以太网步进电机驱动控制器制造技术

一种以太网步进电机驱动控制器，该控制器由通信电路、微处理器芯片和电机接口组成，本发明专利技术具备可编程能力和以太网远程控制能力，具有结构简单、功能实用、操作方便、易于实现多台步进电机的控制等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及步进电机，特别是一种以太网步进电机驱动控制器，该驱动控制器能够用于通过以太网进行远程控制的高精密控制要求的场合，尤其是一种能够应用于大规模工业控制系统等领域，通过以太网完成步进电机转速、方向和步数的调整和控制的装置。
技术介绍
对于步进电机的驱动和控制，普遍采用芯片与步进电机专用芯片相结合进行控制，如专利201010280597提到的方式，采用GL1800D芯片作为控制处理器进行指令转换工作，采用RS485作为通讯接口实现上位机通讯，利用A3977芯片作为电机驱动芯片实现步进电机驱动和控制；或采用计算机扩展接口卡与步进电机驱动模块相连接的方法进行控制，如专利94223287.9，200810121354.6，200820081417.5等。上述方式的控制方法都是通过现场放置专用芯片作为上位机或者通过连接扩展接口卡的本地计算机作为上位机进行控制。上述控制技术的缺点是:1、难以实现多轴步进电机控制。以芯片作为上位机进行控制的方式只能实现点对点控制，一套芯片上位机只能为一台步进电机进行控制；以本地计算机为上位机进行控制的方式只能实现一块接口卡控制一台步进电机，受扩展槽限制。2、难以实现远程步进电机控制。芯片或本地计算机一方面受到连线的限制，必须布置在步进电机周围以实现对其的控制，另一方面由于通讯方式大多采用串口 RS232或RS485进行通信，信号在长距离的传递过程中的衰减明显，限制了上位机的距离分布，因此芯片或本地计算机扩展接口卡的方式对步进电机的远程控制是难以实现的。3、控制方式单一，人员与设备成本高。由于芯片或本地计算机控制方式单一，只能实现点对点控制方式，使得多电机的控制就必须在现场布置大量上位机作为控制终端，这就要求投入多套上位机设备来进行控制，在控制方式上只能实现简单的运动控制，在成本上花费巨大。
技术实现思路
为了克服上述现有控制技术方法的缺点，特别是针对专利201010280597提到的控制方式所存在的通讯缺点和单轴控制缺陷，本专利技术提供一种基于以太网通信的步进电机驱动控制器，该步进电机驱动控制器具备以太网通信能力和多轴步进电机控制能力，能够实现远程多台步进电机智能控制的特点。本专利技术的技术解决方案如下:一种以太网步进电机驱动控制器，其特点在于该控制器由通信电路、微处理器芯片和电机接口组成，所述的通信电路由RJ45物理接口、以太网变压器芯片、以太网物理层芯片组成；所述电机接口由电机控制芯片、电机驱动芯片和信号发送芯片组成；所述微处理器芯片与通信电路中的以太网物理层芯片相连，用以实现上位机指令数据传递至微处理器芯片内；所述微处理器芯片与电机控制芯片相连，用以实现将上位机控制指令数据下发至电机控制芯片内，来实现对步进电机运行状态的控制；所述电机驱动芯片与信号发送芯片相连，在信号发送芯片内完成电机驱动脉冲信号的功率放大工作；所述信号发送芯片与多台步进电机相连，用以实现对电机的驱动工作。所述的微处理器芯片是MCF52259CAG8，该芯片具有快速以太网模块，能够实现对以太网数据包在数据链路层的解释、传递和对输入数据的预处理等功能，同时能为用户提供包括指令、函数、系统变量在内的两百多个保留字，还能为用户提供了数据存储空间，包括程序存储区、独立变量存储区、数组存储区等，所述的微处理器芯片具有保存所述步进电机驱动控制器的物理地址号的功能。所述的通信电路采用10/100M自适应以太网接口，通信电路的以太网变压隔离芯片选用H1102NL完成双绞线电信号的变压工作，以太网物理层芯片选用DP83848实现以太网电路的工作状态切换，降低整个电路的能耗从而提高整体性能。所述的步进电机控制芯片是GL1800D芯片，驱动芯片是A3977芯片，信号发送芯片是MC3486芯片作为四路差动线路驱动器，用于脉冲信号放大、滤波与发送。所述电机接口芯片与所述信号发送芯片相连，所述信号发送芯片相连与电机驱动芯片相连，用以实现对同时对步进电机的驱动控制。本专利技术的技术特点:1、本专利技术步进电机驱动控制器包含一个与上位机通信的通信电路、微处理器芯片和步进电机接口，通过保存在所述微处理器芯片内的唯一以太网地址可实现多电机的远程控制和集中控制。2、本专利技术步进电机驱动控制器通过通信电路接受上位机的指令包，由微处理器芯片对指令包分解后形成控制指令数据并将数据发送至步进电机控制芯片，步进电机控制芯片将控制指令按照协议分解为若干组电平信号后发送至指定的电机驱动芯片，电机驱动芯片将信号转换为脉冲信号后依次发送至信号发送芯片，信号发送芯片接收到脉冲信号后经过自身放大后输出至步进电机接口以实现步进电机驱动。3、所述步进电机驱动控制器能够对微处理器芯片发出的运动控制指令进行解释，能够按照指令包内的电机标识号要求，将方向信号、速度信号和步数信号发送至指定的电机驱动芯片。本专利技术的技术效果是:1、结构简单，易于管理。一方面步进电机驱动控制器通过以太网接口向上可以直接与上位机相连，向下由电机接口直接与步进电机相连，所有功能集中于一体。2、能够实现以太网远程控制。通信接口提供的以太网通信能力可以实现以太网远程控制，且配合唯一的网络地址(IP地址)能够实现任意距离远程控制功能，并使得控制器能够在互通的局域网内具备远程控制能力。3、多电机控制易于实现。控制器本身能够实现4轴步进电机的同时驱动控制，再配合以太网接口进行通讯，上位机能够通过以太网对不同物理IP地址的步进电机驱动控制器进行管理，就可以实现对多台步进电机驱动控制器的控制。总之，本专利技术具备智能可编程的能力和以太网远程控制能力，具有结构简单、功能实用、操作方便、易于实现多台步进电机的控制等特点。附图说明图1是本专利技术以太网步进电机驱动控制器的结构示意2是本专利技术以太网步进电机驱动控制器实施例的结构示意中:1-上位控制计算机；2-通信端口 ；201_RJ45物理接口 ；202_以太网变压器芯片；203-以太网物理层芯片；3-微处理器芯片；4-电机接口 ；401-电机控制芯片；402-电机驱动芯片；图3是本专利技术以太网步进电机驱动控制器的通信端口结构示意中:201_RJ45物理接口 ；202_以太网变压器芯片；203_以太网物理层芯片。图4是本专利技术以太网步进电机驱动控制器中的数据通讯主流程5是本专利技术以太网步进电机驱动控制器中软件的命令处理流程图具体实施例方式下面结合实例和附图对本专利技术进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。请参阅图1，图1是本专利技术以太网步进电机驱动控制器及典型实施例的结构示意图，由图可看出，本专利技术以太网步进电机驱动控制器，该控制器由通信电路2、微处理器芯片3和电机接口 4组成，所述的通信电路2由RJ45物理接口 201、以太网变压器芯片202、以太网物理层芯片203组成；所述电机接口 4由电机控制芯片401、电机驱动芯片402和信号发送芯片403组成；所述微处理器芯片3与通信电路2中的以太网物理层芯片203相连，用以实现上位机指令数据传递至微处理器芯片内；所述微处理器芯片3与电机控制芯片401相连，用以实现将上位机控制指令数据下发至电机控制芯片内，来实现对步进电机运行状态的控制；所述电机驱动芯片402与信号发送芯片403相连，在信号发送芯片内完成电机驱动脉冲信号的功率放大工作；所述信号发送芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以太网步进电机驱动控制器，其特征在于该控制器由通信电路(2)、微处理器芯片(3)和电机接口(4)组成，所述的通信电路(2)由RJ45物理接口(201)、以太网变压器芯片(202)、以太网物理层芯片(203)组成；所述电机接口(4)由电机控制芯片(401)、电机驱动芯片(402)和信号发送芯片(403)组成；所述微处理器芯片(3)与通信电路(2)中的以太网物理层芯片(203)相连，用以实现上位机指令数据传递至微处理器芯片内；所述微处理器芯片(3)与电机控制芯片(401)相连，用以实现将上位机控制指令数据下发至电机控制芯片内，来实现对步进电机运行状态的控制；所述电机驱动芯片(402)与信号发送芯片(403)相连，在信号发送芯片内完成电机驱动脉冲信号的功率放大工作；所述信号发送芯片(403)与多台步进电机(5)相连，用以实现对电机的驱动工作。

【技术特征摘要】
2013.01.10 CN 201310009852.21.一种以太网步进电机驱动控制器，其特征在于该控制器由通信电路(2)、微处理器芯片⑶和电机接口⑷组成，所述的通信电路⑵由RJ45物理接口(201)、以太网变压器芯片(202)、以太网物理层芯片(203)组成；所述电机接口(4)由电机控制芯片(401)、电机驱动芯片(402)和信号发送芯片(403)组成；所述微处理器芯片(3)与通信电路(2)中的以太网物理层芯片(203)相连，用以实现上位机指令数据传递至微处理器芯片内；所述微处理器芯片(3)与电机控制芯片(401)相连，用以实现将上位机控制指令数据下发至电机控制芯片内，来实现对步进电机运行状态的控制；所述电机驱动芯片(402)与信号发送芯片(403)相连，在信号发送芯片内完成电机驱动脉冲信号的功率放大工作；所述信号发送芯片(403)与多台步进电机(5)相连，用以实现对电机的驱动工作。2.根据权利要求1所述的以太网步进...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾沛颖，汤晓云，纪彤，朱宝强，朱健强，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：