[发明专利]一种支持多工作模式的步进电机运动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种步进电机运动系统，尤其是涉及一种支持多工作模式的步进电机运动系统。

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。

发明内容

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多工作模式的步进电机运动系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种支持多工作模式的步进电机运动系统，其特征在于，包括通信模块、命令解析模块、电机控制模块和报警与保护模块，所述的电机控制模块通过命令解析模块与通信模块连接，所述的电机控制模块和报警与保护模块连接；

所述的通信模块负责所述的步进电机运动系统与上位控制器的通信；命令解析模块负责解析通信模块获取的数据或指令，并返回相应的数据；电机控制模块实现电机在指定的工作模式下的运行控制，并支持多种工作模式控制算法；报警与保护模块实时监测步进电机运动系统的工作状况并提供报警和保护功能。

所述的步进电机运动系统的多种工作模式包括力矩模式、速度模式、位置模式、总线式通信控制模式和可编程智能运行模式，且各工作模式之间可在线切换。

所述的电机控制模块包括电流环闭环控制单元、速度环闭换控制单元、位置环闭环控制单元、模数转换单元、滤波单元、轨迹平滑单元、运动轨迹生成单元、指令存储及读取单元和工作模式切换单元，所述的工作模式切换单元用于切换各工作模式。

在步进电机运动系统的工作模式为力矩模式时，其调用电流环闭环控制单元、模数转换单元、滤波单元。

在步进电机运动系统的工作模式为速度模式时，其调用电流环闭环控制单元、速度环闭换控制单元、模数转换单元、滤波单元。

在步进电机运动系统的工作模式为位置模式时，其调用电流环闭环控制单元、速度环闭换控制单元、位置环闭环控制单元、模数转换单元、轨迹平滑单元。

在步进电机运动系统的工作模式为总线式通信控制模式时，其调用电流环闭环控制单元、速度环闭换控制单元、位置环闭环控制单元、滤波单元、运动轨迹生成单元。

在步进电机运动系统的工作模式为可编程智能运行模式时，其调用电流环闭环控制单元、速度环闭换控制单元、位置环闭环控制单元、滤波单元、运动轨迹生成单元、指令存储及读取单元。

该步进电机运动系统还包括I/O接口，通过I/O接口可在各个工作模式下配置多种功能。

所述的通过I/O接口可在各个工作模式下配置多种功能包括使能及非使能电机、限位输入、启动/停止运行、标识内部运行状态、条件性的输入输出、通用I/O、脉冲方向输入、刹车输出和脉冲计数输出。

与现有技术相比，本发明能支持多种工作模式，包括力矩模式、速度模式、位置模式、总线式通信控制模式及可编程智能运行模式，且在各个工作模式下还可设定指定的I/O功能，极大的丰富了步进电机运动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为本发明实现的硬件结构框图；

图2为本发明的软件结构框图；

图3为后台程序流程图；

图4为PWM周期中断处理流程图；

图5为掉电欠压中断处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图2所示，一种支持多工作模式的步进电机运动系统，包括通信模块c、命令解析模块b、电机控制模块a和报警与保护模块d，所述的电机控制模块a通过命令解析模块b与通信模块c连接，所述的电机控制模块a和报警与保护模块d连接；