一种运动控制器的制作方法

本实用新型涉及工业控制技术领域，特别涉及一种运动控制器。

背景技术：

运动控制器主要是用来对多轴电机系统中多台电机进行协同控制，并与上位机pc或者工业触摸屏通讯，进行高级的人机交互和运动控制。

目前运动控制器一般是基于pc标准总线的运动控制器，通常也称为运动控制卡，它在硬件设计上采用板卡的方式，采用“金手指”与上位pc机相连接。这种结构的运动控制器不易长时间在恶劣的工作环境下工作，另外在智能化要求不高的环境下，要与上位pc机配套使用的特点使得整个运动系统的研发应用成本被大大增加加了。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种运动控制器，可以脱离pc机单独工作，也可与pc机协同工作，而且在恶劣环境下能保证稳定运动控制。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种运动控制器，包括供电单元、主控单元、人机交互单元和运动控制单元，所述供电单元给所述主控单元供电，所述主控单元接收人机交互单元输入的命令信号并根据所述命令信号生成控制信号至所述运动控制单元，所述运动控制单元将所述控制信号进行处理和转换后控制相应的电机进行动作，所述运动控制单元还将采集的编码计数信号和io信号发送至所述主控单元。

优选的，所述的运动控制器中，所述主控单元采用32位微处理器。

优选的，所述的运动控制器中，所述供电单元包括稳压芯片、第一电阻、第一电容、第二电容和第三电容；所述稳压芯片的i端通过第一电阻连接24v电源输入端和第一电容的一端，所述第一电容的另一端和稳压芯片的g端接地，所述稳压芯片的o端为供电单元的输出端、连接主控单元的供电端、也通过第二电容接地、还通过第三电容接地。

优选的，所述的运动控制器中，所述人机交互单元包括一ethernet网络接口以及一rs232串口，所述ethernet网络接口连接上位机，所述rs232串口连接所述主控单元的通讯端。

优选的，所述的运动控制器中，所述运动控制单元包括放大电路和ad转换电路，所述放大电路的输入端连接主控单元的信号输出端，所述放大电路的输出端与多个电机驱动器连接，所述ad转换电路的输入端连接编码器的输出端，所述ad转换电路的输出端连接主控单元的信号输入端。

优选的，所述的运动控制器中，所述运动控制器还包括与所述主控单元连接的io控制单元，所述io控制单元用于采集和输出io信号，所述io控制单元包括若干路与主控单元连接的光电隔离输入输出电路以及若干路与主控单元连接的模拟量输入输出电路。

相较于现有技术，本实用新型提供的运动控制器，包括供电单元、主控单元、人机交互单元和运动控制单元，所述供电单元给所述主控单元供电，所述主控单元接收人机交互单元输入的命令信号并根据所述命令信号生成控制信号至所述运动控制单元，所述运动控制单元将所述控制信号进行处理和转换后控制相应的电机进行动作，所述运动控制单元还将采集的编码计数信号和io信号发送至所述主控单元。本实用新型支持多轴的脉冲/方向控制模式和模拟量控制模式，具备任意两轴或多轴之间做点到点定位运动、直线插补、圆弧插补灯运动轨迹控制，而且可以脱离pc机单独工作，也可与pc机协同工作，在恶劣环境下也能保证稳定运动控制，使运动系统更加智能化和人性化。

附图说明

图1为本实用新型提供的运动控制器的结构框图。

图2为本实用新型提供的运动控制器中，所述供电单元的原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种运动控制器，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供的运动控制器，包括供电单元1、主控单元2、人机交互单元3和运动控制单元4，所述供电单元1、人机交互单元3和运动控制单元4均连接所述主控单元2。

具体的，所述供电单元1给所述主控单元2供电，所述主控单元2接收人机交互单元1输入的命令信号并根据所述命令信号生成控制信号至所述运动控制单元3，所述运动控制单元3将所述控制信号进行处理和转换后控制相应的电机进行动作，所述运动控制单元4还将采集的编码计数信号和io信号发送至所述主控单元2。

换而言之，在进行运动控制时，用户通过上位机或工业触摸屏输入命令信号，命令信号经过所述人机交互单元3输入主控单元2，所述主控单2对控制信号进行分析处理后，输出控制信号至所述运动控制单元4，所述控制信号经过所述运动控制单元进行放大处理后输出，使相应的电机驱动器工作，从而驱动电机进行动作，其中，所述电机可以为多个，本实用新型中可控制1-4个电机同时工作，从而达到多轴运动控制的目的，此外，所述运动控制单元4还采集编码器、io口输入的编码计数信号和io信号，并将信号处理后输出值所述主控单元2。

本实用新型由于取消了“金手指”连接方式，直接采用一主控单元来进行控制，不会受到环境的影响，使得控制器在恶劣环境下也能保证稳定运动控制，使运动系统更加智能化和人性化，另外，本实用新型中的pc机只是作为指令输入单元，其也可以取消，直接由控制主控单元2输出控制信号，使得本实用新型提供的控制器可以脱离pc机单独工作，在与pc机协同工作时，pc机也只是作为一个人机交互装置，不会占用pc机的资源，从而减少环境的影响，另外本实用新型支持多轴的脉冲/方向控制模式和模拟量控制模式，具备任意两轴或多轴之间做点到点定位运动、直线插补、圆弧插补灯运动轨迹控制。

优选的，所述主控单元2采用32位微处理器，具体采用32bitrisc结构的高速处理器，当然所述主控单元2还包括一系列存储单元(例如flash存储器(用于存储用户程序、参数、变量、数组)、ram、fifo等等)，因此，所述主控单元2可以独立运行，不会占用上位机资源，避免恶劣环境的影响。

优选的，请一并参阅图2，所述供电单元1包括稳压芯片u1、第一电阻r1、第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3；所述稳压芯片u2可以选用型号为lm2576的稳压芯片，将24v直流电源转换为5v电源后输出，所述第一电阻r1起限流作用，所述第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3为滤波电容，第一电容c1和第三电容c3用于滤除高频，第二电容c2用于滤除低频。

具体实施时，所述稳压芯片u1的i端通过第一电阻r1连接24v电源输入端和第一电容c1的一端，所述第一电容c1的另一端和稳压芯片u1的g端接地，所述稳压芯片u1的o端为供电单元1的输出端、连接主控单元的供电端、也通过第二电容c2接地、还通过第三电容c3接地。

进一步来说，所述人机交互单元3包括一ethernet网络接口以及一rs232串口，所述ethernet网络接口连接上位机，当然还可连接工业触摸屏，使用户可以通过上位机或工业触摸屏来控制所述运动控制器，所述rs232串口连接所述主控单元的通讯端，此外，需说明的时，ethernet是以邮袋为单位传送信息的区域网络，因此，需要通过协议来规定如何发送、接收这些邮袋。本实用新型提供的运动控制器支持tcp/ip和udp/ip两种工业标准协议，可以方便的与上位机pc或者工业触摸屏通信，进行人机相互和运动控制操作。

进一步来说，所述运动控制单元4包括放大电路和ad转换电路，所述放大电路的输入端连接主控单元的信号输出端，所述放大电路的输出端与多个电机驱动器连接，所述ad转换电路的输入端连接编码器的输出端，所述ad转换电路的输出端连接主控单元的信号输入端，所述放大电路和ad转换电路的具体工作原理为现有技术，在此不再对其进行详细描述。

具体来说，运动控制单元4可以控制1-4个电机，提供专用限位、回零等io输入，还提供了编码器接口，编码器接收速率达到15mhz，所述运动控制单元提供了脉冲/方向输出以及±10v模拟量输出，可以采用开环控制也可以采用闭环控制。在脉冲/方向模式下，运动控制单元4输出脉冲、方向两种信号与伺服电机驱动器相连接，脉冲发送频率最高可达到3mhz，此时控制器不必接入编码器反馈，工作方式为开环控制模式，但是运动控制单元4仍提供编码器反馈作为位置信息；在模拟量模式下，控制器提供16位的dac模拟量输出，同时提供了带有速度、加速度前馈的pid算法以及凹陷滤波和低通滤波，同时提供了15mhz采样频率的编码器反馈接口，保证系统在闭环控制下的稳定性，响应性，以及运行精度。

优选的，请继续参阅图1，所述运动控制器还包括与所述主控单元2连接的io控制单元5，所述io控制单元5用于采集和输出io信号，所述io控制单元5包括若干路与主控单元2连接的光电隔离输入输出电路以及若干路与主控单元2连接的模拟量输入输出电路，优选的，本实施例中，所述光电隔离输入输出电路为8路，模拟量输入输出电路为2路，丰富了运动控制器的功能，例如可以控制电磁阀等负载的动作，使所述运动控制器的智能化程度更高。

综上所述，本实用新型提供的运动控制器，包括供电单元、主控单元、人机交互单元和运动控制单元，所述供电单元给所述主控单元供电，所述主控单元接收人机交互单元输入的命令信号并根据所述命令信号生成控制信号至所述运动控制单元，所述运动控制单元将所述控制信号进行处理和转换后控制相应的电机进行动作，所述运动控制单元还将采集的编码计数信号和io信号发送至所述主控单元。本实用新型支持多轴的脉冲/方向控制模式和模拟量控制模式，具备任意两轴或多轴之间做点到点定位运动、直线插补、圆弧插补灯运动轨迹控制，而且可以脱离pc机单独工作，也可与pc机协同工作，在恶劣环境下也能保证稳定运动控制，使运动系统更加智能化和人性化。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。