電路相連接，控制驅動電路用於控制輸出定頻率定佔空比pwm信號、變頻率定佔空比pwm信號、定頻率變佔空比pwm信號和da信號。

優選的是，所述驅動放大電路與供電電源處理電路和控制驅動電路相連接，驅動放大電路用於對定頻率變佔空比pwm信號的功率驅動處理。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：採用系統集成設計方法，支持步進電機、數字閥、比例閥、伺服閥、伺服電機等多種伺服控制執行元件的控制驅動；採用嵌入式軟體配置方法，在硬體和嵌入式軟體保持不變的前提下，通過配置即可實現對不同驅動類型的切換，有利實現高效的產品體系開發維護，提成產品質量。

附圖說明

圖1為本發明的邏輯示意圖。

圖2為本發明的處理器基本電路的電路圖。

圖3為本發明的輸入輸出處理電路的電路圖。

圖4為本發明的供電電源處理電路的電路圖。

圖5為本發明的信號採集處理電路的電路圖。

圖6為本發明的通信電路的電路圖。

圖7為本發明的控制驅動電路的電路圖。

圖8為本發明的驅動放大電路的電路圖。

圖9為本發明的一個實施例的力持荷及加載閉環算法框圖。

圖10為本發明的一個實施例的伺服控制流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明較佳實施例進行詳細闡述，以使發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。

請參閱圖1至圖10，本發明實施例包括：

一種支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置，該支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置包括處理器基本電路1、輸入輸出處理電路2、供電電源處理電路3、信號採集處理電路4、通信電路5、控制驅動電路6和驅動放大電路7，所述處理器基本電路1與輸入輸出處理電路2、供電電源處理電路3、信號採集處理電路4、通信電路5和控制驅動電路6相連接，控制驅動電路6與驅動放大電路7連接，處理器基本電路1、輸入輸出處理電路2、信號採集處理電路4、通信電路5、控制驅動電路6和驅動放大電路7均與供電電源處理電路3連接，支持步進電機、數字閥、比例閥、伺服閥、伺服電機等多種伺服控制執行元件的控制驅動，該支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置內置嵌入式軟體，實現設定的程序功能。

所述輸入輸出處理電路2與處理器基本電路1和供電電源處理電路3連接，輸入輸出處理電路2用於四路數字量輸入處理、四路數字量輸出處理、二路繼電器控制處理和一路3*4矩陣鍵盤的硬體功能。

所述供電電源處理電路3用於對來自變壓器的交流電壓進行整流濾波後產生多種規格電壓，供其它電路使用。

所述信號採集處理電路4與處理器基本電路1和供電電源處理電路3連接，所述信號採集處理電路4用於採集處理二路模擬信號和二路脈衝信號。

所述通信電路5與處理器基本電路1和供電電源處理電路3連接，通信電路5用於處理一路以太和一路串口的通信，通信電路5與上位機的測控軟體進行通訊。

所述控制驅動電路6與處理器基本電路1、供電電源處理電路3和驅動放大電路7相連接，控制驅動電路6用於控制輸出定頻率定佔空比pwm信號、變頻率定佔空比pwm信號、定頻率變佔空比pwm信號和da信號。

所述驅動放大電路7與供電電源處理電路3和控制驅動電路6相連接，驅動放大電路7用於對定頻率變佔空比pwm信號的功率驅動處理。

具體實施例，如圖4所示，以數字閥驅動的液壓萬能試驗機伺服控制器為例，為支持數字閥驅動液壓萬能試驗機，配置並固話驅動類型為數字閥，採集甬道為二路模擬二路脈衝，開啟控制箱後，伺服控制器上電開啟自檢，其內部嵌入式軟體根據配置的驅動類型和採集通道進行機型初始化，以支持該數字閥驅動的液壓萬能試驗機的伺服控制，並按照軟體流程對ee2prom數據讀取、串口和以太通信初始化、ad晶片上電初始化和da晶片初始化，完成系統初始化後，軟體進入正常工作狀態，供電電源處理電路3實時採集通道模擬/數位訊號，通信電路5對以太和串口數據進行實時交互，接下來開啟油泵、打開計算機端的測控軟體，測控軟體在完成初始化後將自動嘗試通過以太或串口與伺服控制器進行通信交互，通信握手成功後上位機測控軟體將根據獲取到的下位機伺服控制器的機型配置匹配測控軟體，如測控軟體與下位機伺服控制器機型不匹配將自動給出提示要求客戶切換測控軟體類型，測控軟體與下位機伺服控制器連接並匹配完成後，測控軟體與伺服控制器已建立雙向數據鏈路，伺服控制器實時採集模擬/數位訊號以及閥口實時值反饋給測控軟體，在安裝好試樣後，可依照測控軟體的試驗項目進入試驗過程，此時測控軟體將給伺服控制器下發打開上升閥口指令，待滿足進入閉環控制條件後，伺服控制器根據測控軟體的加載或持荷指令進行指定通道的加載或持荷控制，直到試樣破碎或者終止試驗退出試驗閉環控制狀態。

本發明支持多種伺服控制執行元件的伺服控制驅動裝置，採用嵌入式硬體電路和軟體靈活設計和配置，系統集成度高，可廣泛應用於伺服電機、液壓閥的伺服控制領域。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。