CN111273613A - 一种驱动器过程控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械设备控制技术领域，尤指一种驱动器过程控制系统，包括驱动器，所述驱动器外接控制显示设备、运动执行机构和电源，所述驱动器包括整流滤波电路、功率模块、驱动电路、处理器、参数输入与显示模块、存储模块、电流/电压检测模块和A/D模块；本发明驱动器过程控制系统对运动执行机构的电流、电压、输出的扭力等参数的运动过程进行过程控制，对运动执行机构的参数在运动过程中的细微差异进行监控，对细微差异超出控制的上限或者下限时，通过显示模块进行预警提示，提醒用户进行停机或者重新调整参数，保证产品的一致性，提高产品的精度，减少产品之间的差异。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备控制技术领域，尤指一种驱动器过程控制系统。
背景技术
目前的驱动器都是在运动过程中出现电流、电压、输出过载时，直接报警停机，如在加工高要求的产品时，会直接导致产品报废；动执行机构在运动过程中，由于丝杆、滑轨、负载、环境等因素的影响，每个运动过程都存在差异，运动执行机构在每个运动过程中的电流、电压、输出的力矩等也在不停的变化。
现有的驱动器都不能监控每个运动过程的细微变化，不能在外部丝杆、滑轨、滑块、负载(如刀具、磨具、移送机构)等发生显著变化时提前进行预警，提前发现异常，提醒操作人员进行处理，不能避免生产过程中，由于刀具、磨具、移送机构的不断变差或者损坏，引起伺服机构执行机构的电流、电压、扭力输出超过最大负载时，直接报警停机，如设备在加工高精度、高要求、高价值的产品时，会造成产品的直接报废，也不能减少由于设备的细微变化引起的每个产品的差异，难以保证加工产品的一致性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种驱动器过程控制系统，保证产品的一致性，提高产品的精度，减少产品之间的差异。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种驱动器过程控制系统，包括驱动器，所述驱动器外接控制显示设备、运动执行机构和电源，所述驱动器包括整流滤波电路、功率模块、驱动电路、处理器、参数输入与显示模块、存储模块、电流/电压检测模块和A/D模块，所述整流滤波电路输入端与电源电连接，输出端与功率模块输入端电连接，所述功率模块输出端依次通过电流/电压检测模块和A/D模块与处理器输入端电连接，输出端还与运动执行机构电连接，所述处理器输出端通过驱动电路与功率模块电连接，所述处理器分别与参数输入与显示模块、存储模块双向传输电连接，所述处理器分别通过通讯接口和脉冲信号接口与控制显示设备双向传输电连接，所述运动执行机构输出端通过速度位置检测器与处理器输入端电连接；
通过控制显示设备或参数输入与显示模块预先输入运动执行机构的电压、电流、扭矩和型号参数，所述处理器根据预先输入的参数并且把数据存储到存储模块内，然后绘制电压、电流、扭矩和功率控制线，再输出到控制显示设备显示出来；所述处理器根据预先输入的参数通过驱动电路和功率模块控制运动执行机构进行运动；所述处理器接收运动执行机构在运动过程中的电压、电流、扭矩和功率参数，并将数据存入存储模块，通过接收运动过程的运动参数并且及时更新参数的实时控制线；所述处理器实时对运动执行机构的运动参数进行监控，当运动参数超过预先输入的设定控制线的电压、电流、扭矩或功率参数，则控制显示设备、参数输入与显示模块发出预警提示。
进一步地，所述电流/电压检测模块包括电流检测电路和电压检测电路，所述电流电路包括采样电阻R1、芯片IC1和运算放大器IC2，所述采样电阻R1与芯片IC1输入端电连接，所述芯片IC1输出端通过运算放大器IC2与A/D模块输入端电连接，所述电压检测电路包括电压互感器T1、整流桥和运算放大器IC5，所述电压互感器T1与整流桥输入端电连接，所述整流桥输出端经过电阻R5与运算放大器IC5电连接，所述运算放大器IC5输出端与A/D模块输入端电连接。
其中，所述芯片IC1型号为AD8217，所述运算放大器IC2和IC5型号为 AD8628，所述A/D模块采用ADC0809芯片，所述处理器采用型号AT89C51处理器。
进一步地，所述驱动器还设有外接接口，所述外接接口与处理器双向传输电连接，所述驱动器通过外接接口外接电脑、上位机、工控系统或手持设备，实现与外部电脑、上位机、工控系统或手持设备的数据交换。
进一步地，所述控制线还包括力矩参数，所述处理器接收到运动执行机构的运动参数与存储模块内预设参数的电压差和电流差，并分别通过控制显示设备、参数输入与显示模块显示出来。
其中，所述参数输入与显示模块为触控显示屏。
其中，所述运动执行机构包括步进电机、伺服电机、直线电机、电缸和液压伺服缸。
其中，所述速度位置检测器包括速度传感器和位置传感器。
本发明的有益效果在于：本发明驱动器过程控制系统对运动执行机构的电流、电压、输出的扭力等参数的运动过程进行过程控制，对运动执行机构的参数在运动过程中的细微差异进行监控，对细微差异超出控制的上限或者下限时，通过控制显示设备以及参数输入与显示模块进行预警提示，提醒用户进行停机或者重新调整参数，保证产品的一致性，提高产品的精度，减少产品之间的差异。
附图说明
图1是本发明的结构框示意图。
图2是本实施例运动执行机构过程的电压控制图。
图3是本实施例运动执行机构过程的电流控制图。
图4是本实施例驱动器部分电路原理图
附图标号说明：1.驱动器；11.整流滤波电路；12.功率模块；13.驱动电路；14.处理器；15.参数输入与显示模块；16.存储模块；17.电流/电压检测模块；171.电流检测电路；172.电压检测电路；18.A/D模块；19.通讯接口；10. 脉冲信号接口；2.控制显示设备；3.运动执行机构；4.电源；5.速度位置检测器。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解。
请参阅图1所示，本发明关于一种驱动器过程控制系统，包括驱动器1，所述驱动器1外接控制显示设备2、运动执行机构3和电源4，所述驱动器1包括整流滤波电路11、功率模块12、驱动电路13、处理器14、参数输入与显示模块15、存储模块16、电流/电压检测模块17和A/D模块18，所述整流滤波电路11输入端与电源4电连接，输出端与功率模块12输入端电连接，所述功率模块12输出端依次通过电流/电压检测模17块和A/D模块18与处理器14输入端电连接，输出端还与运动执行机构3电连接，所述处理器14输出端通过驱动电路13与功率模块12电连接，所述处理器14分别与参数输入与显示模块15、存储模块16双向传输电连接，所述处理器14分别通过通讯接口19和脉冲信号接口10与控制显示设备2双向传输电连接，所述运动执行机构3输出端通过速度位置检测器5与处理器14输入端电连接；
其中，所述控制线还包括力矩参数，所述处理器14接收到运动执行机构3 的运动参数与存储模块16内预设参数的电压差和电流差，并分别通过控制显示设备2、参数输入与显示模块15显示出来。
在本实施例中，所述驱动器1还设有外接接口，所述外接接口与处理器14 双向传输电连接，所述驱动器1通过外接接口外接电脑、上位机、工控系统或手持设备，实现与外部电脑、上位机、工控系统或手持设备的数据交换。其中，所述参数输入与显示模块15为触控显示屏；所述运动执行机构3包括步进电机、伺服电机、直线电机、电缸和液压伺服缸；所述速度位置检测器5包括速度传感器和位置传感器。
请参阅图2-3所示，用户可以通过控制显示设备2或参数输入与显示模块 15预先输入运动执行机构3的电压、电流、扭矩和型号等参数，所述处理器14 根据预先输入的参数并且把数据存储到存储模块16内，然后绘制电压、电流、扭矩和功率控制线，再输出到控制显示设备2显示出来；所述处理器14根据预先输入的参数通过驱动电路13和功率模块12控制运动执行机构3进行运动；所述处理器14接收运动执行机构3在运动过程中的电压、电流、扭矩和功率参数，并将数据存入存储模块16，通过接收运动过程的运动参数并且及时更新参数的实时控制线；所述处理器14实时对运动执行机构3的运动参数进行监控，当运动参数超过预先输入的设定控制线的电压、电流、扭矩或功率参数，则控制显示设备2、参数输入与显示模块15发出预警提示。
本实施例对运动执行机构3的电流、电压、输出的扭力等参数的运动过程进行过程控制，对运动执行机构3的参数在运动过程中的细微差异进行监控，对细微差异超出控制的上限或者下限时，进行预警提示，并输出信号，用户根据控制的需要进行停机、调整执行机构、调整控制系统参数、复位预警信号、也可以选择控制系统继续运行等运动过程完成后再处理，对超出控制线的预警数据，用户可以选择参与或者不参与控制线的运算，用户也可以选择重新收集数据建立新的控制线，保证产品的一致性，提高产品的精度，减少产品之间的差异。
请参阅图4所示，在本实施例中，所述电流/电压检测模块17包括电流检测电路171和电压检测电路172，所述电流电路171包括采样电阻R1、芯片IC1 和运算放大器IC2，所述采样电阻R1与芯片IC1输入端电连接，所述芯片IC1 输出端通过运算放大器IC2与A/D模块输入端电连接，所述电压检测电路172 包括电压互感器T1、整流桥和运算放大器IC5，所述电压互感器T1与整流桥输入端电连接，所述整流桥输出端经过电阻R5与运算放大器IC5电连接，所述运算放大器IC5输出端与A/D模块输入端电连接。作为较优的实施方式，本实施例芯片IC1采用型号为AD8217，所述运算放大器IC2和IC5型号均为AD8628，所述A/D模块采用ADC0809芯片，所述处理器14采用型号AT89C51处理器。
请参阅图4所示，其电流检测和电压检测的工作原理如下：
电流检测，电阻R1是检测电流的采样电阻，工作中需要输出0-50MV的电压供检测电路，在该电路中，电流检测采样电阻R1输入端存在高压，当分流电阻以电路为参考时，芯片IC1产生线性地参考模拟输出，其中AD8127型号的芯片IC1内置一个LDO稳压器,允许器件直接从高压轨获得电源，而无需其他独立电源。从电阻R1采集到电压信号后，经芯片IC1产生线性0-5V，再经过运算放大器IC2保护电路进行限压，输出最大电压3.3V到ADC0809芯片的A/D 模块18,经ADC0809芯片进行A/D转换后，输出数字信号给AT89C51处理器14 进行数据处理并将处理后的数据存储在存储模块16。
电压检测，电压互感器T1产生低压，经整流桥整流后产生0-5V的直流电压，再经过运算放大器IC5保护电路进行限压，输出最大电压3.3V到ADC0809 芯片的A/D模块18,经ADC0809芯片进行A/D转换后，输出数字信号给AT89C51 处理器14进行数据处理并将处理后的数据存储在存储模块16。
需要进一步说明的是，本实施例中图2-3通过电流和电压参数进行绘制的控制线只是其中一种方式，而图4作为较优实施方式的一种，但并不限制于该种电路原理。其中，本实施例中所提及的整流滤波电路11、功率模块12、驱动电路13均为现有的常规电路，在此不再赘述。除非另有明确的规定和限定，术语“连接”“设置”等术语应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种驱动器过程控制系统，其特征在于：包括驱动器，所述驱动器外接控制显示设备、运动执行机构和电源，所述驱动器包括整流滤波电路、功率模块、驱动电路、处理器、参数输入与显示模块、存储模块、电流/电压检测模块和A/D模块，所述整流滤波电路输入端与电源电连接，输出端与功率模块输入端电连接，所述功率模块输出端依次通过电流/电压检测模块和A/D模块与处理器输入端电连接，输出端还与运动执行机构电连接，所述处理器输出端通过驱动电路与功率模块电连接，所述处理器分别与参数输入与显示模块、存储模块双向传输电连接，所述处理器分别通过通讯接口和脉冲信号接口与控制显示设备双向传输电连接，所述运动执行机构输出端通过速度位置检测器与处理器输入端电连接；
通过控制显示设备或参数输入与显示模块预先输入运动执行机构的电压、电流、扭矩和型号参数，所述处理器根据预先输入的参数并且把数据存储到存储模块内，然后绘制电压、电流、扭矩和功率控制线，再输出到控制显示设备显示出来；所述处理器根据预先输入的参数通过驱动电路和功率模块控制运动执行机构进行运动；所述处理器接收运动执行机构在运动过程中的电压、电流、扭矩和功率参数，并将数据存入存储模块，通过接收运动过程的运动参数并且及时更新参数的实时控制线；所述处理器实时对运动执行机构的运动参数进行监控，当运动参数超过预先输入的设定控制线的电压、电流、扭矩或功率参数，则控制显示设备、参数输入与显示模块发出预警提示。
2.根据权利要求1所述的一种驱动器过程控制系统，其特征在于：所述电流/电压检测模块包括电流检测电路和电压检测电路，所述电流电路包括采样电阻R1、芯片IC1和运算放大器IC2，所述采样电阻R1与芯片IC1输入端电连接，所述芯片IC1输出端通过运算放大器IC2与A/D模块输入端电连接，所述电压检测电路包括电压互感器T1、整流桥和运算放大器IC5，所述电压互感器T1与整流桥输入端电连接，所述整流桥输出端经过电阻R5与运算放大器IC5电连接，所述运算放大器IC5输出端与A/D模块输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的一种驱动器过程控制系统，其特征在于：所述芯片IC1型号为AD8217，所述运算放大器IC2和IC5型号为AD8628，所述A/D模块采用ADC0809芯片。
4.根据权利要求1所述的一种驱动器过程控制系统，其特征在于：所述处理器采用型号AT89C51处理器。
5.根据权利要求1所述的一种驱动器过程控制系统，其特征在于：所述驱动器还设有外接接口，所述外接接口与处理器双向传输电连接，所述驱动器通过外接接口外接电脑、上位机、工控系统或手持设备，实现与外部电脑、上位机、工控系统或手持设备的数据交换。
6.根据权利要求1所述的一种驱动器过程控制系统，其特征在于：所述控制线还包括力矩参数，所述处理器接收到运动执行机构的运动参数与存储模块内预设参数的电压差和电流差，并分别通过控制显示设备、参数输入与显示模块显示出来。
7.根据权利要求1所述的一种驱动器过程控制系统，其特征在于：所述参数输入与显示模块为触控显示屏。
8.根据权利要求1所述的一种驱动器过程控制系统，其特征在于：所述运动执行机构包括步进电机、伺服电机、直线电机、电缸和液压伺服缸。
9.根据权利要求1所述的一种驱动器过程控制系统，其特征在于：所述速度位置检测器包括速度传感器和位置传感器。
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