一种支持可编程独立运行工作模式的步进运动系统的制作方法

本发明涉及一种步进运动系统，尤其是涉及一种支持可编程独立运行工作模式的步进运动系统。

背景技术：

步进电机是将电脉冲信号转变为机械角位移的控制元件，即给步进电机一个脉冲信号，电机就转过一个步距角。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，由于步进电机控制简单，方便易用，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

虽然步进电机已被广泛地应用，但目前普遍使用的步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机可在多种模式下工作。它的工作模式较单一，通常就是工作在脉冲/方向控制方式下，必须由脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。同时由于其使用的工作模式较为单一，给诸多应用带来了不便甚至限制了其在不少场合下的应用。

工业自动化技术的发展是现代化的必要条件，工业自动化技术的发展同时对步进电机的运动控制提出了越来越高的要求，同时数字电子计数的高速发展给步进电机多样化控制带来了可能性。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种支持可编程独立运行工作模式的步进运动系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种支持可编程独立运行工作模式的步进运动系统，其特征在于，包括编程终 端以及嵌入式控制终端，所述的编程终端通过通信网络与嵌入式控制终端连接；

所述的编程终端用于编程并发送控制或配置指令信息；所述的嵌入式控制终端对控制及配置指令解析及执行，并在每次上电后即可自动执行上次掉电时所保存的指令序列。

所述的编程终端为上位机或基于本运动系统嵌入式控制终端所支持的一套通信指令所开发的通信终端。

所述的嵌入式控制终端包括：

通信模块，与编程终端通信连接；

指令解析模块，与通信模块连接，用于解析通信模块接收的指令信息；

电机控制模块，与指令解析模块连接，用于控制电机在可编程独立运行模式下运行；

报警模块，与电机控制模块连接，对电机运行状态进行实时监测并提供遇错报警；

保护模块，与电机控制模块连接，对电机进行实时保护。

所述的通信模块为rs232、rs485、canopen或ethernet通信模块。

所述的电机控制模块使电机处于以下控制模式：

在指令力矩模式下，所述的电机控制模块包含电流环闭环算法、模数转换算法、滤波算法以及根据i/o功能提供的报警或是保护功能；

在指令速度模式下，所述的电机控制模块包含电流闭环算法、速度闭环算法、模数转换算法、各个环路的滤波算法以及根据i/o功能提供的报警或是保护功能；

在指令位置模式下，所述的电机控制模块包含电流闭环算法、速度闭环算法、位置闭环算法、模数转换算法、运动轨迹生成算法、轨迹平滑算法、各个环路的滤波算法以及根据i/o功能提供的报警或是保护功能。

所述的报警模块设有错误状态查询接口、状态显示灯和状态输出接口，该状态显示灯用于显示错误状态，所述的状态输出接口用于输出错误状态。

所述的编程终端为用户提供一套控制和配置指令集，用户使用该指令集编写指令序列提供给嵌入式控制终端自动解析并执行。

所述的指令解析模块支持指令单线程顺序执行或多线程并行执行技术。

所述的编程终端通过i/o操作指令对用户的输入引脚状态进行判断，或对用户寄存器的读取操作从而实现指令跳转以完成用户指定的相应动作；同时还提供对输 出引脚的操作指令或对用户寄存器的写操作以输出相应的动作执行状态。

所述的编程终端支持中断服务，用于立即执行由i/o引脚或是错误警告触发的中断服务。

与现有技术相比，本发明支持可编程独立运行工作模式，包括：通信下载技术，对控制及配置指令的解析及执行，支持单线程顺序执行或多线程并行指令执行操作，对用户i/o和寄存器的配合操作，支持中断服务，可编程固化技术，上电后独立运行模式；本发明极大的简化了步进电机的使用，丰富了步进电机系统的功能及应用范围，扩展了步进电机的应用场合。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的控制流程图；

图3为本发明的pwm周期中断处理流程图。

其中1为编程终端，2为嵌入式控制终端，11为上位机，12为通信终端，21为通信模块，22为指令解析模块，23为电机控制模块，24为报警模块，25为保护模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种支持可编程独立运行工作模式的步进运动系统，包括编程终端1以及嵌入式控制终端2，所述的编程终端1通过通信网络与嵌入式控制终端2连接；

所述的编程终端用于编程并发送控制或配置指令信息；所述的嵌入式控制终端对控制及配置指令解析及执行，并在每次上电后即可自动执行上次掉电时所保存的指令序列(包括配置和控制指令)。

所述的编程终端1为上位机11或基于本运动系统嵌入式控制终端所支持的一套通信指令所开发的通信终端12。

所述的嵌入式控制终端2包括：

通信模块21，与编程终端1通信连接；

指令解析模块22，与通信模块21连接，用于解析通信模块接收的指令信息，本运动控制系统支持一套通信指令，该指令可用来配置或是读取运动系统的参数(包括电机参数、驱动参数、运动及控制参数)、单线程/多线程技术的支持、中断服务的支持、i/o功能、获取系统运行状态信息、在线编程及固化等功能；

电机控制模块23，与指令解析模块22连接，用于控制电机在可编程独立运行模式下运行；

报警模块24，与电机控制模块23连接，对电机运行状态进行实时监测并提供遇错报警；

保护模块25，与电机控制模块23连接，对电机进行实时保护。

所述的通信模块21为rs232、rs485、canopen或ethernet通信模块。

所述的电机控制模块23使电机处于以下控制模式：

在指令力矩模式下，所述的电机控制模块包含电流环闭环算法、模数转换算法、滤波算法以及根据i/o功能提供的报警或是保护功能；

在指令速度模式下，所述的电机控制模块包含电流闭环算法、速度闭环算法、模数转换算法、各个环路的滤波算法以及根据i/o功能提供的报警或是保护功能；

在指令位置模式下，所述的电机控制模块包含电流闭环算法、速度闭环算法、位置闭环算法、模数转换算法、运动轨迹生成算法、轨迹平滑算法、各个环路的滤波算法以及根据i/o功能提供的报警或是保护功能。

所述的报警模块24设有错误状态查询接口、状态显示灯和状态输出接口，该状态显示灯用于显示错误状态，所述的状态输出接口用于输出错误状态。

所述的编程终端1为用户提供一套控制和配置指令集，用户使用该指令集编写指令序列提供给嵌入式控制终端自动解析并执行。

所述的指令解析模块支持指令单线程顺序执行或多线程并行执行技术。

所述的编程终端1通过i/o操作指令对用户的输入引脚状态进行判断，或对用户寄存器的读取操作从而实现指令跳转以完成用户指定的相应动作；同时还提供对输出引脚的操作指令或对用户寄存器的写操作以输出相应的动作执行状态。

所述的编程终端1支持中断服务，用于立即执行由i/o引脚或是错误警告触发的中断服务。

本发明所涉及到的内容包括且不限于包括以下：

1.可编程独立运行工作模式包括对通信接口的支持以提供给用户指令下载操作，通信接口包括且不限于包括rs232、rs485、canopen、ethernet接口等；

2.可编程独立运行工作模式包括对控制及配置指令的解析及执行，在该模式下步进运动系统需要提供给用户一套完善的控制和配置指令集，用户可使用该指令集编写一套指令序列提供给系统自动解析并执行。

3.可编程独立运行工作模式包括支持指令单线程顺序执行或多线程并行执行技术，该技术使得可编程独立运行工作模式的功能更加丰富强大。

4.可编程独立运行工作模式包括对用户i/o和寄存器的配合操作，在该模式下步进运动系统可由i/o操作指令对用户的输入引脚状态进行判断，或对用户寄存器的读取操作从而实现指令跳转以完成用户指定的相应动作。同时还提供对输出引脚的操作指令或对用户寄存器的写操作以输出相应的动作执行状态或要求。

5.可编程独立运行工作模式包括对中断服务的支持，在该模式下还可立即跳转执行由i/o引脚或是错误警告等触发的中断服务子程序。

6.可编程独立运行工作模式包括可编程固化技术，所谓的可编程独立运行模式必然要求能够实现对运动系统的可编程及指令序列的固化技术以使上电独立运行成为可能。

7.可编程独立运行工作模式包括支持上电自动运行固化指令序列技术，在该模式下要求运动系统支持上电后自动读取固化指令序列并自动运行的技术。

以上所涉及到的功能及其设定均可通过配套的上位机软件或基于本运动系统嵌入式固件所支持的一套通信指令所开发的通信终端来实现，给使用者带来更为方便简单的使用体验。

具体实现过程如下：

利用上位机软件配置成可编程独立运行工作模式。利用上位机软件编写指令序列。利用上位机软件上将编制好的运行程序下载到该系统中，系统上电后即可按照编制好程序运行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。