[发明专利]一种基于EtherCAT的直流共母线伺服驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及伺服驱动技术领域，尤其涉及一种基于EtherCAT的直流共母线伺服驱动装置。

背景技术

现有的伺服驱动器是由整流、逆变、控制几个单元组成。这种伺服驱动器就相当于一台驱动器带一个整流单元，这样在成本上就不好控制，由于整流单元需要大面积的散热处理，这使得体积比较大，那么控制电柜就需要更大的空间。一般，一台工业机器人需要多个交流伺服电机作为执行机构，而一台交流伺服电机就需要一台伺服驱动器进行控制。控制器是通过现场总线给各个驱动器发送运动指令的。目前，传统的现场总线多为CAN现场总线，而CAN现场总线组件的单价比较高，这就造成整个控制系统的综合成本相对偏高。CAN现场总线是以模块化的子网现场设备实现传输的，而这种模块化的子网设备在一定程度上增加了系统的复杂性，使得运动系统在多轴同步、实时性等多个方面存在明显的欠缺。传统的工业机器人在使用时还需要专门配置带总线功能的I/O盒子，用于电机抱闸、伺服使能、驱动报警、系统报警、关节正负位置限制、关节零点位置等信号处理，使得整个系统显得复杂又冗余。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种体积较小、成本低廉、安装拆装方便且实时性强的基于EtherCAT的直流共母线伺服驱动装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于EtherCAT的直流共母线伺服驱动装置，所述直流共母线伺服驱动装置包括：伺服驱动组件、伺服电机组件、控制单元和整流单元，所述整流单元和所述控制单元均连接所述伺服驱动组件，所述伺服驱动组件连接所述伺服电机组件；

所述控制单元包括EtherCAT主站模块，所述EtherCAT主站模块用于控制所述伺服驱动组件；

所述伺服驱动组件包括依次连接的至少一个伺服驱动单元，所述伺服电机组件包括至少一个伺服电机，每个所述伺服驱动单元连接一个所述伺服电机；

每个所述伺服驱动单元均连接所述整流单元，所述整流单元用于给每个所述伺服驱动单元提供直流电；

每个所述伺服驱动单元包括EtherCAT从站模块，每个所述EtherCAT从站模块均连接所述EtherCAT主站模块，所述EtherCAT从站模块用于根据所述EtherCAT主站模块发出的运动控制指令控制所述伺服电机转动，并将所述伺服驱动单元的内部数据发送给所述EtherCAT主站模块；

所述整流单元与所有所述伺服驱动单元之间，以及相邻两个所述伺服驱动单元之间均通过汇流条连接。

本发明的有益效果是：EtherCAT实时工业以太网拓扑结构方便，实时性强，能够同时支持65535个从站节点，方便增加子网，且成本低廉，能够解决多个从站节点间的相关故障延迟，EtherCAT从站模块之间可以是任意拓扑结构；直流共母线技术能够使得伺服驱动器的体积较小，能够根据实际应用需求增加或减少伺服驱动器的个数，拆装方便。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述整流单元的功率大于所有所述伺服驱动单元的功率之和。

采用上述进一步方案的有益效果是：汇流条从电源汇集电流,再配送电流到输出馈线，一个通讯网络能够最多支持65535个从站节点，并且能够在100us内处理完100个伺服驱动器的相关数据，并且将位置、速度、电流、状态等重要信息反馈给主站。

进一步，每个所述伺服驱动单元还包括:逆变单元，所述逆变单元用于将所述整流单元输入的直流电转换成交流电。

进一步，每个所述伺服驱动单元还包括：主控模块，所述主控模块连接相应的所述EtherCAT从站模块，并通过所述逆变单元连接所述伺服电机，所述主控模块用于与相应的所述EtherCAT从站模块进行数据交互，并根据所述运动控制指令控制驱动所述伺服电机转动。

进一步，每个所述伺服驱动单元还包括：与所述整流单元连接的母线就绪模块，所述母线就绪模块用于接收所述整流单元发送的电源准备就绪信号并通过相应的所述EtherCAT从站模块传递给所述EtherCAT主站模块。

进一步，每个所述伺服驱动单元还包括：网络接口，所述EtherCAT主站模块和所有所述EtherCAT从站模块之间，以及相邻两个所述EtherCAT从站模块之间均通过所述网络接口连接。