一种步进电机细分控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于电机控制系统领域，一种步进电机细分控制系统，包括DSP控制器，DSP控制器上设有PWM发生模块、总线编码模块和串口模块；控制系统还包括串口转换模块、总线线路模块、光电隔离模块、电机驱动模块和步进电机；PWM发生模块的输出端连接总线编码模块的输入端；总线编码模块的输出端连接串口模块的输入端；串口模块的输出端连接串口转换模块；串口转换模块的另一端连接总线线路模块；总线线路模块的输出端连接光电隔离电路的输入端；光电隔离电路与电机驱动模块连接；电机驱动模块连接步进电机。本实用新型专利技术的步进电机细分控制系统运行稳定，支持Modbus和CAN两种不同的总线协议方式进行通信，能实现步距的精确细分。

【技术实现步骤摘要】
一种步进电机细分控制系统
本技术属于电机控制系统领域，具体涉及一种步进电机细分控制系统。
技术介绍
从近代开始，电机控制的技术得到了迅猛的发展。电机控制技术极大的提高了劳动生产率和产品质量，推动了现代工业农业的巨大进步。例如数控机床，打印机，绘图机，机器人控制，无人驾驶飞机等场合都有应用。但是目前许多电机由于受本身结构的限制，如步进电机，步距角不可能做的很小，因而在低频控制时容易产生震荡、而在高频时候易发生丢失步现象，而且电机噪声明显。于是电机细分技术应运而生，采用恒流与细分驱动技术可以大大提高步进电机的步距分辨率，减小转矩波动，避免低频共振及降低运行噪声，提高电机运行平稳，增加控制的灵活性。正是因电机细分技术的引入步进电机的性能得到大幅提升，使得步进电机替代了传统的电机，电机细分技术的推动使得步进电动机推广应用到其他领域，测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等其他运用到机械运动的领域。步进电机作为电磁机械装置，其分辨率取决于细分驱动技术。与传统的单片机控制相比，DSP进行软件细分驱动，编程更灵活、通用、算法的优化简易，具有更强运算能力的DSP能够满足电流环实控制的要求，使得步进细分驱动的成本降低、效率提高、可靠性增强、要修改方案也易办到，被称为最佳的电机控制方案。同时，还可解决步进电机在低速时易出现的低频振动和运行中的噪声等。但单一的软件细分驱动在精度与速度兼顾上会有矛盾，细分的步数越多，精度越高，但步进电机的转动速度却降低；要提高转动速度，细分的步数就得减少。为此，设计一种多级细分驱动的系统，通过不同的细分档位设定，实现不同步数的细分，使用总线控制多种不同电机，同时保证不同的转动速度的细分方式的电机系统的研究具有非常重要的意义。以工业局域网技术为基础的工厂自动化工程技术在最近十年得到了长足的发展，并显示良好的发展势头。受这一发展趋势影响，新的步进电机细分控制系统都配置了标准串行通信接口或现场总线通讯方式。CAN总线作为一种技术先进可靠性高、灵活性好、功能完善且成本合理的远程网络控制方式在工业控制领域中的应用非常广泛。但就目前的市场上大多数的现场智能仪器仪表，电机控制装置，通常采用了Modbus串行接口通信协议。由于Modbus协议实现了OSI参考模型中应用层的定义,通常作为仪表设备网络通信。但Modbus协议与CANopen总线协议是互不兼容的。因此电机细分控制系统能将总线相互兼容尤为重要。
技术实现思路
本技术克服了上述技术问题的缺点，提供了一种步进电机细分控制系统，本技术的步进电机细分控制系统支持Modbus和CAN两种不同的总线协议方式进行通信，能实现步距精确细分。为了解决上述技术问题，本技术提供了如下技术方案：包括DSP控制器，所述DSP控制器上设有PWM发生模块、总线编码模块和串口模块；所述控制系统还包括串口转换模块、总线线路模块、光电隔离模块、电机驱动模块和步进电机；所述PWM发生模块的输出端连接所述总线编码模块的输入端；所述总线编码模块的输出端连接所述串口模块的输入端；所述串口模块的输出端连接所述串口转换模块的一端；所述串口转换模块的另一端连接所述总线线路模块的输入端；并将串口转换模块输出的Modbus总线协议或CAN协议数据发送给所述总线线路模块；所述总线线路模块的输出端连接所述光电隔离电路的输入端；所述光电隔离电路接收所述协议数据，并将所述协议数据内的控制信号放大；所述光电隔离电路的输出端连接所述电机驱动模块；所述电机驱动模块连接所述步进电机。进一步的，所述步进电机细分控制系统还包括保护电路，所述电机驱动模块通过所述保护电路连接所述DSP控制器内嵌的中断口。进一步的，步进电机细分控制系统还包括显示模块，所述显示模块通过所述DSP控制器内嵌的I/O口与所述DSP控制模块连接。进一步的，步进电机细分控制系统还包括稳压电源模块，所述稳压电源模块连接所述电机驱动模块。进一步的，所述DSP控制器内嵌的RAM中设有Modbus数据缓冲区和CAN数据缓存区；所述总线线路模块包括Modbus总线线路和CAN总线线路；所述DSP控制器与Modbus总线线路的通信数据存入所述Modbus数据缓冲区；所述DSP控制器与所述CAN总线线路的通信数据存入所述CAN数据缓存区。进一步的，所述DSP控制器采用的型号为TMS320F2812DSP控制器。进一步的，所述电机驱动模块采用的型号为THB6064AH的电机驱动模块。进一步的，所述步进电机细分控制系统还包括单片机模块，所述单片机模块连接所述总线编码模块，所述单片机模块采用的型号为AT89S52单片机。采用以上设计后，本技术与现有技术相比较具有以下有益效果：本技术的步进电机细分控制系统，与传统的步进电机细分控制系统相比具有更好的通用性，系统能将支持Modbus的设备或CANopen的设备接入系统，并实现步进电机细分控制，系统的总线转换传输使得设备有更多的选择进行通信传输，让设备能在Modbus的传输距离可靠性和CAN总线的高速传输之间选择，进一步加快了各设备之间的通讯速率与可靠性，符合当今控制器网络化的发展需求，迎合了市场的需要。附图说明图1是本技术一种步进电机细分控制系统的组成框图；图2是本技术一种步进电机细分控制系统的Modbus总线线路原理图；图3是本技术一种步进电机细分控制系统的CAN总线线路原理图；图4本技术电机驱动模块采用的THB6064AH芯片的原理图；图5是本技术根据电压正弦PWM的DSP控制算法，利用Excel绘制的SPWM计算值曲线图；图6是本技术CAN总线协议与Modbus总线协议间的转换流程图；图7是本技术一种步进电机细分控制系统的总流程图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。应当理解的是，此处所描述的优选的实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。请参阅图1，本技术一种步进电机细分控制系统，包括一DSP控制器，所述DSP控制器上设有一PWM发生模块、一总线编码模块和一串口模块；所述控制系统还包括一串口转换模块、一总线线路模块、一光电隔离模块、一电机驱动模块和一步进电机；所述PWM发生模块的输出端连接所述总线编码模块的输入端；所述总线编码模块的输出端连接所述串口模块的输入端；所述串口模块的输出端连接所述串口转换模块的一端；所述串口转换模块的另一端连接所述总线线路模块的输入端；并将串口转换模块输出的Modbus总线协议或CAN协议数据发送给所述总线线路模块；所述总线线路模块的输出端连接所述光电隔离电路的输入端；所述光电隔离电路接收所述协议数据，并将所述协议数据内的控制信号放大；所述光电隔离电路的输出端连接所述电机驱动模块；所述电机驱动模块连接所述步进电机。本技术的步进电机细分控制系统能将支持Modbus的设备或CANopen的设备接入系统。其中，本技术的串口转换电路即为网卡转换电路，其功能是实现RS485总线协议与CAN总线协议的相互通信。本技术中应用的Modbus总线线路与CAN总线线路是分别依附于RS485线路网络与CAN总线网络的，因此物理层中两种传输方式的转换也是相互通信的重点。所述DSP控制器上拥有CAN总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步进电机细分控制系统，其特征在于：包括DSP控制器，所述DSP控制器上设有PWM发生模块、总线编码模块和串口模块；所述控制系统还包括串口转换模块、总线线路模块、光电隔离模块、电机驱动模块和步进电机；所述PWM发生模块的输出端连接所述总线编码模块的输入端；所述总线编码模块的输出端连接所述串口模块的输入端；所述串口模块的输出端连接所述串口转换模块的一端；所述串口转换模块的另一端连接所述总线线路模块的输入端；并将串口转换模块输出的Modbus总线协议或CAN协议数据发送给所述总线线路模块；所述总线线路模块的输出端连接所述光电隔离电路的输入端；所述光电隔离电路接收所述协议数据，并将所述协议数据内的控制信号放大；所述光电隔离电路的输出端连接所述电机驱动模块；所述电机驱动模块连接所述步进电机。

【技术特征摘要】
1.一种步进电机细分控制系统，其特征在于：包括DSP控制器，所述DSP控制器上设有PWM发生模块、总线编码模块和串口模块；所述控制系统还包括串口转换模块、总线线路模块、光电隔离模块、电机驱动模块和步进电机；所述PWM发生模块的输出端连接所述总线编码模块的输入端；所述总线编码模块的输出端连接所述串口模块的输入端；所述串口模块的输出端连接所述串口转换模块的一端；所述串口转换模块的另一端连接所述总线线路模块的输入端；并将串口转换模块输出的Modbus总线协议或CAN协议数据发送给所述总线线路模块；所述总线线路模块的输出端连接所述光电隔离电路的输入端；所述光电隔离电路接收所述协议数据，并将所述协议数据内的控制信号放大；所述光电隔离电路的输出端连接所述电机驱动模块；所述电机驱动模块连接所述步进电机。2.根据权利要求1所述的一种步进电机细分控制系统，其特征在于：还包括保护电路，所述电机驱动模块通过所述保护电路连接所述DSP控制器内嵌的中断口。3.根据权利要求1所述的一种步进电机细分控制系统，其特征在于：还包括显示模块，所述显示模块通过所述DSP控...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭建盛，何奇文，彭金松，韦庆进，覃勇，向炳辉，
申请(专利权)人：河池学院，
类型：新型
国别省市：广西,45