一种基于EtherCAT总线的高精度转台控制系统的制作方法

一种基于ethercat总线的高精度转台控制系统
技术领域
1.本发明属于自动化控制技术领域，具体涉及一种基于ethercat总线的高精度转台控制系统。


背景技术：

2.转台设备是惯性测试设备中的重要组成部分，近年来广泛应用于国防军工、智能制造等领域中。而高精度转台基于自身的高性能指标对控制精度要求很高，对控制方式的兼容性也要求较高，这就对高精度转台控制系统提出了较高的要求。现在控制方式使用较多的为伺服控制板控制，市场上能买到的伺服控制板功能较为单一，虽然价格便宜，但适用性不高，不能满足高精度转台客户越来越多的功能要求。


技术实现要素：

3.本发明其目的就在于提供一种基于ethercat总线的高精度转台控制系统，有效地解决了现有高精度转台控制系统功能较为单一，兼容性不强的问题。
4.为实现上述目的而采取的技术方案是，一种基于ethercat总线的高精度转台控制系统，包括高性能运动控制器、高精度伺服驱动器、触摸屏、滤波器、控制电源；所述高性能运动控制器通过ethercat总线与多个高精度伺服驱动器连接通讯，所述高精度伺服驱动器与滤波器连接，所述触摸屏与高性能运动控制器连接，所述控制电源分别与高性能运动控制器以及多个高精度伺服驱动器连接。
5.进一步，所述高性能运动控制器包括有控制器ethercat接口、控制器控制电输入接口、控制器以太网接口及控制器rs485接口；所述高性能运动控制器上的控制器ethercat接口通过ethercat总线与多个高精度伺服驱动器连接；高性能运动控制器通过控制器控制电输入接口与控制电源连接；所述高性能运动控制器通过控制器以太网接口与触摸屏相连；所述控制器rs485接口为给用户外部通讯，扩展功能使用。
6.进一步，所述高精度伺服驱动器包括有动力电输入接口、驱动器控制电输入接口及驱动器ethercat接口；所述滤波器通过动力电输入接口给高精度伺服驱动器供动力电；所述高精度伺服驱动器通过驱动器控制电输入接口与控制电源连接；所述高精度伺服驱动器上的驱动器ethercat接口通过ethercat总线与高性能运动控制器连接。
7.进一步，所述触摸屏包括有电源输入接口和以太网接口；所述电源输入接口用于触摸屏供电连接，所述触摸屏通过以太网接口与高性能运动控制器连接。
8.进一步，所述控制电源分别给高性能运动控制器和多个高精度伺服驱动器提供所需控制电。
9.进一步，所述高性能运动控制器为servotronix品牌的softmc301运动控制器，高性能运动控制器最多控制六个自由度的转台，并且支持ethercat总线和canopen现场总线，高性能运动控制器通过ethercat总线和多个自由度的高精度伺服驱动器进行通讯。
10.有益效果
与现有技术相比本发明具有以下优点。
11.1.本发明采用包含ethercat总线的高性能运动控制器，配合上高精度伺服驱动器和人机交互使用的触摸屏，再搭配滤波器及控制电源，合理有效地解决了现有高精度转台控制系统功能较为单一，兼容性不强的缺陷，具有使用便捷，通用化程度高，可适用不同自由度转台，最多可配置六个自由度，有效地提高了设计效率;2.本发明中ethercat总线通信控制相较于传统的模拟量控制、脉冲控制由于使用成熟的以太网电缆具有以下优点：适用环境更强，可适用于-25
°
c 至 60
°
c的温度范围内连续工作；通信速度很快，更加适用于这种实时控制系统；采用开放的标准,,并且由于数据使用与以太网相同的格式，因此可以直接连接到以太网,并且不需要特定的路由器或交换机，一根总线可控制多路。
附图说明
12.以下结合附图对本发明作进一步详述。
13.图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
14.下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述。
15.如图1所示，一种基于ethercat总线的高精度转台控制系统，包括高性能运动控制器1、高精度伺服驱动器2、触摸屏3、滤波器4、控制电源5；所述高性能运动控制器1通过ethercat总线与多个高精度伺服驱动器2连接通讯，所述高精度伺服驱动器2与滤波器4连接，所述触摸屏3与高性能运动控制器1连接，所述控制电源5分别与高性能运动控制器1以及多个高精度伺服驱动器2连接。
16.所述高性能运动控制器1包括有控制器ethercat接口、控制器控制电输入接口、控制器以太网接口及控制器rs485接口；所述高性能运动控制器1上的控制器ethercat接口通过ethercat总线与多个高精度伺服驱动器2连接；高性能运动控制器1通过控制器控制电输入接口与控制电源5连接；所述高性能运动控制器1通过控制器以太网接口与触摸屏3相连；所述控制器rs485接口为给用户外部通讯，扩展功能使用。
17.所述高精度伺服驱动器2包括有动力电输入接口、驱动器控制电输入接口及驱动器ethercat接口；所述滤波器4通过动力电输入接口给高精度伺服驱动器2供动力电；所述高精度伺服驱动器2通过驱动器控制电输入接口与控制电源5连接；所述高精度伺服驱动器2上的驱动器ethercat接口通过ethercat总线与高性能运动控制器1连接。
18.所述触摸屏3包括有电源输入接口和以太网接口；所述电源输入接口用于触摸屏3供电连接，所述触摸屏3通过以太网接口与高性能运动控制器1连接。
19.所述控制电源5分别给高性能运动控制器1和多个高精度伺服驱动器2提供所需控制电。
20.所述高性能运动控制器1为servotronix品牌的softmc301运动控制器，高性能运动控制器1最多控制六个自由度的转台，并且支持ethercat总线和canopen现场总线，高性能运动控制器1通过ethercat总线和多个自由度的高精度伺服驱动器2进行通讯。
21.本发明中，所述高性能运动控制器1与高精度伺服驱动器2通过ethercat总线连接
通讯，所述高性能运动控制器1与触摸屏3相连，所述高精度伺服驱动器2与滤波器4相连，高精度伺服驱动器2与控制电源5相连，高性能运动控制器1与控制电源5相连。
22.所述高性能运动控制器1包括有控制器ethercat接口、控制器控制电输入接口、控制器以太网接口及rs485接口。rs485接口为给用户外部通讯，扩展功能使用。
23.所述高精度伺服驱动器2包括有动力电输入接口、驱动器控制电输入接口及驱动器ethercat接口；所述触摸屏3包括有电源输入接口和以太网接口；通过滤波器4给高精度伺服驱动器2供动力电；通过控制电源5给高性能运动控制器1和高精度伺服驱动器2供控制电；所述高性能运动控制器1的控制器以太网接口和触摸屏的以太网接口通讯相连。
24.所述高性能运动控制器1使用servotronix品牌的softmc301运动控制器，该运动控制器最多可控制六个自由度的转台，并且支持ethercat和canopen现场总线，使用ethercat和多个自由度的高精度伺服驱动器进行通讯。所述高性能运动控制器1包含控制器以太网接口与触摸屏3进行通讯，由触摸屏3承担人机交互界面的功能，高性能运动控制器1还包含rs485接口，给用户提供远程控制使用。
25.所述触摸屏3作为人机交互界面，让使用者通过简单的按钮、菜单、仪表等与控制器进行信息交互，让使用者轻松控制整个转台。触摸屏3采用威纶通mt8102ie，该触摸屏可使用以太网接口与高性能运动控制器1进行通讯。
26.所述高精度伺服驱动器2在系统中个数可为1-6，可控制1-6个自由度转台。高精度伺服驱动器2由滤波器4接通动力电源，给驱动器提供动力电源，并由控制电源5提供控制电。高精度伺服驱动器2采用和高性能运动控制器1同servotronix品牌旗下驱动器，与高性能运动控制器1搭配更加方便。
27.所述控制电源5给高性能运动控制器1及多个高精度伺服驱动器2提供控制电源，控制电源为dc24v。滤波器4配备个数和高精度伺服驱动器2一致，每个高精度伺服驱动器2配备单独的滤波器4，能使整个转台控制系统减少干扰。
28.本发明的工作原理是，高性能运动控制器只需要搭配1-6个高精度伺服驱动器，高精度伺服驱动器配套滤波器，即可自由组合搭配1-6个自由度转台，非常方便使用。每一个自由度的电机及反馈测角部分均接入高精度伺服驱动器，反馈测角部分数据通过ethercat总线实时提供给高性能运动控制器，整个系统的轨迹规划及闭环还是在高性能运动控制器中完成。servotronix品牌的softmc301运动控制器内置高实时linux操作系统，采用arm cortex a9系列cpu，该cpu降低了功耗水平，并且具有出色的架构软件兼容性。
29.本发明解决了现有市面伺服控制板功能较为单一，兼容性不强等缺陷。本发明提供了一种基于ethercat总线的高精度转台控制系统具有使用便捷，通用化程度高，可适用不同自由度转台，方便快捷自由组合搭配1-6个自由度转台，并且支持实时在线调试修改程序，有效地提高了设计效率。其中使用的控制总线ethercat总线通信具有：适用适用恶劣环境；通信速度更快，更加适用于这种实时控制系统；采用开放的标准，且使用与以太网相同的格式，一根总线可控制多路，不需要特定的路由器或交换机。本发明提供的一种基于ethercat总线的高精度转台控制系统性能远优于传统转台控制的伺服控制板。