輔助控制器控制伺服電機的方法、輔助控制器及系統的製作方法
2023-05-11 22:36:31
輔助控制器控制伺服電機的方法、輔助控制器及系統的製作方法
【專利摘要】本發明揭示了一種輔助控制器控制伺服電機的方法、輔助控制器及系統，該方法可包括：輔助控制器接收上位機指令，並判斷所述指令為功能指令，或者為定位指令；當所述指令為功能指令，執行功能指令並應答；當所述指令為定位指令，解析所述定位指令，計算反饋數據並實時計算同步調整輸出。本發明通過使用輔助控制器可以更加簡單、靈活的方式控制電機；使得回參考點、定位更加準確，減少對PLC的依賴，使其減低成本；適合長距離驅動，提高抗幹擾能力。
【專利說明】輔助控制器控制伺服電機的方法、輔助控制器及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及到伺服電機控制【技術領域】，特別是涉及到一種輔助控制器控制伺服電機的方法、輔助控制器及系統。
【背景技術】
[0002]當前使用伺服電機有兩種方法，低端使用採用邏輯控制器(PLC)脈衝驅動；高端則使用控制卡模擬量驅動或者數字驅動。針對低端用戶採用的PLC脈衝驅動的系統，由於受PLC的功能限制，回參考點多用一個光電開關控制，他的偏差較大，穩定性差。同時很少讀反饋，多數是考慮成本、計算難度及電壓不匹配(PLC:24V，編碼器:5V)等原因使之成為半閉環控制。
【發明內容】
[0003]本發明的主要目的為提供一種輔助控制器控制伺服電機的方法，提升了控制的精
度及穩定度。
[0004]本發明提出一種輔助控制器控制伺服電機的方法，包括:
[0005]輔助控制器接收上位機指令，並判斷所述指令為功能指令，或者為定位指令；
[0006]當所述指令為功能指令，執行功能指令並應答；
[0007]當所述指令為定位指令，解析所述定位指令，計算反饋數據並實時計算同步調整輸出。
[0008]優選地,所述功能指令包括:
[0009]回參考點以及狀態查詢或中斷；
[0010]所述定位指令包括:
[0011]脈衝的數量、速度以及方向。
[0012]優選地，所述執行功能指令並應答的步驟包括:
[0013]發送脈衝等待參考點開關動作；
[0014]通過參考點開關動作等待Z相信號；
[0015]監測Z相信號動作參考點產生。
[0016]優選地，所述計算反饋數據並實時計算同步調整輸出的步驟包括:
[0017]激活同步開關；同時，開啟反饋正交計數；
[0018]發送同步脈衝，並啟動同步計數；
[0019]根據同步計數以及反饋正交計數，計算調整輸出。
[0020]本發明還提出一種輔助控制器，包括:
[0021]指令判斷電路，接收上位機指令，並判斷所述指令為功能指令或者為定位指令；
[0022]功能執行電路，當所述指令為功能指令，執行功能指令並應答；
[0023]定位執行電路，當所述指令為定位指令，解析所述定位指令，計算反饋數據並實時計算同步調整輸出。[0024]優選地，所述功能指令包括:
[0025]回參考點以及狀態查詢或中斷；
[0026]所述定位指令包括:
[0027]脈衝的數量、速度以及方向。
[0028]優選地，所述功能執行電路包括:
[0029]脈衝發送單元，發送脈衝等待參考點開關動作；
[0030]開關單元，通過參考點開關動作等待Z相信號；
[0031]參考點產生單元,監測Z相信號動作參考點產生。
[0032]優選地，所述定位執行電路包括:
[0033]激活單元，激活同步開關；同時，開啟反饋正交計數；
[0034]同步單元，發送同步脈衝，並啟動同步計數；
[0035]運算單元，根據同步計數以及反饋正交計數，計算調整輸出。
[0036]本發明還提出一種輔助控制器控制伺服電機的系統，包括:邏輯控制器、伺服電機以及輔助控制器；
[0037]所述輔助控制器包括:
[0038]指令判斷電路，接收上位機指令，並判斷所述指令為功能指令，或者為定位指令；
[0039]功能執行電路，當所述指令為功能指令，執行功能指令並應答；
[0040]定位執行電路，當所述指令為定位指令，解析所述定位指令，計算反饋數據並實時計算同步調整輸出。
[0041]本發明通過使用輔助控制器可以更加簡單、靈活的方式控制伺服電機或者帶編碼器的步進電機；使得回參考點、定位更加準確，減少對PLC的依賴，使其減低成本；適合長距離驅動，提高抗幹擾能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1是現有技術中回參考點方式的示意圖；
[0043]圖2是本發明輔助控制器控制伺服電機的方法一實施例中的步驟流程示意圖；
[0044]圖3是本發明輔助控制器控制伺服電機的方法一實施例中的運行過程示意圖；
[0045]圖4是本發明輔助控制器控制伺服電機的方法一實施例中的回參考點示意圖；
[0046]圖5是本發明輔助控制器控制伺服電機的方法一實施例中的具體實例電路示意圖；
[0047]圖6是本發明輔助控制器一實施例中的功能模塊示意圖；
[0048]圖7是本發明輔助控制器控制伺服電機的系統一實施例中的結構示意圖；
[0049]圖8是本發明輔助控制器控制伺服電機的系統另一實施例中的功能執行電路功能豐旲塊不意圖；
[0050]圖9是本發明輔助控制器控制伺服電機的系統另一實施例中的定位執行電路功能模塊示意圖。
[0051]本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。【具體實施方式】[0052]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0053]伺服電機以高速高響應的優勢，應用日益廣泛，幾乎滲透到各個領域，但是在高精度領域多數控制方式是以模擬量或者數字量，上位機多為板卡或者專用工控機，並非我們常用的邏輯控制器(PLC)脈衝驅動。
[0054]伺服電機雖然有脈衝定位模式，用PLC控制僅僅是在長距離、單一速度、精度要求不高的情況下尚可使用，特別在正反轉頻繁的場合無法體現它的性能。當前解決這個問題辦法多是定時定量回「參考點」，況且無法實現真正意義上的參考點，兩次回參考點誤差較大。
[0055]邏輯控制器(PLC)顧名思義，用來控制邏輯開關狀態的，雖然多數PLC有脈衝輸出輸入(定位)功能，但是有很多功能無法實現(參照圖1):
[0056]1、由於參考點重複精度取決於開關的靈敏度，當碰到參考點開關後此時即為參考點位置，參考點的位置取決於開關的靈敏度、溫度、溼度等諸多條件，精度不大於0.1 ;2、不能讀差分編碼器信號；3、不能做全閉環的運動控制；4、運行中丟步；因此，PLC與伺服電機的定位系統，不適合精密、高速、正反轉頻繁的場合。
[0057]參照圖2，提出本發明一種輔助控制器控制伺服電機的方法一實施例。該方法可包括:
[0058]步驟S11、輔助控制器接收上位機指令，並判斷所述指令為功能指令，或者為定位指令；
[0059]步驟S12、當所述指令為功能指令，執行功能指令並應答；
[0060]步驟S13、當所述指令為定位指令，解析所述定位指令，計算反饋數據並實時計算同步調整輸出。
[0061]上述功能指令可包括:回參考點、或回參考點以及狀態查詢或中斷等；上述定位指令可包括:指令(脈衝)的數量、速度以及方向等。
[0062]上述執行功能指令並應答的具體可包括:發送脈衝等待參考點開關動作；通過參考點開關動作等待Z相信號；監測Z相信號動作參考點產生。
[0063]上述計算反饋數據並實時計算同步調整輸出的具體可包括:激活同步開關；同時，開啟反饋正交計數；發送同步脈衝，並啟動同步計數；根據同步計數以及反饋正交計數，計算調整輸出。
[0064]參照圖3，本實施例中，針對邏輯控制器(PLC)與伺服電機組合系統的諸多缺陷改進而成，使用時將PLC的兩條驅動(方向和脈衝)，功能信號、或功能以及狀態信號連接到電路中即可。其中，可米用0.15um大規模集成電路FPGA(Field — Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)，是將輸入信號、反饋信號分析、計算，並同時輸出同步脈衝，延遲不大於5ns，永不丟步，真正成為全閉環系統。
[0065]參照圖4,上述回參考點方式可採用數控工具機的回參考點方式；參考點重複精確度:解析度*4:1 ;當碰到參考點開關後，輔助控制器前行或者後退(設定)，I周內必遇Z相脈衝，此時即為參考點位置。可將限位信號、參考點信號予以集成，減少對PLC的依賴，使其減低成本；輸出採用差分信號，適合長距離驅動，提高抗幹擾能力；上述設計可適合任意一款PLC及伺服電機。
[0066]本實施例的一具體實例中，可將輔助控制器控制伺服電機的系統應用於三維錫焊機中，實現自動上錫、自動焊接等操作。該錫焊機具有256個焊接位置，並配備I個三菱FX1S32MT、2個輔助控制器以及2個伺服馬達。
[0067]其中，PLC通過輔助控制器1、2分別聯接伺服電機1、2，脈衝由Y0，Y2，Yl，Y3發送至輔助控制器，Y4，Y5為功能信號，其高低電位決定其定位還是回參考點；X0，Xl是完成信號；輔助控制器信號全部差分輸入輸出；當PLC發出命令，輔助控制器解析是功能還是定位指令，若是返回參考點指令(功能指令)，輔助控制器執行回參考點；若是定位指令，首先同步輸入脈衝，並速度、加減速計算並根據編碼器反饋進行增減脈衝數量，當回參考點或者定位完成後通過完成信號(圖中FANC)通知PLC。(具體電路圖可參照圖5所示)
[0068]本具體實例中，其傳動採用滾珠螺杆。通過圖像分析連續48小時的運行測試，統計得出如下結果(行程200*200，脈衝頻率25KHz/50KHz，返回參考點頻率5KHz):
【權利要求】
1.一種輔助控制器控制伺服電機的方法，其特徵在於，包括: 輔助控制器接收上位機指令，並判斷所述指令為功能指令，或者為定位指令； 當所述指令為功能指令，執行功能指令並應答； 當所述指令為定位指令，解析所述定位指令，計算反饋數據並實時計算同步調整輸出。
2.根據權利要求1所述的輔助控制器控制伺服電機的方法，其特徵在於，所述功能指令包括: 回參考點以及狀態查詢或中斷； 所述定位指令包括: 脈衝的數量、速度以及方向。
3.根據權利要求2所述的輔助控制器控制伺服電機的方法，其特徵在於，所述執行功能指令並應答的步驟包括: 發送脈衝等待參考點開關動作； 通過參考點開關動作等待Z相信號； 監測Z相信號動作參考點產生。
4.根據權利要求2或3所述的輔助控制器控制伺服電機的方法，其特徵在於，所述計算反饋數據並實時計算同步調整輸出的步驟包括: 激活同步開關；同時，開啟反饋正交計數； 發送同步脈衝，並啟動同步計數； 根據同步計數以及反饋正交計數，計算調整輸出。
5.一種輔助控制器，其特徵在於，包括: 指令判斷電路，接收上位機指令，並判斷所述指令為功能指令，或者為定位指令； 功能執行電路，當所述指令為功能指令，執行功能指令並應答； 定位執行電路，當所述指令為定位指令，解析所述定位指令，計算反饋數據並實時計算同步調整輸出。
6.根據權利要求5所述的輔助控制器，其特徵在於，所述功能指令包括: 回參考點以及狀態查詢或中斷； 所述定位指令包括: 脈衝的數量、速度以及方向。
7.根據權利要求6所述的輔助控制器，其特徵在於，所述功能執行電路包括: 脈衝發送單元，發送脈衝等待參考點開關動作； 開關單元，通過參考點開關動作等待Z相信號； 參考點產生單元，監測Z相信號動作參考點產生。
8.根據權利要求6或8所述的輔助控制器，其特徵在於，所述定位執行電路包括: 激活單元，激活同步開關；同時，開啟反饋正交計數； 同步單元，發送同步脈衝，並啟動同步計數； 運算單元，根據同步計數以及反饋正交計數，計算調整輸出。
9.一種輔助控制器控制伺服電機的系統，其特徵在於，包括:邏輯控制器、伺服電機以及輔助控制器； 所述輔助控制器包括:指令判斷電路，接收上位機指令，並判斷所述指令為功能指令，或者為定位指令； 功能執行電路，當所述指令為功能指令，執行功能指令並應答； 定位執行電路，當所述指令為定位指令，解析所述定位指令，計算反饋數據並實時計算同步調整輸出。
10.根據權利要求9所述的輔助控制器控制伺服電機的系統，其特徵在於，所述輔助控制器為權利要求6至8中任一項所述的輔助控制器。
【文檔編號】H02P8/40GK103580554SQ201310475658
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】李震 申請人:欣旺達電子股份有限公司