[發明專利]以太網步進電機驅動控制器

無效

• 申請號: 201310097369.4
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103151978A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 曾沛穎;湯曉云;紀彤;朱寶強;朱健強
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H02P8/00
• 分類號: H02P8/00;H02P8/40
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及步進電機，特別是一種以太網步進電機驅動控制器，該驅動控制器能夠用于通過以太網進行遠程控制的高精密控制要求的場合，尤其是一種能夠應用于大規模工業控制系統等領域，通過以太網完成步進電機轉速、方向和步數的調整和控制的裝置。

背景技術

對于步進電機的驅動和控制，普遍采用芯片與步進電機專用芯片相結合進行控制，如專利201010280597提到的方式，采用GL1800D芯片作為控制處理器進行指令轉換工作，采用RS485作為通訊接口實現上位機通訊，利用A3977芯片作為電機驅動芯片實現步進電機驅動和控制；或采用計算機擴展接口卡與步進電機驅動模塊相連接的方法進行控制，如專利94223287.9，200810121354.6，200820081417.5等。上述方式的控制方法都是通過現場放置專用芯片作為上位機或者通過連接擴展接口卡的本地計算機作為上位機進行控制。

上述控制技術的缺點是：

1、難以實現多軸步進電機控制。以芯片作為上位機進行控制的方式只能實現點對點控制，一套芯片上位機只能為一臺步進電機進行控制；以本地計算機為上位機進行控制的方式只能實現一塊接口卡控制一臺步進電機，受擴展槽限制。

2、難以實現遠程步進電機控制。芯片或本地計算機一方面受到連線的限制，必須布置在步進電機周圍以實現對其的控制，另一方面由于通訊方式大多采用串口RS232或RS485進行通信，信號在長距離的傳遞過程中的衰減明顯，限制了上位機的距離分布，因此芯片或本地計算機擴展接口卡的方式對步進電機的遠程控制是難以實現的。

3、控制方式單一，人員與設備成本高。由于芯片或本地計算機控制方式單一，只能實現點對點控制方式，使得多電機的控制就必須在現場布置大量上位機作為控制終端，這就要求投入多套上位機設備來進行控制，在控制方式上只能實現簡單的運動控制，在成本上花費巨大。

發明內容

為了克服上述現有控制技術方法的缺點，特別是針對專利201010280597提到的控制方式所存在的通訊缺點和單軸控制缺陷，本發明提供一種基于以太網通信的步進電機驅動控制器，該步進電機驅動控制器具備以太網通信能力和多軸步進電機控制能力，能夠實現遠程多臺步進電機智能控制的特點。

本發明的技術解決方案如下：

一種以太網步進電機驅動控制器，其特點在于該控制器由通信電路、微處理器芯片和電機接口組成，所述的通信電路由RJ45物理接口、以太網變壓器芯片、以太網物理層芯片組成；所述電機接口由電機控制芯片、電機驅動芯片和信號發送芯片組成；所述微處理器芯片與通信電路中的以太網物理層芯片相連，用以實現上位機指令數據傳遞至微處理器芯片內；所述微處理器芯片與電機控制芯片相連，用以實現將上位機控制指令數據下發至電機控制芯片內，來實現對步進電機運行狀態的控制；所述電機驅動芯片與信號發送芯片相連，在信號發送芯片內完成電機驅動脈沖信號的功率放大工作；所述信號發送芯片與多臺步進電機相連，用以實現對電機的驅動工作。

所述的微處理器芯片是MCF52259CAG8，該芯片具有快速以太網模塊，能夠實現對以太網數據包在數據鏈路層的解釋、傳遞和對輸入數據的預處理等功能，同時能為用戶提供包括指令、函數、系統變量在內的兩百多個保留字，還能為用戶提供了數據存儲空間，包括程序存儲區、獨立變量存儲區、數組存儲區等，所述的微處理器芯片具有保存所述步進電機驅動控制器的物理地址號的功能。

所述的通信電路采用10/100M自適應以太網接口，通信電路的以太網變壓隔離芯片選用H1102NL完成雙絞線電信號的變壓工作，以太網物理層芯片選用DP83848實現以太網電路的工作狀態切換，降低整個電路的能耗從而提高整體性能。

所述的步進電機控制芯片是GL1800D芯片，驅動芯片是A3977芯片，信號發送芯片是MC3486芯片作為四路差動線路驅動器，用于脈沖信號放大、濾波與發送。所述電機接口芯片與所述信號發送芯片相連，所述信號發送芯片相連與電機驅動芯片相連，用以實現對同時對步進電機的驅動控制。

本發明的技術特點：

1、本發明步進電機驅動控制器包含一個與上位機通信的通信電路、微處理器芯片和步進電機接口，通過保存在所述微處理器芯片內的唯一以太網地址可實現多電機的遠程控制和集中控制。