[实用新型]总线式全数字伺服驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种驱动伺服电机的伺服驱动器，更具体地说，涉及总线伺服驱动器的电路构成。

背景技术

数控机床的伺服系统是以数控机床的移动部件(工作台、主轴或刀具等)的位置和速度为控制对象的自动控制系统。它接收数控装置输出的插补指令，并将其转换为移动部件的机械运动(转动和平动)。伺服系统是数控机床的重要组成部分，是数控装置和机床本体的联系环节，其性能直接影响数控机床的精度、工作台的移动速度和跟踪精度等技术指标。

数字总线式伺服驱动器的出现是数控技术发展史上的一个里程碑。采用数字伺服装置，使所有指令值和实际值都能在一个微控制器内完成。不但能实现传统的电流环和速度环控制，而且能在极短的时间内完成精插补，实现位置环控制。与使用模拟伺服装置相比，采用数字伺服驱动装置能获得更高的加工精度和加工速度，而且硬件简单，系统的复杂性和成本都极大降低。

传统总线式伺服驱动器的实现原理如图1所示，包括根据协议解析传输信息获取位置数据、速度数据的总线解析部分，实现数据处理输出控制、驱动指令的伺服驱动部分，功率放大驱动电机的功率部分。

可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，它是一类通用型自动控制装置。它一般以顺序控制为主，回路调节为辅，能够完成逻辑、顺序、计时、计数和算术运算等功能。既能控制开关量，也能控制模拟量。

在数控机床上采用PLC代替继电器，使数控机床结构更紧凑，功能更丰富，响应速度和可靠性大大提高。在高档数控机床中等自动化程度高的加工设备和生产制造系统中PLC是不可缺少的控制部件。

一般来说机床用PLC从控制软件所在的位置可分为“内装型”软PLC和“独立型”硬PLC。前者多是由上位机完成编程和逻辑运算，由以某种形式的总线和上位机相连的IO模块执行输入和输出动作，通常所执行的动作结果可以直接显示在上位机的软件中。这种结构的PLC，如图2能够最大限度的利用上位机的CPU功能，简化系统设计，同时能够降低成本，操作简单。采用这种结构的数控系统可以具有某些高级的控制功能，比如梯形图编辑和传送功能，在数控软件内部直接处理NC窗口的大量信息等。采用内装型PLC的数控系统，省去了专门的PLC与数控控制器之间的连线，又具有结构紧凑、可靠性好、安装和操作方便等有点，和在有用数控装置之后又去外配一直通用PLC的情况相比，无论在技术上还是经济上对用户来说都是有利的。

在数控系统中伺服驱动器和PLC都是必不可少的设备，如果能把二者结合起来开发一款具有PLC控制功能的伺服驱动器和PLC功能的产品，可以在功能上获得增强。

实用新型内容

本实用新型的全数字总线伺服驱动器，目的是实现伺服驱动器和PLC二者功能的集成，通过将PLC功能集成于伺服驱动器，以达到减少硬件成本，优化配置的目的。

为了实现上述目的，本实用新型构造了一种全数字总线伺服驱动器，包括第一总线协议解析单元、伺服驱动控制单元、功率驱动单元、位置数据反馈单元，这四个单元完成基本的伺服控制功能。本实用新型的驱动器还包括第二总线协议解析单元和PLC接口单元；第二总线协议解析模块通过数据寄存器与所述PLC接口单元之间交互数据。上述二个总线协议解析单元均通过一个物理层控制模块与上位机交互信息，并根据通讯协议解析数据。该物理层控制模块用于数据传输的收发控制，设置一个接受数据的物理层接口、一个发送数据的物理层接口。优选方式下，传输介质选用以太网物理层。上述PLC接口单元主要用于完成PLC控制的输入、输出。

本实用新型全数字总线伺服驱动器，其改进在于，还包括一个编码器/光栅尺处理模块，用于对增量编码信号进行处理。编码器/光栅尺处理模块利用数据寄存器与伺服驱动控制单元之间交互数据；上位机还通过第一个总线协议解析模块访问数据寄存器获取所述编码器/光栅尺处理模块存放的实际位置数据。优选方式下，上述第一总线协议解析单元、第二总线协议解析单元、PLC接口单元、编码器/光栅尺处理模块由片上集成系统FPGA实现。伺服驱动控制单元由DSP或FPGA实现。而本实用新型实现的PLC接口单元包括24输入16输出的PLCI/O接口。