[实用新型]基于PROFINET通信的编码器接口装置及其模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种编码器接口装置及模块，尤其涉及一种基于PROFINET通信的编码器接口装置及其模块。

背景技术

伺服电机内置的编码器输出信号能否实现数字化传输，是决定一个数控系统是否是全数字交流伺服数控系统的标志。发改高改字[2014]2072号文件规定：实现交流伺服驱动内部控制及测量器的全数字化，采用PROFINET或实时以太网的数字化控制接口技术。这里说的测量器指的就是伺服电机内置编码器，它是用来测量实际位置值和实际速度值的传感器。

增量编码器A/B(1Vpp)+绝对位置C/D(1Vpp)+参考点(R)，在没有获得数字化传输之前，是峰-峰值为1V的模拟量信号，如果内置于伺服电机，其输出信号必须转化为数字信号并通过数字接口输出给驱动器才能够实现全数字交流伺服数控系统。

实用新型内容

本实用新型提供一种实现编码器信号数字化安全传输的基于PROFINET通信的编码器接口装置及其模块。

本实用新型的解决方案是：一种基于PROFINET通信的编码器接口装置；其包括方波信号转换器、处理芯片CPU1、处理芯片CPU2、仲裁电路、PROFINET协议芯片电路：方波信号转换器接收编码器的输入信号Asinα、Bcosα、R并由此转换成相应的三个方波信号，其中，A、B分别表示三相交流电中的A相信号、B相信号，α表示一个信号周期内的电气角，R表示编码器每圈经历的绝对位置参考点；所述方波信号转换器的三个方波信号均与处理芯片CPU1、处理芯片CPU2连接，处理芯片CPU1与处理芯片CPU2功能相同分别代表两个通道，并均根据所述三个方波信号进行了位置信息、校验信息的冗余控制并由此生成数字信号；所述仲裁电路与处理芯片CPU1、处理芯片CPU2均连接以接收两个通道的数字信号进行仲裁以形成数据流通过PROFINET协议芯片电路传递给伺服电机驱动器。

作为上述方案的进一步改进，所述仲裁电路采用仲裁芯片CPU3，处理芯片CPU1与处理芯片CPU2均带有一个仲裁器，处理芯片CPU1与处理芯片CPU2通过自身的仲裁器与仲裁芯片CPU3连接。

优选地，处理芯片CPU1、处理芯片CPU2集成为一个整体芯片结构。

再优选地，处理芯片CPU1、处理芯片CPU2、仲裁芯片CPU3集成为一个整体芯片结构。

作为上述方案的进一步改进，方波信号转换器包括三个差分放大器、与所述三个差分放大器相对应的三个比较放大器；输入信号Asinα、Bcosα、R分别经由所述三个差分放大器后，再分别经由相应的三个比较放大器生成相应的三个方波信号。

作为上述方案的进一步改进，处理芯片CPU1、处理芯片CPU2均包括倍频器、参考点寄存器、粗计数器、CRC校验器；编码器的输入信号Asinα、Bcosα转换成相应的方波信号后分别接入倍频器，编码器的输入信号R转换成相应的方波信号后接入参考点寄存器，倍频器的两个输出端分别连接粗计数器，参考点寄存器的输出连接粗计数器，粗计数器的输出连接CRC校验器，CRC校验器连接仲裁芯片CPU3。

优选地，处理芯片CPU1还包括精细计数器；所述精细计数器根据公式(1)获得机械角λS:λS=360N×Z+α360×360N]]>公式(1)，

其中，N为编码器的分辨率，每转信号周期数；

Z为活动的信号周期数量；

α为一个信号周期内的电气角，

λ_S为一个信号周期内的机械角；

所述精细计数器还根据公式(2)获得转速n：公式(2)，

所述精细计数器根据机械角λ_S和转速n对处理芯片CPU1生成的粗位置值插值细分形成精细位置值。