专利名称：与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流伺服系统，特别涉及一种与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统。
背景技术：
目前多轴运动控制的系统架构都属于集中式控制，也就是都包含上位控制器，通过如下所述的传统式配线或高速通讯等方式，以控制伺服驱动器来达成直线/圆弧等多轴补间运动。
图1为多轴运动控制的集中式控制系统的架构图，其架构中伺服驱动器12的多轴补间的命令规划与I/O(输入/输出)14的控制集中由上位控制器16来处理，每一轴的信号利用传统配线方式连接到伺服驱动器12。此架构的缺点如下(1)成本过高上位控制器16所对应的轴数越多，所要执行的运算就越繁重，上位控制器16中的CPU(未绘示)的等级要求就越高。
(2)轴数有限伺服驱动器12的轴数受限于CPU的等级与硬件的信道(channel)数目。
(3)配线复杂上位控制器16与伺服驱动器12间的A/D(模拟/数字)、D/A(数字/模拟)、命令脉波、回授脉波、数字输出及输入等的配线非常复杂。
(4)分辨率不足命令信号受限于物理信号，如A/D转换分辨率或脉波频率。
(5)容易受环境干扰在工厂恶劣的环境下，模拟信号被干扰的机会很大。
(6)维护不易伺服驱动器12的轴数越多，相对地配线数量就越庞大，当系统出问题时，线路检查极为不易。
图2为多轴运动控制的高速通讯型控制系统的架构图，其架构是将图1中上位控制器16与伺服驱动器12之间的命令配线改成图2中的高速通讯网路18，此种高速通讯网路18的配线方式非常简单，而且避免干扰与提升分辨率。由于伺服控制器12本身没有路径命令的产生能力，因此上位控制器16必须送出很密集(1KHz以上)的单点命令给每一轴，才能达到路径的细腻度。网络上除了要实时传送位置与速度命令，也需要传送回授的位置、电流以及I/O状态，当轴数愈多且必须同时监视各轴状态时，网络的数据量变得很大，因此需要高速的网络才能达到，一般在10MHz以上，这样的特性有(1)容易受干扰高速通讯意味着较容易受噪声干扰，在工厂的恶劣环境下往往必须采用高规格的通讯硬件，如光纤，因此需要较高的成本。
(2)同步性不足在此系统的本质上，串行命令无法于各轴间同步传递。
发明内容
本发明的目的是提供一种与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统，可以容许高速串行通讯的较高错误率，高速串行通讯不需要有同步的协议，并且节省配线及降低成本。
本发明提供一种与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统，系用以用于多轴控制，该系统包含传输线；计算机耦接于该传输线；主轴驱动器耦接于该传输线主轴马达耦接于该主轴驱动器；多个从轴驱动器耦接于该传输线；以及多个从轴马达分别耦接于该等从轴驱动器；其中，该计算机藉由通过该传输线以发出命令至该主轴驱动器及所述该等从轴驱动器，该主轴驱动器及该等所述从轴驱动器分别收到命令后藉由通过该传输线会各别发出中断请求至该计算机，此时各轴驱动器会根据相对应的中断请求来判断该命令是否为自身的命令，各轴驱动器以队列方式存储该计算机的多个命令后，根据同步操作脉冲，各轴驱动器以同步方式根据所队列存储的命令来分别驱动该主轴马达及所述从轴马达。
本发明提供一种与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统的方法，用于多轴控制，该方法包含下列步骤首先，由计算机通过传输线发出命令至主轴驱动器及多个从轴驱动器；接着，由该主轴驱动器及所述从轴驱动器分别收到命令后，通过该传输线会各别发出中断请求至该计算机；其次，各轴驱动器根据相对应的中断请求来判断该命令是否为自身的命令；然后，各轴驱动器以队列方式存储该计算机的多个命令；以及，根据同步操作脉冲，各轴驱动器以同步方式根据所队列存储的命令来分别驱动该主轴马达及所述从轴马达。
图1为多轴运动控制的集中式控制系统的架构图；图2为多轴运动控制的高速通讯型控制系统的架构图；图3为本发明与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统的架构图；图4为本发明的计算机所送出的一连串命令的示意图；图5为本发明各轴驱动器的队列数据的示意图。
主要组件符号说明12伺服驱动器14I/O16上位控制器18高速通讯网路30交流伺服系统32传输线34计算机36主轴驱动器38主轴马达40从轴马达42从轴驱动器361 缓冲器362 侦错装置
363队列存储装置364读取传送装置365位置回路命令区366同步操作计时装置421缓冲器422侦错装置423队列存储装置424读取传送装置425位置回路命令区427同步接收计时装置实施方式以下参照
本发明的一个优选实施例。
图3为本发明与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统的架构图。图4为本发明的计算机所送出的一连串命令的示意图。图5为本发明各轴驱动器的队列数据的示意图。
在图3中，与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统30用于多轴控制，该系统包含传输线32；计算机34耦接于传输线32；主轴驱动器36耦接于传输线32；主轴马达38耦接于主轴驱动器36；多个从轴驱动器42耦接于传输线32；以及多个从轴马达40分别耦接于所述从轴驱动器42。在图3中主轴马达38及从轴马达40的数量并不局限于该图式所示的数量。其中，主轴马达38及从轴马达40为交流伺服马达。
其中，计算机34通过传输线32发出命令至主轴驱动器36及从轴驱动器42，如图4所示，第一批命令包含地址1及数据1，第二批命令包含地址2及数据2，第三批命令包含地址3及数据3，第四批命令包含地址1及数据4，第五批命令包含地址2及数据5，第六批命令包含地址3及数据6，...，以此类推，其中地址1、2、3分别对应主轴驱动器36及从轴驱动器42。主轴驱动器36及从轴驱动器42分别收到命令后通过传输线32会各别发出中断请求至计算机34，此时各轴驱动器36、42会根据相对应的中断请求来判断该命令是否为自身的命令，各轴驱动器36、42以队列方式存储计算机32的多个命令后，根据作为各轴驱动器36、42同步操作的脉冲，各轴驱动器36、42以同步方式根据所队列存储的命令来分别驱动主轴马达38及所述从轴马达40。
在图3中，主轴驱动器36包含缓冲器361通过传输线32接收计算机34所发出如图4所示的命令，而命令中包含有地址的信息，在本实施例中，地址1代表是主轴驱动器36，在地址1之后的数据为传送至主轴驱动器36的数据(即图4的数据1、数据4、...等)；侦错装置362侦测缓冲器361所接收的命令中的数据是否完整及正确；队列存储装置363将侦错装置362所侦测的完整及正确的数据以队列方式存储，如图5所示；读取传送装置364以队列方式读取队列存储装置363所存储的数据，并传送至位置回路命令区365；读取传送装置364根据同步操作计时装置366所产生的脉冲以同步于从轴驱动器42的读取传送装置424的方式来读取队列存储装置363的数据及传送数据至位置回路命令区365，如图5所示，根据同步操作计时装置366的第一个周期，主轴驱动器36的读取传送装置364读取队列存储装置363的数据1及传送数据1至位置回路命令区365，同一周期内，第一、第二从轴驱动器42的读取传送装置424、424分别读取队列存储装置423、423的数据2、3，及分别传送数据2、3至第一、第二从轴驱动器42、42的位置回路命令区425、425；以及，根据位置回路命令区365所接收的数据来驱动主轴马达38。
所述从轴驱动器42分别包含缓冲器421通过传输线32接收计算机34所发出如图4所示的命令，而命令中包含有地址信息，在本实施例中，地址2、3分别代表是第一、第二从轴驱动器42、42，分别在地址2、3之后的数据为分别传送至第一、第二从轴驱动器42、42的数据(即图4的数据2、数据3、数据5、数据6、...等)；侦错装置422侦测缓冲器421所接收的命令中的数据是否完整及正确；侦错装置422根据同步接收计时装置427所产生的脉冲以同步于各个从轴驱动器42的方式侦测数据；队列存储装置423将侦错装置422所侦测的完整及正确的数据以队列方式存储，如图5所示；读取传送装置424根据主轴驱动器36的同步操作计时装置366所产生的脉冲以同步主轴驱动器36的读取传送装置364方式队列地读取队列存储装置423所存储的数据及传送数据至位置回路命令区425，如图5所示，根据同步操作计时装置366的第一个周期，第一、第二从轴驱动器42、42的读取传送装置424、424分别读取队列存储装置423、423的数据2、3及分别传送数据2、3至位置回路命令区425、425，同一周期内，主轴驱动器36的读取传送装置364读取队列存储装置363的数据1及传送数据1至主轴驱动器36的位置回路命令区365；以及，根据位置回路命令区425所接收的数据来分别驱动所述从轴马达42。
如上所述，各轴驱动中的队列存储装置所存储的数据通过主轴驱动器的同步操作计时装置的脉冲来触发以传送数据至各个位置回路命令区，如此使各轴驱动器自主性地同步，不需通过计算机发出同步指令。通过队列式的数据来提升高速串行通讯的误传的容忍度，以及利用各轴驱动器自主性同步来解决高速串行通讯的先天同步不足的问题。
其中，计算机34送出一连串命令使各轴驱动器36、42的队列存储装置363、423储满数据后，各轴驱动器36、42会通知计算机34停止传送命令，而各轴驱动器36、42即开始以同步操作计时装置366的脉冲来自主性同步运行各个队列存储装置363、423所送出的数据。当各个队列存储装置363、423在传送数据后所剩余的数据到达预定传送量时，各轴驱动器36、42要求计算机34传送命令，直到各个队列存储装置363、423储满数据。当计算机34传送命令时，各个队列存储装置363、423仍在传送数据，若队列存储装置363、423所剩余的数据到达最低数据量，则将同步操作计时装置366的脉冲的频率调慢，使读取传送装置364、424读取及传送的速度变慢，亦即各轴马达的移动轨迹变慢，但是路径是不变的。如此可避免高速串行通讯错误率过高时，各个队列存储装置363、423存储的数据量过低而使各轴马达38、40停止运行的问题。
本发明的优点为队列式的数据可容许高速串行通讯的较高错误率，各轴驱动器的自主性同步而使高速串行通讯不需要有同步的协议，并且节省配线及降低成本。
虽然本发明已参照优选实施例及举例性附图叙述如上，但上述描述并不是对本发明的限制。本领域技术人员对其形态及实施例的内容做各种修改、省略及变化，均未超出本发明的范围。
权利要求
1.一种与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统，所述系统用于多轴控制，并包含传输线；计算机，耦接于所述传输线；主轴驱动器，耦接于所述传输线；主轴马达，耦接于所述主轴驱动器；多个从轴驱动器，耦接于所述传输线；以及多个从轴马达，分别耦接于所述从轴驱动器；其中，所述计算机通过所述传输线发出命令至所述主轴驱动器及所述从轴驱动器，所述主轴驱动器及所述从轴驱动器分别收到命令后通过所述传输线会分别发出中断请求至所述计算机，此时各轴驱动器会根据相对应的中断请求来判断所述命令是否为自身的命令，各轴驱动器以队列方式存储所述计算机的多个命令后，根据同步操作脉冲，各轴驱动器以同步方式根据队列存储的命令来分别驱动所述主轴马达所述从轴马达。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述主轴驱动器包含缓冲器，通过所述传输线接收所述计算机发出的命令；侦错装置，用于侦测所述缓冲器接收的命令中的数据是否完整及正确；队列存储装置，用于将所述侦错装置所侦测的完整及正确的数据以队列方式存储；读取传送装置，用于以队列方式读取所述队列存储装置所存储的数据，并传送出去；同步操作计时装置，所述读取传送装置根据所述同步操作计时装置所产生的所述同步操作脉冲以同步方式读取及传送数据；以及位置回路命令区，所述读取传送装置传送数据至所述位置回路命令区，根据所述位置回路命令区的数据来驱动所述主轴马达；所述从轴驱动器分别包含缓冲器，通过所述传输线接收该计算机所发出的命令；侦错装置，用于侦测所述缓冲器接收的命令中的数据是否完整及正确；同步接收计时装置，所述侦错装置根据所述同步接收计时装置所产生的同步接收脉冲以同步方式侦测数据；队列存储装置，将所述侦错装置所侦测的完整及正确的数据以队列方式存储；读取传送装置，所述读取传送装置根据所述主轴驱动器的所述同步操作计时装置所产生的所述同步操作脉冲以同步方式队列地读取所述队列存储装置所存储的数据及传送数据；以及位置回路命令区，所述读取传送装置传送数据至所述位置回路命令区，根据所述位置回路命令区的数据来分别驱动所述从轴马达。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述计算机发出一连串命令使各轴驱动器的所述队列存储装置存满数据后，各轴驱动器会通知计算机停止传送命令，当所述队列存储装置在传送数据后所剩余的数据到达预定传送量时，各轴驱动器要求所述计算机传送命令，当所述计算机传送命令时，若所述队列存储装置剩余的数据到达最低数据量，则将所述同步操作计时装置的所述同步操作脉冲的频率调慢，使所述读取传送装置读取及传送的速度变慢。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述主轴马达及所述从轴马达为交流伺服马达。
5.一种与高速串行通讯配合的自我同步的交流伺服系统的方法，用于多轴控制，所述方法包含下列步骤由计算机通过传输线发出命令至主轴驱动器及多个从轴驱动器；由所述主轴驱动器及所述从轴驱动器分别收到命令后，通过所述传输线会各别发出中断请求至所述计算机；各轴驱动器根据相对应的中断请求来判断所述命令是否为自身的命令；各轴驱动器以队列方式存储所述计算机的多个命令；以及根据同步操作脉冲，各轴驱动器以同步方式根据所队列存储的命令来分别驱动所述主轴马达及所述从轴马达。
6.如权利要求5所述的方法，还包含下列步骤由所述主轴驱动器及每一从轴驱动器的缓冲器通过所述传输线接收所述计算机发出的命令；由所述主轴驱动器的侦错装置侦测所述缓冲器所接收的命令中的数据是否完整及正确；根据同步接收脉冲，由每一从轴驱动器的所述侦错装置以同步方式侦测每一从轴驱动器的所述缓冲器所接收的命令中的数据是否完整及正确；由所述主轴驱动器及每一从轴驱动器的队列存储装置将所述侦错装置所侦测的完整及正确的数据以队列方式存储；根据所述同步操作脉冲，由所述主轴驱动器及每一从轴驱动器的读取传送装置以同步方式队列地读取所述队列存储装置所存储的数据，并同步方式队列地传送出去所述主轴驱动器及每一从轴驱动器的各个位置回路命令区；以及根据各轴驱动器的所述读取传送装置传送至各个位置回路命令区的数据来分别驱动所述主轴马达及所述从轴马达。
7.如权利要求5所述的方法，还包含下列步骤在所述计算机送出一连串命令使各轴驱动器的所述队列存储装置储满数据后，由各轴驱动器会通知计算机停止传送命令；当所述队列存储装置在传送数据后所剩余的数据到达预定传送量时，各轴驱动器要求所述计算机传送命令；当所述计算机传送命令时，若所述队列存储装置所剩余的数据到达最低数据量，则将所述同步操作脉冲的频率调慢，使各轴驱动器的所述读取传送装置读取及传送的速度变慢。
8.如权利要求5所述的方法，其中，所述主轴马达及所述从轴马达系为交流伺服马达。
全文摘要
一种与高速串行通讯配合的自我同步交流伺服系统，用于多轴控制，所述系统的计算机通过传输线发出命令至主轴驱动器及从轴驱动器，主轴驱动器及从轴驱动器收到命令后通过传输线会分别发出中断请求至计算机，此时各轴驱动器会根据相对应的中断请求来判断该命令是否为自身的命令，各轴驱动器以队列方式存储计算机的多个命令后，根据同步操作脉冲，各轴驱动器以同步方式根据队列存储的命令分别驱动主轴马达及从轴马达。
文档编号G05B19/408GK101038491SQ20061005738
公开日2007年9月19日 申请日期2006年3月14日 优先权日2006年3月14日
发明者蔡清雄 申请人:台达电子工业股份有限公司