[发明专利]一种基于Ethernet/IP的低压直流伺服

说明书

本发明提供一种基于Ethernet/IP的低压直流伺服，其特征在于包括控制器、脉冲宽度调节模块、功率驱动器、电流采集电路、位置反馈模块、Ethernet/IP适配器(Adapter)模块，所述控制器分别和脉冲宽度调节模块、电流采集电路、位置反馈模块、Ethernet/IP适配器(Adapter)模块连接，本发明直接将低压直流电源作为伺服直流输入，减少了伺服本身需要的中间转换器件，降低了伺服硬件故障率，提高了能量的利用效率。本发明在伺服端实现了Ethernet/IP通讯协议，可以与Ethernet/IP扫描器直接通讯，不需要协议转换模块，降低了使用成本，降低了使用难度。特别的，为应用CIP协议、CANopen协议这两种不同协议的设备之间的互操作，提供了解决方案。

技术领域

本发明涉及机器人使用领域，尤其涉及一种基于Ethernet/IP的低压直流伺服。

背景技术

随着机器人在仓储、物流、服务等领域的广泛应用，机器人经常使用移动的电源(如电池组)提供能源，传统交流伺服的输入电压一般为AC220V或AC380V，这种伺服一般用于固定场所(如工厂车间)，不能直接使用电池组进行供电。

Ethernet/IP协议广泛用于工业控制场合，许多主控制器(如PLC)支持Ethernet/IP协议。CANopen现场总线中针对运动控制的CiA DSP402协议(以下简称CiA402)，被广泛应用于控制器与伺服驱动器之间的通讯，其他工业以太网如POWERLINK、EtherCAT等都根据CiA402协议实现了运动控制的应用层协议。目前，Ethernet/IP并不支持CANopen协议，因此，应用CIP协议、CANopen协议这两种不同协议的设备无法相互通讯。

传统交流高压伺服使用电池供电，需要将电池的低压直流电源进行逆变，升压为高压交流电源，然后交流伺服再将高压交流电进行整流变为直流电，作为直流母线的输入。目前，使用Ethernet/IP作为主控制器(如PLC)与伺服通讯时，一般需要利用协议转换网关，将Ethernet/IP协议转换成伺服驱动器支持的协议(如将Ethernet/IP转换为EtherCAT)。

现有交流伺服需要将直流低压电转换成高压交流电，这增加了大量的中间转换器件，转换过程中的能量损耗也大幅降低了能源使用效率。现有的伺服与Ethernet/IP主控制器通讯，需要利用协议转换网关，将Ethernet/IP协议转换成伺服驱动器支持的协议。这增大了使用的成本和难度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于Ethernet/IP的低压直流伺服，其特征在于包括控制器(MCU)、脉冲宽度调节模块、功率驱动器、电流采集电路、位置反馈模块、Ethernet/IP适配器(Adapter)模块，所述控制器(MCU)分别和脉冲宽度调节模块、电流采集电路、位置反馈模块、Ethernet/IP适配器(Adapter)模块连接，所述脉冲宽度调节模块和功率驱动器连接，所述功率驱动器分别和电流采集电路、外界低压交流电机连接，所述位置反馈模块通过编码器和外界低压交流电机连接，所述Ethernet/IP适配器(Adapter)模块通过网口、网关和扫描器接口连接。

所述控制器(MCU)用于控制整个伺服系统；

所述功率驱动器用于根据控制器(MCU)的脉宽调制(PWM)控制信号，将48V低压直流电直接逆变为低压交流电，输入到低压交流电机进行驱动；

所述电流采集电路用于采集功率驱动器与电机之间的UV两相电流，用于伺服电流环控制；

所述位置反馈模块用于处理编码器所反馈的电机位置信息，并计算出实际的速度，用于位置环、速度环控制；

所述Ethernet/IP适配器(Adapter)通讯模块用于实现Ethernet/IP应用层协议(CIP)并运行于控制器(MCU)实时环境。使用标准的Ethernet物理层接口(PHY)，实现与上位控制器的扫描器(Scanner)之间的通讯；