基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统与驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统、驱动装置及自动化设备，所述系统包括兼容EtherCAT通信协议功能的微处理器、与微处理器相互连接的外部接口电路和通讯接口单元；微处理器还连接有驱动电路、电流检测电路、以及编码器反馈电路；通讯接口单元通过通讯协议物理层电路与微处理器相连接；微处理器还与提供稳定电源电压的电源电路相连接。本发明专利技术通过将现场总线技术应用到步进电机控制系统中，为多轴应用场合下的闭环电机控制系统提供更强的可靠性和便利性，此外，节省接线的物料和人工成本、高速网络组网让设备可监控性增强、大幅调高提供整体的抗干扰能力、提升设备产品的整体价值。

Control system and drive device of closed-loop stepping motor based on EtherCAT protocol

【技术实现步骤摘要】
基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统与驱动装置
本专利技术涉及电机驱动
，尤其涉及一种基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统与驱动装置及自动化设备。
技术介绍
目前市场上的步进驱动器产品主要是脉冲指令型，即通过控制系统给步进电机驱动器发送脉冲信号，这种传统的步进电机控制方式特点是操作简单，每台驱动器之间相互独立，一旦电机轴数增加，接线和维护都变得异常复杂，其物料和人工成本高，不便于用户使用。现场总线技术因为传输速度快、接线方便和信息量丰富等优点，在工业控制领域有着良好的应用前景。常见的总线控制方式有RS485总线、CAN总线、RTEX总线和EtherCAT总线等。如何提供一种将现场总线技术应用到闭环步进驱动器的技术方案，为多轴应用场合下的闭环电机控制系统提供更强的可靠性和便利性以及节省接线的物料和人工成本，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，提供一种能够提供更强的可靠性和便利性以及节省接线的物料和人工成本的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统、驱动装置及自动化设备。第一方面，本专利技术公开了一种基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其包括：兼容EtherCAT通信协议功能的微处理器、与微处理器相互连接的外部接口电路和通讯接口单元；所述微处理器还连接有驱动电路、电流检测电路、以及编码器反馈电路；所述通讯接口单元通过通讯协议物理层电路与微处理器相连接；所述微处理器还与提供稳定电源电压的电源电路相连接。优选地，所述微处理器采用至少一种兼容EtherCAT通信协议功能的ARM处理器、DSP处理器或FPGA处理器。优选地，所述外部接口电路包括电源接口单元、绕组接口单元、I/O接口单元；所述电源接口单元与电源电路相连接，所述绕组接口单元一端与驱动电路相连接，另一端可与电机相连接；所述I/O接口单元与微处理器相连接。优选地，该系统还包括抱闸电路，所述抱闸电路一端与所述外部接口电路的I/O接口单元相连接，另一端与微处理器相连接。优选地，所述抱闸电路包括抱闸驱动电路和抱闸器；其中，所述抱闸驱动电路包括隔离单元和放大电路，所述微处理器通过隔离单元连接放大电路，放大电路用于将隔离单元输出的电流信号放大输出至抱闸器。优选地，所述I/O接口单元包括第一输出接口、第二输出接口以及第三输出接口，所述第一输出接口连接所述抱闸器的第一端(电源输入端)，所述第二输出接口连接抱闸器的第二端，所述第三输出接口连接所述抱闸器的电源接地端。优选地，所述通讯接口单元包括通讯协议物理层电路及通讯接口，所述通讯接口通过通讯协议物理层电路与微处理器相连接。优选地，所述通讯接口电路还包括抗干扰电路，所述抗干扰电路通过所述通讯协议物理层电路与所述微处理器电连接。优选地，所述抗干扰电路包括第一共模电感及第一瞬态抑制二极管，所述第一瞬态抑制二极管与所述第一共模电感的一端相连。优选地，所述抗干扰电路连接有第一变压器，所述第一变压器与所述第一共模电感电连接，所述第一变压器用于将所述第一共模电感传过来是信号传送至所述微处理器。优选地，所述通讯接口单元还包括用于调试参数的调试接口，所述调试接口与微处理器相连接。优选地，该系统还包括拨码开关单元，所述拨码开关单元与微处理器相连接。优选地，该系统还包括过流保护电路，所述过流保护电路一端与微处理器连接，另一端与所述驱动电路电连接。优选地，所述驱动电路包括驱动芯片和逆变桥电路，所述驱动电路的驱动芯片与微处理器相连接，所述驱动芯片通过逆变桥电路与绕组接口单元相连接。优选地，该系统还包括显示单元，所述显示单元与所述微处理器电连接；其中，所述显示单元包括LED指示灯、数码管、液晶显示屏中的一种或几种。优选地，该系统还包括报警单元，所述报警单元与所述微处理器电连接。第二方面，本专利技术还公开了一种驱动装置，包括电机，所述驱动装置包括如上述第一方面任一项所述的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统。第三方面，本专利技术还公开了一种自动化设备，包括如上述第二方面所述的驱动装置。综上所述，本专利技术具有如下有益效果：由于本专利技术的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统包括：兼容EtherCAT通信协议功能的微处理器、与微处理器相互连接的外部接口电路和通讯接口单元；所述微处理器还连接有驱动电路、电流检测电路、以及编码器反馈电路；所述通讯接口单元通过通讯协议物理层电路与微处理器相连接；所述微处理器还与提供稳定电源电压的电源电路相连接。即其通过将现场总线技术应用到步进电机控制系统中，通过上述各模块的相互配合，从而为多轴应用场合下的闭环电机控制系统提供更强的可靠性和便利性，此外，节省接线的物料和人工成本、高速网络组网让设备可监控性增强、大幅调高提供整体的抗干扰能力、提升设备产品的整体价值。附图说明图1是本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统第一种实施例的原理框图。图2是图1所示本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的结构示意图。图3是图2的另一视角的结构示意图。图4是图3的A区域的放大图。图5是图1所示本专利技术微处理器与通讯接口单元配合时的示意图。图6是图1所示本专利技术抱闸电路的电路图。图7是本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的第三种实施例的结构示意图。图8是图7所示本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的另一视角的结构示意图。图9是图7所示本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的另一视角的结构示意图。图10是图7所示本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的另一视角的结构示意图。图11是图7所示本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的分解图。图12是图7所示本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的第二壳体的结构示意图。图13是图7所示本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的绝缘环的结构示意图。图14是本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的第四种实施例的高速差分输入信号处理电路的电路图。图15是本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的第四种实施例的低速信号输入处理电路的电路图。图16是本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的第四种实施例的低速差分输出信号处理电路的电路图。图17是本专利技术基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统的第四种实施例的低速单端输出信号处理电路的电路图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其特征在于，包括兼容EtherCAT通信协议功能的微处理器、与微处理器相互连接的外部接口电路和通讯接口单元；所述微处理器还连接有驱动电路、电流检测电路、以及编码器反馈电路；所述通讯接口单元通过通讯协议物理层电路与微处理器相连接；所述微处理器还与提供稳定电源电压的电源电路相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其特征在于，包括兼容EtherCAT通信协议功能的微处理器、与微处理器相互连接的外部接口电路和通讯接口单元；所述微处理器还连接有驱动电路、电流检测电路、以及编码器反馈电路；所述通讯接口单元通过通讯协议物理层电路与微处理器相连接；所述微处理器还与提供稳定电源电压的电源电路相连接。


2.如权利要求1所述的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其特征在于，所述微处理器采用至少一种兼容EtherCAT通信协议功能的ARM处理器、DSP处理器或FPGA处理器。


3.如权利要求1或2所述的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其特征在于，所述外部接口电路包括电源接口单元、绕组接口单元、I/O接口单元；所述电源接口单元与电源电路相连接，所述绕组接口单元一端与驱动电路相连接，另一端可与电机相连接；所述I/O接口单元与微处理器相连接。


4.如权利要求1或2所述的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其特征在于，该系统还包括抱闸电路，所述抱闸电路一端与所述外部接口电路的I/O接口单元相连接，另一端与微处理器相连接。


5.如权利要求4所述的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其特征在于，所述抱闸电路包括抱闸驱动电路和抱闸器；其中，所述抱闸驱动电路包括隔离单元和放大电路，所述微处理器通过隔离单元连接放大电路，放大电路用于将隔离单元输出的电流信号放大输出至抱闸器。


6.根据权利要求5所述的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其特征在于，所述I/O接口单元包括第一输出接口、第二输出接口以及第三输出接口，所述第一输出接口连接所述抱闸器的第一端，所述第二输出接口连接抱闸器的第二端，所述第三输出接口连接所述抱闸器的电源接地端。


7.如权利要求1或2所述的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其特征在于，所述通讯接口单元包括通讯协议物理层电路及通讯接口，所述通讯接口通过通讯协议物理层电路与微处理器相连接。


8.如权利要求7所述的基于EtherCAT协议的闭环步进电机控制系统，其特征在于，所述通讯接口电路还包括抗干...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫平，林健华，朱周勇，田天胜，贺卫利，
申请(专利权)人：深圳市雷赛智能控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44