控制伺服馬達的裝置及其方法

2023-05-17 11:01:16 1

專利名稱：控制伺服馬達的裝置及其方法
技術領域：
本發明有關於一種控制馬達的方法及其裝置，且特別有關於一 種控制伺服馬達裝置及其方法。
背景技術：
由於自動化技術是加速產業升級及提升競爭力的關鍵性技術之 一。特別是，自動化產業中的精密定位與控制統逐漸受到重視，其 中又以電動機及其相關控制零件為最關鍵性的零件。電動機即工業界俗稱的馬達，其中又以具回饋式(feedback)的 伺服馬達(servo motor)較為廣泛為工業界使用。傳統控制伺服馬達 的方法主要分為兩種，其一以計算機(PC)進行控制，如圖1所示。 計算機10透過通用的總線/通訊接口 12(—般為RS232)與軸控制卡 14(又稱伺服馬達控制卡)進行通訊，以控制伺服馬達20。換言之， 計算機10經由通訊接口 12與軸控制卡14進行參數設定或目標位置 數據的修改等功能，再由計算機10實時通訊並監控伺服馬達10的 運動。進一步而言，由計算機10輸入參數並下達命令給軸控制卡14 後，再由軸控制卡14下達命令給伺服驅動器18，以監控伺服馬達 20。其中真正控制伺服馬達20為伺服驅動器18，然而得以與伺服驅 動器18通訊為軸控制卡14，因此計算機10僅需與軸控制卡14進行 通訊即可。其二以可程序化邏輯控制器10(Programmable Logic Controller; PLC)控制。可程序化邏輯控制器10必須經由專屬的可 程序化邏輯控制器軸控制卡14與伺服驅動器18進行通訊，以控制 伺服馬達20。換言之，可程序化邏輯控制器10藉由透過軸控制卡 14進行參數設定或目標位置數據的修改等功能，並與伺服驅動器18 進行通訊。在如圖l所示的實施例中，可程序化邏輯控制器10亦以通訊接口 12(—般為RS232)與軸控制卡14連接。其中可程序化邏輯 控制器IO與軸控制卡14進行各種參數及目標位置的等數值設定後， 再由軸控制卡14下達命令給伺服驅動器18，再由可程序化邏輯控制 器10利用輸入/輸出控制功能，以控制伺服馬達20。此外，計算機/可程序化邏輯控制器10可一對一或一對多的方 式，供控制單個或多個伺服馬達20。雖然以計算機10控制伺服馬達 20可達操控的目的，但是計算機10下達命令至伺服馬達20，需經 過軸控制卡14及伺服驅動器18，在動作有時間上的延遲，因此若同 時控制數個伺服馬達20則必然有時間延遲的困擾。以可程序化邏輯 控制器10控制伺服馬達20，以專用的軸控制卡14控制伺服驅動器 18，雖會比計算機操作快捷，但其控制方式相對受限於其輸入/輸出 控制功能，因此多元性不足。發明內容本發明主要目的在於提供一種控制伺服馬達裝置及其方法，具 有直接且更快捷控制伺服馬達的優點。本發明主要目的在於提供一種控制伺服馬達裝置及其方法，具 有節省成本的優點。本發明另一目的在於提供一種以程序軟體，供控制各種伺服馬 達的裝置及其方法。本發明一種控制伺服馬達的裝置，包含人機接口、中央處理單 元及複數個通訊接口。其中人機接口供輸入至少一參數。中央處理 單元具有模塊，模塊接收參數並操作產生命令。中央處理單元更包 含發送命令，以控制至少一伺服馬達。複數個通訊接口分別連接人 機接口、中央處理單元及伺服馬達。在較佳實施例中，中央處理單元與人機接口並置或可整合成計 算器。伺服馬達更包含伺服馬達驅動器，供接收從中央處理單元發 出的命令。模塊較佳為程序/軟體，針對某個/某些特定伺服馬達所 撰寫的模塊程序。此外，通訊接口更包含第一通訊接口及第二通訊接口，第一通訊接口分別連接人機接口與中央處理單元，第二通訊 接口則分別連接中央處理單元與伺服馬達。本發明更提供一種控制伺服馬達的方法，其包含以下步驟輸 入至少一參數；接收參數並操作產生一命令；及發送命令，並根據命令控制至少一伺服馬達。在較佳實施例中，輸入參數藉由人機接口的輸入/輸出功能輸 入，並儲存於內存中。在其它較佳實施例中，參數的輸入亦可沿用 前次記憶的參數，即可控制伺服馬達。當輸入各項參數並經由中央 處理單元的模塊產生命令後，即可進行激活、位置定位、延遲或狀 態監控伺服馬達等動作。


圖1為習知控制伺服馬達的控制方塊圖；圖2a為本發明控制伺服馬達裝置的方塊示意圖；圖2b為本發明控制伺服馬達裝置的另一方塊示意圖；圖3為本發明控制伺服馬達方法的簡要控制流程示意圖；及圖4為本發明控制伺服馬達方法的較佳流程示意圖。主要組件符號說明100人機接口 110中央處理單元 120內存 150計算機 200第一通訊接口 300第二通訊接口 400伺服馬達驅動器 500伺服馬達具體實施方式
本發明一種提供輸入於可程序化邏輯控制器的模塊程序，供直接與伺服馬達驅動器通訊的控制伺服馬達裝置及其方法。在較佳實施例中，伺服馬達包含直流伺服馬達(DC Servo Motor)(又稱無刷馬 達)。然而在其它不同的實施例中，亦可包含交流伺服馬達(AC Servo Motor)、交流感應馬達(AC Reaction Motor),變頻馬達(Frequency Conversion Motor)、直流馬達(DC Motor)、步進馬達(St印ping Motor)、磁阻馬達(Reluctance Motor)或其它馬達等。此外，本發 明以可程序化邏輯控制器(PLC)輸入自行開發編寫的程序語言控制 伺服馬達，且不限定操控任何機器設備的運作。換言之，本發明可 針對各種裝設有伺服馬達的不同領域的機器設備進行操控。以下即 以附圖進一步說明本發明的實施方式及其步驟。圖2a所示為本發明控制伺服馬達裝置的方塊示意圖。本實施例 中的控制伺服馬達裝置，包含人機接口 100、中央處理單元110及復 數個通訊接口 200、 300。人機接口 100可輸入至少一參數。在此所 言的參數指各種伺服馬達的種類、品牌、型號或其它相關的資料。 在人機接口100中，此參數將轉換為某些數據，諸如扭力、轉速、 電流、減速等指令。在本實施例中，人機接口 100較佳指可程序化 邏輯控制器(Programmable Logic Controller; PLC)。可程序化邏 輯控制器能透過數字或模擬輸入/輸出模塊控制機器設備、製造處理 流程、及其它控制模塊的電子系統。換言之，可程序化邏輯控制器 可接收/輸入及發送/輸出多種型態的電氣或電子訊號，並使用它們 來控制或監督幾乎所有種類的機械與電氣系統。中央處理單元 IIO(即CPU)內建有模塊(圖未繪示)，模塊接收參數並操作產生命令。 在此所言的模塊，較佳為自行編譯撰寫的程序/軟體，針對特定運作 模式的各種不同的伺服馬達所撰寫而成。簡言之，模塊即依各原廠 伺服馬達內定參數所撰寫而成的程序軟體。模塊藉由參數的處理， 將上述的參數填入伺服馬達驅動器的各地址，再依伺服馬達驅動器 控制伺服馬達的原理(即輸出命令)，控制各伺服馬達500。中央處理 單元110更包含發送命令，用以控制至少一伺服馬達500。複數個通 訊接口 200、 300分別連接人機接口 100、中央處理單元110及各伺服馬達500。在如圖2a所示的實施例中，通訊接口較佳包含第一通訊接口 200 及第二通訊接口 300。第一通訊接口 200分別連接人機接口 100與中 央處理單元110;第二通訊接口 300則分別連接中央處理單元110與 伺服馬達500。在此所言的第一通訊接口 200較佳為RS232。第二通 訊接口 300較佳則為RS485。 RS232及RS485為測試或量測應用中較 早的通訊協議，目前廣泛地支持許多儀器設備，並經常使用於待測 裝置(device under test; DUT)的診斷或控制埠。然而在其它不同 的實施例中，第一通訊接口 200或第二通訊接口 300亦可包含USB、 IEEE1394或其它不同的通訊接口。此外，伺服馬達500更包含伺服 馬達驅動器400，伺服馬達控制器400實質上為真正控制伺服馬達 500的組件，並供接收從中央處理單元110的命令。換言之，內存於 中央處理單元110的模塊較佳與伺服馬達驅動器400通訊，以進行 操控伺服馬達500。中央處理單元IIO較佳與人機接口 IOO分離設置，並以第一通 訊接口 200連接。然而在如圖2b所示的實施例中，中央處理單元110 亦可與人機接口 100並置或可整合成一臺計算機150。本實施例中， 更包含設置至少一內存120，供儲存上述的參數，且設置於人機接口 100中。在此所言的內存120，較佳為隨機存取內存(Random Access Memory; RAM)。然而在如圖2b所示的實施例中，人機接口100亦可 設置於人機接口 IOO之外，亦即設置於計算機150內。此外，在如圖2a及圖2b所示的實施例中，模塊較佳可一對多 的方式與多個伺服馬達500進行通訊。換言之，當輸入各項參數並 經由中央處理單元的模塊執行後，即可進行系統的激活、位置定位、 延遲或狀態監控伺服馬達等動作。此外，每一伺服馬達500必須搭 配每一伺服馬達驅動器400，方可操控所連接的伺服馬達500。以下即進一步介紹本發明的控制伺服馬達方法。如圖3所示， 本發明的控制伺服馬達方法包含以下步驟步驟510輸入至少一參 數。步驟520接收參數並操作產生命令。步驟530發送命令。根據命令控制至少一伺服馬達(即步驟540)。輸入至少一參數較佳由人機接口設定伺服馬達參數，即圖4所 示的實施例中的步驟700。此外，輸入的參數較佳從人機接口的輸入 /輸出接口功能輸入。在此所言的輸入參數，則指伺服馬達的內部參 數，且人機接口上的參數位置與內存的位置相互對應。換言之，當 系統激活前，在人機接口上輸入各項參數，這些參數便會記憶儲存 於人機接口的內存中。然而在其它不同的實施例中，亦可沿用前次 於內存中所儲存的各參數設定。換言之，當系統激活之前，在人機 接口上不改變任何參數的設定，即會根據內存中記錄與各伺服馬達 驅動器進行通訊，進而操控各伺服馬達。步驟520的接收參數並產 生命令，較佳指參數與內建於人機接口的模塊結合，並發送此結合 後的命令(即步驟530)給伺服馬達驅動器，再以步驟540控制伺服馬 達。然而在圖4所示的實施例中，更包含由通訊接口與伺服馬達驅 動器進行通訊。換言之，當步驟700的人機接口設定伺服馬達參數 後，透過步驟710的第一通訊接口與步驟720中央處理單元的模塊 運作，供與步驟740的伺服馬達驅動器通訊。其中步驟720的中央 處理單元的模塊運作與步驟740的伺服馬達驅動器通訊之間較佳更 包含步驟730的第二通訊接口連接。在如圖4所示的實施例中，步 驟710的第一通訊接口及步驟730的第二通訊接口較佳分別以RS232 及RS485總線進行通訊。然而在其它不同的實施例中，亦可以USB 等通用接口總線進行通訊。最後，經由步驟740的伺服馬達驅動器 通訊的訊號，供控制步驟750的伺服馬達的各項運作。在此需特別說明的是，本實施例中的步驟720中央處理單元的模塊運作較佳可一對多的方式控制多個伺服馬達。換言之，在模塊 的程序撰寫上首先定義各個伺服馬達，再以變量的撰寫方式界定各個伺服馬達，即可達到操控多個伺服馬達的目的。然而在其它不同 的實施例中，亦可一對一的方式操作伺服馬達。本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明的範例。必需指出的是，己揭露的實施例並未限制本發明 的範圍。相反地，包含於申請專利範圍的精神及範圍的修改及均等 設置均包含於本發明的範圍內。
權利要求
1.一種控制伺服馬達的裝置，所述裝置包含一人機接口，供輸入至少一參數；一中央處理單元，具有一模塊，所述模塊接收所述參數並操作產生一命令，所述中央處理單元更包含發送所述命令，以控制至少一伺服馬達；及複數個通訊接口，分別連接所述人機接口、所述中央處理單元及所述伺服馬達。
2. 如權禾腰求l所述的裝置，其中所述中央處理單元與所述人機接口並置。
3. 如權利要求l所述的裝置，其中所述人機接口更包含至少一內存，內存供 儲存所述參數。
4. 如權利要求1所述的裝置，其中所述伺服馬達更包含一伺服馬達驅動器， 供接收從所述中央處理單元的所述命令。
5. 如權利要求1戶腿的裝置，其中戶/fM訊接口更包含一第一通訊接口及一第 二通訊接口，戶，第一通訊接口連接戶，人l幾接口與所述中央處理單元，戶腿第二 通訊接口則連接所述中央處理單元與所述伺服馬達。
6. 如權利要求1所述的裝置，其中所述人機接口包含可程序化邏輯控制器 (Programmable Logic Controller; PLC)。
7. —種控制伺服馬達的方法，其包含以下步驟輸入至少一參數；接收所述參數並操作產生一命令；及發送BW命令，並根據所述命令控制至少一伺服馬達。
8. 如權利要求7所述的方法，其中輸入戶腿參數更包含藉由一人機接口輸入， 並儲存於一內存中。
9. 如權利要求7所述的方法，其中產生戶腿命令經由執行一中央處理單元內的 一模塊所產生。
10. 如權利要求7所述的方法，其中發送戶;M命令更包含由至少一伺服馬達驅動器接收，以進一步控制伺服馬達。
全文摘要
一種控制伺服馬達的裝置，包含人機接口、中央處理單元及複數個通訊接口。其中人機接口供輸入至少一參數。中央處理單元具有模塊，模塊接收參數並操作產生命令。中央處理單元更包含發送命令，以控制至少一伺服馬達。複數個通訊接口分別連接人機接口、中央處理單元及伺服馬達。
文檔編號G05B19/04GK101315548SQ200710107348
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月29日 優先權日2007年5月29日
發明者倪伯成 申請人:歐穎國際有限公司