本實用新型涉及自動化控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體而言，涉及一種伺服電機的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

伺服系統(tǒng)(servomechanism)又稱隨動系統(tǒng)，是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對功率進行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置控制非常靈活方便。

伺服電機(servo motor)是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。

伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

伺服驅(qū)動器(servo dr ives)又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制，實現(xiàn)高精度的傳動系統(tǒng)定位。

伺服電機和伺服驅(qū)動器是一個有機的整體，伺服電動機的運行性能是電動機及其驅(qū)動器二者配合所反映的綜合效果。大部分廠商會為其伺服電機配備匹配的伺服驅(qū)動器，用戶按照伺服驅(qū)動器的使用說明配置驅(qū)動器即可實現(xiàn)對伺服電機的監(jiān)控。目前主流配置驅(qū)動器有兩種方式：第一種，本地控制,按照說明書，直接操作驅(qū)動器上的控制面板來進行配置(如圖1所示，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中本地控制驅(qū)動器的示意圖)。第二種，上位機PC控制,在PC端編寫操作軟件，將參數(shù)通過通訊接口傳入到驅(qū)動器中進行配置(如圖2所示，圖2是現(xiàn)有技術(shù)中PC控制驅(qū)動器的示意圖)。

其中，本地控制操作不便:主流伺服驅(qū)動器的監(jiān)控面板多數(shù)均為數(shù)碼管顯示與物理按鍵相結(jié)合的方式，缺點是操作不方便,需要不停按動按鈕選到所要設(shè)置的選項中更改配置，同時在監(jiān)測電機工作狀態(tài)時，只能顯示一條工作狀態(tài)。另外如按圖1方式控制多臺電機時，需要手動配置各伺服驅(qū)動器，監(jiān)測電機的位置轉(zhuǎn)速等參數(shù)也會很不方便。

PC上位機控制接口不通用：不同廠商的伺服驅(qū)動器對上位機開放的通訊接口不同，如232\485\422\CAN通訊等；物理連接接口不同，如DB9、接線端子、USB口等；通訊協(xié)議控制指令不同，所以在開發(fā)PC上位機測試軟件的時候，PC端引出的連接線不同，控制指令也各不相同,接口不通用。

針對上述由于現(xiàn)有技術(shù)中由于通信接口不同，導(dǎo)致的PC與驅(qū)動器之間的控制效率低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例提供了一種伺服電機的控制系統(tǒng)，以至少解決由于現(xiàn)有技術(shù)中由于通信接口不同，導(dǎo)致的PC與驅(qū)動器之間的控制效率低的技術(shù)問題。

根據(jù)本實用新型實施例的一個方面，提供了一種伺服電機的控制系統(tǒng)，包括：伺服電機管理裝置、伺服驅(qū)動器集群和伺服電機集群，其中，伺服電機管理裝置，用于通過預(yù)設(shè)接口向伺服驅(qū)動器集群發(fā)送控制信號；伺服電機集群，通過伺服驅(qū)動器集群與伺服電機管理裝置連接，用于依據(jù)控制信號執(zhí)行對應(yīng)控制操作。

可選的，伺服電機管理裝置包括：伺服電機管理器，其中，伺服電機管理器，通過預(yù)設(shè)接口與伺服驅(qū)動器集群連接，用于通過控制改變伺服驅(qū)動器集群中各個伺服驅(qū)動器的站號，將控制信號發(fā)送至對應(yīng)站號的伺服電機。

進一步地，可選的，伺服電機管理器包括：觸摸顯示屏、供電模塊和通信模塊，其中，觸摸顯示屏，用于接收用戶設(shè)置的控制指令，并依據(jù)控制指令生成控制信號；通信模塊，與觸摸顯示屏模塊連接，用于將控制信號傳輸至伺服驅(qū)動器集群；供電模塊，分別與觸摸顯示屏和通信模塊連接，用于對觸摸顯示屏和通信模塊供電。

可選的，伺服電機管理器還包括：風扇，用于對伺服電機管理器風冷散熱。

進一步地，可選的，通信模塊包括：通信接口、光纖接口和通信單元，其中，通信接口，與觸摸顯示屏的接口連接，用于接收外接控制終端的控制信號；光纖接口，通過通信單元與觸摸顯示屏的接口連接，用于將控制信號發(fā)送至伺服驅(qū)動器集群。

可選的，通信單元包括：光纖轉(zhuǎn)換塊。

可選的，預(yù)設(shè)接口包括：通信接口。

進一步地，可選的，通信接口包括：遙感RS232通訊口，其中，RS232通訊口支持通用串行總線USB轉(zhuǎn)串口RS232通訊線，RS232通訊口，用于通過對插傳輸交互信號，RS232物理連接接口為DB9公頭。

可選的，供電模塊包括：開關(guān)、電源輸入插座和開關(guān)電源，其中，開關(guān)，分別與電源輸入插座和開關(guān)電源連接，其中，電源輸入插座的地線與開關(guān)電源的地線接口連接，電源輸入插座的零線與開關(guān)的零線連接，電源輸入插座的火線與開關(guān)的火線連接，開關(guān)的另一根零線與開關(guān)電源的零線連接，開關(guān)的另一根火線與開關(guān)電源的火線連接，用于將外接電源通過電源輸入插座和開關(guān)對開關(guān)電源上電；開關(guān)電源分別與觸摸顯示屏、通信單元和風扇連接，用于控制對觸摸顯示屏、通信單元和風扇供電。

可選的，伺服電機管理裝置包括：伺服電機管理器和控制終端，其中，控制終端，通過伺服電機管理器的通信接口與伺服電機管理器連接，用于向伺服電機管理器發(fā)送控制信號，以使得伺服電機管理器依據(jù)控制信號通過預(yù)存地址映射集合獲取對應(yīng)待控制伺服電機，并依據(jù)控制信號控制待控制伺服電機。

根據(jù)本實用新型實施例的另一方面，還提供了一種存儲介質(zhì)，包括：存儲介質(zhì)包括存儲的程序，其中，在程序運行時控制存儲介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行上述的伺服電機的控制系統(tǒng)中的信號處理。

根據(jù)本實用新型實施例的又一方面，還提供了一種處理器，包括：處理器用于運行程序，其中，程序運行時執(zhí)行上述的伺服電機的控制系統(tǒng)中的信號處理。

在本實用新型實施例中，通過伺服電機管理裝置、伺服驅(qū)動器集群和伺服電機集群，其中，伺服電機管理裝置，用于通過預(yù)設(shè)接口向伺服驅(qū)動器集群發(fā)送控制信號；伺服電機集群，通過伺服驅(qū)動器集群與伺服電機管理裝置連接，用于依據(jù)控制信號執(zhí)行對應(yīng)控制操作，達到了提升PC與驅(qū)動器之間的兼容性的目的，從而實現(xiàn)了提升控制效率的技術(shù)效果，進而解決了由于現(xiàn)有技術(shù)中由于通信接口不同，導(dǎo)致的PC與驅(qū)動器之間的控制效率低的技術(shù)問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中本地控制啟動器的示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中PC控制驅(qū)動器的示意圖；

圖3是根據(jù)本實用新型實施例的伺服電機的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本實用新型實施例的一種伺服電機的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本實用新型實施例的一種伺服電機的控制系統(tǒng)中的供電連線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是根據(jù)本實用新型實施例的一種伺服電機的控制系統(tǒng)中的通訊連線的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當屬于本實用新型保護的范圍。

需要說明的是，本實用新型的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本實用新型的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

根據(jù)本實用新型實施例，提供了一種伺服電機的控制系統(tǒng)實施例，圖3是根據(jù)本實用新型實施例的伺服電機的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該伺服電機的控制系統(tǒng)包括：伺服電機管理裝置32、伺服驅(qū)動器集群34和伺服電機集群36，

其中，伺服電機管理裝置32，用于通過預(yù)設(shè)接口向伺服驅(qū)動器集群發(fā)送控制信號；伺服電機集群36，通過伺服驅(qū)動器集群34與伺服電機管理裝置32連接，用于依據(jù)控制信號執(zhí)行對應(yīng)控制操作。

具體的，本申請實施例提供的伺服電機的控制系統(tǒng)可以支持多臺伺服電機控制：伺服電機管理裝置32與伺服驅(qū)動器集群34采用485通訊協(xié)議Modbus RTU模式。由于RS-485總線支持一主多從的通信模式，將從站伺服驅(qū)動器集群34中的各伺服驅(qū)動器設(shè)置為不同站號即可，進而通過伺服驅(qū)動器控制伺服電機集群36中對應(yīng)的伺服電機。

具體的，需要說明的是本申請實施例提供的伺服電機的控制系統(tǒng)中后面板的RS232通訊口，物理連接接口為DB9公頭，線序為標準線序，支持標準USB轉(zhuǎn)232母線直插使用，保證了控制不同伺服電機本實用新型設(shè)備對上位機PC通訊物理接口的通用。

其中，在使用人機交互界面設(shè)計技術(shù)將控制指令集成在觸摸屏各控件中,實現(xiàn)本申請實施例提供的伺服電機的控制系統(tǒng)對伺服電機的本地控制；

此外，通過使用地址映射技術(shù)，在面對不同的伺服驅(qū)動器時，伺服電機管理裝置32中的PC端可不改變通訊協(xié)議，將232通訊中的值，映射到485不同的地址中，保證了設(shè)備對上位機PC通訊接口的通用；

本實施例中伺服電機管理裝置32后面板的RS485通訊口，物理連接接口為ST光纖頭，傳輸距離更遠，支持特殊測試環(huán)境需求(進暗室)；其中，通過485通訊采用Modbus RTU模式，支持一主多從，實現(xiàn)對多臺伺服電機的同步控制。

如圖4所示，圖4是根據(jù)本實用新型實施例的一種伺服電機的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本申請實施例提供的伺服電機的控制系統(tǒng)中伺服電機管理裝置32包括伺服電機管理器和個人電腦PC、其中，PC通過RS232接口接入伺服電機管理器，伺服電機管理器通過預(yù)設(shè)接口與多臺伺服驅(qū)動器連接，每臺伺服驅(qū)動器與伺服電機連接。其中，多臺伺服驅(qū)動器為本實施例中的伺服驅(qū)動器集群，多臺伺服電機為伺服電機集群。

在本實用新型實施例中，通過伺服電機管理裝置、伺服驅(qū)動器集群和伺服電機集群，其中，伺服電機管理裝置，用于通過預(yù)設(shè)接口向伺服驅(qū)動器集群發(fā)送控制信號；伺服電機集群，通過伺服驅(qū)動器集群與伺服電機管理裝置連接，用于依據(jù)控制信號執(zhí)行對應(yīng)控制操作，達到了提升PC與驅(qū)動器之間的兼容性的目的，從而實現(xiàn)了提升控制效率的技術(shù)效果，進而解決了由于現(xiàn)有技術(shù)中由于通信接口不同，導(dǎo)致的PC與驅(qū)動器之間的控制效率低的技術(shù)問題。

可選的，伺服電機管理裝置32包括：伺服電機管理器，其中，伺服電機管理器，通過預(yù)設(shè)接口與伺服驅(qū)動器集群連接，用于通過控制改變伺服驅(qū)動器集群中各個伺服驅(qū)動器的站號將控制信號發(fā)送至對應(yīng)站號伺服電機。

進一步地，可選的，伺服電機管理器包括：觸摸顯示屏、供電模塊和通信模塊，其中，觸摸顯示屏，用于接收用戶設(shè)置的控制指令，并依據(jù)控制指令生成控制信號；通信模塊，與觸摸顯示屏模塊連接，用于將控制信號傳輸至伺服驅(qū)動器集群；供電模塊，分別與觸摸顯示屏和通信模塊連接，用于對觸摸顯示屏和通信模塊供電。

可選的，伺服電機管理器還包括：風扇，用于對伺服電機管理器風冷散熱。

進一步地，可選的，通信模塊包括：通信接口、光纖接口和通信單元，其中，通信接口，與觸摸顯示屏的接口連接，用于接收外接控制終端的控制信號；光纖接口，通過通信單元與觸摸顯示屏的接口連接，用于將控制信號發(fā)送至伺服驅(qū)動器集群。

可選的，通信單元包括：光纖轉(zhuǎn)換塊。

可選的，預(yù)設(shè)接口包括：通信接口。

進一步地，可選的，通信接口包括：遙感RS232通訊口，其中，RS232通訊口支持通用串行總線USB轉(zhuǎn)串口RS232通訊線，RS232通訊口，用于通過對插傳輸交互信號，RS232物理連接接口為DB9公頭。

其中，RS232通訊口支持標準USB轉(zhuǎn)串口母RS232通訊線直接對插使用，該RS232物理連接接口為DB9公頭。

可選的，供電模塊包括：開關(guān)、電源輸入插座和開關(guān)電源，其中，開關(guān)，分別與電源輸入插座和開關(guān)電源連接，其中，電源輸入插座的地線與開關(guān)電源的地線接口連接，電源輸入插座的零線與開關(guān)的零線連接，電源輸入插座的火線與開關(guān)的火線連接，開關(guān)的另一根零線與開關(guān)電源的零線連接，開關(guān)的另一根火線與開關(guān)電源的火線連接，用于將外接電源通過電源輸入插座和開關(guān)對開關(guān)電源上電；開關(guān)電源分別與觸摸顯示屏、通信單元和風扇連接，用于控制對觸摸顯示屏、通信單元和風扇供電。

可選的，伺服電機管理裝置32包括：伺服電機管理器和控制終端，其中，控制終端，通過伺服電機管理器的通信接口與伺服電機管理器連接，用于向伺服電機管理器發(fā)送控制信號，以使得伺服電機管理器依據(jù)控制信號通過預(yù)存地址映射集合獲取對應(yīng)待控制伺服電機，并依據(jù)控制信號控制待控制伺服電機。

具體的，如圖5所示，圖5是根據(jù)本實用新型實施例的一種伺服電機的控制系統(tǒng)中的供電連線的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，伺服電機通用管理平臺(即，本實施例中的伺服電機管理器)采用3U標準機箱，正面包括1塊觸摸屏(即，本實施例中的觸摸顯示屏)、1個船型開關(guān)(即，本實施例中的開關(guān)，在本實施例中開關(guān)以船型開關(guān)為例進行說明，除此之外，該開關(guān)還可以為按鈕式開關(guān))，背面包括電源輸入插座、散熱風扇(即，本實施例中的風扇)、DB9接口(即，本實施例中的通信接口)、兩對光纖接口(即，本實施例中的光纖接口)，內(nèi)部包含一開關(guān)電源(即，本實施例中的開關(guān)電源)、一485轉(zhuǎn)光纖通訊模塊(UT277)(即，本實施例中的光纖轉(zhuǎn)換塊)。

供電方面：電源輸入插座的接口的地接到開關(guān)電源的地，LN線接到船型開關(guān)的一側(cè)。船型開關(guān)另一側(cè)的兩根線接到開關(guān)電源的LN處。開關(guān)電源的輸出兩線并聯(lián)接到觸摸屏和光纖通訊模塊、散熱風扇的電源輸入接口。用戶通過按動船型開關(guān)可以控制平臺內(nèi)用電設(shè)備的上下電。

在通訊線連接上，如圖6所示，圖6是根據(jù)本實用新型實施例的一種伺服電機的控制系統(tǒng)中的通訊連線的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，觸摸屏背面的DB9接口COM1，為觸摸屏485通訊和232通訊的接口。485通訊的兩芯為1腳RS485+、6腳RS485-。232通訊的三芯為2腳RXD、3腳TXD、5腳GND。COM1的1腳連接到UT277的1腳(T/R+)6腳連接到UT277的2腳(T/R-)。用一對多模ST頭光纖將UT277的Tx與后面板上Tx1口相連，UT277的Rx與后面板上Rx1口相連。將后面板RS232的DB9連接器的235腳直連到COM1口的235腳。

其中，位于圖6中的DB9處為RS232接口，RS232為本實施例中的通信接口；圖6中的光纖ST口為本實施例中的光纖接口，在本實施例中如圖6所示光纖接口包括：RX1\TX1和RX2\TX2；UT277光纖轉(zhuǎn)換模塊為本實施例中的光纖轉(zhuǎn)換塊。

后面板通訊接口定義：

RS232通訊口，物理連接接口為DB9公頭，線序為標準線序，支持標準USB轉(zhuǎn)232DB9母口通訊線直接對插使用，不用連接轉(zhuǎn)接線。此口為觸摸屏與上位機PC的通訊接口，內(nèi)部協(xié)議為Modbus RTU協(xié)議。

RX2\TX2口為預(yù)留RS232通訊口，物理連接接口為ST光纖頭。由于232通訊有效距離在15米左右，當PC與伺服電機通用管理平臺距離較遠時，可再加裝一光纖通訊模塊，將232轉(zhuǎn)為光纖，內(nèi)部協(xié)議為Modbus RTU協(xié)議。

RX1\TX1口為485通訊接口，物理連接接口為ST光纖頭，此接口與下位機伺服電機驅(qū)動器的485通訊接口相連，內(nèi)部協(xié)議為Modbus RTU協(xié)議，控制指令與伺服驅(qū)動器匹配。

本實施例提供的伺服電機的控制系統(tǒng)的控制方式如下：

一、伺服電機通用管理平臺本地控制：

采用人機交互界面設(shè)計技術(shù)將觸摸屏中的控件與伺服驅(qū)動器說明中的控制指令對應(yīng)起來。用戶對觸摸屏控件進行操作，觸摸屏的COM1口的485通訊接口會發(fā)送對應(yīng)的指令。觸摸屏的485通訊口連接到UT277轉(zhuǎn)成光纖，通過后面板上的TX1\RX1光纖口進行通訊。遠端通過UT277再轉(zhuǎn)回485，并聯(lián)到下位機伺服電機驅(qū)動器的485接口，實現(xiàn)伺服電機通用管理平臺與各伺服驅(qū)動器的通訊。內(nèi)部協(xié)議為Modbus RTU協(xié)議，伺服電機通用管理平臺為主站，各伺服電機驅(qū)動器為從站，可通過改變伺服電機驅(qū)動器的站號來對多臺伺服電機進行控制。

二、PC端上位機同步控制：

伺服電機通用管理平臺含有兩個通訊接口，232通訊接口，485通訊接口。

PC端通過一根USB轉(zhuǎn)232母頭標準線直插到伺服電機通用管理平臺背面RS232DB9口，伺服電機通用管理平臺與PC之間232通訊，PC為主站，伺服電機通用管理平臺為從站。PC端與平臺之間，通訊協(xié)議為Modbus RTU協(xié)議，各功能控制指令為編寫好的固定指令集。所以對不同伺服電機來說，PC端接口通用。

伺服電機通用管理平臺后面板TX1\RX1ST光纖口，伺服電機通用管理平臺與伺服電機驅(qū)動器之間485通訊，伺服電機通用管理平臺為主站，伺服電機驅(qū)動器為從站。不同伺服電機控制器的控制指令不同，即功能碼的地址不同。伺服電機通用管理平臺在控制不同伺服電機時，在接收PC端接收相同的指令，利用地址映射關(guān)鍵技術(shù)，將232通訊中的值，映射到485不同的地址中，實現(xiàn)對不同伺服電機的控制。

本實施例提供的伺服電機的控制系統(tǒng)中伺服電機通用管理平臺本地操作方面采用觸摸屏輸入方式，操作項清晰便捷。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。