专利名称：全数字伺服调整与状态显示方法及实验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种伺服系统的实验显示方法，尤其是一种可通过计算机键盘进行实 验数据改变并直接显示改变结果的显示方法，具体地说是一种全数字伺服调整与状态显示 方法及实验装置。
背景技术：
众所周知，《伺服系统》或者《运动控制系统》是一门实践性和综合性很强的课程。 电力电子技术、微处理器控制技术、新型电动机控制理论和控制技术等等在近年来的飞速 发展和广泛应用，已经促进这门课的理论教学内容发生了很大的改变，同时也向实践性教 学环节提出了新的要求。 目前在大多数的学校在做关于伺服的实验时，一般大多用MATLAB软件仿真或直
接用SIEMENS, FANUC，华中等伺服驱动带上电机后用示波器来测量做实验。 单用MATLAB软件做伺服相关的实验时候，学生在计算机上模拟，对所做的实验缺
乏一种真实感，且用MATLAB模拟出来的数据是绝对理想状况下的数据，和现实是有些的区别。 如果用伺服驱动加上电机来做伺服相关的实验的时候，那样实验的步骤太过繁 杂，调整环节使用较为落后的电位器来作为位置、速度、电流的增益积分时间等动态特性的 调节元件。如果想知道显示的动态结果还必须用示波器去测量。整个实验过程比较容易产 生较大的误差。并且用这种方法来做实验，实验所显示的结果不直观。 因此急需一种数字伺服的调整与状态显示方法以更好地培养自动化专业或者数 控专业的应用型人才，掌握数控机床、机器人等伺服系统工作原理。
发明内容
本发明的目的是针对目前的纯软件式伺服教学系统的实验数据显示存在的缺乏
真实感和常用的数控实验系统需配备示波器造成操作不便，显示不直观的问题，发明一种
结合了纯软件和示波器显示特点的利用计算机进行控制和显示的作数字伺服的调整与状
态显示方法及实验装置。 本发明的技术方案是 —种全数字伺服调整与状态显示方法，其特征是采用测量技术与电脑技术相结 合，通过数据串行接口电路和数据采集卡来完成数据采集和数据显示，以代替原来的示波 器，以电脑显示屏上对话框的形式直接进行数据的修改，并通过RS232 口传至伺服单元的 相关调节单元，进行实时运算，代替原来电位器调节动态数据，并对修改数据后产生的效果 以直观的图形在电脑显示屏上加以显示。
本发明具体的方法步骤是
首先使用计算机作为数据处理和显示单元，通过安装在计算机中的数据采集卡和 串行接口电路实时采集伺服电机的电流和速度，并采用位置传感器实时采集位置执行元件 的位置信息； 其次，将前述采集到的数据送入计算机中进行处理，以数据和图形的形式显示出 所得到的实验值； 第三，在计算机上设立参数调节框，并通过串行接口电路将参数调节框中输入的
数据送到相对应的调节单元中进行实时运算后，用以驱动伺服电机或位置执行元件动作； 第四，由数据采集卡将上述参数调节后伺服电机的电流和速度值以及采集到的位
置信息送入计算机中进行处理，在计算机屏幕上同时以数据和图形的形式显示参数调整后
的实验值及输入的参数值； 重复第三、第四步直至实验结束。 —种全数字伺服实验装置，包括伺服实验板1和伺服电机2，其特征是它还包括计 算机3、数据采集卡4和串行接口或以太网电路5，数据采集卡4安装在计算机3的I/O插 槽中，数据采集卡4通过串行接口电路或以太网5与伺服实验板1的输入端相连，伺服实验 板1的输出与伺服电机2的输入端相连，伺服电机2连接有编码器6，编码器6的输出端分 别与伺服实验板1上的速度比较环及位置比较环的输入端相连。
本发明的有益效果 本发明克服了单纯的软件模拟存在的缺乏真实感和所得数据为理想状态下的数 据，与实际数据有较大的出入，会对学生的学习造成影响的问题，同时又解决了传动的数控 系统需配备示波器存在的操作复杂、不可靠、精度低等问题，具有方法简便，易于实现，直观 性好，精确度高又能真实地反映实验的真实结果数据，有利于学生正确常握实验方法和步 骤，提高教学质量。 本发明不仅可用于教学实验，还可用于具体的生产实践中。 相对于目前市场上的伺服实验设备，本发明改进了他们的一些不足的地方。采用 测量技术与电脑技术相结合(含相关的控制软件)，通过RS232或RS485或以太网等接口和 数据采集卡来完成数据采集和数据显示，以代替原来的示波器等相关器件，以对话框的形 式直接进行数据的修改，并通过相关接口传至伺服单元的相关调节单元，进行实时运算。代 替原来电位器调节动态数据。并对修改数据后产生的效果以直观地图形在计算机屏幕上加 以显示。以便观察作进一步修改。本方法可在电脑上对伺服系统的位置环、速度环、电流环 加以调整和结果显示(数据，图形)。 本发明所处理的数据是真实负载上所反馈的，和实际应用很接近。所以实验的结 果更真实也更切合实际。本实验系统做实验的时候，参数的设置直接在电脑屏幕上的软件 界面上修改，过程简单明了。负载的反馈数据再经过电脑的处理后在电脑屏幕上直接显示 出实验结果。 本发明还能在实验过程中同时显示实验系统的实际电流，实际转速和给定的速 度，这样就更加容易让学生在做实验的过程中体会到自己所设参数对电机的特性曲线的影 响，从而让学生对实验有更深的理解。
图1是本发明的实验系统原理图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步的说明。
如图1所示。 —种全数字伺服调整与状态显示方法，使测量技术与电脑技术相结合，通过RS232 数据串行口和数据采集卡来完成数据采集和数据显示，以代替原来的示波器，以电脑显示 屏上对话框的形式直接进行数据的修改，并通过RS232 口传至伺服单元的相关调节单元， 进行实时运算，代替原来电位器调节动态数据，并对修改数据后产生的效果以直观的图形 在电脑显示屏上加以显示。
具体地说就是 首先使用计算机作为数据处理和显示单元，通过安装在计算机中的数据采集卡和 串行接口电路(如RS232或RS485或以太网)实时采集伺服电机的电流和速度，并采用位 置传感器实时采集位置执行元件的位置信息； 其次，将前述采集到的数据送入计算机中进行处理，以数据和图形的形式显示出 所得到的实验值； 第三，在计算机上设立参数调节框，并通过串行接口电路将参数调节框中输入的
数据送到相对应的调节单元中进行实时运算后，用以驱动伺服电机或位置执行元件动作； 第四，由数据采集卡将上述参数调节后伺服电机的电流和速度值以及采集到的位
置信息送入计算机中进行处理，在计算机屏幕上同时以数据和图形的形式显示参数调整后
的实验值及输入的参数值； 重复第三、第四步直至实验结束。 伺服单元的数据通过RS232或RS485或以太网等接口和电脑的数据采集卡相连， 从而把所采集的数据传入电脑。实验系统的软件(可自行编制)再通过处理得出一系列的 实验结果，并在电脑屏幕上加以显示(数据，图形)。 同时，伺服动态特性的相关调节参数，可在电脑上的相关对话框里直接修改，并通 过RS232或RS485或以太网等数据传输口传输至伺服单元，伺服单元按新的数据进行运算 并运行，运行结果传至电脑显示，通过在电脑显示屏上反复调整参数，直至伺服单元工作在 需要的最佳工作状态为止。 图1是本发明的全数字实验装置的框图，它包括伺服实验板1 (与现有技术基本相 同，不同之处是省去了电位器调节器和电流调节器)、伺服电机2、计算机3、数据采集卡4和 串行接口电路5，数据采集卡4安装在计算机3的I/O插槽中，数据采集卡4通过串行接口 电路(或以太网)5与伺服实验板1的输入端相连，伺服实验板1的输出与伺服电机2的输 入端相连，伺服电机2连接有编码器6，编码器6的输出端分别与伺服实验板1上的速度比 较环及位置比较环的输入端相连。 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
一种全数字伺服调整与状态显示方法，其特征是采用测量技术与电脑技术相结合，通过数据串行接口或以太网等电路和数据采集卡来完成数据采集和数据显示，以代替原来的示波器，以电脑显示屏上对话框的形式直接进行数据的修改，并通过串行接口或以太网等传至伺服单元的相关调节单元，进行实时运算，代替原来电位器调节动态数据，并对修改数据后产生的效果以直观的图形在电脑显示屏上加以显示。
2. 根据权利要求l的全数字伺服调整与状态显示方法，其特征是首先使用计算机作为 数据处理和显示单元，通过安装在计算机中的数据采集卡和串行接口或以太网等电路实时 采集伺服电机的电流和速度，并采用位置传感器实时采集位置执行元件的位置信息；其次，将前述采集到的数据送入计算机中进行处理，以数据和图形的形式显示出所得 到的实验值；第三，在计算机上设立参数调节框，并通过串行接口或以太网等电路将参数调节框中 输入的数据送到相对应的调节单元中进行实时运算后，用以驱动伺服电机或位置执行元件 动作；第四，由数据采集卡将上述参数调节后伺服电机的电流和速度值以及采集到的位置信 息送入计算机中进行处理，在计算机屏幕上同时以数据和图形的形式显示参数调整后的实 验值及输入的参数值；重复第三、第四步直至实验结束。
3. —种全数字伺服实验装置，包括伺服实验板(1)和伺服电机(2)，其特征是它还包括 计算机(3)、数据采集卡(4)和串行接口电路或以太网(5)，数据采集卡(4)安装在计算机 (3)的I/0插槽中(4)通过串行接口电路或以太网(5)与伺服实验板(1)的输入端相连，伺 服实验板(1)的输出与伺服电机(2)的输入端相连，伺服电机(2)连接有编码器(6)，编码 器(6)的输出端分别与伺服实验板(1)上的速度比较环及位置比较环的输入端相连。
全文摘要
一种全数字伺服调整与状态显示方法及实验装置，其特征是采用测量技术与电脑技术相结合，通过数据串行接口电路(或以太网)和数据采集卡来完成数据采集和数据显示，以代替原来的示波器，以电脑显示屏上对话框的形式直接进行数据的修改，并通过RS232口(或以太网)传至伺服单元的相关调节单元，进行实时运算，代替原来电位器调节动态数据，并对修改数据后产生的效果以直观的图形在电脑显示屏上加以显示。本发明具有结构简单，显示和调整直观方便的优点。
文档编号G09B19/00GK101699537SQ200910233838
公开日2010年4月28日 申请日期2009年10月22日 优先权日2009年10月22日
发明者张存亮, 杨建平 申请人:南京日上自动化设备有限责任公司