[发明专利]基于USB的交流伺服驱动器通信模块及通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种计算机通信技术领域的装置及方法，具体是一种基于USB的交流伺服驱动器通信模块及通信方法。

背景技术

交流永磁同步电机作为一种结构简单，运行可靠，效率高的电动机，由于其可以实现高精度、高动态性能、大范围的速度和位置控制，在多种工业领域得到了广泛的应用。伺服驱动器是交流永磁同步电机驱动与控制装置，随着电子技术与电机控制技术的发展，伺服驱动器在经历了模拟式、模数混合式的发展后，目前进人全数字式的时代。全数字伺服不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等缺点，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活性，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加可靠。

随着全数字伺服驱动器的发展，进行运动控制的伺服周期越来越短，对于运动控制精度的要求越来越高，采用传统的信号传输方式(模拟信号或数字脉冲信号)组建的伺服系统存在各种不足，由于普通电缆带宽的限制，脉冲频率不能太高(一般小于1MHz)，这样间接限制了伺服系统的指令更新极限，系统性能难以获得大的提升。基于总线的运动控制与伺服系统成为实现高效高精度运动控制的迫切要求。

总线型运动控制与伺服系统主要以双绞线、电缆和光纤作为通信介质，把多个控制仪表连接成网络系统，按照标准的网络协议，实现数据传输和信息交换。由于采用数字网络方式传输和标准化的协议，系统控制的实时性好，节省了系统的维护费用，数据通信的可靠性高。

USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。发展到目前已经成为了电脑中的标准扩展接口，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。USB的设计为非对称式的，它由一个主机控制器和当干通过集线器设备以树形连接的设备组成。一个控制器下最多可以有5级Jub，包括Hub在内，最多可以连接127个设备，而一台计算机可以同时有多个控制器。USB具有传输速度快(USB1.1是12Mbps，USB2.0是480Mbps，USB3.0是5Gbps)，使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点。

现有的用于伺服驱动器的总线接口主要缺陷在于：多数伺服驱动器没有提供与上位机相连的总线接口或使用传输速率较低的串行接口，使得用户对于伺服电机运行状态的监控和伺服系统参数的修改都较为困难或实时性不足；当采用实时性强的工业现场总线，多数的工业现场总线要求控制整个系统的工控机有相应的专门硬件接口，或集成专用的接口板卡才可以通信使 用，加大了使用的硬件成本和技术成本，使整个伺服系统复杂化。

经过对现有技术的检索发现，国外的一些伺服驱动器产品采用了USB的方式与上位机通信，如安川的∑V系列，与上位机软件SigmaWin+配合，用于伺服驱动器安装试运行和监视运动状态，但是无法实时的下发运动指令；

中国专利文献号CN100568130C，名称为“总线式全数字伺服驱动器”，该文献公开了一种基于以太网的伺服驱动器，然而尚未有涉及使用基于USB的通信模块及其通信协议作为全数字伺服驱动器总线通信的内容。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于USB的交流伺服驱动器通信模块及通信方法，在伺服驱动器集成的USB总线通信功能，可以使用户的计算机方便的与伺服驱动器相连接，配合通信协议使得上位机可以实现对伺服驱动器的实时下发运动指令，在线修改伺服参数，监控电机运行状态等功能，参数更新时间可达微秒级，在保证了用户使用的便易性的同时，达到了很好的通信性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于USB的交流伺服驱动器通信模块，包括：数字信号处理模块、USB通信模块和USB接口模块，其中：数字信号处理模块与USB通信模块的数据总线相连接并以并行的方式将上位机与伺服驱动器之间的报文信息传输给USB通信模块，USB通信模块分别与数字信号处理模块和USB接口模块相连接并将上位机与伺服驱动器之间的报文信息封装为USB标准通信形式或解析成并行数据，USB接口模块通过USB电缆线连接了上位机与伺服驱动器，并以USB标准通信形式传输上位机与伺服驱动器之间的报文信息。