[发明专利]一种步进电机交叉冗余驱动控制系统

说明书

本发明公开了一种步进电机交叉冗余驱动控制系统。该系统与传统交叉冗余驱动控制系统相同的是，包括交叉冗余切换模块和两路控制通道，每路控制通道均包括依次相连的控制器、驱动器和步进电机。不同的是，交叉冗余切换模块设置在控制器和驱动器之间；交叉冗余切换模块包括三态缓冲器以及作为辅助保护元件的熔断器、电源开关、隔离二极管和若干隔离电阻。由于控制器—驱动器之间的连接为数字信号，对数字信号进行交叉切换，能够保证高可靠性交叉冗余切换。并且，通过添加辅助保护元件能够解决单点故障问题，并保证故障情况下，能够将故障部分隔离出去，避免故障部分干扰其他部分的正常工作，实现双冗余控制电路对双冗余步进电机驱动电路的交叉控制。

技术领域

本发明属于机电控制领域，具体涉及一种步进电机交叉冗余驱动控制系统。

背景技术

在高可靠性高安全性步进电机伺服驱动时，使用冗余步进电机、冗余驱动器、冗余控制器的方案可以有效提高伺服系统的可靠性。如图1所示，传统方法多采用两套或更多控制器—驱动器—步进电机构成独立的串联模型驱动控制系统，但是三者串联对可靠性的提高有限，只能应付单个单元失效，若实现三者之间的交叉冗余切换可以进一步提高其可靠性。

目前的一种交叉冗余方案是在驱动器和步进电机之间加入切换单元进行交叉冗余切换。但是由于驱动器—步进电机之间的连接多为功率信号，对功率信号进行交叉切换面临切换单元电气可靠性低，存在单点故障等诸多问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种步进电机交叉冗余驱动控制系统，能够提高交叉冗余切换的可靠性；并且，在故障情况下，能够将故障部分隔离出去，避免故障部分干扰其他部分的正常工作。

为解决上述技术问题，本发明具体方法如下：

一种步进电机交叉冗余驱动控制系统，包括交叉冗余切换模块和两路控制通道，每路控制通道均包括依次相连的控制器、驱动器和步进电机；所述交叉冗余切换模块设置在控制器和驱动器之间；

所述交叉冗余切换模块包括四个三态缓冲器、两个熔断器、两个电源开关、两路单向导通的隔离二极管和若干阻值为10KΩ级别隔离电阻；

控制器A的驱动器A有效信号和驱动器B有效信号，分别通过隔离电阻连接第一三态缓冲器和第三三态缓冲器的选通端；控制器A的输出信号，分别通过隔离电阻连接第一三态缓冲器和第三三态缓冲器的输入端；

控制器B的驱动器A有效信号和驱动器B有效信号，分别通过隔离电阻连接第二三态缓冲器和第四三态缓冲器的选通端；控制器A的输出信号，分别通过隔离电阻连接第二三态缓冲器和第四三态缓冲器的输入端；

第一三态缓冲器和第二三态缓冲器的输出信号作为驱制器A的控制信号；第三三态缓冲器和第四三态缓冲器的输出信号作为控制器B的控制信号；

控制器供电信号分为两路，分别通过一个电源开关接入两个控制器的供电端；驱动器和三态缓冲器供电信号分为两路，其中一路通过一个熔断器接入驱动器A、第一三态缓冲器和第二三态缓冲器的供电端，另一路通过另一个熔断器接入驱动器B、第三三态缓冲器和第四三态缓冲器的供电端；

驱动器A和驱动器B的反馈信号分别通过隔离二极管单元后连接在一起，然后再分为两路，分别通过隔离电阻接入两个控制器的反馈信号端。

优选地，所述隔离二极管单元由两个二极管串联组成。

有益效果

本发明在控制器和驱动器之间加入切换单元进行交叉冗余切换，由于控制器—驱动器之间的连接为数字信号，对数字信号进行交叉切换，能够保证高可靠性交叉冗余切换。并且系统可以应付一处控制器及一处驱动器(或步进电机)同时发生故障，进一步提高系统可靠性。