基于工业以太网的压力机总线控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于工业以太网的压力机总线控制系统，包括中央控制器，以及与中央处理器连接的IO模块，中央控制器通过控制线连接有伺服控制器，伺服控制器连接有基于工业以太网的伺服总线，伺服总线上连接有伺服设备。本发明专利技术将伺服控制器从中央控制器中分离出来，通过控制线与中央控制器相连，避免了其它设备对电机伺服控制的干扰。

Press Bus Control System Based on Industrial Ethernet

【技术实现步骤摘要】
基于工业以太网的压力机总线控制系统
本专利技术涉及压力机控制
，具体涉及一种基于工业以太网的压力机总线控制系统。
技术介绍
如图1所示，目前压力机中使用的伺服控制系统中主控制器（即中央控制器）通过唯一的工业总线将所有的电机驱动单元（即伺服驱动器）和其它逻辑控制部分连接起来。逻辑控制部分包括安全输入输出（IO）、普通IO以及用户人机交互模块。主控制器通过总线接收压力机中所有设备的电子信号，通过运算之后将不同的命令再通过这个总线发送到各个设备中去。采用这种形式的厂家包括德国西门子，德国倍福和美国罗克韦尔。为了增加灵活性，如图2所示，目前的产品也可以将伺服控制部分和其它逻辑控制部分分离开来。这样一来，逻辑控制部分不必采用与伺服控制部分的总线，而可以采用各种不同总线，从而增加了设备选择余地。可见，两种方式的唯一区别在于伺服总线和逻辑总线的分离，而整个系统仍然采用唯一的主控制器对伺服部分和逻辑部分进行控制，所以仍然不能防止逻辑部分对伺服部分的干扰。另外在现有专利中，电机驱动设备是伺服压力机的核心部件，对时效性、可靠性、安全性和准确性要求很高。现有专利技术中的主控单元与两类其它设备连接，一类是电机驱动设备，一类是与电机驱动无关的设备。电机驱动设备与其它设备分享主控制器，首先占用了电机驱动的总线网络资源，容易影响电机驱动速度。与电机驱动无关的设备若发生故障，容易使得这些设备通过主控制器和网络干扰电机驱动设备的运行，影响电机驱动性能，造成伤害事故。其次，电机控制和双电机和多电机同步控制对速度要求很高。现有专利技术采用RS485总线实现电机驱动单元与主控制器连接。RS485通信速率不高，限制了电机驱动单元的精度。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种基于工业以太网的压力机总线控制系统，将伺服控制器从中央控制器中分离出来，通过控制线与中央控制器相连，避免了其它设备对电机伺服控制的干扰。本专利技术是通过如下技术方案实现的：提供一种基于工业以太网的压力机总线控制系统，包括中央控制器，以及与中央处理器连接的IO模块，中央控制器通过控制线连接有伺服控制器，伺服控制器设有伺服总线，伺服控制器连接有基于工业以太网的伺服总线，伺服总线上连接有伺服设备。通过将伺服总线与逻辑控制系统相隔离，避免其它设备的数据通信占用伺服控制总线带宽，提高了伺服控制总线数据流通速度，因而可提高伺服控制精度。伺服总线采用高速工业以太网，提高了伺服系统的控制速度和精度。进一步的，所述的伺服设备包括伺服驱动器、伺服制动器、伺服传感器和伺服储能器等。伺服控制器通过独立伺服总线与伺服设备进行连接，包括伺服驱动器、伺服传感器、伺服储能器和伺服制动器等。这些伺服设备通过伺服总线构成子系统，与压力机其它控制系统相互隔离。进一步的，所述的中央控制器连接有人机交互模块，人机交互模块为按钮操作盘、触摸屏等其中的一种或几种。设置人机交互模块用于人工手动完成操作，便于使用。作为优选，所述的伺服总线为采用高速开放协议的伺服总线。开放协议的伺服总线如西门子Profinet，倍福EtherCAT或罗克韦尔Ethernet/IP，可将任何符合此协议的设备附加到伺服总线上，方便功能扩展。进一步的，所述的IO模块包括分别与中央处理器连接的普通IO模块和安全IO模块，普通IO模块与普通逻辑控制设备连接，安全IO模块与安全设备连接。普通IO模块与普通逻辑控制设备进行连接，如照明、开关、温度、限位等；安全IO模块与安全设备进行连接，如急停、滑块运动等。本专利技术的有益效果：一、将伺服控制器从中央控制器中分离出来，通过伺服控制线与中央控制器相连，系统伺服控制器连接的伺服设备通过伺服总线构成独立的子系统，避免了其它设备对伺服子系统的干扰，提高了可靠性。二、通过将伺服总线与逻辑控制系统相隔离，避免其它设备的数据通信占用伺服控制总线带宽，提高了伺服控制总线数据流通速度，因而可提高伺服控制精度。采用高速工业以太网将伺服控制器与电机伺服控制相关的设备相连接，进一步的提高了电机伺服控制和同步控制的精度。三、伺服总线采用开放协议，从而便于采用符合开放协议的标准设备进行系统扩展。四、针对伺服压力机设计控制系统，相比现有产品取消无用功能，降低系统复杂度和成本，精简功能，并提高可靠性。附图说明图1为目前压力机中使用的伺服控制系统的典型结构示意图；图2为现有技术的压力机伺服控制系统的另一种结构示意图；图3为本专利技术的结构示意图；图4为本专利技术应用于压力机伺服控制系统的具体结构示意图。图中所示：1、PLC，10、控制线，11、触摸屏，12、普通IO模块，13、安全IO模块，2、EtherCAT主站，20、伺服总线，21、滑块位移尺，22、曲柄编码器，23、滑块压力传感器，24、伺服驱动器#1，25、伺服驱动器#2，26、飞轮储能。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。如图3所示，一种基于工业以太网的压力机总线控制系统，连接有供电电源，包括中央控制器，以及与中央处理器连接的IO模块，其中，IO模块包括分别与中央处理器连接的普通IO模块和安全IO模块，普通IO模块与普通逻辑控制设备连接，安全IO模块与安全设备连接。普通IO模块与普通逻辑控制设备进行连接，如照明、开关、温度、限位等；安全IO模块与安全设备进行连接，如急停、滑块运动等。中央控制器通过控制线10连接有伺服控制器，所述的控制线可以是任何满足信号和数据交流的电缆或总线类型，如模拟信号连接线、数字信号连接线、数字通信总线等。在本实施例中，控制线10采用RS485总线。伺服控制器设有伺服总线20，伺服控制器设有基于工业以太网的伺服总线，伺服总线20上连接有伺服设备。所述的伺服总线为采用高速开放协议的伺服总线，如Profinet，EtherCAT，Ethernet/IP，SERCOS等，作为专利技术的一种实施方式，伺服总线20采用的EtherCAT总线。所述的伺服设备包括伺服驱动器、伺服制动器、伺服传感器和伺服储能器等。除了上述列举的伺服设备外，可能也有其它与伺服控制直接相关的设备与中央控制器相连。其它设备可能是更多的伺服控制器、伺服传感器、伺服储能器或伺服制动器等设备。所述的中央控制器连接有人机交互模块，人机交互模块为按钮操作盘、触摸屏等其中的一种或几种。作为本专利技术的一种实施方式，中央控制器连接的触摸屏。当然除了上述的触摸屏和IO模块外，还可根据需要在中央控制器1连接与伺服控制不直接相关的设备。在本实施例中，中央控制器采用PLC1（可编程逻辑控制器），进行伺服压力机的整体逻辑功能控制。它通过触摸屏11接收用户参数修改，操作命令，并对运行状态进行显示。工控机连接普通IO模块12和安全IO模块13，对压力机运行进行控制，并读取压力机运行状态参数。如图4所示，中央控制器通过RS485总线与伺服控制器进行通信。伺服控制器为EtherCAT主站2，硬件是一台工控机，运行实时操作系统，并对EtherCAT总线上连接的伺服控制设备进行管理。伺服控制设备包括伺服驱动器#124和伺服驱动器#225，每个伺服驱动器可连接一台伺服电机，其进而通过机械系统推动滑块运行。伺服总线20上的伺服传感器设备有三个，分别为滑块位移尺21、曲柄编码器22和滑块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于工业以太网的压力机总线控制系统，包括中央控制器，以及与中央处理器连接的IO模块，其特征在于：中央控制器通过控制线连接有伺服控制器，伺服控制器连接有基于工业以太网的伺服总线，伺服总线上连接有伺服设备。

【技术特征摘要】
1.一种基于工业以太网的压力机总线控制系统，包括中央控制器，以及与中央处理器连接的IO模块，其特征在于：中央控制器通过控制线连接有伺服控制器，伺服控制器连接有基于工业以太网的伺服总线，伺服总线上连接有伺服设备。2.根据权利要求1所述的基于工业以太网的压力机总线控制系统，其特征在于：所述的伺服设备包括伺服驱动器、伺服制动器、伺服传感器和伺服储能器等。3.根据权利要求1所述的基于工业以太网的压力机总线控制系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建波，李琦，关胜，李庆卓，张传锦，赵燦，贾中青，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37