[实用新型]一种基于FPGA的多通道高速伺服电机控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机电设备制造技术领域，涉及一种电机的控制装置，具体涉及一种基于FPGA的多通道高速伺服电机控制装置。

背景技术

随着电力电子及微电子技术日新月异的进步，具有结构简单、体积小、重量轻、效率高、功率因数高等优点的高速伺服电动机，其应用领域不断扩展。由于高速伺服电机的转速很高，在工作过程中需要不断的对其转速进行调整，所以，要求对高速伺服电机进行控制调整的控制装置具有高性能的运算速度和良好的控制实时性。目前使用的高速伺服电机的控制装置，采用以通用处理器或特定IC为核心的运算系统来实现其运算功能；以通用处理器为核心的运算系统，存在顺序执行架构的局限性，需要大量运算指令才能完成工作，无法实现特定需求下所需要的超高速运算处理能力；以特定IC为核心的运算系统，特定IC具有高速的运算处理能力，每一个特定IC只能控制一个高速伺服电机，在多个高速伺服电机控制的联动性上有着明显的灵活性上的局限性，因此，现有的基于这两种控制方式的高速伺服电动机的控制装置不能做到同时对多个高速伺服电机进行实时控制，满足不了机床、纺织、火炮等复杂环境现场的相关技术要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于FPGA的多通道高速伺服电机控制装置，该控制装置根据高速伺服电机的工作特点，可同时对多个高速伺服电机进行控制，且可靠性高、控制实时性好、操作灵活，能满足机床、纺织、火炮等复杂环境现场的相关技术要求。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于FPGA的多通道高速伺服电机控制装置，包括数据/控制总线，数据/控制总线分别与FPGA控制模块、至少两个并行设置的驱动模块、至少两个独立设置的光电码盘和至少两个独立设置的ADC模块相连接，FPGA控制模块包括核心控制单元，核心控制单元分别与数码显示单元、接口单元、存储单元和至少两个并行设置的电机控制单元相连接，驱动模块、光电码盘、ADC模块和电机控制单元分别与高速伺服电机形成一一对应。

本实用新型的特征还在于，

多个电机控制单元分别与数据/控制总线相连接。

接口单元为RS232/485标准数据接口。

的核心控制单元的CPU采用StratixII2S60芯片。

驱动模块包括依次连接的光电隔离单元、前置放大单元和MOSFET功率桥，光电隔离单元与数据/控制总线相连接。

本实用新型多通道高速伺服电机控制装置具有以下优点：

1.能最大限度的集成外围逻辑，实现单片化设计，提高系统的整体可靠性；

2.采用独立的定制运算逻辑和并行处理机制，达到高性能的运算要求，控制实时性好；

3.采用硬件定序器和冗余逻辑设计，提高抗干扰性能；

4.采用Altera的StratixII2S60芯片，内置NiosII操作系统，通过并行处理机制，可实现各个电机控制通道间的实时联动；

5.适用于各种功率，转速最高不超过4万转的高速伺服电机；

附图说明

图1是本实用新型控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型控制装置的工作流程图。

图中，1.FPGA控制模块，2.数据/控制总线，3.驱动模块，4.高速伺服电机，5.光电码盘，6.ADC模块，7.电源模块，8.计算机/pda/数字键盘。

其中，1-1.数码显示单元，1-2.核心控制单元，1-3.接口单元，1-4.电机控制单元，1-5.存储单元，3-1.光电隔离单元，3-2.前置放大单元，3-3.MOSFET功率桥。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型控制装置的结构，如图1所示。该控制装置包括数据/控制总线2，数据/控制总线2分别与FPGA控制模块1、至少两个并行设置的驱动模块3、与驱动模块3的数量分别对应的光电码盘5和ADC模块6相连接。FPGA控制模块1包括核心控制单元1-2，核心控制单元1-2分别与数码显示单元1-1、存储单元1-5、接口单元1-3和并行设置的至少两个电机控制单元1-4相连接，FPGA控制模块1通过各电机控制单元1-4与数据/控制总线2相连接，各电机控制单元1-4、光电码盘5、ADC模块6与驱动模块3形成一一对应。