一种基于内部CAN总线的集成式多轴驱控一体设备的制作方法

本技术涉及工业自动化控制，尤其涉及一种基于内部can总线的集成式多轴驱控一体设备。

背景技术：

1、在传统的工业自动化设备（如数控机床、工业机器人）中，控制系统通常采用如图1所示的分布式结构：一个独立的plc（或工控机）作为上位控制器，通过脉冲/方向信号或外部现场总线（如ethercat、canopen等）与多个独立的伺服驱动器连接，驱动器再驱动伺服电机。

2、该传统方案存在以下固有缺陷：（1）系统结构复杂、占用空间大：plc、多个驱动器、接线端子等部件分散安装，占用控制柜空间大；（2）接线繁多，成本与故障率高：电源线、编码器线、通讯总线等线缆数量庞大，材料与人工成本高，且接点众多，系统可靠性降低；（3）信号延迟与干扰：控制器与驱动器间的长距离外部总线信号传输存在固有延迟，脉冲信号易受电磁干扰，影响控制精度与稳定性；（4）调试维护繁琐：需分别对plc和多个驱动器进行参数设置与编程，跨设备问题排查困难。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于解决现有技术中的问题, 提供一种高度集成、布线极简、通信可靠且易于维护的驱控一体设备。其核心是通过单芯片集成plc与主站伺服驱动，并利用印制在板内的内部can总线连接从站伺服单元，从系统架构上彻底革新，实现性能、成本与可靠性的最优平衡。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于内部can总线的集成式多轴驱控一体设备，包括金属壳体和固定于所述金属壳体内的集成式主控电路板；所述集成式主控电路板上设有：

3、plc处理单元，用于生成高级运动指令；

4、主站伺服驱动单元，与plc处理单元相连接以接收高级运动指令，并基于高级运动指令生成同步运动指令；

5、从站伺服驱动模块，包括若干个从站伺服驱动单元，均通过can总线与主站伺服驱动单元相连接以接收同步运动指令，并反馈信息到主站伺服驱动单元；

6、电机动力输出接口，包括一个主站通路和若干个从站通路；主站通路用于连通主站伺服驱动单元和主站伺服电机；若干个从站通路分别用于连接对应的从站伺服驱动单元和从站伺服电机。

7、优选的，所述plc处理单元与所述主站伺服驱动单元集成于单芯片，二者通过共享内存直接进行数据交互。

8、优选的，还包括：电源模块，设置于在集成式主电路板上，用于为plc运算核心和所有伺服驱动单元供电。

9、优选的，还包括：散热系统，为一个设置在主壳体背面的散热铝板，散热铝板与主壳体通过螺丝固定连接，散热铝板与主控电路板上功率器件紧密贴合，用于为整个设备散热；

10、优选的，还包括：接口模块，包括：

11、数字量输入输出电路，为一个集成式i/o接口，用于连接plc运算核心与外部设备，电气接口为可插拔的端子排；

12、rs485通讯接口，用于连接具有rs-485接口的外部设备，包括触摸屏、传感器或上位机；

13、usb type-c接口，用于连接电脑进行程序下载与在线调试，以及连接存储设备以实现程序的快速上传、下载与数据备份。

14、优选的，伺服驱动单元采用基于rs-485物理层的高速串行通信接口与伺服电机的编码器进行通讯。

15、优选的，还包括：设置于在主壳体外表面的操作面板，包括led数码管显示器和功能按键；

16、数码显示器用于显示伺服驱动器的状态参数、报警代码及菜单信息；

17、功能按键包括模式切换键、增大键、减小键、位选择键和确认键，用于实现模式切换、参数修改、光标移动及参数存储功能；其中，模式切换键用于在不同显示模式或伺服驱动器之间进行切换；增大键与减小键用于调整所选参数的数值；位选择键用于使led数码管上当前修改的位数产生闪烁，以指示编辑位置；确认键用于进入下一级菜单或执行参数设定值的存储命令。

18、本实用新型具有如下有益效果：

19、（1）通讯更加可靠；本实用新型将最核心、实时性要求最高的plc与主站伺服集成于单芯片，保证了核心控制的紧凑与高效；同时，通过标准内部can总线扩展从站，具有更好的同步性和数据交互实时性，由于主站和从站位于同一块板卡上，内部can总线距离极短，信号质量高，通信延迟远低于通过外部电缆连接的分立驱动器，因此能实现高精度的多轴同步控制；

20、（2）高度集成，结构紧凑；本实用新型将传统分离的plc和三台伺服驱动器集成于一个主壳体内的一块主控电路板上，极大减少了设备体积和内部连接线，节省了控制柜的安装空间；

21、（4）简化布线，降低成本；本实用新型的内部通过can总线进行高速数据交换，外部只需连接主电源、电机线和必要的输入输出io线、通信线，大幅减少了柜内布线数量和复杂度，降低了接线成本和出错率。

22、（5）便于安装与维护；本实用新型作为一个整体，安装简便，接线清晰，大大缩短了设备的安装调试时间，同时也便于后期的维护和更换。外部接口丰富，扩展性与便捷性极佳。

23、以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型不局限于实施例。

1.一种基于内部can总线的集成式多轴驱控一体设备，包括金属壳体和固定于所述金属壳体内的集成式主控电路板；其特征在于，所述集成式主控电路板上设有：

2.根据权利要求1所述的基于内部can总线的集成式多轴驱控一体设备，其特征在于，所述plc处理单元与所述主站伺服驱动单元集成于单芯片，二者通过共享内存直接进行数据交互。

3.根据权利要求1所述的基于内部can总线的集成式多轴驱控一体设备，其特征在于，还包括：电源模块，设置于在集成式主电路板上，用于为plc运算核心和所有伺服驱动单元供电。

4.根据权利要求1所述的基于内部can总线的集成式多轴驱控一体设备，其特征在于，还包括：散热系统，为一个设置在主壳体背面的散热铝板，散热铝板与主壳体通过螺丝固定连接，散热铝板与主控电路板上功率器件紧密贴合，用于为整个设备散热。

5.根据权利要求1所述的基于内部can总线的集成式多轴驱控一体设备，其特征在于，还包括：接口模块，包括：

6.根据权利要求5所述的基于内部can总线的集成式多轴驱控一体设备，其特征在于，伺服驱动单元采用基于rs-485物理层的高速串行通信接口与伺服电机的编码器进行通讯。

7.根据权利要求5所述的基于内部can总线的集成式多轴驱控一体设备，其特征在于，还包括：设置于在主壳体外表面的操作面板，包括led数码管显示器和功能按键；