一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统

专利摘要:
本实用新型属于自动化控制技术领域，尤其是一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，针对成本高的问题，现提出以下方案，包括EtherCAT控制器和EtherCAT驱动器，所述EtherCAT控制器和EtherCAT驱动器相连，所述EtherCAT驱动器和执行机构与电机单元相连；所述EtherCAT驱动器包括EtherCAT总线单元、IO拓展单元、伺服功能单元和驱动控制部分，所述EtherCAT总线单元和IO拓展单元与驱动控制部分相连，所述IO拓展单元和驱动控制部分与伺服功能单元相连。本实用新型节省设备成本，简化工业现场中的安装与调试难度，降低了项目实施成本。
公开号:CN214335705U
申请号:CN202120506980.8U
申请日:2021-03-10
公开日:2021-10-01
发明作者:刘炼；李金禹
申请人:WUXI XINJE ELECTRONIC CO Ltd；
IPC主号:G06F13-20

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统。
[n0002] 伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
[n0003] EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统，其名称的CAT为控制自动化技术字首的缩写。EtherCAT是确定性的工业以太网，最早是由德国的Beckhoff公司研发。EtherCAT的周期时间短，所有程序资料都是由从站控制器的硬件来处理。此特性再配合EtherCAT的机能原理，使得EtherCAT可以成为高性能的分散式I/O系统：包含一千个分散式数位输入/输出的程序资料交换只需30us，相当于在100Mbit/s的以太网传输125个字节的资料。读写一百个伺服轴的系统可以以10kHz的速率更新，一般的更新速率约为1–30kHz。
[n0004] 常规EtherCAT总线方案中，伺服驱动系统与外设IO作为独立的功能单元，功能单元的数量增加将导致成本的直接上升，同时也会增加EtherCAT控制器的成本，且在工业现场中的安装与调试难度较高，且系统的可靠性与维护性较低。
[n0005] 基于背景技术中提出的技术问题，本实用新型提出了一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统。
[n0006] 本实用新型提出的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，包括EtherCAT控制器和EtherCAT驱动器，所述EtherCAT控制器和EtherCAT驱动器相连，所述EtherCAT驱动器和执行机构相连，所述EtherCAT驱动器和电机单元相连；
[n0007] 所述EtherCAT驱动器包括EtherCAT总线单元、IO拓展单元、伺服功能单元和驱动控制部分，所述EtherCAT总线单元和IO拓展单元相连，所述EtherCAT总线单元和驱动控制部分相连，所述EtherCAT控制器通过EtherCAT总线单元控制IO拓展单元和驱动控制部分工作，所述IO拓展单元和驱动控制部分与伺服功能单元相连，所述IO拓展单元和驱动控制部分之间相互连接。
[n0008] 优选地，所述EtherCAT控制器通过EtherCAT POD与EtherCAT总线单元相连。
[n0009] 优选地，所述IO拓展单元和执行机构相连，所述驱动控制部分和电机单元相连，所述IO拓展单元和驱动控制部分控制执行机构和电机单元执行相应操作后从而实现伺服功能单元内的各项功能。
[n0010] 优选地，所述IO拓展单元用于向驱动控制部分输入信号，所述驱动控制部分用于向IO拓展单元输出信号。
[n0011] 优选地，所述IO拓展单元包括DI/0、AI/O、RS485扩展等。
[n0012] 优选地，所述电机单元包括伺服电机。
[n0013] 优选地，所述执行机构包括传感器及其他执行器件。
[n0014] 优选地，所述伺服功能单元包括转矩控制、速度调节、指令完成、故障报警等功能。
[n0015] 本实用新型中的有益效果为：
[n0016] 1、该具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，将伺服驱动系统与外设IO合并为一个功能单元，支持本体集成IO与可扩展IO方式，显著降低了在部分工业场景下的成本投入。
[n0017] 2、该具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，通过将伺服功能单元与IO扩展单元整合，极大简化了现场安装与布线施工周期。
[n0018] 3、该具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，基于EtherCAT总线PDO对象传输，并将本体IO或可扩展外设与伺服驱动器连接，允许用户在驱动器中进行简易逻辑编程的同时，也可被EtherCAT控制器可靠、实时的进行访问。
[n0019] 4、该具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，通过EtherCAT分布式IO的方式可直接连接在伺服本体自带的IO端子上，再通过EtherCAT总线回传给PLC,总线本身的高速传输速率保证了整个系统不会出现延迟等问题。
[n0020] 该系统中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
[n0021] 图1为本实用新型提出的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统的系统图一；
[n0022] 图2为本实用新型提出的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统的系统图二。
[n0023] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
[n0024] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[n0025] 参照图1-2，一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，包括EtherCAT控制器和EtherCAT驱动器，EtherCAT控制器和EtherCAT驱动器相连，EtherCAT驱动器和执行机构相连，EtherCAT驱动器和电机单元相连；
[n0026] EtherCAT驱动器包括EtherCAT总线单元、IO拓展单元、伺服功能单元和驱动控制部分，EtherCAT总线单元和IO拓展单元相连，EtherCAT总线单元和驱动控制部分相连，EtherCAT控制器通过EtherCAT总线单元控制IO拓展单元和驱动控制部分工作，IO拓展单元和驱动控制部分与伺服功能单元相连，IO拓展单元和驱动控制部分之间相互连接。
[n0027] 本实用新型中，EtherCAT控制器通过EtherCAT POD与EtherCAT总线单元相连。
[n0028] 本实用新型中，IO拓展单元和执行机构相连，驱动控制部分和电机单元相连，IO拓展单元和驱动控制部分控制执行机构和电机单元执行相应操作后从而实现伺服功能单元内的各项功能。
[n0029] 本实用新型中，IO拓展单元用于向驱动控制部分输入信号，驱动控制部分用于向IO拓展单元输出信号。
[n0030] 本实用新型中，IO拓展单元包括DI/0、AI/O、RS485扩展等。
[n0031] 本实用新型中，电机单元包括伺服电机。
[n0032] 本实用新型中，执行机构包括传感器及其他执行器件。
[n0033] 本实用新型中，伺服功能单元包括转矩控制、速度调节、指令完成、故障报警等功能。
[n0034] 将现有伺服系统的外设AI/0、DI/O用于内部逻辑运算处理，实现转矩控制、速度调节、指令完成、故障报警等功能；将外设与内部逻辑功能并举，允许用户将外设配置为EtherCAT总线的高性能的分散式I/O系统，用于连接外部传感器或执行器件，节省了设备购置成本，简化工业现场中的安装与调试难度，降低了项目实施成本，提高了系统的可靠性与维护性。
[n0035] 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (8)
[0001] 1.一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，包括EtherCAT控制器和EtherCAT驱动器，其特征在于，所述EtherCAT控制器和EtherCAT驱动器相连，所述EtherCAT驱动器和执行机构相连，所述EtherCAT驱动器和电机单元相连；
所述EtherCAT驱动器包括EtherCAT总线单元、IO拓展单元、伺服功能单元和驱动控制部分，所述EtherCAT总线单元和IO拓展单元相连，所述EtherCAT总线单元和驱动控制部分相连，所述EtherCAT控制器通过EtherCAT总线单元控制IO拓展单元和驱动控制部分工作，所述IO拓展单元和驱动控制部分与伺服功能单元相连，所述IO拓展单元和驱动控制部分之间相互连接。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，其特征在于，所述EtherCAT控制器通过EtherCAT POD与EtherCAT总线单元相连。
[0003] 3.根据权利要求1所述的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，其特征在于，所述IO拓展单元和执行机构相连，所述驱动控制部分和电机单元相连，所述IO拓展单元和驱动控制部分控制执行机构和电机单元执行相应操作后从而实现伺服功能单元内的各项功能。
[0004] 4.根据权利要求1所述的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，其特征在于，所述IO拓展单元用于向驱动控制部分输入信号，所述驱动控制部分用于向IO拓展单元输出信号。
[0005] 5.根据权利要求1所述的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，其特征在于，所述IO拓展单元包括DI/0、AI/O、RS485扩展等。
[0006] 6.根据权利要求1所述的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，其特征在于，所述电机单元包括伺服电机。
[0007] 7.根据权利要求1所述的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，其特征在于，所述执行机构包括传感器及其他执行器件。
[0008] 8.根据权利要求1所述的一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统，其特征在于，所述伺服功能单元包括转矩控制、速度调节、指令完成、故障报警等功能。

类似技术:

---

公开号 | 公开日 | 专利标题

---

CN108942932B|2021-10-08|基于EtherCAT总线的工业机器人控制系统及方法

---

EP2188953B1|2013-09-25|Real-time industrial ethernet ethercat communication control

---

KR101818570B1|2018-01-15|자동화 워크셀 제어 방법

---

US7613783B2|2009-11-03|Gateway having an input/output scanner

---

KR101839772B1|2018-03-19|자동화 워크셀 제어 방법

---

CN101598939B|2011-02-09|多轴运动伺服控制与保护系统

---

EP1691245A1|2006-08-16|Component-based automation

---

US20080147206A1|2008-06-19|Control system for Real Time Applications for Cooperative Industrial Robots

---

CN103984275B|2016-08-17|一种基于fpga的通用工业运动控制系统及基于该运动控制系统的控制方法

---

US20050132037A1|2005-06-16|Programmable controller and communication interface therefor

---

CN101013316A|2007-08-08|一种总线式数控系统及其控制方法

---

Gu et al.2010|Design of a distributed multiaxis motion control system using the IEEE-1394 bus

---

CN104615087A|2015-05-13|总线型运动控制器

---

CN106054845A|2016-10-26|基于工业以太网的服务机器人控制系统

---

EP3376322A2|2018-09-19|Control system, controller, and control method

---

CN214335705U|2021-10-01|一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统

---

US20060041322A1|2006-02-23|Programmable logic controller satellite interface system and method

---

CN104796055A|2015-07-22|一种触屏控制与驱动一体化的4轴步进电机闭环控制系统

---

CN108908851A|2018-11-30|注塑机的电射台伺服系统及其数据交互流程

---

CN201000571Y|2008-01-02|一种基于光纤传输的总线式数控系统

---

CN205959050U|2017-02-15|一体机控制装置

---

Gu et al.2014|Control system design of 6-DOFs serial manipulator based on real-time ethernet

---

CN109639187B|2021-02-19|驱控一体伺服实现方法和系统

---

CN109981010A|2019-07-05|一种电机驱动系统及方法

---

CN214818593U|2021-11-23|一种机器人控制系统

同族专利:

---

公开号 | 公开日

---

引用文献:

---

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

---

法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

---

2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

---

申请号 | 申请日 | 专利标题

---

CN202120506980.8U|CN214335705U|2021-03-10|2021-03-10|一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统|CN202120506980.8U| CN214335705U|2021-03-10|2021-03-10|一种具有可编程IO的EtherCAT总线伺服系统|