[发明专利]一种网络化的多轴电机同步控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电机同步技术领域，更具体地，涉及一种网络化的多轴电机同步控制装置及方法。

背景技术

工业控制系统逐渐由连续控制系统过渡到离散的控制系统；离散控制系统能够进行精确快速的计算，而且通用性较连续控制系统好，使用简单，便于修改。现有的电机同步控制技术为了保证电机的同步性多采用本地控制，在现场进行控制系统的相关信息处理和显示，不能满足通过网络实现管理层远程对现场信息进行监视和控制的需求；并且在电机的同步控制中只考虑了主令电机与从动电机之间的高精度同步而未涉及从动电机组内部各从动电机之间的同步。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种网络化的多轴电机同步控制装置及方法，其目的在于实现网络化的多轴电机同步控制，由此解决无法远程同步监控的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种网络化的多轴电机同步控制装置，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连接；

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，第二端用作该网络化的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，另一端通过I/O接口与伺服电机驱动模块相连；

其中，脉冲采集模块用于采集主令电机运转过程中的主令电机转子角度信息，并对该角度信号进行数字滤波、光电隔离，生成角度编码信号；

控制器模块用于根据系统状态配置对角度编码信号进行采样、运算，获多轴控制信号；其中，运算是指将当前控制周期采样获得的脉冲数减去前一控制周期采样获得的脉冲数，将的到的差值乘上比例因子后加上系统的修正量，获得多轴控制信号；

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；

伺服驱动模块用于对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；通过该子方向信号和子脉冲数信号，驱动控制外部从动电机组，实现主令电机与从动电机组的同步，以及从动电机组内各从动电机间的同步；

外部从动电机组在子方向信号和子脉冲数信号的作用下控制其各从动电机转子的运动；多轴模块根据各从动电机转子的角度信息获取从动电机的位置反馈信息并发送到控制器模块，在控制器模块编码形成以太网数据包；用户可根据该以太网数据包解析获取系统的状态和参数。

优选的，上述网络化的多轴电机同步控制装置，还包括人机交互模块，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；外部远程PC机监视模块、外部PLC控制器均可通过标准工业以太网与该网络化的多轴电机同步控制装置进行通信；

人机交互模块用于周期性的查询外部PLC控制器，获取系统的状态信息和参数信息并显示；用户通过人机交互模块监控系统状态和参数，并在输入的脉冲数和多轴模块的产生脉冲数不相等时调整主令电机的减速比参数和前馈参数，以提高系统对交流伺服电机组的同步控制精度。

优选的，上述网络化的多轴电机同步控制装置，其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；控制器模块与多轴模块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比特的帧校验位；

其中，地址位用于指示多轴模块的地址，它定义了一个广播地址用于对所有的多轴模块进行广播；广播地址中所有的位为二进制的全1；当地址位不为全1时表示一个多轴模块的地址；命令位用于区分帧的类型，控制系统的数据帧包括两类：参数设置帧和控制命令帧；当命令位表示数据位为参数设置帧，则表示数据位内容为初始化多轴模块的参数，当命令位表示数据位为控制命令帧，则表示数据位内容为控制从动电机的控制信号；数据位填充的内容是与命令位相对应的控制数据，表示从动电机的控制信号或者拟设置参数的初始值；帧校验位是对整个数据帧的校验码，该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。优选的，上述网络化的多轴电机同步控制装置，其控制器模块与多轴模块之间的通信协议具体为：