总线式智能电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种总线式智能电机，包括集成为一体的电机、伺服驱动器、编码器以及散热器。伺服驱动器包括功率单元、电源单元以及控制及ＰＬＣ电路单元。其中，控制及ＰＬＣ电路单元包括：用于完成基本伺服控制功能的第一总线协议解析模块、伺服驱动控制模块、功率驱动模块、位置数据反馈模块；第二总线协议解析模块和ＰＬＣ接口模块；以及一个编码器（增量式和绝对值式）／光栅尺处理模块。两个总线协议解析模块均通过一个物理层控制模块与上位机交互信息。本实用新型专利技术的电机基于总线式传输方式，将伺服驱动器与电机结合为一体。并采用ＰＬＣ、伺服驱动器、伺服电机一体化设计，可以有效的提高系统的可靠性，减小系统体积，降低生产成本，降低设计安装的复杂度。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种伺服电机，尤其涉及一种伺服驱动器与伺服电机集成 为一体的集成电才几
技术介绍
传统的数控机床的体系结构中，上位机和伺服驱动器之间通过模拟或者脉 冲命令方式传递数据，控制伺服驱动器驱动伺服电机工作。通常，伺服驱动器 和伺服电机是两种各自独立的设备，这两种设备分别安装在电控拒和机床本体上，二者通过电气连线连接。这种方式存在一定的问题，如2006年4月14日 提交的中国专利申请，申请号200610050336. 4公开了一种集成电机，其背景技 术部分描述了两设备各自独立存在的诸多缺点。为了解决了这些问题，该申请(200610050336.4)提供了一种伺服电机， 它包括壳体和安装于壳体内的转子、定子、轴及支撑轴的轴承，定子后方依次 设有支架、编码器、伺服驱动器和兼作电机后端盖的散热器，编码器设置在支 架内，伺服驱动器固装在散热器上，伺服驱动器采用全数字通信方式并且由外 部直接提供直流电源。壳体外侧设有总线控制接口，总线控制接口经安装于伺 服驱动器中的总线驱动芯片与伺服驱动器中的数字信号处理器相连。其问题在 于，该申请仅介绍了一种以CAN总线方式实现的集成电机，由于传输介质与协 议的限制，数据的传输速率最大可至2 Mbps，'针对目前愈来愈高速率的生产要求，该种电机的可扩展性受到一定限制，此外，该申请未涉及数控系统常用PLC设备及功能，因此存在电机与PLC各自作为独立设备的问题。而本申请人于加07年1月15日提交的申请号200710010048. 0中国专利申 请"总线式全数字伺服驱动器"，公开了二种总线式全数字伺服驱动器，其通过 以太网物理层利用超5类双绞线作为传输介质，基于一定的传输协议，大大提 高了凄t据的传输速率。该申请通过引用结合于本文。同样，该申请的问题在于， 伺服驱动器作为独立的设备与同样作为独立设备的电机连接，存在各个设备之 间集成度不高的问题。
技术实现思路
本技术总线式智能电机，其目的在于，实现伺服驱动器单元与伺服电 机的集成，并将PLC功能集成于伺服驱动器单元，从而达到减少硬件成本、优 化配置的目的；本技术的另一目的在于，依靠以太网利用超5类双绞线作 为传输介质传输电机工作数据，从而达到数据高速传输的目的。为了实现上迷目的，本技术构造了一种总线式智能电机，包括集成为 一体的电机、伺服驱动器、编码器以及散热器。电机包括壳体、转子、定子、 输出轴。伺服驱动器包括功率单元、电源单元以及控制及PLC电路单元。其中， 控制及PLC电路单元包括1、用于完成基本伺服控制功能的第一总线协议解析 模块、伺服驱动控制模块、功率驱动模块、位置数据反馈模块；2、第二总线协 议解析模块和PLC接口模块，第二总线协议解析模块通过数据寄存器与PLC接 口模块之间交互数据；以及3、 一个编码器(增量式和绝对值式)/光栅尺处理模块， 用于对增量编码信号进行处理，编码器/光栅尺处理模块通过数据寄存器与伺服 驱动控制才莫块之间交互数据；上位机还通过第一个总线协议解析才莫块访问数据寄存器获取所述编码器/光栅尺处理模块存放的实际位置数据。上述两个总线协 议解析模块均通过一个物理层控制模块与上位机交互信息，并根据通讯协议解析数据；物理层控制模块用于数据传输在物理层的收发控制，设置一个接收数 据的物理层接口、 一个发送数据的物理层接口； PLC接口模块用于完成PLC 控制的输入、输出。本技术总线式智能电机特点还在于，物理层接口选用以太网物理层接 口，传输介质选用超5类双绞线。这使其数据传输速率达到100Mbps。本技术总线式智能电机特点还在于，构成伺服驱动器的功率单元、电 源单元以及控制及PLC电路单元分别设置于独立的集成电路板上。其中，电源率单元电路板在相对电机的反向端部设置，并且功率单元电路板后端设置散热 片及风机。本技术总线式智能电机特点还在于，第一总线协议解析;溪块、第二总 线协议解析模块、PLC接口模块、编码器/光栅尺处理模块由片上集成系统FPGA 实现。而伺服驱动控制器模块由DSP或FPGA实现。此外，PLC接口模块包括 24输入、16输出的PLC I/O接口 。通过上述技术方案，本技术总线式智能电机基于总线式传输方式，将 伺服驱动器与电机结合为一体。本技术总线式智能电机采用PLC、祠服驱 动器、伺服电机一体化设计，是一种全新的设计理念，可以有效的提高系统的 可靠性，减小系统体积，降低生产成本，降低设计安装的复杂度。在本实用新 型总线式智能电机中，祠服驱动器单元由于实现了 PLC (24IN/160UT)和伺服 驱动部分的结合，具有功能强大，结构紧凑的特点。并且将伺服驱动器单元与 伺服电机集成为一体，选用以太网物理层作为物理层、5类双绞线作为传输介质、物理接口为RJ-45 、总线协议解析采用片上集成系统FPGA实现，因此可以通过 协议解析支持基于以太网物理层的多种总线协议。大大提高了数据的传输速率。活；电源模块采用直流母线供电，进一步减小体积，从而缩少安装空间、提高 安装效率并大大减少了系统的连线，抗干扰性得到极大提高，并因此达到节约 ^更件成本的目的。附图说明图1是本技术总线式智能电^L的机械结构原理示意图； 图2是本技术电机中实现伺服驱动器功能单元的电路原理图； 图3是本技术电机中实现伺服驱动器功能单元的功能模块图； 图4是实现本技术电机中伺服驱动器功能单元一种具体实施例其电路 原理模块示意图。具体实施方式本技术中的智能电机采用模块化、集成化设计，内部集成了伺服驱动 器，PLC,伺跟电机3种结构，各个伺服驱动器/电机模块之间共用一个直流母 线供电，能够有效的缩小该设备的体积，提高效率。如图l所示，本技术总线式智能电机，包括集成为一体的电机2、伺服 驱动器l、编码器以及散热器。其中电机单元2包括壳体、转子、定子和输出轴 (均未示出)。图1中，伺服驱动器的电路部分包括功率单元、电源单元以及控制及PLC 电路单元，这三部分分别设置于独立的集成电路板上。其中，控制及PLC电路单元主要完成总线通信、伺服驱动控制和PLC电路控制；功率单元接收来自控 制模块的伺服驱动信息并将直流母线传输过来的直流电转化为功率输出控制伺 服电机，同时反馈相应的数据到控制模块。功率单元可以根据电机功率的不同 进行更换；编码器负责反馈当前电机的速度数据；电源单元负责为整个电路系 统提供合适的电源。如图所示，设置电源单元和控制及PLC电路单元的电路板 分别固定于电机单元2后方壳体的两侧，而功率模块电路板在相对电机2的反 向端部设置，功率单元电路板后端设置散热片及风机。如图2所示独立的伺服驱动器与PLC 1/0控制结合为一体，通过一个总线 控制器与上位机通讯。为了实现驱动器功能，如图3所示，上述控制及PLC电路单元包括两个总 线协议解析模块和一个物理层控制模块。总线协议解析模块的功能用于通过物 理层控制模块与上位机交互信息，根据通讯协议解析信息数据。物理层控制模 块用于控制数据传输在物理层的收发，设置一个接受数据的物理层接口、 一个 发送数据的物理层接口。其中上方的一个总线协议解析模块，结合伺服驱动控 制其功能、功率驱动模块、位置数据反馈模块(编码器)实现传统的伺服驱动 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种总线式智能电机，包括集成为一体的电机（２）、伺服驱动器（１）、编码器以及散热器；所述电机（２）包括壳体、转子、定子、输出轴；其特征在于，所述伺服驱动器包括功率单元、电源单元以及控制及ＰＬＣ电路单元；其中，所述控制及ＰＬＣ电路单元包括：　　　　用于完成基本伺服控制功能的第一总线协议解析模块、伺服驱动控制模块、功率驱动模块、位置数据反馈模块；　　　　第二总线协议解析模块和ＰＬＣ接口模块，第二总线协议解析模块通过数据寄存器与所述ＰＬＣ接口模块之间交互数据；以及　　　　一个编码器／光栅尺处理模块，用于对增量编码信号进行处理；所述编码器／光栅尺处理模块通过数据寄存器与伺服驱动控制模块之间交互数据；上位机还通过第一个总线协议解析模块访问数据寄存器获取所述编码器／光栅尺处理模块存放的实际位置数据；　　　　上述两个总线协议解析模块均通过一个物理层控制模块与上位机交互信息，并根据通讯协议解析数据；所述物理层控制模块用于数据传输在物理层的收发控制，设置一个接收数据的物理层接口、一个发送数据的物理层接口；所述ＰＬＣ接口模块用于完成ＰＬＣ控制的输入、输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于德海，张赞秋，李文庆，王庆鹏，吴超，冯吉，冯兆冰，张文峰，任志辉，包义双，
申请(专利权)人：大连光洋科技工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]