[发明专利]驱控一体伺服实现方法和系统

说明书

本发明实施例涉及电力电子技术领域，公开了一种驱控一体伺服实现方法和系统。本发明的驱控一体伺服实现系统包括上位机界面和可扩展驱控一体化模块；可扩展驱控一体化模块包括控制模块和可扩展驱动模组，其中控制模块包括逻辑控制和电机驱动，可扩展驱动模组包括可扩展的多个驱动模块，且每个驱动模块具有FPGA硬件电流环；上位机界面将用户逻辑控制程序编译并传输到逻辑控制CPU，逻辑控制CPU根据指令计算出逻辑数据发送给电机驱动，电机驱动通过可扩展驱动模组中的驱动模块来控制对应伺服电机。本发明的不仅能够有效的降低驱控一体伺服整体的体积和应用成本，并且能够满足伺服电机轴数可扩展的需求。

技术领域

本发明实施例涉及电力电子技术领域，特别涉及一种驱控一体伺服实现方法和系统。

背景技术

运动控制器及伺服驱动器广泛应用于现代机械制造业的各个领域，是工业自动化的核心。随着电力电子技术的不断发展，针对多电机驱动与控制集成一体化的需求已经成为一种趋势。驱控一体化技术是将电机驱动器与运动控制器进行高度融合的技术，驱动器和控制器的相互集成，并通过内部高速并行总线进行信息交换，使得设备从设计到制造再到系统维护整体的结合在一起，从而全面提升整体的运行和控制。

目前工业机器人、数控机床等多轴运动系统大多仍采用一个运动控制器加多个伺服驱动器的分布式控制方式。如图1所示的分布式多轴控制系统，一个多轴运动控制系统由高阶的运动控制器(motion controller)与低阶的伺服驱动器(servo driver)所组成，运动控制器负责运动控制命令译码、各个位置控制轴彼此间的相对运动、加减速轮廓控制等；伺服驱动器负责伺服电机的位置控制。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

分布式多轴控制系统占用了大量的物理空间，而且需要极大的计算资源。

此外，针对现阶段使用的多轴伺服，其整体实现方案主要包括两种：一是使用一块控制板，集成了多个驱动模块；二是采用多块控制板，将驱动板集成到一起。但是上述两种多轴实现方案都存在一个相同的缺点——可扩展性差，即产品制造出来其可支持的轴的数量已经固定，难以满足现场的通用性需求。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种驱控一体伺服实现方法和系统，不仅能够有效的降低驱控一体伺服整体的体积和应用成本，并且能够满足伺服电机轴数可扩展的需求。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种驱控一体伺服实现系统，包括：上位机界面和可扩展驱控一体化模块；所述可扩展驱控一体化模块包括控制模块和可扩展驱动模组，其中所述控制模块包括逻辑控制CPU和电机驱动CPU，所述可扩展驱动模组包括可扩展的多个驱动模块，且每个驱动模块具有现场可编程门阵列FPGA，实现硬件电流环功能；所述上位机编程软件将用户逻辑控制程序编译并传输到逻辑控制CPU，所述逻辑控制CPU根据用户指令计算出逻辑数据发送给电机驱动CPU，所述电机驱动CPU通过可扩展驱动模组中的驱动模块来控制对应伺服电机。

本发明的实施方式还提供了一种驱控一体伺服实现方法，应用于驱控一体伺服实现系统中，所述驱控一体伺服实现系统包括上位机界面和可扩展驱控一体化模块，所述可扩展驱控一体化模块包括控制模块和可扩展驱动模组，该方法包括：所述控制模块在位置环周期内，根据反馈和给定的位置差值计算出速度环给定；经过速度环PID计算，将所述速度环的输出作为可扩展驱动模组中驱动模块电流环的给定发送给所述可扩展驱动模组中的驱动模块，所述驱动模组中的每个驱动模块具有FPGA硬件电流环功能；所述驱动模块根据FPGA硬件电流环输出控制对应伺服电机。