一种远程分离的电机驱动及电机控制系统以及电机驱动及电机控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种远程分离的电机驱动及电机控制系统以及电机驱动及电机控制系统，包括：一个电机主控制器，用于计算并生成电机控制信号，其至少执行电机的电流环计算、电机速度环计算、位置环计算中的任意一个或者几个的组合；多个功率驱动器，每个所述功率驱动器与一个电机相连，用于根据所述电机控制信号执行电机驱动；其中，所述电机主控制器和所述功率驱动器以及各所述功率驱动器之间通过现场总线串联，以形成一个环形通信链路。本实用新型专利技术能够大大减少走线数量，提高驱动模块化能力。

A remote separated motor drive and motor control system and motor drive and motor control system

【技术实现步骤摘要】
一种远程分离的电机驱动及电机控制系统以及电机驱动及电机控制系统
本技术涉及自动化控制
，特别涉及一种远程分离的电机驱动及电机控制系统以及一种电机驱动及电机控制系统。
技术介绍
运动控制和电机控制是工业自动化领域的核心技术。实现运动控制的运动控制器和实现电机控制的伺服驱动器，是目前自动化领域中常见的自动执行复杂工作的装置上的两个关键控制部件。通常来说，为实现伺服电机的控制和驱动，伺服驱动器包括伺服(电机)控制单元和功率驱动单元，前者用于对电机的动作进行计算并生成控制信号，后者用于将控制信号转换为相应的电流以驱动电机。目前市场上伺服驱动器的伺服控制单元和功率驱动单元的硬件通常是合为一个整体的，或者两者紧贴依靠排针传递信号。如图1所示，一个伺服控制单元可进行2-4个电机的动作计算和控制，其功率驱动单元也对2-4个电机进行功率驱动。如图2所示，一个伺服控制单元只进行1个电机的动作计算和控制，其功率驱动单元也只对1个电机进行功率驱动。通常来说，控制并驱动1个电机需要9根线缆，分别是3根动力线(UVW)，2根抱闸控制线，2根编码器电源线和2根编码器数据线。对于先进自动化设备来说，一般都需要大量的电机带动机械机构动作以实现功能，比如大型集成产线、6轴机器人、六旋翼无人机、先进服务机器人、外骨骼装甲等等。这些先进的自动化设备工作在军用、工业用、商用、家用领域，不少都对体积小巧、结构紧凑具有要求。他们需求模块之间尽可能数量少、长度短。然而控制伺服电机总是需要这些线缆的，仅抱闸线根据应用场合可有可无。以6轴机器人为例，当前的通用方案共需要从基座引出54根线，存在连线数量很多、接线困难、电缆和连接器成本高、连接可靠性下降、信号线与动力线并行走线，易受干扰等诸多问题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种可远程分离的电机驱动及电机控制系统，大大减少了走线数量，降低了机械设计机电一体化难度。为达成上述目的，本技术提供一种远程分离的电机驱动及电机控制系统，包括：一个电机主控制器，用于计算并生成电机控制信号，其至少执行电机的电流环计算、电机速度环计算、位置环计算中的任意一个或者几个的组合；多个功率驱动器，每个所述功率驱动器与一个电机相连，用于根据所述电机控制信号执行电机驱动；其中，所述电机主控制器和所述功率驱动器以及各所述功率驱动器之间通过现场总线串联，以形成一个环形通信链路。优选地，所述电机主控制器和一个运动控制器构成驱控一体化装置，所述运动控制器用于执行运动控制，所述电机主控制器根据所述运动控制器发出的运动控制信号生成所述电机控制信号。优选地，所述电机主控制器和所述运动控制器集成于同一芯片上。优选地，各所述功率驱动器分别设置于各所述电机上。优选地，每一所述功率驱动器包括与相邻的功率驱动器或电机主控制器进行信号传输的通信接口、PWM波形发生器、电机功率驱动模块、反馈数据采集模块，其中所述PWM波形发生器根据所述电机主控制器发送的电机控制信号生成并输出PWM信号至所述电机功率驱动模块，所述反馈数据采集模块接收来自所述电机的反馈数据。优选地，所述反馈数据包括所述电机的电流值、位置值和速度值。优选地，所述电机控制信号包括PWM值，每一所述功率驱动器还包括暂存模块，用于暂存所述PWM值和所述反馈数据。优选地，每一所述功率驱动器将其接收的反馈数据经所述通信链路发送至所述电机主控制器，所述电机主控制器结合各所述功率驱动器的反馈数据更新所述电机控制信号。根据本技术的另一方面，还提供了一种电机驱动及电机控制系统，其包括驱动一体化装置和多个功率驱动器。其中，所述驱控一体化装置包括一个运动控制器和一个电机主控制器；其中所述运动控制器用于执行运动控制；所述电机主控制器用于根据所述运动控制器发出的运动控制信号生成电机控制信号，其至少执行电机的电流环计算、电机速度环计算、位置环计算中的任意一个或者几个的组合。每个所述功率驱动器与一个电机相连，用于根据所述电机控制信号执行电机驱动。其中，所述电机主控制器和所述功率驱动器以及各所述功率驱动器之间通过现场总线串联，以形成一个环形通信链路。优选地，所述电机主控制器和所述运动控制器集成于同一芯片上。优选地，各所述功率驱动器分别设置于各所述电机上。优选地，每一所述功率驱动器包括与相邻的功率驱动器或电机主控制器进行信号传输的通信接口、PWM波形发生器、电机功率驱动模块、反馈数据采集模块，其中所述PWM波形发生器根据所述电机主控制器发送的电机控制信号生成并输出PWM信号至所述电机功率驱动模块，所述反馈数据采集模块接收来自所述电机的反馈数据。优选地，所述反馈数据包括所述电机的电流值、位置值和速度值。优选地，所述电机控制信号包括PWM值，每一所述功率驱动器还包括暂存模块，用于暂存所述PWM值和所述反馈数据。优选地，每一所述功率驱动器将其接收的反馈数据经所述通信链路发送至所述电机主控制器，所述电机主控制器结合各所述功率驱动器的反馈数据更新所述电机控制信号。相较于现有技术，本技术将电机主控制器和功率驱动器远程分离，使得功率驱动器能够尽可能贴近电机，UVW输出和编码器线缆变得极短，甚至可以驱动器和电机合为一体几乎没有线缆。如此一来，大大减少了走线数量，降低了机械设计机电一体的难度，克服了一直以来驱控一体走线输出多，驱动模块化能力不足的缺点。附图说明图1所示为现有技术中一种伺服控制单元和功率驱动单元的连接示意图；图2所示为现有技术中另一种伺服控制单元和功率驱动单元的连接示意图；图3所示为本技术一实施例的远程分离的电机驱动及电机控制系统的方块图；图4所示为本技术一实施例的集成运动控制、和远程分离的电机驱动及电机控制的系统的方块图；图5所示为本技术一实施例的远程分离的电机驱动及电机控制系统中功率驱动器的方块图；图6所示为本技术一实施例的远程分离的电机驱动及电机控制系统信号传输过程中某一节点的工作流程图。具体实施方式为使本技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本技术的内容作进一步说明。当然本技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本技术的保护范围内。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。应当理解的是，当单元或模块被描述为“连接”、“耦接”(couple)其它单元、模块或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远程分离的电机驱动及电机控制系统，其特征在于，包括：/n一个电机主控制器，用于计算并生成电机控制信号，其至少执行电机的电流环计算、电机速度环计算、位置环计算中的任意一个或者几个的组合；/n多个功率驱动器，每个所述功率驱动器与一个电机相连，用于根据所述电机控制信号执行电机驱动；/n其中，所述电机主控制器和所述功率驱动器以及各所述功率驱动器之间通过现场总线串联，以形成一个环形通信链路。/n

【技术特征摘要】
1.一种远程分离的电机驱动及电机控制系统，其特征在于，包括：
一个电机主控制器，用于计算并生成电机控制信号，其至少执行电机的电流环计算、电机速度环计算、位置环计算中的任意一个或者几个的组合；
多个功率驱动器，每个所述功率驱动器与一个电机相连，用于根据所述电机控制信号执行电机驱动；
其中，所述电机主控制器和所述功率驱动器以及各所述功率驱动器之间通过现场总线串联，以形成一个环形通信链路。


2.根据权利要求1所述的远程分离的电机驱动及电机控制系统，其特征在于，所述电机主控制器和一个运动控制器构成驱控一体化装置，所述运动控制器用于执行运动控制，所述电机主控制器根据所述运动控制器发出的运动控制信号生成所述电机控制信号。


3.根据权利要求2所述的远程分离的电机驱动及电机控制系统，其特征在于，所述电机主控制器和所述运动控制器集成于同一芯片上。


4.根据权利要求1所述的远程分离的电机驱动及电机控制系统，其特征在于，各所述功率驱动器分别设置于各所述电机上。


5.根据权利要求1所述的远程分离的电机驱动及电机控制系统，其特征在于，每一所述功率驱动器包括与相邻的功率驱动器或电机主控制器进行信号传输的通信接口、PWM波形发生器、电机功率驱动模块、反馈数据采集模块，其中所述PWM波形发生器根据所述电机主控制器发送的电机控制信号生成并输出PWM信号至所述电机功率驱动模块，所述反馈数据采集模块接收来自所述电机的反馈数据。


6.根据权利要求5所述的远程分离的电机驱动及电机控制系统，其特征在于，所述反馈数据包括所述电机的电流值、位置值和速度值。


7.根据权利要求5所述的远程分离的电机驱动及电机控制系统，其特征在于，所述电机控制信号包括PWM值，每一所述功率驱动器还包括暂存模块，用于暂存所述PWM值和所述反馈数据。


8.根据权利要求5所述的远程分离的电机驱动及电机控制系统，其特征在于，每一所述功率驱动器将其接收的反馈数据经所述通信链路发送至所述电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱进，李睿钦，龚劭秋，黄舒平，胡跃进，易瑞良，
申请(专利权)人：实时侠智能控制技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31