[发明专利]一种网络化的多轴电机同步控制装置及方法

权利要求书

1.一种网络化的多轴电机同步控制装置，其特征在于，包括脉冲采集模块、控制器模块、多轴模块和伺服电机驱动模块；所述控制器模块与多轴模块之间通过同步串行差分总线相连；

所述脉冲采集模块的输入端用于连接外部主令电机；控制器模块的第一端与脉冲采集模块的输出端相连，第二端用作所述多轴电机同步控制装置与工业以太网相连的接口，第三端与同步串行差分总线相连；多轴模块的一端通过同步串行差分总线接口与同步串行差分总线相连，另一端与伺服电机驱动模块相连；

所述脉冲采集模块用于采集主令电机转子角度信号，并对所述角度信号进行数字滤波、光电隔离处理，生成角度编码信号；

所述控制器模块用于根据系统状态配置对所述角度编码信号进行采样和差值修正运算获得多轴控制信号；所述差值修正运算具体是指将当前控制周期的脉冲数减去前一控制周期的脉冲数，将得到的差值乘上比例因子再加上修正值，其中，所述修正值通过将各从动电机的位置信息与多轴控制信号相减得到；

多轴模块用于根据多轴控制信号生成方向信号和脉冲数信号，并根据从动电机组各从动电机转子的角度信号获取从动电机的位置信息；

所述伺服驱动模块用于对所述方向信号和脉冲数信号进行转换，生成子方向信号和子脉冲数信号；通过所述子方向信号和子脉冲数信号驱动控制外部从动电机组。

2.如权利要求1所述的多轴电机同步控制装置，其特征在于，还包括人机交互模块；

所述人机交互模块与控制器模块通过标准工业以太网进行通信；所述人机交互模块用于周期性的查询外部PLC控制器以获取系统的状态信息和参数信息并显示，并用作参数设置界面。

3.如权利要求1所述的多轴电机同步控制装置，其特征在于，所述控制器模块与多轴模块之间采用主从式通讯，每次通讯由控制器模块发起，由多轴模块响应结束。

4.如权利要求3所述的多轴电机同步控制装置，其特征在于，所述控制器模块与多轴模块之间通信的数据帧包括8比特的地址位、8比特的命令位、16比特的数据位，16比特的数据帧校验位；

所述地址位用于指示多轴模块的地址；命令位用于区分帧的类型，包括参数设置帧和控制命令帧；数据位是与命令位相对应的控制信号；数据帧校验位是整个数据帧的校验码，所述校验码在控制器模块中生成，通过同步串行差分总线传输后在多轴模块中校验，以消除网络传输错误的干扰。

5.如权利要求4所述的多轴电机同步控制装置，其特征在于，所述控制器模块与多轴模块之间的通信协议具体为：

控制器模块发送参数设置帧到多轴模块，多轴模块根据所述参数设置帧进行参数设置并向控制器模块反馈响应参数设置帧，实现对多轴模块的参数初始化；所述参数设置帧的命令位填充的是参数的类型，数据位填充的是参数的值，地址位和数据帧校验位分别填入地址和数据帧校验值；所述响应参数设置帧中，命令位填充的是参数类型，数据位填充的是参数是否设置成功的标识，地址位和数据帧校验位分别填写地址和数据帧校验值；

初始化之后，控制器模块发送控制命令帧到多轴模块；多轴模块根据所述控制命令帧控制伺服电机运转并向控制器模块反馈响应控制命令帧；所述控制命令帧的命令位填充的是系统状态，数据位填充的是控制量，地址位和数据帧校验位填充的是地址和数据帧校验值；所述响应控制命令帧中，命令位填充的是系统状态，数据帧中数据位填充的是标志位，所述标志位指示控制量设置是否成功。

6.一种基于权利要求1～5任一项所述的多轴电机同步控制装置的网络化的多轴电机同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采集主令电机的转子角度信号，并对所述角度信号进行数字滤波、光电隔离处理，生成角度编码信号；

(2)根据系统状态配置对所述角度编码信号进行采样和差值修正运算获得多轴控制信号，所述差值修正运算具体是指将当前控制周期的脉冲数减去前一控制周期的脉冲数，将得到的差值乘上比例因子再加上修正值，其中，所述修正值通过将各从动电机的位置信息与多轴控制信号相减得到；

(3)根据多轴控制信号生成方向信号和脉冲数信号，对所述方向信号和脉冲数信号进行转换，生成子方向信号和子脉冲数信号；通过所述子方向信号和子脉冲数信号驱动控制外部从动电机组。