[发明专利]基于EtherCAT P总线技术的多轴伺服电机控制系统及方法

说明书

本发明公开一种基于EtherCAT P总线技术的多轴伺服电机控制系统及控制方法，该电机控制系统包括通过EtherCAT P总线连接的一个运动控制器以及若干个伺服驱动系统，每个伺服驱动系统包括电连接的伺服驱动器和电机。本系统通过在EtherCAT通讯网口处增加电源处理电路，从而在一根EtherCAT通讯线缆上实现2路隔离的电源的传输，在保证系统高通讯速率和高同步性能的基础上，还能减少系统线缆数量，提高系统的可靠性。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种基于EtherCAT P总线技术的多轴伺服电机控制系统及方法。

背景技术

近年来，多轴伺服控制系统得到了快速的发展，广泛应用于智能机器人、高数控机床、柔性制造等领域。随着这些应用领域复杂程度越来越高，功能越来越强，对伺服控制系统通讯接口提出了新的需求。传统多轴伺服控制系统大多是基于串行通信特征的总线，存在通讯速率低、同步性能差的问题。同时这些复杂控制设备的电源和通讯的线缆很多，存在安装维护成本高、可靠性较差等问题。

随着现场总线、工业以太网等技术发展，将这些技术应用于伺服电机控制系统引起了广泛的关注。中国专利号CN104820403B、CN204650244U、CN109308030A通过将EtherCAT总线技术应用于机器人、数控机床、伺服电机控制系统中，可提高系统通讯接口的速率和同步性能，但依然无法解决系统线缆复杂的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于EtherCAT P总线技术的多轴伺服电机控制系统及控制方法，具体技术方案如下：

一种基于EtherCAT P总线技术的多轴伺服电机控制系统，其包括一个运动控制器以及若干个伺服驱动系统，所述的运动控制器与所述的伺服驱动系统通过EtherCAT P总线连接；每个伺服驱动系统包括电连接的伺服驱动器和电机；所述的电机内嵌有位置传感器，用于感应电机转子位置；

所述的EtherCAT P总线用于传递各个电机的控制及反馈信号，进而实现多电机控制；所述EtherCAT P总线还用于传递每个伺服驱动系统所需的2路隔离的电源；所述的2路隔离的电源分别用于伺服驱动器的控制供电和驱动供电。

进一步地，所述的运动控制器包括第一处理器模块、第一电源模块、N个标准以太网适配器、N个EtherCAT P网口和N个电源处理模块；所述的第一处理器模块与N个标准以太网适配器相连，一个标准以太网适配器对应一个EtherCAT P网口，所述的第一电源模块一端与所述的第一处理器模块连接，另一端与N个电源处理模块连接，电源处理模块与其对应的EtherCAT P网口连接；

所述的第一处理器模块运行EtherCAT主站协议，并执行多轴运动控制算法，计算得到各个电机的控制指令，并通过EtherCAT P总线发送给各个伺服驱动系统；

所述的第一电源模块为所述的第一处理器模块供电，并经过电源处理模块后传给对应的EtherCAT P网口；

所述的电源处理模块包括实现限流保护、反向保护和冲击电流保护的电路，以及LC滤波电路；

所述的EtherCAT P网口包含TX+/-、RX+/-四个信号引脚，在传输EtherCAT信号的同时传输2路隔离的电源。

进一步地，所述的限流保护使用保险丝来实现，所述的反向保护采用二极管来实现；所述的冲击电流保护采用浪涌电流控制芯片来实现，所述的第一处理器模块采用的处理器为Intel I7系列CPU。

进一步地，所述的伺服驱动器包括微控制器模块、隔离模块、驱动模块、检测模块、伺服驱动电源处理模块，还具有EtherCAT从站接口控制模块，以及EtherCAT P输入网口、EtherCAT P输出网口；