一种基于RS485总线式通讯的无刷电机升降桌控制系统及方法与流程

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制系统及方法。

背景技术：

1、传统的升降桌控制系统，控制方式基本全都采用集成控制盒直接控制的形式，将开关电源、电机驱动器集成在一个控制盒内，同时将手控器、电机与控制盒连接。电机与控制盒的电器连接需要包括：电机相线、hall信号线、hall电源线，电机全部采用有刷电机。

2、电机与集成控制盒的电器连接至少需电机相线、hall信号线及hall电源线，接口线数多、体积大，导致集成式控制盒的体积偏大；电机驱动需要由主控mcu实现，电机数较多时对主控mcu的引脚资源消耗巨大，可供扩展的资源有限，扩展性极低。

技术实现思路

1、针对现有技术体积大成本高，扩展性差的问题，本发明提供了一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制系统及方法，将集成式控制器的主控板的电机驱动电路剥离出来，利用通用接口与供电单元进行连接，使得扩展性大幅提高，也减少了供电单元的体积。

2、以下是本发明的技术方案。

3、一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制系统，包括：

4、供电单元，连接交流市电，包括若干通用接口；

5、操作单元，通过通用接口连接供电单元，用于输出控制指令和接收反馈信号；

6、驱动单元，连接电机，并通过通用接口连接供电单元，用于根据接收到的控制信号对电机进行控制，并输出反馈信号。

7、本发明的通用接口使得所有外接设备可按任意顺序随意接插，大幅提高可扩展性。

8、作为优选，所述通用接口包括四个引脚，分别为：pin1—gnd、pin2—vbus、pin3—485-a以及pin4—485-b；其中同一供电单元的所有通用接口之间，相同编号的引脚通过or电阻连接。

9、作为优选，所述供电单元为多个，多个供电单元之间通过通用接口连接。使得电源功率可扩展，防止系统重载条件下功率不足导致的性能降低；进而也实现被控电机数可扩展，不再单个供电单元mcu的引脚资源限制。

10、本发明还提供了一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制方法，包括以下步骤：

11、预先搭建包括供电单元、操作单元和驱动单元的控制系统，为每个电机分配id并进行组网；控制系统中的驱动单元根据操作单元发出的带有id的控制指令，对不同id的电机进行分别控制，并返回反馈信号至操作单元；

12、操作单元接收反馈信号后根据需求调整控制指令，完成升降桌的控制。

13、由于此方案用于升降桌系统，所有立柱需要同时运行或同时停止，且立柱升降过程中须时刻保持所有桌腿高度一致，因此，必须具备每个电机的单独控制能力。本方法为每个电机分配了id，可以实现不同电机的单独控制，以此保证桌腿高度的同步控制和特殊调整需求。

14、作为优选，所述为每个电机分配id，包括：将每个电机对应的通用唯一识别码(uuid)压缩为更低位的编码值，作为电机的id。stm32处理器自带96位(12字节)uuid(通用唯一识别码universally unique identifier)，此码虽无重复，但96位太过于冗长，不适合直接作为id在通讯协议中传输，因此需要压缩。

15、作为优选，所述更低位的编码值为32位的crc值，压缩采用的算法为crc32算法。32位最多可表示4,294,967,295个不同的节点id，可认为重复的概率为零。

16、作为优选，所述组网，包括以下步骤：由控制单元发出组网广播指令，驱动单元收到该组网广播指令后，利用预设的延时回复机制，根据每个电机的id计算对应的延时值，驱动单元根据该延时值延时发送对应的电机id至控制单元。

17、作为优选，所述预设的延时回复机制，为id段选mod190延时回复机制，包括：将32位id拆分成4个段，每个段由8位二进制数表示，0-7位是第1段，8-15位是第2段，16-23位是第3段，24-31位是第4段，每个段的值范围是0-255；组网时，控制单元发出带有指定段选值的组网广播指令，驱动单元收到此命令后根据段选值从32位id中选取相应id段做mod 190运算，运算结果是0-189，根据运算结果的不同延时不同时间将电机的id发送至控制单元。由于系统需实现电机数量的可扩展、随意插的特性，因此在电机侧，不能通过硬件做区分的方式(如使用“拨码开关”产生硬件差异)实现组网，必须通过纯软件机制，让总线中的每个电机有序地将自身id发给控制单元，如在同一时间发送id，总线数据会混叠导致控制单元无法收到任何有效的id，本方案采用的“id段选mod190延时回复机制”可以保证组网的高效性。

18、作为优选，如有不同id的电机在同一段选值下做mod 190运算所计算出的结果相同，则由控制单元重新选择段选值，并执行预设的延时回复机制。必要时，段选值会从0-3进行遍历，防止有2个以上的电机某个特定id段mod 190的结果相同，导致同时回复id致使总线数据混叠。

19、本发明的实质性效果包括：将电机的驱动单元从集成控制盒剥离，使集成控制盒简化为只存在开关电源的供电单元，缩小控制盒的整体体积；采用rs485总线式通讯，电器物理接口定义统一，用户可以按照任意顺序接插；具有较高的扩展性。

技术特征：

1.一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制系统，其特征在于，所述通用接口包括四个引脚，分别为：pin1—gnd、pin2—vbus、pin3—485-a以及pin4—485-b；其中同一供电单元的所有通用接口之间，相同编号的引脚通过or电阻连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制系统，其特征在于，所述供电单元为多个，多个供电单元之间通过通用接口连接。

4.一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制方法，其特征在于，包括以下步骤：预先搭建包括供电单元、操作单元和驱动单元的控制系统，为每个电机分配id并进行组网；控制系统中的驱动单元根据操作单元发出的带有id的控制指令，对不同id的电机进行分别控制，并返回反馈信号至操作单元；

5.根据权利要求4所述的一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制方法，其特征在于，所述为每个电机分配id，包括：将每个电机对应的通用唯一识别码(uuid)压缩为更低位的编码值，作为电机的id。

6.根据权利要求5所述的一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制方法，其特征在于，所述更低位的编码值为32位的crc值，压缩采用的算法为crc32算法。

7.根据权利要求6所述的一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制方法，其特征在于，所述组网，包括以下步骤：由控制单元发出组网广播指令，驱动单元收到该组网广播指令后，利用预设的延时回复机制，根据每个电机的id计算对应的延时值，驱动单元根据该延时值延时发送对应的电机id至控制单元。

8.根据权利要求7所述的一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制方法，其特征在于，所述预设的延时回复机制，为id段选mod190延时回复机制，包括：将32位id拆分成4个段，每个段由8位二进制数表示，0-7位是第1段，8-15位是第2段，16-23位是第3段，24-31位是第4段，每个段的值范围是0-255；组网时，控制单元发出带有指定段选值的组网广播指令，驱动单元收到此命令后根据段选值从32位id中选取相应id段做mod 190运算，运算结果是0-189，根据运算结果的不同延时不同时间将电机的id发送至控制单元。

9.根据权利要求8所述的一种基于rs485总线式通讯的无刷电机升降桌控制方法，其特征在于，如有不同id的电机在同一段选值下做mod 190运算所计算出的结果相同，则由控制单元重新选择段选值，并执行预设的延时回复机制。

技术总结
本发明公开了一种基于RS485总线式通讯的无刷电机升降桌控制系统及方法，系统包括：供电单元，连接交流市电，包括若干通用接口；操作单元，通过通用接口连接供电单元，用于输出控制指令和接收反馈信号；驱动单元，连接电机，并通过通用接口连接供电单元，用于根据接收到的控制信号对电机进行控制，并输出反馈信号。本发明的实质性效果包括：将电机的驱动单元从集成控制盒剥离，使集成控制盒简化为只存在开关电源的供电单元，缩小控制盒的整体体积；采用RS485总线式通讯，电器物理接口定义统一，用户可以按照任意顺序接插；具有较高的扩展性。

技术研发人员：谭宇辰,舒逢楠,袁野
受保护的技术使用者：浙江捷昌线性驱动科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13