一种双路步进电机控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种运动控制装置，特别涉及具有CAN总线接口的一种双路步进电机控制器，包括控制模块（11）和与之连接的驱动模块（12），控制模块（11）包括CAN接口（111）、DSP控制器（112）以及控制侧电机控制总线接口（113），DSP控制器（112）一端通过CAN接口（111）与上位机（3）信号连通，DSP控制器（112）另一端与控制侧电机控制总线接口（113）信号连通。本实用新型专利技术是一个集成双路步进电机控制和驱动的设备，可以不需要其他设备就可以驱动控制两路步进电机构成一个2自由度的移动系统，也可以与和PLC以及任何具有对应CAN通讯接口的控制设备集成。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种运动控制装置，特别涉及具有CAN总线接口的一种双路步进电机控制器。
技术介绍
步进电机广泛应用于数控机床、医疗器械、仪表仪器等自动或半自动设备。十字滑架、XY移动操作台、双轴稳定平台等应用时需要进行二自由度的运动控制，采用双路步进电机驱动控制是一种实现简便、高性价比的解决方案。工业上通常作法是采用PLC控制器和步进电机驱动模块。现有采用PLC的双路步进电机控制系统由PLC控制器、两个步进电机驱动PLC模块和两个步进电机组成。在PLC控制器进行两个自由度运动控制算法，将各个自由度运动 所需参数输出到两个步进电机驱动PLC控制模块，步进电机驱动PLC模块根据接收到的运动控制指令驱动步进电机运动。采用PLC控制器、步进电机驱动PLC模块进行双路步进电机控制，成本高，购买一块步进电机PLC模块需要几千元。另外，PLC对工业布置有一定的限制，体积大，需要专门的控制柜布置或安装卡槽，布置上受限制。采用统一标准的总线结构容易在不同设备间实现互连，以便扩充部件和设备。CAN,全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，具有高的位速率、高抗电磁干扰性。CAN与传统的并行总线系统相比，主控制器与各个外围器件或从器件之间的传输线很少，只有两条信号，分别被称为“CAN_H”和“CAN_L”，并且抗干扰能力强，速度快，易实现系统扩展和实现模块化标准化设计。然而，现有步进电机的驱动控制器接口，多是采用并口或SCI、RS232总线，因而在需要扩展多个自由度运动控制的情况下，要占用多个主控制器器接口，在主控制器输入输出接口有限情况下，还必须外加扩展器件，导致成本增加。如申请号为201020273151. I，申请日为2010年7月28日，名称为“用于压板机的多个步进电机控制系统”的技术专利，其技术方案为一种用于压板机的多个步进电机控制系统，其特征是该系统由PC机和多个电机控制驱动节点组成，它们均由CAN总线相连；每个电机控制驱动节点由一个电机控制器和与之相连的多个电机驱动器组成，一个电机控制器同时控制多个步进电机。上述对比专利文件也是通过CAN总线结构实现一个电机控制器控制多个步进电机，但是专利文件描述的是个由基于PC和步进电机控制器及驱动模块构成的系统，其缺点在于，是特定多步进电机驱动应用场景下的常见的系统解决方案，需要多个设备构成，其运动控制精度及控制要求不高，技术增值不高。
技术实现思路
本技术的要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提出一种可以节省成本和空间的、易于扩展集成的，基于CAN总线的一种双路步进电机控制器。为实现上述目的，本技术的技术方案如下一种双路步进电机控制器，包括控制模块和与之连接的驱动模块，其特征在于控制模块包括CAN接口、DSP控制器以及控制侧电机控制总线接口，DSP控制器一端通过CAN接口与上位机信号连通，DSP控制器另一端与控制侧电机控制总线接口信号连通； 驱动模块包括驱动侧电机控制总线接口、光耦隔离电路、功率驱动电路、电机接口以及信号反馈电路，驱动侧电机控制总线接口一端与控制侧电机控制总线接口相连，另一端通过光耦隔离电路与功率驱动电路相连，功率驱动电路的功率输出端经过电机接口连接到步进电机，功率驱动电路的反馈输出端经过信号反馈电路连接驱动侧电机控制总线接□。进一步的，所述控制侧电机控制总线接口、驱动侧电机控制总线接口、光耦隔离电 路、功率驱动电路、电机接口以及信号反馈电路各设置有两组，每个电机接口连接一个步进电机。进一步的，所述控制侧电机控制总线接口与驱动侧电机控制总线接口具有统一接口定义。统一接口定义指接口包含的各信号组成、功能定义、接口位置排布。进一步的，双路步进电机控制器通过多主方式串行总线CAN接口与上位机信号连通。本技术的优点在于I、本技术是一个集成双路步进电机控制和驱动的设备，可以不需要其他设备就可以驱动控制两路步进电机构成一个2自由度的移动系统，也可以与和PLC以及任何具有对应CAN通讯接口的控制设备集成。2、代替了现有的PLC控制器和两个步进电机驱动PLC模块，本控制器集成了两个步进电机运动控制及功率驱动，对于一般的二自由度运动控制平台应用需求可以单设备解决，单器件实现二自由度运动控制。两路步进电机控制和驱动高度集成，一个设备就可以解决2自由度运动控制问题，而2自由度运动控制在工业控制方面最为常见。3、与上位机通讯采用多主方式串行总线CAN接口，易于系统扩展集成。4、该控制器采用模块化设计，分为控制模块和驱动模块，控制模块进行上位机通讯及运动控制，驱动模块进行数字控制信号放大驱动及步进电机工作电流电压模拟量检测反馈，采用模块化设计方法，定义了标准电机控制总线，提高系统的可靠性及灵活性。5、本控制器以DSP处理器为控制核心，配备相电流、工作电流检测反馈电路，实现双路的步进电机高细分驱动，和速度、电流的闭环控制。采用高细分控制驱动，低速驱动更为平顺，控制精度更高。6、满足统一定义的电机控制总线接口需求的控制模块和驱动模块具有互换性，SP同一个控制模块可以连接不同的驱动模块，实现对不同功率、不同类型步进电机的驱动。7、本技术控制器基于CAN接口、高细分驱动、两路步进电机驱动控制器(包含控制和功率驱动的高度集成、集成度高、体积小、精度高、易携带、成本低的优点。附图说明图I是本技术实施的双路步进电机控制器应用示意图。图2是本技术实施的双路步进电机控制器的结构框图。图3是本技术实施的双路步进电机控制器的工作原理示意图。图4是本技术实施的模块连接示意图。图中I电机控制器、2步进电机、3上位机、11控制模块、12驱动模块、IllCAN接口、112 DSP控制器、113电机控制总线接口、121电机总线接口、122光耦隔离电路、123功率驱动电路、124信号反馈电路、125电机接口。具体实施方式图I是本技术双路步进电机控制器应用不意图，该系统包括上位机(3)、双路步进电机控制器(1)，及两个步进电机(2)。双路步进电机控制器(I)通过CAN总线与上位机(3 )进行通讯，通过两个输出接口连接两个步进电机(2 )。与现有技术相比，用双路步进 电机控制器(I)取代了 PLC控制器与两个步进电机PLC模块，单器件实现二自由度运动控制；采用多主方式串联总线CAN接口与上位机通讯，易于实现更多运动自由度控制的扩展集成。图2是本技术实施的双路步进电机控制器结构框图，该双路步进电机控制器Cl)由控制模块(11)和驱动模块(12)组成；控制模块(11)由CAN接口(111)、DSP控制器(112)以及两个电机控制总线接口(113)组成；驱动模块(12)由的电机总线接口(121)、光耦隔离电路(122)、功率驱动电路(123)、电机接口( 125)以及信号反馈电路(124)组成；控制模块(11)和驱动模块(12)是通过电机控制总线接口(113)、驱动侧电机控制总线接口(121)实现连接；步进电机控制器(I)通过控制模块(11)的CAN接口( 111)与上位机(3 )进行通讯，通过驱动模块(12)的功率驱动电路(123)与电机(2)连接。图3是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双路步进电机控制器，包括控制模块（11）和与之连接的驱动模块（12），其特征在于：控制模块（11）包括CAN接口（111）、DSP控制器（112）以及控制侧电机控制总线接口（113），DSP控制器（112）一端通过CAN接口（111）与上位机（3）信号连通，DSP控制器（112）另一端与控制侧电机控制总线接口（113）信号连通；驱动模块（12）包括驱动侧电机控制总线接口（121）、光耦隔离电路（122）、功率驱动电路（123）、电机接口（125）以及信号反馈电路（124），驱动侧电机控制总线接口（121）一端与控制侧电机控制总线接口（113）相连，另一端通过光耦隔离电路（122）与功率驱动电路（123）相连，功率驱动电路（123）的功率输出端经过电机接口（125）连接到步进电机（2），功率驱动电路的反馈输出端经过信号反馈电路（124）连接驱动侧电机控制总线接口（121）。

【技术特征摘要】
1.一种双路步进电机控制器，包括控制模块(11)和与之连接的驱动模块(12)，其特征在于控制模块(11)包括CAN接ロ(111)、DSP控制器(112)以及控制侧电机控制总线接ロ(113), DSP控制器(112) —端通过CAN接ロ( 111)与上位机(3)信号连通，DSP控制器(112)另一端与控制侧电机控制总线接ロ(113)信号连通； 驱动模块(12)包括驱动侧电机控制总线接ロ(121)、光耦隔离电路(122)、功率驱动电路(123)、电机接ロ( 125)以及信号反馈电路(124)，驱动侧电机控制总线接ロ( 121) —端与控制侧电机控制总线接ロ(113)相连，另一端通过光耦隔离电路(122)与功率驱动电路(123)相连，功率驱动电路(123)...

【专利技术属性】
技术研发人员：范传康，姜周，贺骥，徐立强，肖唐杰，桂仲成，吴建东，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：