一種支持可編程獨立運行工作模式的步進運動系統的製作方法

2023-04-28 23:33:37

本發明涉及一種步進運動系統，尤其是涉及一種支持可編程獨立運行工作模式的步進運動系統。

背景技術：

步進電機是將電脈衝信號轉變為機械角位移的控制元件，即給步進電機一個脈衝信號，電機就轉過一個步距角。步進電機作為執行元件，是機電一體化的關鍵產品之一,廣泛應用在各種自動化控制系統中。隨著微電子和計算機技術的發展，由於步進電機控制簡單，方便易用，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經濟領域都有應用。

雖然步進電機已被廣泛地應用，但目前普遍使用的步進電機並不能像普通的直流電機，交流電機可在多種模式下工作。它的工作模式較單一，通常就是工作在脈衝/方向控制方式下，必須由脈衝信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。同時由於其使用的工作模式較為單一，給諸多應用帶來了不便甚至限制了其在不少場合下的應用。

工業自動化技術的發展是現代化的必要條件，工業自動化技術的發展同時對步進電機的運動控制提出了越來越高的要求，同時數字電子計數的高速發展給步進電機多樣化控制帶來了可能性。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種支持可編程獨立運行工作模式的步進運動系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種支持可編程獨立運行工作模式的步進運動系統，其特徵在於，包括編程終 端以及嵌入式控制終端，所述的編程終端通過通信網絡與嵌入式控制終端連接；

所述的編程終端用於編程並發送控制或配置指令信息；所述的嵌入式控制終端對控制及配置指令解析及執行，並在每次上電後即可自動執行上次掉電時所保存的指令序列。

所述的編程終端為上位機或基於本運動系統嵌入式控制終端所支持的一套通信指令所開發的通信終端。

所述的嵌入式控制終端包括：

通信模塊，與編程終端通信連接；

指令解析模塊，與通信模塊連接，用於解析通信模塊接收的指令信息；

電機控制模塊，與指令解析模塊連接，用於控制電機在可編程獨立運行模式下運行；

報警模塊，與電機控制模塊連接，對電機運行狀態進行實時監測並提供遇錯報警；

保護模塊，與電機控制模塊連接，對電機進行實時保護。

所述的通信模塊為rs232、rs485、canopen或ethernet通信模塊。

所述的電機控制模塊使電機處於以下控制模式：

在指令力矩模式下，所述的電機控制模塊包含電流環閉環算法、模數轉換算法、濾波算法以及根據i/o功能提供的報警或是保護功能；

在指令速度模式下，所述的電機控制模塊包含電流閉環算法、速度閉環算法、模數轉換算法、各個環路的濾波算法以及根據i/o功能提供的報警或是保護功能；

在指令位置模式下，所述的電機控制模塊包含電流閉環算法、速度閉環算法、位置閉環算法、模數轉換算法、運動軌跡生成算法、軌跡平滑算法、各個環路的濾波算法以及根據i/o功能提供的報警或是保護功能。

所述的報警模塊設有錯誤狀態查詢接口、狀態顯示燈和狀態輸出接口，該狀態顯示燈用於顯示錯誤狀態，所述的狀態輸出接口用於輸出錯誤狀態。

所述的編程終端為用戶提供一套控制和配置指令集，用戶使用該指令集編寫指令序列提供給嵌入式控制終端自動解析並執行。

所述的指令解析模塊支持指令單線程順序執行或多線程並行執行技術。

所述的編程終端通過i/o操作指令對用戶的輸入引腳狀態進行判斷，或對用戶寄存器的讀取操作從而實現指令跳轉以完成用戶指定的相應動作；同時還提供對輸 出引腳的操作指令或對用戶寄存器的寫操作以輸出相應的動作執行狀態。

所述的編程終端支持中斷服務，用於立即執行由i/o引腳或是錯誤警告觸發的中斷服務。

與現有技術相比，本發明支持可編程獨立運行工作模式，包括：通信下載技術，對控制及配置指令的解析及執行，支持單線程順序執行或多線程並行指令執行操作，對用戶i/o和寄存器的配合操作，支持中斷服務，可編程固化技術，上電後獨立運行模式；本發明極大的簡化了步進電機的使用，豐富了步進電機系統的功能及應用範圍，擴展了步進電機的應用場合。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的控制流程圖；

圖3為本發明的pwm周期中斷處理流程圖。

其中1為編程終端，2為嵌入式控制終端，11為上位機，12為通信終端，21為通信模塊，22為指令解析模塊，23為電機控制模塊，24為報警模塊，25為保護模塊。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應屬於本發明保護的範圍。

如圖1所示，一種支持可編程獨立運行工作模式的步進運動系統，包括編程終端1以及嵌入式控制終端2，所述的編程終端1通過通信網絡與嵌入式控制終端2連接；

所述的編程終端用於編程並發送控制或配置指令信息；所述的嵌入式控制終端對控制及配置指令解析及執行，並在每次上電後即可自動執行上次掉電時所保存的指令序列(包括配置和控制指令)。

所述的編程終端1為上位機11或基於本運動系統嵌入式控制終端所支持的一套通信指令所開發的通信終端12。

所述的嵌入式控制終端2包括：

通信模塊21，與編程終端1通信連接；

指令解析模塊22，與通信模塊21連接，用於解析通信模塊接收的指令信息，本運動控制系統支持一套通信指令，該指令可用來配置或是讀取運動系統的參數(包括電機參數、驅動參數、運動及控制參數)、單線程/多線程技術的支持、中斷服務的支持、i/o功能、獲取系統運行狀態信息、在線編程及固化等功能；

電機控制模塊23，與指令解析模塊22連接，用於控制電機在可編程獨立運行模式下運行；

報警模塊24，與電機控制模塊23連接，對電機運行狀態進行實時監測並提供遇錯報警；

保護模塊25，與電機控制模塊23連接，對電機進行實時保護。

所述的通信模塊21為rs232、rs485、canopen或ethernet通信模塊。

所述的電機控制模塊23使電機處於以下控制模式：

在指令力矩模式下，所述的電機控制模塊包含電流環閉環算法、模數轉換算法、濾波算法以及根據i/o功能提供的報警或是保護功能；

在指令速度模式下，所述的電機控制模塊包含電流閉環算法、速度閉環算法、模數轉換算法、各個環路的濾波算法以及根據i/o功能提供的報警或是保護功能；

在指令位置模式下，所述的電機控制模塊包含電流閉環算法、速度閉環算法、位置閉環算法、模數轉換算法、運動軌跡生成算法、軌跡平滑算法、各個環路的濾波算法以及根據i/o功能提供的報警或是保護功能。

所述的報警模塊24設有錯誤狀態查詢接口、狀態顯示燈和狀態輸出接口，該狀態顯示燈用於顯示錯誤狀態，所述的狀態輸出接口用於輸出錯誤狀態。

所述的編程終端1為用戶提供一套控制和配置指令集，用戶使用該指令集編寫指令序列提供給嵌入式控制終端自動解析並執行。

所述的指令解析模塊支持指令單線程順序執行或多線程並行執行技術。

所述的編程終端1通過i/o操作指令對用戶的輸入引腳狀態進行判斷，或對用戶寄存器的讀取操作從而實現指令跳轉以完成用戶指定的相應動作；同時還提供對輸出引腳的操作指令或對用戶寄存器的寫操作以輸出相應的動作執行狀態。

所述的編程終端1支持中斷服務，用於立即執行由i/o引腳或是錯誤警告觸發的中斷服務。

本發明所涉及到的內容包括且不限於包括以下：

1.可編程獨立運行工作模式包括對通信接口的支持以提供給用戶指令下載操作，通信接口包括且不限於包括rs232、rs485、canopen、ethernet接口等；

2.可編程獨立運行工作模式包括對控制及配置指令的解析及執行，在該模式下步進運動系統需要提供給用戶一套完善的控制和配置指令集，用戶可使用該指令集編寫一套指令序列提供給系統自動解析並執行。

3.可編程獨立運行工作模式包括支持指令單線程順序執行或多線程並行執行技術，該技術使得可編程獨立運行工作模式的功能更加豐富強大。

4.可編程獨立運行工作模式包括對用戶i/o和寄存器的配合操作，在該模式下步進運動系統可由i/o操作指令對用戶的輸入引腳狀態進行判斷，或對用戶寄存器的讀取操作從而實現指令跳轉以完成用戶指定的相應動作。同時還提供對輸出引腳的操作指令或對用戶寄存器的寫操作以輸出相應的動作執行狀態或要求。

5.可編程獨立運行工作模式包括對中斷服務的支持，在該模式下還可立即跳轉執行由i/o引腳或是錯誤警告等觸發的中斷服務子程序。

6.可編程獨立運行工作模式包括可編程固化技術，所謂的可編程獨立運行模式必然要求能夠實現對運動系統的可編程及指令序列的固化技術以使上電獨立運行成為可能。

7.可編程獨立運行工作模式包括支持上電自動運行固化指令序列技術，在該模式下要求運動系統支持上電後自動讀取固化指令序列並自動運行的技術。

以上所涉及到的功能及其設定均可通過配套的上位機軟體或基於本運動系統嵌入式固件所支持的一套通信指令所開發的通信終端來實現，給使用者帶來更為方便簡單的使用體驗。

具體實現過程如下：

利用上位機軟體配置成可編程獨立運行工作模式。利用上位機軟體編寫指令序列。利用上位機軟體上將編制好的運行程序下載到該系統中，系統上電後即可按照編制好程序運行。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。