一種步進電機細分控制系統技術方案

本發明專利技術屬于電機控制系統領域，一種步進電機細分控制系統，包括DSP控制器，DSP控制器上設有PWM發生模塊、總線編碼模塊和串口模塊；控制系統還包括串口轉換模塊、總線線路模塊、光電隔離模塊、電機驅動模塊和步進電機；PWM發生模塊的輸出端連接總線編碼模塊的輸入端；總線編碼模塊的輸出端連接串口模塊的輸入端；串口模塊的輸出端連接串口轉換模塊；串口轉換模塊的另一端連接總線線路模塊；總線線路模塊的輸出端連接光電隔離電路的輸入端；光電隔離電路與電機驅動模塊連接；電機驅動模塊連接步進電機。本發明專利技術的步進電機細分控制系統運行穩定，且支持Modbus和CAN兩種不同的總線協議方式進行通信，能實現步距的精確細分。

【技術實現步驟摘要】
一種步進電機細分控制系統
本專利技術屬于電機控制系統領域，具體涉及一種步進電機細分控制系統。
技術介紹
從近代開始，電機控制的技術得到了迅猛的發展。電機控制技術極大的提高了勞動生產率和產品質量，推動了現代工業農業的巨大進步。例如數控機床，打印機，繪圖機，機器人控制，無人駕駛飛機等場合都有應用。但是目前許多電機由于受本身結構的限制，如步進電機，步距角不可能做的很小，因而在低頻控制時容易產生震蕩、而在高頻時候易發生丟失步現象，而且電機噪聲明顯。于是電機細分技術應運而生，采用恒流與細分驅動技術可以大大提高步進電機的步距分辨率，減小轉矩波動，避免低頻共振及降低運行噪聲，提高電機運行平穩，增加控制的靈活性。正是因電機細分技術的引入步進電機的性能得到大幅提升，使得步進電機替代了傳統的電機，電機細分技術的推動使得步進電動機推廣應用到其他領域，測量儀器、光學和醫療儀器以及包裝機械等其他運用到機械運動的領域。步進電機作為電磁機械裝置，其分辨率取決于細分驅動技術。與傳統的單片機控制相比，DSP進行軟件細分驅動，編程更靈活、通用、算法的優化簡易，具有更強運算能力的DSP能夠滿足電流環實控制的要求，使得步進細分驅動的成本降低、效率提高、可靠性增強、要修改方案也易辦到，被稱為最佳的電機控制方案。同時，還可解決步進電機在低速時易出現的低頻振動和運行中的噪聲等。但單一的軟件細分驅動在精度與速度兼顧上會有矛盾，細分的步數越多，精度越高，但步進電機的轉動速度卻降低；要提高轉動速度，細分的步數就得減少。為此，設計一種多級細分驅動的系統，通過不同的細分檔位設定，實現不同步數的細分，使用總線控制多種不同電機，同時保證不同的轉動速度的細分方式的電機系統的研究具有非常重要的意義。以工業局域網技術為基礎的工廠自動化工程技術在最近十年得到了長足的發展，并顯示良好的發展勢頭。受這一發展趨勢影響，新的步進電機細分控制系統都配置了標準串行通信接口或現場總線通訊方式。CAN總線作為一種技術先進可靠性高、靈活性好、功能完善且成本合理的遠程網絡控制方式在工業控制領域中的應用非常廣泛。但就目前的市場上大多數的現場智能儀器儀表，電機控制裝置，通常采用了Modbus串行接口通信協議。由于Modbus協議實現了OSI參考模型中應用層的定義,通常作為儀表設備網絡通信。但Modbus協議與CANopen總線協議是互不兼容的。因此電機細分控制系統能將總線相互兼容尤為重要。
技術實現思路
本專利技術克服了上述技術問題的缺點，提供了一種步進電機細分控制系統，本專利技術的步進電機細分控制系統支持Modbus和CAN兩種不同的總線協議方式進行通信，能實現步距精確細分。為了解決上述技術問題，本專利技術提供了如下技術方案：包括DSP控制器，所述DSP控制器上設有PWM發生模塊、總線編碼模塊和串口模塊；所述控制系統還包括串口轉換模塊、總線線路模塊、光電隔離模塊、電機驅動模塊和步進電機；所述PWM發生模塊的輸出端連接所述總線編碼模塊的輸入端；所述總線編碼模塊的輸出端連接所述串口模塊的輸入端；所述串口模塊的輸出端連接所述串口轉換模塊的一端；所述串口轉換模塊的另一端連接所述總線線路模塊的輸入端；并將串口轉換模塊輸出的Modbus總線協議或CAN協議數據發送給所述總線線路模塊；所述總線線路模塊的輸出端連接所述光電隔離電路的輸入端；所述光電隔離電路接收所述協議數據，并將所述協議數據內的控制信號放大；所述光電隔離電路的輸出端連接所述電機驅動模塊；所述電機驅動模塊連接所述步進電機。進一步的，所述步進電機細分控制系統還包括保護電路，所述電機驅動模塊通過所述保護電路連接所述DSP控制器內嵌的中斷口。進一步的，步進電機細分控制系統還包括顯示模塊，所述顯示模塊通過所述DSP控制器內嵌的I/O口與所述DSP控制模塊連接。進一步的，步進電機細分控制系統還包括穩壓電源模塊，所述穩壓電源模塊連接所述電機驅動模塊。進一步的，所述DSP控制器內嵌的RAM中設有Modbus數據緩沖區和CAN數據緩存區；所述總線線路模塊包括Modbus總線線路和CAN總線線路；所述DSP控制器與Modbus總線線路的通信數據存入所述Modbus數據緩沖區；所述DSP控制器與所述CAN總線線路的通信數據存入所述CAN數據緩存區。進一步的，所述DSP控制器采用的型號為TMS320F2812DSP控制器。進一步的，所述電機驅動模塊采用的型號為THB6064AH的電機驅動模塊。進一步的，所述步進電機細分控制系統還包括單片機模塊，所述單片機模塊連接所述總線編碼模塊，所述單片機模塊采用的型號為AT89S52單片機。采用以上設計后，本專利技術與現有技術相比較具有以下有益效果：本專利技術的步進電機細分控制系統，與傳統的步進電機細分控制系統相比具有更好的通用性，系統能將支持Modbus的設備或CANopen的設備接入系統，并實現步進電機細分控制，系統的總線轉換傳輸使得設備有更多的選擇進行通信傳輸，讓設備能在Modbus的傳輸距離可靠性和CAN總線的高速傳輸之間選擇，進一步加快了各設備之間的通訊速率與可靠性，符合當今控制器網絡化的發展需求，迎合了市場的需要。附圖說明圖1是本專利技術一種步進電機細分控制系統的組成框圖；圖2是本專利技術一種步進電機細分控制系統的Modbus總線線路原理圖；圖3是本專利技術一種步進電機細分控制系統的CAN總線線路原理圖；圖4本專利技術電機驅動模塊采用的THB6064AH芯片的原理圖；圖5是本專利技術根據電壓正弦PWM的DSP控制算法，利用Excel繪制的SPWM計算值曲線圖；圖6是本專利技術CAN總線協議與Modbus總線協議間的轉換流程圖；圖7是本專利技術一種步進電機細分控制系統的總流程圖。具體實施方式下面結合附圖與實施例對本專利技術作進一步說明。請參閱圖1，本專利技術一種步進電機細分控制系統，包括一DSP控制器，所述DSP控制器上設有一PWM發生模塊、一總線編碼模塊和一串口模塊；所述控制系統還包括一串口轉換模塊、一總線線路模塊、一光電隔離模塊、一電機驅動模塊和一步進電機；所述PWM發生模塊的輸出端連接所述總線編碼模塊的輸入端；所述總線編碼模塊的輸出端連接所述串口模塊的輸入端；所述串口模塊的輸出端連接所述串口轉換模塊的一端；所述串口轉換模塊的另一端連接所述總線線路模塊的輸入端；并將串口轉換模塊輸出的Modbus總線協議或CAN協議數據發送給所述總線線路模塊；所述總線線路模塊的輸出端連接所述光電隔離電路的輸入端；所述光電隔離電路接收所述協議數據，并將所述協議數據內的控制信號放大；所述光電隔離電路的輸出端連接所述電機驅動模塊；所述電機驅動模塊連接所述步進電機。本專利技術的步進電機細分控制系統能將支持Modbus的設備或CANopen的設備接入系統。其中，本專利技術的串口轉換電路即為網卡轉換電路，其功能是實現RS485總線協議與CAN總線協議的相互通信。本專利技術中應用的Modbus總線線路與CAN總線線路是分別依附于RS485線路網絡與CAN總線網絡的，因此物理層中兩種傳輸方式的轉換也是相互通信的重點。所述DSP控制器上擁有CAN總線與RS485的接口芯片，當需要將步進電機細分控制系統接入相應網絡時，直接選擇接入相應接口。相應的總線線路原理圖請參閱圖2和圖3所示。請參閱圖2，所述Modbus總線本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種步進電機細分控制系統，其特征在于：包括DSP控制器，所述DSP控制器上設有PWM發生模塊、總線編碼模塊和串口模塊；所述控制系統還包括串口轉換模塊、總線線路模塊、光電隔離模塊、電機驅動模塊和步進電機；所述PWM發生模塊的輸出端連接所述總線編碼模塊的輸入端；所述總線編碼模塊的輸出端連接所述串口模塊的輸入端；所述串口模塊的輸出端連接所述串口轉換模塊的一端；所述串口轉換模塊的另一端連接所述總線線路模塊的輸入端；并將串口轉換模塊輸出的Modbus總線協議或CAN協議數據發送給所述總線線路模塊；所述總線線路模塊的輸出端連接所述光電隔離電路的輸入端；所述光電隔離電路接收所述協議數據，并將所述協議數據內的控制信號放大；所述光電隔離電路的輸出端連接所述電機驅動模塊；所述電機驅動模塊連接所述步進電機。

【技術特征摘要】
1.一種步進電機細分控制系統，其特征在于：包括DSP控制器，所述DSP控制器上設有PWM發生模塊、總線編碼模塊和串口模塊；所述控制系統還包括串口轉換模塊、總線線路模塊、光電隔離模塊、電機驅動模塊和步進電機；所述PWM發生模塊的輸出端連接所述總線編碼模塊的輸入端；所述總線編碼模塊的輸出端連接所述串口模塊的輸入端；所述串口模塊的輸出端連接所述串口轉換模塊的一端；所述串口轉換模塊的另一端連接所述總線線路模塊的輸入端；并將串口轉換模塊輸出的Modbus總線協議或CAN協議數據發送給所述總線線路模塊；所述總線線路模塊的輸出端連接所述光電隔離電路的輸入端；所述光電隔離電路接收所述協議數據，并將所述協議數據內的控制信號放大；所述光電隔離電路的輸出端連接所述電機驅動模塊；所述電機驅動模塊連接所述步進電機。2.根據權利要求1所述的一種步進電機細分控制系統，其特征在于：還包括保護電路，所述電機驅動模塊通過所述保護電路連接所述DSP控制器內嵌的中斷口。3.根據權利要求1所述的一種步進電機細分控制系統，其特征在于：還包括顯示模塊，所述顯示模塊通過所述DSP控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭建盛，何奇文，彭金松，韋慶進，覃勇，向炳輝，
申請(專利權)人：河池學院，
類型：發明
國別省市：廣西,45