一种伺服电机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种伺服电机控制系统。
【背景技术】
[0002]伺服驱动器(Servo Drives)是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位。
[0003]目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器作为控制核心，其可以实现比较复杂的驱动控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)为核心设计的驱动硬件放大电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。简单来说，现有的电机驱动器内部都包含驱动控制算法和驱动电路。
[0004]在项目应用中，往往会用到多台伺服电机，自然就需要用到多台伺服驱动器。由于不同厂商生产的伺服驱动器内部的软硬件不统一，当驱动电路损坏时，维修起来会非常的不方便。原因在于:当伺服驱动器出现故障，正常情况都需要选择同款产品替代更换，但是即使能够找到同款产品，也会面临参数调整的问题;尤其在找不到同款产品进行替代更换的情况下使用其它款产品进行替代时，情况就更加复杂，甚至会出现系统不兼容、联不成系统等冋题。
【实用新型内容】
[0005]针对上述问题，本实用新型旨在提供一种全新的伺服电机控制系统，其将现有的伺服驱动器中的伺服算法设置在内置实时系统的计算机中，提高了伺服驱动器的一致性，维修方便。
[0006]本实用新型提供的技术方案如下:
[0007]—种伺服电机控制系统，包括:内置实时系统用于控制驱动硬件电路的计算机、至少一路用于驱动伺服电机运转的驱动硬件电路以及至少一台伺服电机，其中，每路所述驱动硬件电路与所述计算机通过总线拓扑连接，所述驱动硬件电路和所述伺服电机一一对应设置。
[0008]在本技术方案中，上述驱动硬件电路即为现有的伺服驱动器中的驱动硬件电路(即本实用新型提供的控制系统中，伺服驱动器中只包括驱动硬件电路不包括伺服算法载体的CPU)，而是将每路驱动硬件电路对应的伺服算法内置在上述的计算机中(每路驱动硬件电路对应一个伺服算法)，进而通过计算机的中央处理器进行集中控制。这样，驱动硬件电路可以标准化批量生产，不同厂家生产出来的硬件部分差别都不大，不会因应用场合不同而不同；只会因电机功率大小不同而不同。当伺服驱动器发生故障时，不再需要一定要找到同款产品，维修起来非常的简单方便。
[0009]进一步优选地，所述驱动硬件电路中包括用于实现所述驱动硬件电路和所述计算机通信的从站模块，且所述从站模块与所述计算机拓扑连接。
[0010]在本技术方案工作过程中，计算机作为协议主站，驱动硬件电路作为协议从站，且协议主站和协议从站之间采用首尾相连、一网到底的拓扑结构的方式进行连接。
[0011 ]进一步优选地，所述从站模块中内置EtherCAT(以太网控制自动化技术)协议的知识产权核(IP，Intel lectual Property)，所述计算机和所述驱动硬件电路之间采用EtherCAT协议工业以太网连接。
[0012]在本技术方案中，内置实时系统的计算机与所述驱动硬件电路之间通过高速同步工业以太网协议进行通信，同步周期至少在1KHz (千赫兹)以上，EtherCAT协议可以满足此要求。
[0013]进一步优选地，所述驱动硬件电路中包括一用于采样伺服电机中电流信号和电压信号及接收所述计算机发送的占空比指令并将其进行放大的驱动硬件放大电路，所述驱动硬件放大电路分别与所述伺服电机和所述从站模块连接。。
[0014]进一步优选地，所述驱动硬件电路中包括:用于采样伺服电机的电流信号的电流传感器和用于采样伺服电机的电压信号的电压传感器；
[0015]所述伺服电机控制系统中包括还用于采样伺服电机的电机位置信号的编码器，所述编码器安装在所述伺服电机上，且所述编码器的输出端与所述从站模块连接。
[0016]进一步优选地，所述伺服电机控制系统中还包括用于将所述电流传感器输出的电流信号和所述电压传感器输出的电压信号转换成相应数字信号的模数转换模块，所述模数转换模块的输入端分别与所述驱动硬件放大电路中所述电流传感器和所述电压传感器的输出端连接，所述模数转换模块的输出端与所述从站模块连接。
[0017]进一步优选地，所述从站模块包括用于传输所述模数转换模块发送的数字信号的信号采样接口、用于传输所述编码器发送的所述电机位置信号的编码器数字接口以及用于传输所述计算机发送的用于控制所述驱动硬件放大电路的占空比指令的脉宽调制PWM(Pulse Width Modulat1n，脉冲宽度调制)接口；所述从站模块通过所述信号采样接口与所述模数转换模块连接、通过所述编码器数字接口与所述编码器连接以及通过所述脉宽调制PffM接口与所述驱动硬件放大电路连接。
[0018]进一步优选地，所述从站模块上还包括故障信号接口，所述从站模块通过所述故障信号接口与所述驱动硬件放大电路中的故障输出接口连接。
[0019]进一步优选地，所述从站模块中的所述知识产权核中包括唯一的所述驱动硬件电路标识信息的地址寄存器。
[0020]在本技术方案中，计算机通过获取该寄存器中用于标识驱动硬件电路标识信息匹配与之对应的计算机内置伺服驱动算法。
[0021]进一步优选地，所述计算机还包括一用于实现所述计算机与互联网连接的网络接
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[0022]本实用新型提供的伺服电机控制系统，能够带来以下有益效果:
[0023]在本实用新型中，由于将原本内置在伺服驱动器中的伺服算法内置到计算机中，这样，相比于现有的伺服驱动机，只包括驱动硬件电路的伺服驱动器规模成本可以大幅降低，体积可以大幅减小，甚至集成在电机内部。且当将驱动硬件电路集成在电机内部时，伺服电机只有三根功率线(υ/ν/w)及总线接口，大大简化了伺服电机实际应用中的接线步骤，节约人力的同时节约空间。从长远来看，将现有伺服驱动器中的驱动硬件电路和伺服软件算法分开，有利于提升性能，降低成本。
[0024]再有，由于本实用新型提供的伺服驱动器中只包括驱动硬件电路而不包含伺服算法，故提供的伺服驱动器可进行标准化批量生产，且具有较好的一致性。这样，由于从控制的角度来看，同一个厂家还是别的厂家生产的驱动硬件电路差别不大，故当伺服驱动器发生故障时，其只需更换单个驱动硬件电路。
[0025]另外，在现有的电机控制系统中，每台伺服电机的控制系统中都包括一套包括中央处理器、驱动硬件电路以及人机交互的完整硬件;而在本实用新型中，可以多个驱动硬件电路共享一个内置在计算机内的中央处理器，极大地减少了资源的浪费，尤其是伺服驱动器使用较为频繁的时候，优势越为明显。
[0026]最后，在本实用新型提供的内置嵌入式实时系统的计算机中，将伺服算法模块化，方便用户根据需求进行调用，参数及控制的一致性较好;不同伺服算法的实时参数都在同一实时系统中，方便参数读取、写入，UKUser Interface，用户界面)界面很容易实现;且嵌入