本實(shí)用新型涉及通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶反饋接口的伺服通信接口模塊。

背景技術(shù)：

交流伺服控制系統(tǒng)具有控制精度高,響應(yīng)快的明顯特點(diǎn)。普通伺服一般有2種控制接口:轉(zhuǎn)矩與速度采用模擬量,位置模式采用方向脈沖接口，高性能伺服還有現(xiàn)場總線接口。模擬信號相比差分?jǐn)?shù)字信號更容易受到干擾,因此只在對精度要求不高速度控制或轉(zhuǎn)矩控制的場合才有應(yīng)用。模擬電壓±10這種輸入由于0V電壓難以維持穩(wěn)定,幾乎不見使用。脈沖控制可以輸出兩個(gè)特性:電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)位置和電機(jī)速度，最少2根線可以滿足控制要求。

對普通伺服而言,使用脈沖控制伺服電機(jī)位置屬于開環(huán)控制,由于干擾原因會(huì)導(dǎo)致給伺服驅(qū)動(dòng)器的信號脈沖增加或丟失,從而使電機(jī)位置出現(xiàn)偏差,在需要精確定位的場合下這種誤差不可接受。

RS485通信效率低,實(shí)時(shí)性差,一般用于參數(shù)設(shè)置,狀態(tài)查看。帶有實(shí)時(shí)現(xiàn)場總線的伺服價(jià)格昂貴,對成本敏感,功能/性能需求簡單的產(chǎn)品不適用。同時(shí)現(xiàn)場總線種類多,標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,對后期的產(chǎn)品升級替換造成不必要的麻煩。

專利號為201220613076.8的實(shí)用新型專利提供了一種數(shù)控系統(tǒng)、模擬式數(shù)控系統(tǒng)、脈沖式數(shù)控系統(tǒng)以及總線式數(shù)控系統(tǒng)，該專利所提供的伺服通信控制技術(shù)中以PCI總線為核心,輔助微機(jī),嵌入式核心板,PCI接口的運(yùn)動(dòng)控制卡,PCI開關(guān)量卡……實(shí)現(xiàn)通信控制伺服，上述專利并不能有效應(yīng)對工業(yè)環(huán)境復(fù)雜的電磁環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶反饋接口的伺服通信接口模塊，其可以通過外部高速總線直接控制伺服運(yùn)動(dòng)，其能夠有效應(yīng)對工業(yè)環(huán)境復(fù)雜的電磁環(huán)境，且成本低，能夠保證實(shí)時(shí)性、可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施方式提供了一種帶反饋接口的伺服通信接口模塊,其包括：處理器，其具有脈沖發(fā)生模塊、增量編碼器接口、通用輸入輸出接口、CAN接口，CAN接口通過驅(qū)動(dòng)電路而接于高速現(xiàn)場總線；

限流保護(hù)接口模塊，其接于脈沖發(fā)生模塊、增量編碼器接口，該限流保護(hù)接口模塊接于伺服驅(qū)動(dòng)器；

信號電平轉(zhuǎn)換模塊，其接于通用輸入輸出接口，且該信號電平轉(zhuǎn)換模塊接于伺服驅(qū)動(dòng)器。

進(jìn)一步，驅(qū)動(dòng)電路包括：控制芯片U3，其1腳、4腳接于處理器，該控制芯片U3的2腳接地、3腳接電源VCC，控制芯片U3的5腳為空引腳，控制芯片的6腳分別通過電阻R62、電阻R61而接于外部總線，且控制芯片的6腳接有一端接地的瞬態(tài)抑制二極管D14，控制芯片的7腳接有一端接地的瞬態(tài)抑制二極管D15，電阻R62、電阻R61的外部總線接入端連接有電阻R7，控制芯片U3的8腳接有一端接地的電阻R6。

進(jìn)一步，限流保護(hù)接口模塊包括：接于處理器的MAX3043CSE接口驅(qū)動(dòng)芯片、AM26LS32AC四路差動(dòng)線路驅(qū)動(dòng)器，MAX3043CSE接口驅(qū)動(dòng)芯片的10腳接有電阻R1，MAX3043CSE接口驅(qū)動(dòng)芯片的11腳接有電阻R2，電阻R1、電阻R2接于伺服脈沖接口，AM26LS32AC四路差動(dòng)線路驅(qū)動(dòng)器的6腳接有電阻R3，AM26LS32AC四路差動(dòng)線路驅(qū)動(dòng)器的7腳接有電阻R4，電阻R3、電阻R4另一端接于伺服編碼器接口。

進(jìn)一步，信號電平轉(zhuǎn)換模塊包括光耦隔離芯片TLP181、電阻R5、三極管Q1，光耦隔離芯片TLP181的6腳接于處理器，光耦隔離芯片TLP181的4腳接地，光耦隔離芯片TLP181的1腳、3腳接于伺服驅(qū)動(dòng)器，電阻R5接于處理器，三極管Q1的基極接于電阻R5，三極管Q1的集電極接于伺服驅(qū)動(dòng)器，三極管Q的發(fā)射極接地。

其中，本實(shí)用新型的位置模式流程:

1:CAN通信接收外部位置數(shù)據(jù)；

2:位置數(shù)據(jù)以方向+脈沖的差分接口給驅(qū)動(dòng)器.根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)矩輸出切換；

3:計(jì)算伺服驅(qū)動(dòng)器反饋的位置信號；

4:比較獲取的位置和設(shè)定的位置,根據(jù)誤差補(bǔ)償電機(jī)位置偏差或報(bào)警；

速度/轉(zhuǎn)矩模式流程:

1:CAN通信接收外部轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)；

2:通過模擬量輸出對應(yīng)的電壓；

3:輸出啟動(dòng)/或停止信號,伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或停止,根據(jù)預(yù)設(shè)值,實(shí)現(xiàn)加速或減速控制。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

1.本專利模塊結(jié)構(gòu)完全拋棄PCI總線,直接用STM32系列芯片自帶的外設(shè)控制伺服,結(jié)構(gòu)簡單,技術(shù)復(fù)雜性遠(yuǎn)低于上述例如201220613076.8等現(xiàn)有技術(shù),成本只有上述專利的1/100不到。

2.本模塊可以直接安裝與伺服表面,0長度電纜對接.對外僅有CAN通信接口.CAN協(xié)議為汽車安全通信而設(shè)計(jì),實(shí)時(shí)性和可靠性可以得到保證。

3.本專利為一個(gè)模塊一個(gè)伺服,模塊間僅通過CAN總線連接,可實(shí)現(xiàn)上百米的數(shù)據(jù)交換，上述專利(201220613076.8)為微機(jī)內(nèi)部的PCI總線,屬于內(nèi)部總線,不對外。

綜上所述，本實(shí)用新型可通過CAN接口控制通用伺服,不受伺服品牌,系列限制，適用于工業(yè)現(xiàn)場,高可靠性，體積小,可直接安裝于伺服控制接口上,成本容易控制。

附圖說明

圖1為帶反饋接口的伺服通信接口模塊原理圖；

圖2為帶反饋接口的伺服通信接口模塊中驅(qū)動(dòng)電路原理圖；

圖3為帶反饋接口的伺服通信接口模塊中限流保護(hù)接口模塊電路原理圖；

圖4為帶反饋接口的伺服通信接口模塊中信號電平轉(zhuǎn)換模塊電路原理圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式提供了一種帶反饋接口的伺服通信接口模塊,其包括：處理器、驅(qū)動(dòng)電路、限流保護(hù)接口模塊、信號電平轉(zhuǎn)換模塊，此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，體積輕巧，可安裝于伺服控制接口上，并省去差分驅(qū)動(dòng)芯片，同時(shí)徹底解決外部電磁干擾問題。

參見圖1所示，采用STM32系列芯片構(gòu)成的處理器1，例如STM32F103XX芯片，此芯片具有脈沖發(fā)生模塊1a、增量編碼器接口1b、通用輸入輸出接口1c、CAN接口1d，CAN接口通過驅(qū)動(dòng)電路2而接于高速現(xiàn)場總線。帶反饋接口的伺服通信接口模塊還包括限流保護(hù)接口模塊3，其接于脈沖發(fā)生模塊1a、增量編碼器接口1b，該限流保護(hù)接口模塊接于伺服驅(qū)動(dòng)器E。帶反饋接口的伺服通信接口模塊還包括信號電平轉(zhuǎn)換模塊4，其接于通用輸入輸出接口1c，且該信號電平轉(zhuǎn)換模塊接于伺服驅(qū)動(dòng)器E。

從上述內(nèi)容不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型以通用的高速總線來控制伺服電機(jī)，簡單方便，使得主機(jī)(例如PLC)不需要專門的伺服接口功能，而且一個(gè)接口可以同時(shí)控制多個(gè)對象，不受伺服的型號，廠家的限制，并且，有位置反饋，徹底解決定位不準(zhǔn)的問題，可實(shí)現(xiàn)定制曲線運(yùn)動(dòng)，插補(bǔ)等高級控制伺服才可能具有的功能。

參見圖2所示，驅(qū)動(dòng)電路包括：控制芯片U3，例如PCA82C250芯片，該芯片的1腳、4腳接于處理器，該控制芯片U3的2腳接地、3腳接電源VCC，控制芯片U3的5腳為空引腳，控制芯片的6腳分別通過電阻R62、電阻R61而接于外部總線，且控制芯片的6腳接有一端接地的瞬態(tài)抑制二極管D14，控制芯片的7腳接有一端接地的瞬態(tài)抑制二極管D15，電阻R62、電阻R61的外部總線接入端連接有電阻R7，控制芯片U3的8腳接有一端接地的電阻R6。

參見圖3所示，限流保護(hù)接口模塊包括：接于處理器的MAX3043CSE接口驅(qū)動(dòng)芯片、AM26LS32AC四路差動(dòng)線路驅(qū)動(dòng)器，MAX3043CSE接口驅(qū)動(dòng)芯片的9腳接處理器，AM26LS32AC四路差動(dòng)線路驅(qū)動(dòng)器的5腳接處理器，MAX3043CSE接口驅(qū)動(dòng)芯片的10腳接有電阻R1，MAX3043CSE接口驅(qū)動(dòng)芯片的11腳接有電阻R2，電阻R1、電阻R2接于伺服脈沖接口，AM26LS32AC四路差動(dòng)線路驅(qū)動(dòng)器的6腳接有電阻R3，AM26LS32AC四路差動(dòng)線路驅(qū)動(dòng)器的7腳接有電阻R4，電阻R3、電阻R4另一端接于伺服編碼器接口。

參見圖4所示，信號電平轉(zhuǎn)換模塊包括光耦隔離芯片TLP181、電阻R5、三極管Q1，光耦隔離芯片TLP181的6腳接于處理器，光耦隔離芯片TLP181的4腳接地，光耦隔離芯片TLP181的1腳、3腳接于伺服驅(qū)動(dòng)器，電阻R5接于處理器，三極管Q1的基極接于電阻R5，三極管Q1的集電極接于伺服驅(qū)動(dòng)器，三極管Q的發(fā)射極接地。

本實(shí)用新型中通信還可采用以太網(wǎng)/光纖等為介質(zhì)，伺服控制接口可采用CPLD/FPGA等擴(kuò)展功能。

通信總線接口:

多個(gè)模塊可以并聯(lián),距離遠(yuǎn),增減方便；

抗干擾:

外部:CAN總線-差分信號,有沖突檢測,報(bào)文高優(yōu)先級傳輸；

伺服接口:與伺服直連,干擾無耦合途徑,伺服有位置反饋,可自動(dòng)補(bǔ)償；

多種伺服接口:

模擬量0-10V；

脈沖+方向；

報(bào)警,轉(zhuǎn)矩控制,啟?？刂啤?/p>

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。