[發明專利]一種基于Ethernet/IP的低壓直流伺服

有效

• 申請號: 201911346817.3
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111061328B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 汪朋朋
• 申請（專利權）人: 上海智殷自動化科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 天津英揚昊睿專利代理事務所(普通合伙) 12227
• 代理人: 吳揚

本發明提供一種基于Ethernet/IP的低壓直流伺服，其特征在于包括控制器、脈沖寬度調節模塊、功率驅動器、電流采集電路、位置反饋模塊、Ethernet/IP適配器(Adapter)模塊，所述控制器分別和脈沖寬度調節模塊、電流采集電路、位置反饋模塊、Ethernet/IP適配器(Adapter)模塊連接，本發明直接將低壓直流電源作為伺服直流輸入，減少了伺服本身需要的中間轉換器件，降低了伺服硬件故障率，提高了能量的利用效率。本發明在伺服端實現了Ethernet/IP通訊協議，可以與Ethernet/IP掃描器直接通訊，不需要協議轉換模塊，降低了使用成本，降低了使用難度。特別的，為應用CIP協議、CANopen協議這兩種不同協議的設備之間的互操作，提供了解決方案。

技術領域

本發明涉及機器人使用領域，尤其涉及一種基于Ethernet/IP的低壓直流伺服。

背景技術

隨著機器人在倉儲、物流、服務等領域的廣泛應用，機器人經常使用移動的電源(如電池組)提供能源，傳統交流伺服的輸入電壓一般為AC220V或AC380V，這種伺服一般用于固定場所(如工廠車間)，不能直接使用電池組進行供電。

Ethernet/IP協議廣泛用于工業控制場合，許多主控制器(如PLC)支持Ethernet/IP協議。CANopen現場總線中針對運動控制的CiA DSP402協議(以下簡稱CiA402)，被廣泛應用于控制器與伺服驅動器之間的通訊，其他工業以太網如POWERLINK、EtherCAT等都根據CiA402協議實現了運動控制的應用層協議。目前，Ethernet/IP并不支持CANopen協議，因此，應用CIP協議、CANopen協議這兩種不同協議的設備無法相互通訊。

傳統交流高壓伺服使用電池供電，需要將電池的低壓直流電源進行逆變，升壓為高壓交流電源，然后交流伺服再將高壓交流電進行整流變為直流電，作為直流母線的輸入。目前，使用Ethernet/IP作為主控制器(如PLC)與伺服通訊時，一般需要利用協議轉換網關，將Ethernet/IP協議轉換成伺服驅動器支持的協議(如將Ethernet/IP轉換為EtherCAT)。

現有交流伺服需要將直流低壓電轉換成高壓交流電，這增加了大量的中間轉換器件，轉換過程中的能量損耗也大幅降低了能源使用效率。現有的伺服與Ethernet/IP主控制器通訊，需要利用協議轉換網關，將Ethernet/IP協議轉換成伺服驅動器支持的協議。這增大了使用的成本和難度。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于Ethernet/IP的低壓直流伺服，其特征在于包括控制器(MCU)、脈沖寬度調節模塊、功率驅動器、電流采集電路、位置反饋模塊、Ethernet/IP適配器(Adapter)模塊，所述控制器(MCU)分別和脈沖寬度調節模塊、電流采集電路、位置反饋模塊、Ethernet/IP適配器(Adapter)模塊連接，所述脈沖寬度調節模塊和功率驅動器連接，所述功率驅動器分別和電流采集電路、外界低壓交流電機連接，所述位置反饋模塊通過編碼器和外界低壓交流電機連接，所述Ethernet/IP適配器(Adapter)模塊通過網口、網關和掃描器接口連接。

所述控制器(MCU)用于控制整個伺服系統；

所述功率驅動器用于根據控制器(MCU)的脈寬調制(PWM)控制信號，將48V低壓直流電直接逆變為低壓交流電，輸入到低壓交流電機進行驅動；

所述電流采集電路用于采集功率驅動器與電機之間的UV兩相電流，用于伺服電流環控制；

所述位置反饋模塊用于處理編碼器所反饋的電機位置信息，并計算出實際的速度，用于位置環、速度環控制；

所述Ethernet/IP適配器(Adapter)通訊模塊用于實現Ethernet/IP應用層協議(CIP)并運行于控制器(MCU)實時環境。使用標準的Ethernet物理層接口(PHY)，實現與上位控制器的掃描器(Scanner)之間的通訊；