[發明專利]伺服壓力機總線式超集中同步控制系統

在審

• 申請號: 201910362244.7
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110154440A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 李琦;高建波;范宏偉;袁全;王靖雯;賈中青;成巍
• 申請（專利權）人: 濟寧科力光電產業有限責任公司;山東省科學院激光研究所
• 主分類號: B30B15/26
• 分類號: B30B15/26
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發明涉及伺服壓力機應用領域，特別公開了一種伺服壓力機總線式超集中同步控制系統。該同步控制系統，包括高速數據通訊總線，其特征在于：所述伺服壓力機主站控制系統通過高速數據通訊總線并聯連接若干伺服驅動系統從站，伺服驅動系統從站取消核心控制器，直接通過功率單元控制連接伺服電機，伺服驅動器上安裝有電機編碼器和電流傳感器，所有控制的算法均在主站實現。本發明能夠實現多機同步伺服控制，實時同步控制精度高，并通過對伺服驅動系統從站直接輸出PWM的驅動命令，可保證在控制過程中的同步一致性，降低了多機控制中的成本，改善了伺服驅動系統中的EMC性能。

（一）技術領域

本發明涉及伺服壓力機應用領域，特別涉及一種伺服壓力機總線式超集中同步控制系統。

（二）背景技術

隨著汽車覆蓋件和家電行業的成形工藝要求，伺服壓力機的噸位越來越大，要求的公稱力也高達上千噸，盡管通過多個曲柄連桿機構進行力量放大，但仍然需要多個大功率電機同時出力才能達到工藝要求。例如，國內最大的2200T伺服壓力機，一般情況下仍需要4個以上的超過200KW的伺服壓力機共同工作。

現有的技術方案一般采用一套伺服驅動系統控制一個大功率伺服電機，4個大功率伺服驅動控制系統再由上級的整機控制系統同一控制。一般來說，伺服驅動系統由以下幾個部分組成：核心處理器、信號處理單元、電流和轉速采樣電路、驅動電路、功率電路。單套的控制系統算法均運行在核心處理器上，多套伺服驅動系統同時工作時，由整機控制系統通過高速數據通信總線將數據傳輸至單套控制系統中，由核心處理器進行數據處理和分析，然后再執行輸出命令，經過一系列電路和信號放大，電機執行命令。

現有的控制系統每套都有核心處理器及其外設，并配備了高速的數據通訊總線或網絡，實現高速數據交換功能。但由于里面的核心處理器易受到強烈的電磁干擾問題，同時核心處理器及其外設連同配套的多層板電路板的價格成本較高問題，都會影響其在產業化階段的推廣和實施。

（三） 發明內容

本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種信息處理量大、不易受干擾、生產成本低的伺服壓力機總線式超集中同步控制系統。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種伺服壓力機總線式超集中同步控制系統，包括高速數據通訊總線，其特征在于：所述伺服壓力機主站控制系統通過高速數據通訊總線并聯連接若干伺服驅動系統從站，伺服驅動系統從站通過功率單元控制連接伺服電機，伺服驅動器上安裝有電機編碼器和電流傳感器；具體的，

高速數據通訊總線在PWM周期內，將伺服驅動系統從站所采集的單體伺服電機的電流值、電壓值和位置值實時的按照規定協議傳輸到伺服壓力機主站控制系統，并在伺服壓力機主站控制系統完成當前PWM脈沖計算量后實現PWM給定的數字量傳輸；

伺服壓力機主站控制系統根據高速數據通訊總線傳輸的數據進行所有伺服驅動系統從站的控制算法的運算，并對下一PWM時刻的控制電壓矢量進行實時控制；將所有從站的大量運算工作轉移至總站進行。

伺服驅動系統從站從高速數據通訊總線接收到PWM命令，直接輸出波形到驅動板上，作用于功率電路上，輸出基于直流母線電壓的矢量控制波形。

本發明通過高速數據通訊總線對同步控制裝置提供實時數據交互通道，可進行關鍵控制反饋信息和控制命令的傳輸；伺服壓力機主站控制系統，根據電壓采樣的直流母線電壓值，電機編碼器反饋的電機位置值，電流傳感器采集的三相電機相電流值，計算當前伺服電機的額轉子和進行伺服電機控制算法的運行、數據處理、高等變換等計算；伺服驅動系統從站接收主站的PWM脈沖命令，實現功率放大的功能，伺服驅動系統的從站不再依照傳統的方式進行伺服電機控制的算法實現，而變更為功率放大單元。

本發明的更優技術方案為：

所述伺服壓力機主站控制系統的控制算法的運算包括當前轉子的轉速值計算、轉子的轉矩、磁鏈。