[实用新型]基于SERCOS和CAN总线的多轴联动交流伺服控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种交流伺服控制系统，尤其涉及一种基于SERCOS和CAN总线的多轴联动交流伺服控制系统。

背景技术

传统的高精度电机运动控制一直是按照控制器和驱动器分离的道路相互独立发展的。传统的电机驱动器最早采用模拟电路控制的方法，随着微电子技术的发展，出现了数字、模拟控制，然后随着DSP技术的发展和大规模应用环境，出现了全数字控制电机驱动器，并出现了全数字电机控制驱动器，为全数字电机控制提供广阔的发展空间。电机控制专用DSP内部带有完善的电机控制所需要的各类信号的产生和检测单元，大大减轻了DSP内部的CPU的负担。同时随着现场总线技术的发展，SERCOS、CAN等现场总线得到了广泛的应用。这些技术的发展为网络化的控制与驱动一体的电机控制设备提供了技术条件。

目前多轴联动伺服控制多采用串行通讯的控制方法，上位机发送数据给第一个模块后，第一个模块开始运动，接着向第二个模块发送数据，第二个模块开始运动。随着模块的增多以及通讯距离的增加，形成的积累延时误差对各模块间的同步运动造成很大的影响。因此，选择合适的总线技术对系统控制精度非常重要。

DSP与智能功率模块需要设计合适的光电隔离电路。在驱动电路中，以整流器KBPC3510W为核心的电源电路，将380V的工频三相交流电整流成510V左右的直流电源输出。对于逆变桥，通常采用传统的分立式元件构成三相桥，需要配用驱动电路和保护电路，电路很繁冗，并且稳定性能不高。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述缺点和不足，本实用新型提供了一种基于SERCOS和CAN总线的多轴联动交流伺服控制系统，该系统适用于生产流水线、数控机床等各类需要交流伺服电机多轴联动驱动的运动控制。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于SERCOS和CAN总线的多轴联动交流伺服控制系统，包括：

提供电力的电源管理模块；

具有一控制芯片、根据PC机指令产生相应的控制信号来控制伺服电机转动的控制器模块，选择TI公司的高速数字信号处理器TMS320LF2812为核心微处理器；

由电源、光电耦合器、整流器组成的电机驱动模块，采用东芝公司的高速光电耦合器作为智能功率模块(IPM)和DSP之间的隔离耦合接口，以整流器KBPC3510W为核心的电源电路，将380V的工频三相交流电整流成510V左右的直流电源输出，传统的逆变桥电路繁冗，为精简电路，提高系统的稳定性，本系统的逆变桥采用仙童公司的高度集成的智能功率模块FS-BB20CH60F；

耦合所述电机驱动模块、获取伺服电机当前转速的速度检测模块；

用于存储通讯结构数据的外部存储模块；

SERCOS总线和CAN总线相互独立的通讯模块。

优选的，所述控制系统还包括由上位机和通讯网络，所述上位机采用提供人机交互界面的Windows操作系统和标准的Visual C++语言环境，通过所述界面进行参数设置、发送控制命令和数据信息、对运动数据及状态信息进行采集、显示，通过SERCOS/CAN总线接口实现PC机与多轴伺服驱动系统的串行与并行组网连接。

进一步优选的，所述上位机分为编写代码文本的用户层和解析代码规划出各伺服电机的运动方式、并通过SERCOS总线向从站的伺服控制器发送控制命令的规划层。

进一步优选的，所述多轴伺服驱动系统的组网方式为一主多从，即PC机为主模块，伺服驱动系统均为从模块，主从关系不变。

进一步优选的，SERCOS协议的通讯速率为2Mbit/s、4Mbit/s、8Mbit/s或16Mbit/s，在外围设置有拨码开关，方便对波特率进行设置。

优选的，所述速度检测模块为光电编码器，DSP的捕获单元(CAP)直接接受所述光电编码器的正交编码脉冲信号，获得电机的转速，减轻CPU处理任务，使DSP在最短时间里完成PWM信号的产生和对电机转速信号的检测。

优选的，所述控制芯片通过上位机给定的参数和命令控制伺服电机的转动。

优选的，所述电源管理模块设有一低压稳压芯片。

进一步优选的，所述控制器模块、所述速度检测模块、所述电机驱动模块和所述外部存储模块均设有一稳压芯片。

优选的，通过PC主机规划出各伺服电机的运动方式，经所述SERCOS总线向从站的伺服控制器发送控制命令，所述CAN总线为备用总线，以增加通讯模块的稳定性。