专利名称：控制伺服马达的装置及其方法
技术领域：
本发明有关于一种控制马达的方法及其装置，且特别有关于一 种控制伺服马达装置及其方法。
背景技术：
由于自动化技术是加速产业升级及提升竞争力的关键性技术之 一。特别是，自动化产业中的精密定位与控制统逐渐受到重视，其 中又以电动机及其相关控制零件为最关键性的零件。电动机即工业界俗称的马达，其中又以具回馈式(feedback)的 伺服马达(servo motor)较为广泛为工业界使用。传统控制伺服马达 的方法主要分为两种，其一以计算机(PC)进行控制，如图1所示。 计算机10透过通用的总线/通讯接口 12(—般为RS232)与轴控制卡 14(又称伺服马达控制卡)进行通讯，以控制伺服马达20。换言之， 计算机10经由通讯接口 12与轴控制卡14进行参数设定或目标位置 数据的修改等功能，再由计算机10实时通讯并监控伺服马达10的 运动。进一步而言，由计算机10输入参数并下达命令给轴控制卡14 后，再由轴控制卡14下达命令给伺服驱动器18，以监控伺服马达 20。其中真正控制伺服马达20为伺服驱动器18，然而得以与伺服驱 动器18通讯为轴控制卡14，因此计算机10仅需与轴控制卡14进行 通讯即可。其二以可程序化逻辑控制器10(Programmable Logic Controller; PLC)控制。可程序化逻辑控制器10必须经由专属的可 程序化逻辑控制器轴控制卡14与伺服驱动器18进行通讯，以控制 伺服马达20。换言之，可程序化逻辑控制器10藉由透过轴控制卡 14进行参数设定或目标位置数据的修改等功能，并与伺服驱动器18 进行通讯。在如图l所示的实施例中，可程序化逻辑控制器10亦以通讯接口 12(—般为RS232)与轴控制卡14连接。其中可程序化逻辑 控制器IO与轴控制卡14进行各种参数及目标位置的等数值设定后， 再由轴控制卡14下达命令给伺服驱动器18，再由可程序化逻辑控制 器10利用输入/输出控制功能，以控制伺服马达20。此外，计算机/可程序化逻辑控制器10可一对一或一对多的方 式，供控制单个或多个伺服马达20。虽然以计算机10控制伺服马达 20可达操控的目的，但是计算机10下达命令至伺服马达20，需经 过轴控制卡14及伺服驱动器18，在动作有时间上的延迟，因此若同 时控制数个伺服马达20则必然有时间延迟的困扰。以可程序化逻辑 控制器10控制伺服马达20，以专用的轴控制卡14控制伺服驱动器 18，虽会比计算机操作快捷，但其控制方式相对受限于其输入/输出 控制功能，因此多元性不足。发明内容本发明主要目的在于提供一种控制伺服马达装置及其方法，具 有直接且更快捷控制伺服马达的优点。本发明主要目的在于提供一种控制伺服马达装置及其方法，具 有节省成本的优点。本发明另一目的在于提供一种以程序软件，供控制各种伺服马 达的装置及其方法。本发明一种控制伺服马达的装置，包含人机接口、中央处理单 元及复数个通讯接口。其中人机接口供输入至少一参数。中央处理 单元具有模块，模块接收参数并操作产生命令。中央处理单元更包 含发送命令，以控制至少一伺服马达。复数个通讯接口分别连接人 机接口、中央处理单元及伺服马达。在较佳实施例中，中央处理单元与人机接口并置或可整合成计 算器。伺服马达更包含伺服马达驱动器，供接收从中央处理单元发 出的命令。模块较佳为程序/软件，针对某个/某些特定伺服马达所 撰写的模块程序。此外，通讯接口更包含第一通讯接口及第二通讯接口，第一通讯接口分别连接人机接口与中央处理单元，第二通讯 接口则分别连接中央处理单元与伺服马达。本发明更提供一种控制伺服马达的方法，其包含以下步骤输 入至少一参数；接收参数并操作产生一命令；及发送命令，并根据命令控制至少一伺服马达。在较佳实施例中，输入参数藉由人机接口的输入/输出功能输 入，并储存于内存中。在其它较佳实施例中，参数的输入亦可沿用 前次记忆的参数，即可控制伺服马达。当输入各项参数并经由中央 处理单元的模块产生命令后，即可进行激活、位置定位、延迟或状 态监控伺服马达等动作。
图1为习知控制伺服马达的控制方块图；图2a为本发明控制伺服马达装置的方块示意图；图2b为本发明控制伺服马达装置的另一方块示意图；图3为本发明控制伺服马达方法的简要控制流程示意图；及图4为本发明控制伺服马达方法的较佳流程示意图。主要组件符号说明100人机接口 110中央处理单元 120内存 150计算机 200第一通讯接口 300第二通讯接口 400伺服马达驱动器 500伺服马达具体实施方式
本发明一种提供输入于可程序化逻辑控制器的模块程序，供直接与伺服马达驱动器通讯的控制伺服马达装置及其方法。在较佳实施例中，伺服马达包含直流伺服马达(DC Servo Motor)(又称无刷马 达)。然而在其它不同的实施例中，亦可包含交流伺服马达(AC Servo Motor)、交流感应马达(AC Reaction Motor),变频马达(Frequency Conversion Motor)、直流马达(DC Motor)、步进马达(St印ping Motor)、磁阻马达(Reluctance Motor)或其它马达等。此外，本发 明以可程序化逻辑控制器(PLC)输入自行开发编写的程序语言控制 伺服马达，且不限定操控任何机器设备的运作。换言之，本发明可 针对各种装设有伺服马达的不同领域的机器设备进行操控。以下即 以附图进一步说明本发明的实施方式及其步骤。图2a所示为本发明控制伺服马达装置的方块示意图。本实施例 中的控制伺服马达装置，包含人机接口 100、中央处理单元110及复 数个通讯接口 200、 300。人机接口 100可输入至少一参数。在此所 言的参数指各种伺服马达的种类、品牌、型号或其它相关的资料。 在人机接口100中，此参数将转换为某些数据，诸如扭力、转速、 电流、减速等指令。在本实施例中，人机接口 100较佳指可程序化 逻辑控制器(Programmable Logic Controller; PLC)。可程序化逻 辑控制器能透过数字或模拟输入/输出模块控制机器设备、制造处理 流程、及其它控制模块的电子系统。换言之，可程序化逻辑控制器 可接收/输入及发送/输出多种型态的电气或电子讯号，并使用它们 来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。中央处理单元 IIO(即CPU)内建有模块(图未绘示)，模块接收参数并操作产生命令。 在此所言的模块，较佳为自行编译撰写的程序/软件，针对特定运作 模式的各种不同的伺服马达所撰写而成。简言之，模块即依各原厂 伺服马达内定参数所撰写而成的程序软件。模块藉由参数的处理， 将上述的参数填入伺服马达驱动器的各地址，再依伺服马达驱动器 控制伺服马达的原理(即输出命令)，控制各伺服马达500。中央处理 单元110更包含发送命令，用以控制至少一伺服马达500。复数个通 讯接口 200、 300分别连接人机接口 100、中央处理单元110及各伺服马达500。在如图2a所示的实施例中，通讯接口较佳包含第一通讯接口 200 及第二通讯接口 300。第一通讯接口 200分别连接人机接口 100与中 央处理单元110;第二通讯接口 300则分别连接中央处理单元110与 伺服马达500。在此所言的第一通讯接口 200较佳为RS232。第二通 讯接口 300较佳则为RS485。 RS232及RS485为测试或量测应用中较 早的通讯协议，目前广泛地支持许多仪器设备，并经常使用于待测 装置(device under test; DUT)的诊断或控制埠。然而在其它不同 的实施例中，第一通讯接口 200或第二通讯接口 300亦可包含USB、 IEEE1394或其它不同的通讯接口。此外，伺服马达500更包含伺服 马达驱动器400，伺服马达控制器400实质上为真正控制伺服马达 500的组件，并供接收从中央处理单元110的命令。换言之，内存于 中央处理单元110的模块较佳与伺服马达驱动器400通讯，以进行 操控伺服马达500。中央处理单元IIO较佳与人机接口 IOO分离设置，并以第一通 讯接口 200连接。然而在如图2b所示的实施例中，中央处理单元110 亦可与人机接口 100并置或可整合成一台计算机150。本实施例中， 更包含设置至少一内存120，供储存上述的参数，且设置于人机接口 100中。在此所言的内存120，较佳为随机存取内存(Random Access Memory; RAM)。然而在如图2b所示的实施例中，人机接口100亦可 设置于人机接口 IOO之外，亦即设置于计算机150内。此外，在如图2a及图2b所示的实施例中，模块较佳可一对多 的方式与多个伺服马达500进行通讯。换言之，当输入各项参数并 经由中央处理单元的模块执行后，即可进行系统的激活、位置定位、 延迟或状态监控伺服马达等动作。此外，每一伺服马达500必须搭 配每一伺服马达驱动器400，方可操控所连接的伺服马达500。以下即进一步介绍本发明的控制伺服马达方法。如图3所示， 本发明的控制伺服马达方法包含以下步骤步骤510输入至少一参 数。步骤520接收参数并操作产生命令。步骤530发送命令。根据命令控制至少一伺服马达(即步骤540)。输入至少一参数较佳由人机接口设定伺服马达参数，即图4所 示的实施例中的步骤700。此外，输入的参数较佳从人机接口的输入 /输出接口功能输入。在此所言的输入参数，则指伺服马达的内部参 数，且人机接口上的参数位置与内存的位置相互对应。换言之，当 系统激活前，在人机接口上输入各项参数，这些参数便会记忆储存 于人机接口的内存中。然而在其它不同的实施例中，亦可沿用前次 于内存中所储存的各参数设定。换言之，当系统激活之前，在人机 接口上不改变任何参数的设定，即会根据内存中记录与各伺服马达 驱动器进行通讯，进而操控各伺服马达。步骤520的接收参数并产 生命令，较佳指参数与内建于人机接口的模块结合，并发送此结合 后的命令(即步骤530)给伺服马达驱动器，再以步骤540控制伺服马 达。然而在图4所示的实施例中，更包含由通讯接口与伺服马达驱 动器进行通讯。换言之，当步骤700的人机接口设定伺服马达参数 后，透过步骤710的第一通讯接口与步骤720中央处理单元的模块 运作，供与步骤740的伺服马达驱动器通讯。其中步骤720的中央 处理单元的模块运作与步骤740的伺服马达驱动器通讯之间较佳更 包含步骤730的第二通讯接口连接。在如图4所示的实施例中，步 骤710的第一通讯接口及步骤730的第二通讯接口较佳分别以RS232 及RS485总线进行通讯。然而在其它不同的实施例中，亦可以USB 等通用接口总线进行通讯。最后，经由步骤740的伺服马达驱动器 通讯的讯号，供控制步骤750的伺服马达的各项运作。在此需特别说明的是，本实施例中的步骤720中央处理单元的模块运作较佳可一对多的方式控制多个伺服马达。换言之，在模块 的程序撰写上首先定义各个伺服马达，再以变量的撰写方式界定各个伺服马达，即可达到操控多个伺服马达的目的。然而在其它不同 的实施例中，亦可一对一的方式操作伺服马达。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，己揭露的实施例并未限制本发明 的范围。相反地，包含于申请专利范围的精神及范围的修改及均等 设置均包含于本发明的范围内。
权利要求
1.一种控制伺服马达的装置，所述装置包含一人机接口，供输入至少一参数；一中央处理单元，具有一模块，所述模块接收所述参数并操作产生一命令，所述中央处理单元更包含发送所述命令，以控制至少一伺服马达；及复数个通讯接口，分别连接所述人机接口、所述中央处理单元及所述伺服马达。
2. 如权禾腰求l所述的装置，其中所述中央处理单元与所述人机接口并置。
3. 如权利要求l所述的装置，其中所述人机接口更包含至少一内存，内存供 储存所述参数。
4. 如权利要求1所述的装置，其中所述伺服马达更包含一伺服马达驱动器， 供接收从所述中央处理单元的所述命令。
5. 如权利要求1戶腿的装置，其中戶/fM讯接口更包含一第一通讯接口及一第 二通讯接口，戶，第一通讯接口连接戶，人l几接口与所述中央处理单元，戶腿第二 通讯接口则连接所述中央处理单元与所述伺服马达。
6. 如权利要求1所述的装置，其中所述人机接口包含可程序化逻辑控制器 (Programmable Logic Controller; PLC)。
7. —种控制伺服马达的方法，其包含以下步骤输入至少一参数；接收所述参数并操作产生一命令；及发送BW命令，并根据所述命令控制至少一伺服马达。
8. 如权利要求7所述的方法，其中输入戶腿参数更包含藉由一人机接口输入， 并储存于一内存中。
9. 如权利要求7所述的方法，其中产生戶腿命令经由执行一中央处理单元内的 一模块所产生。
10. 如权利要求7所述的方法，其中发送戶;M命令更包含由至少一伺服马达驱动器接收，以进一步控制伺服马达。
全文摘要
一种控制伺服马达的装置，包含人机接口、中央处理单元及复数个通讯接口。其中人机接口供输入至少一参数。中央处理单元具有模块，模块接收参数并操作产生命令。中央处理单元更包含发送命令，以控制至少一伺服马达。复数个通讯接口分别连接人机接口、中央处理单元及伺服马达。
文档编号G05B19/04GK101315548SQ200710107348
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者倪伯成 申请人:欧颖国际有限公司