基于以太网的电机控制器和控制系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明示例性实施例总体上涉及电机控制，具体涉及一种基于以太网的电机控制器和控制系统。
【背景技术】
[0002]目前研发和销售的电机控制器，例如两相混合式步进电机控制器，一般采用现场总线接口 RS-232、RS-485、USB以及CAN等接口方式，提供单轴控制模式，并且无闭环反馈接口。这种电机控制器不能实现直接基于以太网的远程控制，并且无法满足多轴控制应用场合的要求。此外，由于无闭环反馈接口，需要额外增加反馈接口，导致结构复杂，成本增加。
[0003]需要一种电机控制器，能够提供多轴控制、闭环反馈和基于以太网技术的远程控制，同时也提供本地或级联控制。
【发明内容】
[0004]本发明示例性实施例提供了基于以太网的电机控制器和控制系统。
[0005]根据本发明实施例，一种电机控制器，包括:通讯接口电路，包括以太网接口和现场总线接口 ；闭环反馈接口电路，用于接收来自一个或多个电机的负载的反馈信息；电机控制接口电路，用于传送针对一个或多个电机的控制信息；以及控制电路，连接至通讯接口电路、闭环反馈接口电路和电机控制接口电路，控制各接口电路的操作，对经由通讯接口电路和闭环反馈接口电路接收的信息进行处理，并且经由通讯接口电路和电机控制接口电路传送处理结果，以控制一个或多个电机的运行。
[0006]控制器还可以包括:状态指示电路，用于指示控制器状态、网络状态、电机状态和负载状态中的一个或多个；以及电源电路，用于提供针对各电路的多种供电电源和参考电源。
[0007]控制器的各电路可以集成在单板上。
[0008]控制器可以分配有IP地址，控制器经由以太网接口接入以太网，远端设备通过以太网与控制器建立TCP / IP连接，以便经由控制器对电机进行远程控制。
[0009]现场总线接口可以包括RS-485现场总线，用于实现对控制器的本地控制或对多个控制器的级联控制。
[0010]闭环反馈接口电路可以包括光栅尺接口电路、电阻尺接口电路和限位开关接口电路中的一个或多个。闭环反馈接口电路可以连接至相应的外部反馈装置，从反馈装置接收负载的反馈信息。
[0011 ] 电机控制接口电路可以连接至外部的电机驱动器，向电机驱动器传送来自控制电路的控制信息，以经由电机驱动器控制电机的运行。
[0012]控制器可以包括多组闭环反馈接口电路和电机控制接口电路，分别对应多个电机，以同时提供多路电机控制。
[0013]控制器可以提供针对步进电机的转速控制和步进控制，以及针对直线电机的控制。
[0014]控制电路可以使用有限状态机来合成电机控制所需的任意频率。
[0015]根据本发明另一实施例，提供了一种基于以太网的电机控制系统，包括远端设备、电机控制器、电机驱动器和反馈装置。远端设备经由以太网与电机控制器连接，向电机控制器发送数据，电机控制器接收来自远端设备的数据，利用所述数据产生相应控制信号并发送到电机驱动器，电机驱动器根据控制信号驱动电机运行，从而带动电机的负载运行，反馈装置连接至电机控制器以构成闭环反馈，反馈装置获取关于负载的反馈信息，并将反馈信息传送给电机控制器，并且在产生控制信号时，电机控制器还利用所述反馈信息。
[0016]根据本发明实施例的电机控制器和控制系统，能够灵活有效地满足加速器控制领域关于步进电机等的运动控制需求，并且性价比高，系统构建灵活。例如，本发明控制器应用串口转以太网技术，在远程控制应用中可以直接将控制器接入以太网，相比于通过串口服务器或PC机来接入以太网，本控制器构建的控制系统结构简单，成本大大降低。针对步进电机等开环控制这一问题，本发明控制器配备了针对例如光栅尺、电阻尺、限位开关等反馈装置的接口，构成稳定可靠的闭环系统。由此搭建的电机运动控制系统构成了一个闭环控制系统，能够精确控制电机的转速和位移。再者，能够将多轴控制集成在一个控制板上，提高了控制效率，实现了基于以太网的多轴联动一体化步进电机控制器。本发明电机控制器能够使用有限状态机来合成任意频率，这为实现运动控制策略提供了保证。此外，本发明电机控制器和系统不仅可以控制步进电机，还可以控制直线电机，能够应用于多种场合。
【附图说明】
[0017]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明，其中:
[0018]图1是根据本发明实施例的基于以太网的电机控制系统的示意图；
[0019]图2是根据本发明实施例的电机控制器的示意框图；
[0020]图3是根据本发明实施例的电机控制器合成的四路方波信号的屏幕截图；
[0021]图4示意性示出了高级运动控制中的步进控制曲线；
[0022]图5示意性示出了高级运动控制中的转速控制曲线；
[0023]图6示意性示出了基本运动控制中的转速控制曲线；
[0024]图7是本发明实施例的电机控制器进行运动控制的流程图；以及
[0025]图8是采用CPLD实现本发明实施例的电机控制器的相应功能时的功能模块框图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明的示例实施例进行详述。以下描述包括各种具体细节以辅助理解，但这些具体细节应仅被示为示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，可以在不脱离本公开范围和精神的情况下对这里描述的各个实施例进行各种改变和修改。此夕卜，为了清楚和简明起见，省略了公知功能和结构的描述。
[0027]以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于其字面含义，而是仅由发明人用于实现本发明的清楚一致的理解。因此，本领域技术人员应当清楚，对本发明各个示例实施例的以下描述仅被提供用于说明目的，而不意在限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明。
[0028]图1是根据本发明实施例的基于以太网的电机控制系统的示意图。该控制系统包括远端设备、电机控制器、电机驱动器和反馈装置。图1中以个人计算机(PC)作为远端设备的示例，并且附加地利用了交换机进行连接。远端设备经由以太网和交换机与电机控制器连接，向电机控制器发送数据，电机控制器接收来自远端设备的数据，利用数据产生相应控制信号并发送到电机驱动器，电机驱动器根据控制信号驱动步进电机运行，从而带动步进电机的负载运行，反馈装置连接至电机控制器以构成闭环反馈，反馈装置获取关于负载的反馈信息，并将反馈信息传送给电机控制器，由此在产生控制信号时，电机控制器还利用该反馈信息来确定运动控制策略。为清楚起见，图1的电机控制系统中各个装置仅示出了一个，但本领域技术人员可以理解，图1的系统中的远端设备、控制器、驱动器、步进电机、负载和反馈装置均可以具有多个，实现多轴或联动控制。
[0029]图2是根据本发明实施例的电机控制器的示意框图。该控制器的各电路可以集成在单板上，形成一个控制板。该控制器可以用于控制步进电机和直线电机，并可以提供针对步进电机的转速控制和步进控制。每个控制器可以分配有IP地址，以接入以太网，远端设备通过以太网与控制器建立TCP / IP连接，经由控制器对电机进行远程控制。如图2所示，电机控制器可以包括:通讯接口电路，包括以太网接口和现场总线接口 ；闭环反馈接口电路，用于接收来自一个或多个电机的负载的反馈信息；电机控制接口电路，用于传送针对一个或多个电机的控制信息；以及控制电路，连接至通讯接口电路、闭环反馈接口电路和电机控制接口电路，控制各接口电路的操作，对经由通讯接口电路和闭环反馈接口电路接收的信息进行处理，并且经由通讯接口电路和电机控制接口电路传送处理结果，以控制一个或多个电机的运行。图2示出了控制器还可以包括:状态指示电路，用于指示控制器状态、网络状态、电机状态和负载状态中的一个或多个；以及电源电路，用于提供针对各电路的多种供电电源和参考电源。
[0030]根据本发明实施例，控制器可以包括多组闭环反馈接口电路和电机控制接口电路，分别对应多个电机，以同时提供多路电机控制。图2的控制器包括四组闭环反馈接口电路和电机控制接口电路，可以提供四路电机控制。本领域技术人员可以理解，能够根据设计需求，提供任意数目的多路控制。
[0031 ] 下面具体说明控制器的各个电路。
[0032]控制电路可以由单片机或者PC机+控制卡或者ARM / DSP或者CPLD / PFGA实现。在一个示例实施例中，为了满足电机在实时性和灵活性上的要求，减少电路体积，简化电路结构，降低控制器成本，提高电路稳定性，易于高速控制，采用Net+MSP430+CPLD的控制结构，核心芯片选用MSP430和CPLD，如图2所示。在示例实施例中，MSP430负责通讯功能、数据交换、命令解析、电阻尺回读、限位开关回读以及运动控制策略等。CPLD完成频率合成、转速控制、步进控制、光栅尺回读、状态指示以及综合控制等。稍后将进一步具体介绍MSP430 和 CPLD。
[0033]通讯接口电路可以包括以太网接口和现场总线接口。以太网接口可以使用RS232到TCP / IP的双向嵌入式协议转换模块来实现。例如，可以采用UA7000B嵌入式协议转换模块，它提供RS232 / RS485到TCP / IP网络之间