一種伺服驅(qū)動(dòng)器及使用該伺服驅(qū)動(dòng)器的多軸控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種伺服驅(qū)動(dòng)器和使用該伺服驅(qū)動(dòng)器的多軸控制系統(tǒng)，該伺服驅(qū)動(dòng)器，包含一個(gè)集中控制單元、一個(gè)或多個(gè)分離的逆變單元和整流單元。集中控制單元由外部通訊模塊、內(nèi)部通訊模塊和電機(jī)控制模塊組成，逆變單元由內(nèi)部通訊模塊、編碼器信號(hào)處理模塊、功率信號(hào)處理模塊和PWM電路組成；所述集中控制單元同所述逆變單元間通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。本實(shí)用新型所提供的伺服驅(qū)動(dòng)器使得用戶可以根據(jù)實(shí)際需要，靈活方便的擴(kuò)展控制軸數(shù)，且多軸之間能實(shí)現(xiàn)高精度的同步協(xié)調(diào)控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種伺服驅(qū)動(dòng)器及使用該伺服驅(qū)動(dòng)器的多軸控制系統(tǒng)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實(shí)用新型涉及運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，具體的涉及一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和使用該伺服驅(qū)動(dòng)器的多軸控制系統(tǒng)。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]隨著制造業(yè)的行業(yè)升級(jí)和新興行業(yè)的迅速崛起，智能制造和柔性化生產(chǎn)已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。為了滿足這種工廠自動(dòng)化的需求，智能裝備(比如工業(yè)機(jī)器人、高端數(shù)控機(jī)床等)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。在這些實(shí)際應(yīng)用中，智能裝備對(duì)作為智能裝備執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服驅(qū)動(dòng)器提出了越來(lái)越多的要求。比如易于擴(kuò)展的多軸控制能力，比如高性能的多軸同步協(xié)調(diào)控制能力，同時(shí)，整體系統(tǒng)成本也要盡可能的降低。
[0005]典型的伺服驅(qū)動(dòng)器包括:整流單元，逆變單元和控制單元，如圖1所示。控制單元接收上位控制器的指令值和來(lái)自電機(jī)和編碼器的反饋值，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后控制逆變單元，將經(jīng)整流單元整流后的直流電逆變成交流電，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制。這種典型的伺服驅(qū)動(dòng)器只能實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電機(jī)的控制。當(dāng)被控對(duì)象是多臺(tái)電機(jī)時(shí)，即多軸控制時(shí)，有多少臺(tái)電機(jī)，就需要相應(yīng)配置相應(yīng)臺(tái)數(shù)的伺服驅(qū)動(dòng)器。每個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)是分布在對(duì)應(yīng)的各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器當(dāng)中的，即所謂的分布式控制伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0006]圖2是目前最常見(jiàn)的一種采用分布式控制伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)多軸控制的系統(tǒng)架構(gòu)圖。每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器都包含一個(gè)獨(dú)立的整流單元、逆變單元和控制單元。上位控制器通過(guò)傳統(tǒng)的配線方式將指令值分別下發(fā)給各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器。各伺服驅(qū)動(dòng)器采集對(duì)應(yīng)電機(jī)和編碼器的反饋信號(hào)完成其對(duì)電機(jī)的控制。每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器之間的控制是完全獨(dú)立的。該系統(tǒng)架構(gòu)的缺點(diǎn)是:成本高，每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器都包含一個(gè)獨(dú)立的整流單元、逆變單元和控制單元。配線復(fù)雜:上位控制器通過(guò)一組傳統(tǒng)的配線與各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行連接。而每組配線中都包括命令脈沖信號(hào)，反饋脈沖信號(hào)，數(shù)字輸入輸出信號(hào)，命令模擬信號(hào)，反饋模擬信號(hào)等。擴(kuò)展性差:每擴(kuò)展一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，就需要增加一組配線。而且可擴(kuò)展的軸數(shù)受限于上位控制器的CPU性能和硬件的通道數(shù)目。無(wú)法實(shí)現(xiàn)多軸同步協(xié)調(diào)控制:由于各伺服驅(qū)動(dòng)器之間的控制是完全獨(dú)立的，其中的一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器無(wú)法知道其它伺服驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)信息，因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)多軸冋步控制和多軸協(xié)調(diào)控制。
[0007]實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種伺服驅(qū)動(dòng)器，使得用戶可以根據(jù)實(shí)際需要，靈活方便的擴(kuò)展控制軸數(shù)，且多軸之間能實(shí)現(xiàn)高精度的同步協(xié)調(diào)控制。
[0009]一種伺服驅(qū)動(dòng)器，包括控制單元、整流單元、逆變單元，所述伺服驅(qū)動(dòng)器包含一個(gè)集中控制單元和一個(gè)或多個(gè)分離的逆變單元。
[0010]優(yōu)選地，所述逆變單元包含編碼器信號(hào)處理模塊和PWM電路組成；所述編碼器信號(hào)處理模塊接收來(lái)自編碼器的信號(hào)，計(jì)算電機(jī)的位置和速度；所述PWM電路接收集中控制單元的控制變量，驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成對(duì)電機(jī)的控制。
[0011]優(yōu)選地，所述集中控制單元包括外部通訊模塊、第一內(nèi)部通訊模塊和電機(jī)控制模塊；[0012]其中所述外部通訊模塊通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自上位控制器的指令值，解析后轉(zhuǎn)發(fā)至所述電機(jī)控制模塊；同時(shí)將來(lái)自所述電機(jī)控制模塊的電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反饋至上位控制器；
[0013]所述電機(jī)控制模塊接收經(jīng)過(guò)外部通訊模塊解析的上位控制器指令值，并通過(guò)所述第一內(nèi)部通訊模塊接收經(jīng)過(guò)第三內(nèi)部通訊模塊解析的所有逆變單元的內(nèi)部狀態(tài)信息，然后經(jīng)過(guò)運(yùn)算后通過(guò)所述第一內(nèi)部通訊模塊將控制信息發(fā)送給整流單元和所述一個(gè)或多個(gè)逆變單元；
[0014]所述逆變單元包括第三內(nèi)部通訊模塊、編碼器信號(hào)處理模塊、功率信號(hào)處理模塊和PWM電路；
[0015]其中所述編碼器信號(hào)處理模塊接收來(lái)自編碼器的信號(hào)，計(jì)算電機(jī)的位置和速度，然后上傳至所述第三內(nèi)部通訊模塊并傳輸至所述集中控制單元；
[0016]所述功率信號(hào)處理模塊實(shí)時(shí)采樣電機(jī)的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理后上傳至所述第三內(nèi)部通訊模塊并傳輸至所述集中控制單元；
[0017]所述PWM電路接收經(jīng)內(nèi)部通訊傳輸?shù)膩?lái)自集中控制單元的控制變量，驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成對(duì)電機(jī)的控制。
[0018]優(yōu)選地，所述集中控制單元的第一內(nèi)部通訊模塊同所述逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊間通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊；其中所述集中控制單元的第一內(nèi)部通訊模塊作為內(nèi)部通訊主站，所述各逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊作為內(nèi)部通訊從站。所述高速工業(yè)以太網(wǎng)采用分布時(shí)鐘，使集中控制單元和各個(gè)逆變單元使用相同的系統(tǒng)時(shí)間。
[0019]優(yōu)選地，所述集中控制單元的所述外部通訊模塊支持的通訊網(wǎng)絡(luò)包括但不限于工業(yè)以太網(wǎng)、RS485、CAN中的任一種或多種。
[0020]優(yōu)選地，所述編碼器信號(hào)處理模塊可以接收并處理絕對(duì)式編碼器或相對(duì)式編碼器的信號(hào)。
[0021]優(yōu)選地，所述整流單元可以是一個(gè)集中整流單元；所述集中整流單元還包括第二內(nèi)部通訊模塊。
[0022]優(yōu)選地，所述整流單元為在數(shù)量上同逆變模塊一一對(duì)應(yīng)的分離整流單元；所述分離的整流單元同對(duì)應(yīng)的逆變單元共用第三內(nèi)部通訊模塊。
[0023]一種多軸控制系統(tǒng)，其特征在于:使本實(shí)用新型所述的伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0024]優(yōu)選地，所述多軸控制系統(tǒng)包括上位控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、多個(gè)電機(jī)，其中所述上位控制器同所述伺服驅(qū)動(dòng)器的集中控制單元連接；所述電機(jī)及電機(jī)的編碼器同控制其的逆變單元連接；所述伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部連接情況包括如下兩種情形:
[0025]所述伺服驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)集中控制單元、一個(gè)集中整流單元和多個(gè)分離的逆變單元，其中每個(gè)逆變單元控制一臺(tái)伺服電機(jī)；所述集中控制單元的第一內(nèi)部通訊模塊同所述集中整流單元的第二內(nèi)部通訊模塊間通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)連接，所述集中整流單元的第二內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同一個(gè)逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊連接，所述逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同另一個(gè)逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊連接，依次連接所有的逆變單元。
[0026]或者
[0027]所述伺服驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)集中控制單元、多個(gè)分離的整流單元和多個(gè)分離的逆變單元，其中每個(gè)逆變單元和每個(gè)整流單元共同控制一臺(tái)伺服電機(jī)；所述集中控制單元的第一內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同控制同一臺(tái)電機(jī)的整流單元和逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊連接，所述控制同一臺(tái)電機(jī)的整流單元和逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同控制另一臺(tái)電機(jī)的整流單元和逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊連接，依次連接所有的整流單元和逆變單元。
[0028]本實(shí)用新型提供的伺服驅(qū)動(dòng)器在使用時(shí)可以根據(jù)軸數(shù)不同進(jìn)行擴(kuò)展，可以降低使用成本。伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部及外部通訊均被工業(yè)以太網(wǎng)取代，配線大幅簡(jiǎn)化。集中控制單元和實(shí)時(shí)高速工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了多軸同步協(xié)調(diào)控制。
[0029]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1現(xiàn)有技術(shù)下伺服驅(qū)動(dòng)器示意圖
[0031]圖2現(xiàn)有技術(shù)下多軸控制系統(tǒng)示意圖
[0032]圖3本實(shí)用新型一實(shí)施例伺服驅(qū)動(dòng)器示意圖
[0033]圖4本實(shí)用新型一實(shí)施多軸控制系統(tǒng)示意圖
[0034]圖5本實(shí)用新型另一實(shí)施例伺服驅(qū)動(dòng)器示意圖
[0035]圖6本實(shí)用新型另一實(shí)施多軸控制系統(tǒng)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0036]結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容進(jìn)行具體說(shuō)明如下:
[0037]實(shí)施例1:
[0038]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例伺服驅(qū)動(dòng)器示意圖，在本實(shí)施例中伺服驅(qū)動(dòng)器包含一個(gè)集中控制單元1，一個(gè)集中整流單元2、多個(gè)分離的逆變單元3、4 (其他逆變單元4與3之相同，未詳細(xì)繪出)以及連接集中控制單元、集中整流單元和多個(gè)逆變單元的實(shí)時(shí)高速工業(yè)以太網(wǎng)a。
[0039]其中，集中控制單元I由外部通訊模塊11、第一內(nèi)部通訊模塊12和電機(jī)控制模塊13組成；逆變單元3由第三內(nèi)部通訊模塊31、編碼器信號(hào)處理模塊32、功率信號(hào)處理模塊33和PWM電路34組成。
[0040]其中集中控制單元I各模塊介紹如下:
[0041]外部通訊模塊11解析來(lái)自上位控制器的指令值(比如位置指令值、速度指令值、轉(zhuǎn)矩指令值等)，然后轉(zhuǎn)發(fā)至電機(jī)控制模塊13 ;同時(shí)將來(lái)自電機(jī)控制模塊13的電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(比如實(shí)際位置值、實(shí)際速度值、實(shí)際轉(zhuǎn)矩值等)反饋至上位控制器。外部通訊模塊11同上位控制器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)b通訊，除附圖中的工業(yè)以太網(wǎng)外還支持、RS485、CAN等通訊方式。
[0042]作為集中控制單元I的核心模塊，電機(jī)控制模塊13 —方面接收經(jīng)過(guò)外部通訊模塊11解析的上位控制器指令值，一方面接收經(jīng)過(guò)第一內(nèi)部通訊模塊12解析的所有逆變單元
3、4的內(nèi)部狀態(tài)信息，然后經(jīng)過(guò)運(yùn)算實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各逆變單元3、逆變單元4的控制變量。每個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制不僅參考自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，還可參考其他電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了多軸之間的協(xié)調(diào)控制。
[0043]第一內(nèi)部通訊模塊12、第二內(nèi)部通訊模塊21、第三內(nèi)部通訊模塊32通過(guò)實(shí)時(shí)高速工業(yè)以太網(wǎng)a連接，數(shù)據(jù)通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)a的內(nèi)部通訊協(xié)議進(jìn)行解析，其中集中控制單元I的第一內(nèi)部通訊模塊12作為內(nèi)部通訊主站，集中整流單元2的第二內(nèi)部通訊模塊21和各逆變單元(逆變單元3、逆變單元4)的第三內(nèi)部通訊模塊31作為內(nèi)部通訊從站。實(shí)時(shí)高速工業(yè)以太網(wǎng)a用于連接集中控制單元和多個(gè)逆變單元，它采用分布時(shí)鐘，使集中控制單元和各個(gè)逆變單元使用相同的系統(tǒng)時(shí)間，在最大限度上減小了系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的非同步因素，從而控制各逆變單元任務(wù)的同步執(zhí)行，即多軸同步控制。
[0044]其中逆變單元3各模塊介紹如下:
[0045]編碼器信號(hào)處理模塊32接收來(lái)自編碼器的信號(hào)，進(jìn)行電機(jī)的位置計(jì)算和速度計(jì)算，然后上傳至第三內(nèi)部通訊模塊31。編碼器可以是絕對(duì)式編碼器，也可以是相對(duì)式編碼器。功率信號(hào)處理模塊33實(shí)時(shí)采樣電機(jī)的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理后上傳至第三內(nèi)部通訊模塊31。PWM電路34接收經(jīng)第三內(nèi)部通訊模塊31傳輸?shù)膩?lái)自集中控制單元I的控制變量，驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成對(duì)電機(jī)的控制。
[0046]集中整流單元2，包括第二內(nèi)部通訊模塊21和整流電路22，整流電路22實(shí)現(xiàn)交流到直流的轉(zhuǎn)換功能，為各逆變單元提供直流輸入。
[0047]圖4為采用本實(shí)施例所述伺服驅(qū)動(dòng)器的一種多軸控制系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖中只繪出了控制系統(tǒng)的相關(guān)連接關(guān)系，各個(gè)器件間電路連接未繪出。
[0048]該多伺服軸控制系統(tǒng)包括上位控制器41、伺服驅(qū)動(dòng)器42、多個(gè)電機(jī)(43、44、45)，其中伺服驅(qū)動(dòng)器42包括一個(gè)集中控制單元421、一個(gè)集中整流單元422和多個(gè)分離的逆變單元 423、424、425、426。
[0049]其中每個(gè)逆變單元控制一臺(tái)伺服電機(jī)。
[0050]上位控制器41同伺服驅(qū)動(dòng)器42的集中控制單元421連接。
[0051]伺服驅(qū)動(dòng)42各模塊件的連接關(guān)系如下:集中控制單元421的第一內(nèi)部通訊模塊同集中整流單元422的第二內(nèi)部通訊模塊間通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)連接；集中整流單元422的第二內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同一個(gè)逆變單元423的第三內(nèi)部通訊模塊連接，逆變單元423的第三內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同逆變單元424的第三內(nèi)部通訊模塊連接，剩余逆變單元依次連接。
[0052]電機(jī)(43、44、45)以及電機(jī)的編碼器(431、441、451)同對(duì)應(yīng)的逆變單元(423、424、425)連接。
[0053]實(shí)施例2:圖5為本實(shí)用新型另一種實(shí)施例內(nèi)部構(gòu)成圖，在本實(shí)施例中伺服驅(qū)動(dòng)器包含一個(gè)集中控制單元I’，多個(gè)分離的整流單元21’、31’(其中31’同21’相同，未詳細(xì)繪出)、多個(gè)分離的逆變單元22’、32’(其中32’同22’相同，未詳細(xì)繪出)。同實(shí)施例1的區(qū)別在于整流單元為分離式，在這種情況下整流單元21’可以同其對(duì)應(yīng)的逆變單元22’共用一個(gè)第三內(nèi)部通訊模塊221’，其他內(nèi)容同實(shí)施例1 一致，不再重復(fù)說(shuō)明。
[0054]圖6為采用本實(shí)施例所述伺服驅(qū)動(dòng)器的一種多軸控制系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖中只繪出了控制系統(tǒng)的相關(guān)連接關(guān)系，各個(gè)器件間電路連接未繪出。
[0055]該多伺服軸控制系統(tǒng)包括上位控制器41’、伺服驅(qū)動(dòng)器42’、多個(gè)電機(jī)(43’、44’、45’)，其中伺服驅(qū)動(dòng)器42’包括一個(gè)集中控制單元421’、多個(gè)分離的整流單元4221’、4231，、4241’、4251，和多個(gè)分離的逆變單元4222’、4232’、4242’、4252’，其中每個(gè)逆變單元和每個(gè)整流單元共同控制一臺(tái)伺服電機(jī)。
[0056]其中上位控制器41’同伺服驅(qū)動(dòng)器42’的集中控制單元421’連接。
[0057]伺服驅(qū)動(dòng)42’各模塊件的連接關(guān)系如下:集中控制單元421’的第一內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同控制同一臺(tái)電機(jī)的整流單元4221’和逆變單元4222’的第三內(nèi)部通訊模塊連接，控制同一臺(tái)電機(jī)的整流單元4221’和逆變單元4222’的第三內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同控制另一臺(tái)電機(jī)的整流單元4231’和逆變單元4232’的第三內(nèi)部通訊模塊連接，依次類(lèi)推。
[0058]電機(jī)(43’、44’、45’ )以及電機(jī)的編碼器(431’、441’、451’ )同對(duì)應(yīng)的逆變單元(4222，、4232’、4242’ )連接。
[0059]盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。
[0060]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種伺服驅(qū)動(dòng)器，包括控制單元、整流單元、逆變單元，其特征在于: 所述伺服驅(qū)動(dòng)器包含一個(gè)集中控制單元和一個(gè)或多個(gè)分離的逆變單元； 所述集中控制單元包括外部通訊模塊、第一內(nèi)部通訊模塊和電機(jī)控制模塊； 所述逆變單元包括第三內(nèi)部通訊模塊、編碼器信號(hào)處理模塊、功率信號(hào)處理模塊和PWM電路； 所述集中整流單元具有第二內(nèi)部通訊模塊和整流電路； 第一內(nèi)部通訊模塊與第二內(nèi)部通訊模塊連接，第二內(nèi)部通訊模塊與第三內(nèi)部通訊模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于: 所述逆變單元包含編碼器信號(hào)處理模塊和PWM電路組成；所述編碼器信號(hào)處理模塊接收來(lái)自編碼器的信號(hào)，計(jì)算電機(jī)的位置和速度；所述PWM電路接收集中控制單元的控制變量，驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成對(duì)電機(jī)的控制。
3.如權(quán)利要求2所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于: 所述集中控制單元包括外部通訊模塊、第一內(nèi)部通訊模塊和電機(jī)控制模塊； 其中所述外部通訊模塊通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)接收來(lái)自上位控制器的指令值，解析后轉(zhuǎn)發(fā)至所述電機(jī)控制模塊；同時(shí)將 來(lái)自所述電機(jī)控制模塊的電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反饋至上位控制器； 所述電機(jī)控制模塊接收經(jīng)過(guò)外部通訊模塊解析的上位控制器指令值，并通過(guò)所述第一內(nèi)部通訊模塊接收經(jīng)過(guò)第一內(nèi)部通訊模塊解析的所有逆變單元的內(nèi)部狀態(tài)信息，然后經(jīng)過(guò)運(yùn)算后通過(guò)所述第一內(nèi)部通訊模塊將控制信息發(fā)送給整流單元和所述一個(gè)或多個(gè)逆變單元; 所述逆變單元包括第三內(nèi)部通訊模塊、編碼器信號(hào)處理模塊、功率信號(hào)處理模塊和PWM電路； 其中所述編碼器信號(hào)處理模塊接收來(lái)自編碼器的信號(hào)，計(jì)算電機(jī)的位置和速度，然后上傳至所述第三內(nèi)部通訊模塊并傳輸至所述集中控制單元； 所述功率信號(hào)處理模塊實(shí)時(shí)采樣電機(jī)的電壓信號(hào)、電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理后上傳至所述內(nèi)部通訊模塊并傳輸至所述集中控制單元； 所述PWM電路接收經(jīng)內(nèi)部通訊傳輸?shù)膩?lái)自集中控制單元的控制變量，驅(qū)動(dòng)功率器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，完成對(duì)電機(jī)的控制。
4.如權(quán)利要求3所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于: 所述集中控制單元的第一內(nèi)部通訊模塊同所述逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊間通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊；其中所述集中控制單元的第一內(nèi)部通訊模塊作為內(nèi)部通訊主站，所述各逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊作為內(nèi)部通訊從站；所述高速工業(yè)以太網(wǎng)采用分布時(shí)鐘，使集中控制單元和各個(gè)逆變單元使用相同的系統(tǒng)時(shí)間。
5.如權(quán)利要求3所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述集中控制單元的所述外部通訊模塊支持的通訊網(wǎng)絡(luò)包括但不限于工業(yè)以太網(wǎng)、RS485、CAN中的任一種或多種。
6.如權(quán)利要求2所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述編碼器信號(hào)處理模塊可以接收并處理絕對(duì)式編碼器或相對(duì)式編碼器的信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述整流單元可以是一個(gè)集中整流單元；所述集中整流單元還包括第二內(nèi)部通訊模塊。
8.如權(quán)利要求1所述的一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述整流單元為在數(shù)量上同逆變模塊一一對(duì)應(yīng)的分離整流單元；所述分離的整流單元同對(duì)應(yīng)的逆變單元共用第三內(nèi)部通訊模塊。
9.一種多軸控制系統(tǒng)，其特征在于:使用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的伺服驅(qū)動(dòng)器。
10.如權(quán)利要求9所述的一種多軸控制系統(tǒng),其特征在于: 所述多軸控制系統(tǒng)包括上位控制器、權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的伺服驅(qū)動(dòng)器、多個(gè)電機(jī)，其中所述上位控制器同所述伺服驅(qū)動(dòng)器的集中控制單元連接；所述電機(jī)及電機(jī)的編碼器同控制其的逆變單元連接；所述伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部連接情況包括如下兩種情形: 所述伺服驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)集中控制單元、一個(gè)集中整流單元和多個(gè)分離的逆變單元，其中每個(gè)逆變單元控制一臺(tái)伺服電機(jī)；所述集中控制單元的第一內(nèi)部通訊模塊同所述集中整流單元的內(nèi)部通訊模塊間通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)連接，所述集中整流單元的第二內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同一個(gè)逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊連接，所述逆變單元的內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同另一個(gè)逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊連接，依次連接所有的逆變單元；或者 所述伺服驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)集中控制單元、多個(gè)分離的整流單元和多個(gè)分離的逆變單元，其中每個(gè)逆變單元和每個(gè)整流單元共同控制一臺(tái)伺服電機(jī)；所述集中控制單元的第一內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同控制同一臺(tái)電機(jī)的整流單元和逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊連接，所述控制同一臺(tái)電機(jī)的整流單元和逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊通過(guò)高速工業(yè)以太網(wǎng)同控制另一臺(tái)電機(jī)的整流單元和逆變單元的第三內(nèi)部通訊模塊連接，依次連接所有的整流單元和逆變單 元。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK203825438SQ201320867050
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】劉葵, 劉波, 李紅軍 申請(qǐng)人:清能德創(chuàng)電氣技術(shù)（北京）有限公司