基于以太网的电机控制器和控制系统的制作方法

基于以太网的电机控制器和控制系统的制作方法
【专利摘要】公开了基于以太网的电机控制器和控制系统。电机控制器包括：通讯接口电路，包括以太网接口和现场总线接口；闭环反馈接口电路，接收来自电机负载的反馈信息；电机控制接口电路，传送电机的控制信息；以及控制电路，连接至通讯接口电路、闭环反馈接口电路和电机控制接口电路，控制各接口电路的操作。电机控制系统包括：远端设备，经由以太网与电机控制器连接；电机控制器，发送控制信号到电机驱动器；电机驱动器驱动电机；反馈装置连接至电机控制器以构成闭环反馈。本实用新型能够提供多轴控制、闭环反馈和基于以太网技术的远程控制，同时提供本地或级联控制。
【专利说明】基于以太网的电机控制器和控制系统

【技术领域】
[0001] 本实用新型示例性实施例总体上涉及电机控制，具体涉及一种基于以太网的电机 控制器和控制系统。

【背景技术】
[0002] 目前研发和销售的电机控制器，例如两相混合式步进电机控制器，一般采用现场 总线接口 RS-232、RS-485、USB以及CAN等接口方式，提供单轴控制模式，并且无闭环反馈接 口。这种电机控制器不能实现直接基于以太网的远程控制，并且无法满足多轴控制应用场 合的要求。此外，由于无闭环反馈接口，需要额外增加反馈接口，导致结构复杂，成本增加。
[0003] 需要一种电机控制器，能够提供多轴控制、闭环反馈和基于以太网技术的远程控 制，同时也提供本地或级联控制。


【发明内容】

[0004] 本实用新型示例性实施例提供了基于以太网的电机控制器和控制系统。
[0005] 根据本实用新型实施例，一种电机控制器，包括：通讯接口电路，包括以太网接口 和现场总线接口；闭环反馈接口电路，用于接收来自一个或多个电机的负载的反馈信息； 电机控制接口电路，用于传送针对一个或多个电机的控制信息；以及控制电路，连接至通讯 接口电路、闭环反馈接口电路和电机控制接口电路，控制各接口电路的操作，对经由通讯接 口电路和闭环反馈接口电路接收的信息进行处理，并且经由通讯接口电路和电机控制接口 电路传送处理结果，以控制一个或多个电机的运行。
[0006] 控制器还可以包括：状态指示电路，用于指示控制器状态、网络状态、电机状态和 负载状态中的一个或多个；以及电源电路，用于提供针对各电路的多种供电电源和参考电 源。
[0007] 控制器的各电路可以集成在单板上。
[0008] 控制器可以分配有IP地址，控制器经由以太网接口接入以太网，远端设备通过以 太网与控制器建立TCP/IP连接，以便经由控制器对电机进行远程控制。
[0009] 现场总线接口可以包括RS-485现场总线，用于实现对控制器的本地控制或对多 个控制器的级联控制。
[0010] 闭环反馈接口电路可以包括光栅尺接口电路、电阻尺接口电路和限位开关接口电 路中的一个或多个。闭环反馈接口电路可以连接至相应的外部反馈装置，从反馈装置接收 负载的反馈信息。
[0011] 电机控制接口电路可以连接至外部的电机驱动器，向电机驱动器传送来自控制电 路的控制信息，以经由电机驱动器控制电机的运行。
[0012] 控制器可以包括多组闭环反馈接口电路和电机控制接口电路，分别对应多个电 机，以同时提供多路电机控制。
[0013] 控制器可以提供针对步进电机的转速控制和步进控制，以及针对直线电机的控 制。
[0014] 控制电路可以使用有限状态机来合成电机控制所需的任意频率。
[0015] 根据本实用新型另一实施例，提供了一种基于以太网的电机控制系统，包括远端 设备、电机控制器、电机驱动器和反馈装置。远端设备经由以太网与电机控制器连接，向电 机控制器发送数据，电机控制器接收来自远端设备的数据，利用所述数据产生相应控制信 号并发送到电机驱动器，电机驱动器根据控制信号驱动电机运行，从而带动电机的负载运 行，反馈装置连接至电机控制器以构成闭环反馈，反馈装置获取关于负载的反馈信息，并将 反馈信息传送给电机控制器，并且在产生控制信号时，电机控制器还利用所述反馈信息。
[0016] 根据本实用新型实施例的电机控制器和控制系统，能够灵活有效地满足加速器 控制领域关于步进电机等的运动控制需求，并且性价比高，系统构建灵活。例如，本实用新 型控制器应用串口转以太网技术，在远程控制应用中可以直接将控制器接入以太网，相比 于通过串口服务器或PC机来接入以太网，本控制器构建的控制系统结构简单，成本大大降 低。针对步进电机等开环控制这一问题，本实用新型控制器配备了针对例如光栅尺、电阻 尺、限位开关等反馈装置的接口，构成稳定可靠的闭环系统。由此搭建的电机运动控制系统 构成了 个闭环控制系统，能够精确控制电机的转速和位移。再者，能够将多轴控制集成在 一个控制板上，提高了控制效率，实现了基于以太网的多轴联动一体化步进电机控制器。本 实用新型电机控制器能够使用有限状态机来合成任意频率，这为实现运动控制策略提供了 保证。此外，本实用新型电机控制器和系统不仅可以控制步进电机，还可以控制直线电机， 能够应用于多种场合。

【专利附图】

【附图说明】
[0017] 下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明，其中：
[0018] 图1是根据本实用新型实施例的基于以太网的电机控制系统的示意图；
[0019] 图2是根据本实用新型实施例的电机控制器的示意框图；
[0020] 图3是根据本实用新型实施例的电机控制器合成的四路方波信号的屏幕截图；
[0021] 图4示意性示出了高级运动控制中的步进控制曲线；
[0022] 图5中（a)和（b)示意性示出了高级运动控制中的转速控制曲线；
[0023] 图6中（a)和（b)示意性示出了基本运动控制中的转速控制曲线；
[0024] 图7是本实用新型实施例的电机控制器进行运动控制的流程图；以及
[0025] 图8是采用CPLD实现本实用新型实施例的电机控制器的相应功能时的功能模块 框图。

【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图对本实用新型的示例实施例进行详述。以下描述包括各种具体细节 以辅助理解，但这些具体细节应仅被示为示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到， 可以在不脱离本公开范围和精神的情况下对这里描述的各个实施例进行各种改变和修改。 此外，为了清楚和简明起见，省略了公知功能和结构的描述。
[0027] 以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于其字面含义，而是仅由发明人用 于实现本实用新型的清楚一致的理解。因此，本领域技术人员应当清楚，对本实用新型各个 示例实施例的以下描述仅被提供用于说明目的，而不意在限制由所附权利要求及其等同物 限定的本实用新型。
[0028] 图1是根据本实用新型实施例的基于以太网的电机控制系统的示意图。该控制系 统包括远端设备、电机控制器、电机驱动器和反馈装置。图1中以个人计算机（PC)作为远 端设备的示例，并且附加地利用了交换机进行连接。远端设备经由以太网和交换机与电机 控制器连接，向电机控制器发送数据，电机控制器接收来自远端设备的数据，利用数据产生 相应控制信号并发送到电机驱动器，电机驱动器根据控制信号驱动步进电机运行，从而带 动步进电机的负载运行，反馈装置连接至电机控制器以构成闭环反馈，反馈装置获取关于 负载的反馈信息，并将反馈信息传送给电机控制器，由此在产生控制信号时，电机控制器还 利用该反馈信息来确定运动控制策略。为清楚起见，图1的电机控制系统中各个装置仅示 出了一个，但本领域技术人员可以理解，图1的系统中的远端设备、控制器、驱动器、步进电 机、负载和反馈装置均可以具有多个，实现多轴或联动控制。
[0029] 图2是根据本实用新型实施例的电机控制器的示意框图。该控制器的各电路可以 集成在单板上，形成一个控制板。该控制器可以用于控制步进电机和直线电机，并可以提 供针对步进电机的转速控制和步进控制。每个控制器可以分配有IP地址，以接入以太网， 远端设备通过以太网与控制器建立TCP/IP连接，经由控制器对电机进行远程控制。如图2 所示，电机控制器可以包括：通讯接口电路，包括以太网接口和现场总线接口；闭环反馈接 口电路，用于接收来自一个或多个电机的负载的反馈信息；电机控制接口电路，用于传送针 对一个或多个电机的控制信息；以及控制电路，连接至通讯接口电路、闭环反馈接口电路和 电机控制接口电路，控制各接口电路的操作，对经由通讯接口电路和闭环反馈接口电路接 收的信息进行处理，并且经由通讯接口电路和电机控制接口电路传送处理结果，以控制一 个或多个电机的运行。图2示出了控制器还可以包括：状态指示电路，用于指示控制器状 态、网络状态、电机状态和负载状态中的一个或多个；以及电源电路，用于提供针对各电路 的多种供电电源和参考电源。
[0030] 根据本实用新型实施例，控制器可以包括多组闭环反馈接口电路和电机控制接口 电路，分别对应多个电机，以同时提供多路电机控制。图2的控制器包括四组闭环反馈接口 电路和电机控制接口电路，可以提供四路电机控制。本领域技术人员可以理解，能够根据设 计需求，提供任意数目的多路控制。
[0031] 下面具体说明控制器的各个电路。
[0032] 控制电路可以由单片机或者PC机+控制卡或者ARM/DSP或者CPLD/PFGA实现。在 一个示例实施例中，为了满足电机在实时性和灵活性上的要求，减少电路体积，简化电路结 构，降低控制器成本，提高电路稳定性，易于高速控制，采用Net+MSP430+CPLD的控制结构， 核心芯片选用MSP430和CPLD，如图2所示。在示例实施例中，MSP430负责通讯功能、数据 交换、命令解析、电阻尺回读、限位开关回读以及运动控制策略等。CPLD完成频率合成、转速 控制、步进控制、光栅尺回读、状态指示以及综合控制等。稍后将进一步具体介绍MSP430和 CPID。
[0033] 通讯接口电路可以包括以太网接口和现场总线接口。以太网接口可以使用RS232 到TCP/IP的双向嵌入式协议转换模块来实现。例如，可以采用UA7000B嵌入式协议转换模 块，它提供RS232/RS485到TCP/IP网络之间数据的透明传输，传输速率达到10Mb/s，向下提 供一个标准的RS232/485串行口，16Kbyte串口缓存（收发各8KByte)，串口波特率从15? 115200共有29种常用波特率。该转换模块具有大吞吐量（数据最大吞吐量为22. 5Kbyte/ s)和高可靠性（在115200波特率下，双向同时传输1G大小的文件而不丢失一个Byte)的 特点，能够满足实时数据的无差错传输。
[0034] 现场总线接口可以包括RS-485现场总线，用于实现对控制器的本地控制或对多 个控制器的级联控制。RS-485总线接口是一种标准的总线接口，例如，在根据本实用新型实 施例的控制器中，利用一款半双工、具有±15KVESD保护的RS485/422收发器来实现。该收 发器可以将控制电路的MSP430的串口转为RS-485接口。该收发器可以包含驱动器和接收 器，支持热捅拔功能，可以消除上电或热插入时总线上的故障瞬态信号，还具有自动方向控 制功能，这种结构可以简化设计，使电路更加稳定。
[0035] 闭环反馈接口电路可以包括光栅尺接口电路、电阻尺接口电路和限位开关接口电 路中的一个或多个。闭环反馈接口电路可以连接至相应的外部反馈装置（如图1所示）， 从反馈装置接收负载的反馈信息。在图2中，闭环反馈接口电路包括光栅尺接口电路0? 3、电阻尺接口电路0?3和限位开关接口电路0?3 (包括0左?3左和0右?3右），分 别连接至相应的反馈装置，即光栅尺、电阻尺和限位开关。光栅尺是一种精确的位置反馈装 置，采用增量式或绝对式光栅尺实现对负载位移的监测，精度可达lum。电阻尺是一种负载 绝对位置反馈装置，反馈精度可达50um，性价比非常高。限位开关限定了电机所能走过的最 大行程。
[0036] 在示例实施例中，光栅尺输出标准信号是相位角相差90°的2路方波信号。每路 方波信号又是标准的RS-422差分信号。因此先要对该差分信号转单端处理。这里使用一 款具有三路、± 15KV ESD保护、32Mbps数据速率的RS-422/RS-485接收器来实现。该接收 器每路均有故障检测和故障输出，能够很好的检测当前光栅尺的运行状态。当差分信号转 单端处理后，得到两路相位角相差90°的方波信号。对该方波信号进行细分辩向之后，送 到CPLD进行计数。在CPLD内部可以设置一个可逆计数器，通过对细分辨向之后的脉冲进 行计数就可以得出光栅尺走过的位移。
[0037] 电阻尺具有绝对线性以及很高的重复精度，在电阻尺的两端加上一个电压，测出 电阻尺中间抽头的电压就可以得出电阻尺的位移量。MSP430处理器内部自带4路16位的 Sigma-De 1 ta ADC模块，具有高速通用的特点，可以完成对四路电阻尺的回读。
[0038] 限位开关确定了电机运动的最大行程，当电机碰到限位开关之后，必须无条件停 车。限位开关是状态量，每路电机需要两个限位开关，因此需要采集8路状态量。对于 MSP430来说，普通的I/O 口即可满足要求。由于限位开关是5V供电，而MSP430供电为3. 3V， 因此需要做电平转换。电平转换例如可以使用电阻分压来实现。
[0039] 控制器的电机控制接口可以具有多根信号线，例如四根，分别是+5V、脉冲输出、方 向、使能。电机控制接口电路连接至外部的电机驱动器，向电机驱动器传送来自控制电路的 控制信息，以经由电机驱动器控制电机的运行。
[0040] 状态指示电路可以采用例如LED指示灯、或者LED或LCD显示屏来实现，指示例如 系统状态、网络状态、每路电机状态、光栅尺状态等。
[0041] 电源电路可以包括系统供电、电阻尺参考电源以及主芯片供电。根据本实用新型 示例实施例，电机控制系统可以具有5种电源，分别是：+5V、+3. 3V、+12V、-12V以及+5Vref 基准源。+5V为外接主供电，由开关电源产生，输入220VAC的市电，输出5V/3A的直流电。 采用LP3965低压差线性稳压器将+5V转换成+3. 3V，通过PUD-0512-3K稳压器将+5V转 换为±12V，MAX6350是一款低噪声、线性、高精密的电压基准源，可以提供+5Vref参考源。 +3. 3V是给MSP430及CPLD供电，± 12V给电阻尺信号的前端放大器供电，通过放大器芯片 比如AD713,实现电阻尺反馈的前端衰减，获得满足MSP430自带ADC输入范围内的电压值。 +5Vref基准源给电阻尺供电。
[0042] 结合图1和2,说明根据本实用新型示例实施例的控制系统各装置之间的连接。
[0043] 1.连接控制器和驱动器。例如，两相混合式步进电机驱动器Q2HB34MA、Q2HB44、 Q2HB68、DQ278M、DM2722M等。在示例实施例中，控制器的电机控制接口有四根信号线，分别 是+5V、脉冲输出、方向、使能。通常驱动器上有三对共六根信号线，分别是脉冲输入正负、方 向正负、使能正负。将这三对线的正极都接到控制器的+5V，将脉冲输入的负极接到控制器 的脉冲输出端，将方向负极连接到控制器的方向端，将使能负极连接到控制器的使能端。这 样控制器和驱动器的连接就完成了。根据驱动器的供电要求，一般采用单独供电，连接供电 线路以及设置驱动器的电流档、细分档等等。
[0044] 2.连接步进电机和驱动器。例如，对于两相步进电机，该连接通过四根线来完成， 分别是A+，A-，B+，B-，它们是两相步进电机的四根接线，任意正负对调电机反转。
[0045] 3.连接步进电机和负载。根据实际需要，连接好负载和步进电机。不论在工业、军 事、医疗、汽车还是娱乐业中，只要需要把某件物体从一个位置移动到另一个位置，步进电 机就一定能派上用场。比如，打印机、绘图仪、机器人等设备都可以以步进电机为动力核心。
[0046] 4.连接负载和反馈装置。反馈装置有光栅尺、电阻尺、限位开关等。
[0047] 5.连接好反馈装置和控制器。光栅尺接口采用DB9头子，针脚定义分别为：地、0V、 +5V、A、/A、B、/B、1、/1。电阻尺接口采用针距为5mm的三针接口，分别为+5Vref、中间抽 头、地。限位开关接口采用针距为5mm的两针接口，分别为+5V、回读线。
[0048] 6.连接好网络。通过控制器上的以太网接口，采用常见的RJ45接口，将控制器接 入到本地交换机，进而接入以太网，进行远程控制。
[0049] 7.如果需要本地控制或者级联控制，则需要使用RS-485接口进行连接。RS-485 接口是一种标准的总线接口，该接口组成的半双工网络，一般是两线制，多采用屏蔽双绞线 传输。作为一种现场总线，RS-485通讯网络中一般采用主从通讯方式，即一个主机带多个 从机。本地控制步进电机时，经由RS-485接口连接PC机，也可以经由RS-485接口级联控 制器，或者级联其它功能模块，完成控制要求。
[0050] 连接好各装置之后，进行上电。对控制器进行相关配置，比如IP地址、子网掩码、 端口号等等。当整个控制系统搭建好后，远程PC通过以太网发送数据到本地交换机，交换 机将数据送到控制器。控制器根据相应的数据产生均匀脉冲再发送到驱动器。驱动器将脉 冲信号转化为电流信号驱动步进电机转动，带动负载转动。同时，反馈装置获取负载有关信 息并反馈给控制器，由控制器作出相应处理和动作。
[0051] 图3是根据本实用新型实施例的电机控制器合成的四路方波信号的屏幕截图。
[0052] 根据示例实施例，控制电路可以使用有限状态机来合成电机控制所需的任意频 率。根据本实用新型实施例的控制器发出的脉冲频率可以在0-60KHZ范围内任意改变，占 空比为50%。如附图3所示，控制步进电机转动的信号为方波信号，由高、低电平组成。可 以在CPLD器件中采用状态机计数来完成对高、低电平的合成。例如，可以在0-65536HZ频 率范围内任意改变。当设定好高低电平值后，在CPLD内部采用10MHZ对高低电平值计数。 比如要合成f = 50KHZ频率，则先求出其周期t = Ι/f = 0. 00002s。假设高电平th、低电 平tl，若占空比为50%，则th = tl = 0. 00001s。由于采用频率F= 10MHZ计数，其周期 为T = 0. lus，那么完成th (或者tl)需要计数N = 1000。换句话说，在10MHZ的计数频率 下，每计满1000次，电平作一次翻转，如此反复，就可以得到频率为50KHZ，占空比为50%的 方波信号。这为实现运动控制策略提供了保证。
[0053] 根据本实用新型实施例的控制器可同时提供多路（如图2所示，四路）步进电机 控制，分转速控制和步进控制。这两种控制方式都具备基本运动控制和高级运动控制。高 级运动控制是指具有加减速功能。图4示意性示出了高级运动控制中的步进控制曲，图5 中（a)和（b)示意性示出了高级运动控制中的转速控制曲线，图6中（a)和（b)示意性示 出了基本运动控制中的转速控制曲线。
[0054] 高级运动控制运用在对运动需求较高的场合。它能有效的解决步进电机由于启动 频率太高而发生丢步甚至堵转、以及由于瞬停频率过高而导致步进电机发生过冲现象。对 于步进控制，本控制器实现了直线型加减速控制。步进电机先以恒定的加速度加速运动，当 速度逼近用户设定的期望速度之后，开始匀速运动，最后又以恒定的减速度减速到指定的 位置时停车，如图4所示。对于转速控制，当用户设定新的速度值时，步进电机会有一个匀 加速或者匀减速的过程，如图5中（a)和（b)所示。
[0055] 基本运动控制主要适应简单的控制系统，不具备加减速过程。基本运动控制又分 为转速控制和步进控制。转速控制是指控制电机以一定的速度运动，当用户设定新的速度 值时，控制电机以新的速度运动，如图6中（a)和（b)所示。步进控制是指电机以一定转速 运动，当达到用户设定的步长之后停车。
[0056] 基本运动控制和高级运动控制依赖于MSP430和CPLD共同完成。MSP430接收用 户发送的频率值及步长值，解析之后形成高、低电平值以及步长值，然后发送给CPLD，CPLD 完成频率合成、转速控制以及步进控制。高级运动控制加减速是在MSP430的定时器下完成 的，定时器的时长可以根据不同的电机特性来决定。步进控制可以满足具体步长条件，使得 电机可以准确无误地到达用户设定的位置。CPLD内部采用有限状态机来生产任意频率的 脉冲。
[0057] 图7所示的是MSP430运动控制部分的程序流程图。MSP430混合信号处理器具有 强大的运算处理能力，能够很好的满足系统提出的要求。如图7所示，MSP430进行轮询，当 有控制命令时，MSP430进行逐步判断。首先判断是步进控制还是转速控制，然后分别判断 是高级运动控制还是基本运动控制。在步进控制情况下，如果是高级运动控制，则发送初始 速度、步长值到CPLD，并打开定时器，进行加速，并把当前速度值发送给CPLD，判断是否加 速完毕。如果未完毕，继续加速，否则维持期望速度。接着，判断是否开始减速，如果不是， 继续维持期望速度，否则在定时器下开始减速，接着判断减速是否完毕，如果是，则速度达 到零，否则继续减速。此外，如果判断是基本运动控制，则将速度、步长值发送到CPLD，此后 的步骤与高级运动控制中从维持期望速度这一步骤开始的后续步骤相同。在转速控制的情 况下，判断是否是高级运动控制。如果不是，则发送期望速度到CPLD，并维持期望速度。如 果是高级运动控制，则检测当前速度，并比较期望速度和当前速度。如果期望速度大于当前 速度，则在定时器下加速，并把当前速度值发送给CPLD，判断是否加速完毕。如果未完毕，继 续加速，否则维持期望速度。如果期望速度不大于当前速度，则在定时器下减速，并把当前 速度值发送给CPLD，判断是否减速完毕。如果未完毕，继续减速，否则维持期望速度。
[0058] CPLD的程序可以使用任意适合的硬件描述语言（例如Verilog HDL语言等）来编 写，采用模块化的设计思想。图8是采用CPLD实现本实用新型实施例的电机控制器的相应 功能时的功能模块框图。
[0059] CPLD内部采用有限状态机来生产任意频率的脉冲，采用模块化的设计思想，其运 动控制部分的模块有分频模块、初始化速度模块、初始化步长模块、速度控制模块、步进控 制模块、指示灯模块以及综合模块。此外，CPLD还包括光栅尺回读模块（Grating)，对作为 反馈装置的光栅尺的输出信号进行回读。
[0060] 分频模块（Clk_Div) :CPLD的系统时钟为50MHZ，计数频率为10MHZ、指示灯频率为 1HZ，分频模块可以将50MHZ频率分频为10MHZ和1HZ。
[0061] 初始化速度模块（Init_Speed) :MSP430通过仿SPI接口把高低电平计数值发送给 CPLD，CPLD使用16位移位寄存器接收这些计数值。当使能为高时接收高电平计数值，当使 能位低时接收低电平计数值，从而实现速度初始化。
[0062] 初始化步长模块（Init_St印）：MSP430通过仿SPI接口把步长计数值发送给 CPLD，CPLD使用16位移位寄存器接收这个计数值。可以将总步长分为了两个部分，一部分 是加速步长，一部分是减速步长。这样CPLD就知道加速多少以及什么时候该减速。
[0063] 速度控制模块（Speed_Ctl):实现上文所述的有限状态机合成任意频率这一功 能。速度控制模块从初化速度模块中得到高低电平计数值，然后内部状态机依据这些初值 进行翻转，输出用户设定的脉冲频率。
[0064] 步进控制模块（Step_Ctl):在步进控制中，该模块对速度控制模块输出的脉冲频 率进行计数，当计数达到初始化步长模块中的步长计数值时，停止计数。这样就以用户设定 的速度控制电机移动了用户设定的步长值，实现了步进控制。当步进控制结束后，CPLD会 自动清零速度控制模块，使其输出为低电平。
[0065] 指示灯模块（Indicator):除了系统指示灯之外，每个电机都可以配有一个指示 灯来指示电机的状态。指示灯可以以电机的实时速度闪烁的。因为通常速度都在100HZ以 上，所以肉眼无法看出灯的闪烁，当电机停止时，指示灯是不亮的，因此，当指示灯亮时表明 电机在运动。
[0066] 综合模块（SMC400):该模块对其他模块的操作进行综合。系统的输入、输出以及 元件例化都在这个模块内进行。对于该模块，例如当选择信号sel为低时，表示转速控制， 那么综合模块直接将速度控制模块的频率输出；当选择信号sel为高时，表示步进控制，综 合模块将步进控制模块的频率输出。
[0067] 图8示出的功能模块框图仅仅是一个示例。本领域技术人员可以根据应用需求， 进行任何适合的模块化设计。
[0068] 尽管具体参照各个示例性实施例的特定示例性方面详细描述了各个示例性实施 例，但是应当理解，能够在各个明显方面修改本实用新型的其他实施例及其细节。如本领域 技术人员显而易见的，可以进行各种变型和修改在保持在本实用新型的精神和范围内的同 时可以有所偏差。相应地，上述公开、描述和附图仅出于示意目的，并不限于仅由权利要求 限定的本实用新型。
【权利要求】
1. 一种电机控制器，包括： 通讯接口电路，包括以太网接口和现场总线接口； 闭环反馈接口电路，用于接收来自一个或多个电机的负载的反馈信息； 电机控制接口电路，用于传送针对一个或多个电机的控制信息；以及 控制电路，连接至通讯接口电路、闭环反馈接口电路和电机控制接口电路，控制各接口 电路的操作，对经由通讯接口电路和闭环反馈接口电路接收的信息进行处理，并且经由通 讯接口电路和电机控制接口电路传送处理结果，以控制一个或多个电机的运行。
2. 根据权利要求1所述的控制器，还包括： 状态指示电路，用于指示控制器状态、网络状态、电机状态和负载状态中的一个或多 个；以及 电源电路，用于提供针对各电路的多种供电电源和参考电源。
3. 根据权利要求1所述的控制器，其中，控制器的各电路集成在单板上， 控制器分配有IP地址，控制器经由以太网接口接入以太网，远端设备通过以太网与控 制器建立TCP/IP连接，以便经由控制器对电机进行远程控制。
4. 根据权利要求1所述的控制器，其中，现场总线接口包括RS-485现场总线，用于实现 对控制器的本地控制或对多个控制器的级联控制。
5. 根据权利要求1所述的控制器，其中，闭环反馈接口电路包括光栅尺接口电路、电阻 尺接口电路和限位开关接口电路中的一个或多个， 闭环反馈接口电路连接至相应的外部反馈装置，从反馈装置接收负载的反馈信息。
6. 根据权利要求1所述的控制器，其中，电机控制接口电路连接至外部的电机驱动器， 向电机驱动器传送来自控制电路的控制信息，以经由电机驱动器控制电机的运行。
7. 根据权利要求1所述的控制器，其中，控制器包括多组闭环反馈接口电路和电机控 制接口电路，分别对应多个电机，以同时提供多路电机控制。
8. 根据权利要求1所述的控制器，其中，控制器提供针对步进电机的转速控制和步进 控制，以及针对直线电机的控制。
9. 根据权利要求1所述的控制器，其中，控制电路使用有限状态机来合成电机控制所 需的任意频率。
10. -种基于以太网的电机控制系统，包括远端设备、电机控制器、电机驱动器和反馈 装置， 远端设备经由以太网与电机控制器连接，向电机控制器发送数据， 电机控制器接收来自远端设备的数据，利用所述数据产生相应控制信号并发送到电机 驱动器， 电机驱动器根据控制信号驱动电机运行，从而带动电机的负载运行， 反馈装置连接至电机控制器以构成闭环反馈， 反馈装置获取关于负载的反馈信息，并将反馈信息传送给电机控制器，并且在产生控 制信号时，电机控制器还利用所述反馈信息。
【文档编号】G08C17/02GK203911823SQ201320682340
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】王彦瑜, 林福元, 周德泰, 余燕娟, 张建川, 周文雄, 尹佳, 李丽莉 申请人:中国科学院近代物理研究所