一种多轴伺服控制系统及魔力球矩阵技术方案

本发明专利技术公开了一种多轴伺服控制系统及魔力球矩阵，该多轴伺服控制系统包括多个伺服电机、主控制器和至少一个从控制器，主控制器通过以太网总线实时控制至少一个从控制器，且主控制器和至少一个从控制器均通过CAN总线来同步控制与其相连的伺服电机。本发明专利技术还构造一种魔力球矩阵。实施本发明专利技术的技术方案，基于CAN总线技术的多轴伺服控制系统，相比现有技术中使用的现场总线，其同步效果好、响应快，且不受轴数限制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制技木，尤其涉及一种多轴伺服控制系统及魔力球矩阵。
技术介绍
在エ业控制领域的一些伺服电机控制的多轴协同联动装置中，通常采用现场总线来控制多轴伺服电机，但现场总线的传输速度有限，且在传输过程中会出现数据帧丢失的情况，因此，如果轴数很多(如，中国民营企业联合馆的“活力矩阵”由1008轴组成，世博天津馆的矩阵有792轴)，这样就有可能出现第一根轴与最后一根轴之间存在延时的现象，所以，多轴(1000轴以上)伺服控制系统中轴数越多，数据传输越慢，同步效果越差
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在干，针对现有技术的上述多轴伺服控制系统中轴数越多，数据传输越慢，同步效果越差的缺陷，提供一种多轴伺服控制系统，同步效果好、响应快，且不受轴数限制。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造ー种多轴伺服控制系统，包括多个伺服电机，所述多轴伺服控制系统还包括主控制器和至少ー个从控制器，主控制器通过以太网总线实时控制至少ー个从控制器，且主控制器和至少ー个从控制器均通过CAN总线来同步控制与其相连的伺服电机。在本专利技术所述的多轴伺服控制系统中，每个伺服电机都匹配有伺服驱动器，主控制器和至少ー个从控制器均将其所控制的伺服电机的运行參数数据下载到相应的伺服驱动器中，然后利用同步控制帧协议通过广播的方式分别向相应的伺服驱动器发送相应參数数据的运行指令，以控制相应伺服电机的运行。在本专利技术所述的多轴伺服控制系统中，所述运行參数数据包括多个运动曲线，且每个运动曲线包括多个点，每个点包括组号、初始速度、目标速度、加減速时间、目标位置。在本专利技术所述的多轴伺服控制系统中，所发送的相应參数数据的运行指令包括开始运行的组号和结束运行的组号。在本专利技术所述的多轴伺服控制系统中，每个伺服电机都匹配有用于实现定位的编码器。在本专利技术所述的多轴伺服控制系统中，每个伺服电机都匹配有用于实现稳定控速的制动电阻。在本专利技术所述的多轴伺服控制系统中，每个伺服电机都匹配有用于在启动停止时防止伺服电机的负载滑动的抱闸。在本专利技术所述的多轴伺服控制系统中，每个伺服电机都匹配有用于实现过载过流保护的过载过流保护模块。在本专利技术所述的多轴伺服控制系统中，每个伺服电机的负载两端分别设置有上限位行程开关和下限位行程开关。本专利技术还构造一种魔力球矩阵，用于节目舞台，所述魔力球矩阵包括使用多个伺服电机控制的多个球体，所述魔力球矩阵魔力球矩阵还包括以上所述的多轴伺服控制系统。实施本专利技术的技术方案，基于CAN总线技术的多轴伺服控制系统，相比现有技术中使用的现场总线，其同步效果好、响应快，且不受轴数限制。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中 图I是本专利技术多轴伺服控制系统实施例一的逻辑结构 图2是本专利技术多轴伺服控制系统实施例二的逻辑结构 图3是本专利技术实现多轴伺服定位控制的控制模式实施例一的速度/位移曲线图； 图4A是本专利技术实现多轴伺服定位控制的控制模式实施例二的速度/时间曲线 图4B是本专利技术实现多轴伺服定位控制的控制模式实施例二的位移/时间曲线 图5A是本专利技术实现多轴伺服定位控制的控制模式实施例三的速度/时间曲线 图5B是本专利技术实现多轴伺服定位控制的控制模式实施例三的位移/时间曲线图。具体实施例方式如图I所示，在本专利技术多轴伺服控制系统实施例一的逻辑结构图中，该多轴伺服控制系统包括主控制器100和至少一个从控制器200 (图I中仅示出了一个，其它的未示出)，主控制器100通过以太网总线来实时控制至少一个从控制器200，且主控制器100和至少一个从控制器200均通过CAN总线来同步控制与其相连的伺服电机Ml至M2000。下面举例说明，主控制器100和从控制器200可分别为PC机，在实际应用中，假设共有5台PC机，任意一台PC机都可作为主控制器，但只能有一台主控制器，其它PC机为从控制器。主控制器和从控制器之间的程序都安装在主控制器上，主控制器通过以太网总线实时控制从控制器，并实时读取从控制器的状态，例如5个节点(PC机)的扫描周期为O. 5ms，相比普通以太网扫描周期大于10ms，能实现准确控制。在该实施例中，每个PC机分别连接有两个CAN卡，如，主控制器100连接有CAN卡101、102，从控制器200连接有CAN卡201、202。应当说明的是，这只是本专利技术的一个实施例，一般PC机的PCI插槽提供了 4个CAN卡插口，且在这个基础上还可以进行扩展，所以本专利技术并不限定所连接的CAN卡的数量。另外，在该实施例中，每个CAN卡连接有两条CAN总线，每条CAN总线控制100台伺服电机，这样，5个PC机总共可控制2000台伺服电机Ml至M2000。同样需要说明的是，这只是本专利技术的一个实施例，理论上，一条CAN总线可以控制127台伺服电机，所以挂在一条CAN总线上的伺服电机的数量只要不超过127都是可以的。由于CAN总线的通信速率为IMbit/s，因此可实现高速通讯，达到精确同步控制的要求。在上述实施例中，优选地，每个伺服电机都匹配有伺服驱动器，主控制器100和至少一个从控制器200 (每个PC机)均将其所控制的伺服电机的运行参数数据下载到相应的伺服驱动器中，运行参数数据包括多个运动曲线，且每个运动曲线包括多个点，每个点包括组号、初始速度、目标速度、加减速时间、目标位置。然后主控制器100和至少一个从控制器200利用同步控制帧协议通过广播的方式分别向相应的伺服驱动器发送相应参数数据的运行指令，以控制相应伺服电机的运行。下面以运动曲线为正弦曲线作为例子进行说明，将该正弦曲线分成1028个点，一个点即为一个组,每个点都包括组号、初始速度、目标速度、力口减速时间、目标位置。当伺服驱动器所接收的开始组号为1，结束组号为1028时，伺服电机就开始读取正弦曲线里的I到1028个点的数据，从而控制相应伺服电机的运行。图2是本专利技术多轴伺服控制系统实施例二的逻辑结构图，该多轴伺服控制系统包括主控制器100和至少一个从控制器200(图2中仅示出了一个，其它的未示出)，主控制器100通过以太网总线来实时控制至少一个从控制器200，且主控制器100和至少一个从控制器200均通过CAN总线来同步控制与其相连的伺服电机。应当说明的是，虽然图2中仅示出了一个伺服电机，但本领域技术人员应理解，其它伺服电机也匹配有相同的器件。下面仅以伺服电机Ml为例进行说明。伺服电机Ml匹配有伺服驱动器301、编码器401、制动电阻501、抱闸601、上限位行程开关701、下限位行程开关801和过载过流保护模块(未示出)。其中，编码器401用于实现定位。当伺服电机处于制动或减速状态时，整流电压增高，能量就可消耗在制动电阻501上，因此制动电阻501可实现稳定控速。抱闸601由伺服驱动器301控制，当伺服驱动器301输出给伺服电机Ml的转矩达到预设值时伺服驱动器打开包闸601，可防止伺服电机的负载滑动。过载过流保护模块用于实现过载过流保护。上限位行程 开关701和下限位行程开关801设置在伺服电机的负载的两端，用于在负载超行程时及时停止电机以保护机械结构。在本专利技术的实施例中，可采用以下三种控制模式来实现多轴伺服定位控制 I)位置+速度控制模式 在该控制模式中，伺服电机的运行参数数据包括目标位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴伺服控制系统，包括多个伺服电机，其特征在于，所述多轴伺服控制系统还包括主控制器和至少一个从控制器，主控制器通过以太网总线实时控制至少一个从控制器，且主控制器和至少一个从控制器均通过CAN总线来同步控制与其相连的伺服电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，戎志刚，刘道强，丁亮，刘辉，
申请(专利权)人：深圳华强数码电影有限公司，
类型：发明
国别省市：