本發(fā)明涉及伺服驅(qū)動(dòng)器控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)遇到緊急情況，需要伺服驅(qū)動(dòng)器停止工作時(shí)，現(xiàn)有的伺服驅(qū)動(dòng)器關(guān)斷，主要通過以下兩種方式：

（1）通過關(guān)閉伺服驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力電源上的交流接觸器，將動(dòng)力電源關(guān)斷，保證伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩關(guān)斷；（2）通過伺服驅(qū)動(dòng)器的IO口或者通訊接口，讓伺服驅(qū)動(dòng)器采用內(nèi)部軟件關(guān)斷，使其停止工作。

對(duì)于通過交流接觸器關(guān)斷的方案（1），需要增加交流接觸器，若需要同時(shí)控制多臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器的情況下，比如機(jī)器人控制柜、自動(dòng)化流水線等，將使控制柜體積加大，成本較高，且不方便控制柜內(nèi)部布線；對(duì)于通過伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部軟件關(guān)斷的方案（2），可靠性不夠高，當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)死機(jī)或者程序跑飛的情況下，不能可靠關(guān)斷，不能保證設(shè)備和操作人員的安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述問題，本發(fā)明的用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)及方法，在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部增加兩個(gè)轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷的接口，通過外部提供持續(xù)的直流電壓+24VDC輸入，一旦直流電壓+24VDC關(guān)斷，伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部立刻通過硬件和軟件兩次關(guān)斷PWM信號(hào)，同時(shí)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電源和母線電源，使伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷，伺服電機(jī)立刻停止運(yùn)行，能夠有效的防止機(jī)械設(shè)備活動(dòng)部件做出危險(xiǎn)動(dòng)作，保證設(shè)備和操作人員的安全，具有良好的應(yīng)用前景。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)，其特征在于：包括伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、交流電源、外部直流供電電源，所述伺服驅(qū)動(dòng)器包括DSP處理器、整流濾波單元、繼電器控制單元、編碼器反饋模塊、電流采樣電路、逆變單元、驅(qū)動(dòng)單元、PWM緩沖器、兩路光耦電路、驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路，所述交流電源通過整流濾波單元與繼電器控制單元的電源輸入端相連接，所述繼電器控制單元的電源輸出端與逆變單元相連接，所述DSP處理器通過PWM緩沖器與驅(qū)動(dòng)單元相連接，所述驅(qū)動(dòng)單元與逆變單元相連接，所述逆變單元與伺服電機(jī)相連接，所述伺服電機(jī)還分別通過電流采樣電路、編碼器反饋模塊與DSP處理器相連接，所述DSP處理器還與繼電器控制單元的控制端相連接，所述外部直流供電電源通過開關(guān)與兩路光耦電路的輸入端相連接，所述兩路光耦電路的第一路輸出端與PWM緩沖器相連接，用于控制PWM緩沖器的PWM信號(hào)正?；蛲Ｖ馆敵觯鰞陕饭怦铍娐返牡诙份敵龆伺c驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路的輸入端相連接，所述兩路光耦電路的第二路輸出還與DSP處理器的IO端口相連接，所述驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)單元的電源輸入端相連接。

前述的一種用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)，其特征在于：所述外部直流供電電源的輸入電壓為直流+24V。

前述的一種用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)，其特征在于：所述兩路光耦電路包括第一光耦芯片U1、第二光耦芯片U2，所述第一光耦芯片U1、第二光耦芯片U2的正輸入端通過電阻R1外接外部直流供電電源+24VDC的正極，所述第一光耦芯片U1、第二光耦芯片U2的負(fù)輸入端外接外部直流供電電源+24VDC的負(fù)極，所述第一光耦芯片U1、第二光耦芯片U2正、負(fù)輸入端之間并聯(lián)有電阻R2、電容C1、二極管D1，所述二極管D1的正極與外接外部直流供電電源的負(fù)極相連接，所述二極管D1的負(fù)極與外接外部直流供電電源的正極相連接，所述第一光耦芯片U1的輸出端與PWM緩沖器相連接，所述第二光耦芯片U2的第一路輸出端與驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路相連接，所述第二光耦芯片U2第二路輸出端通過電阻R5與DSP處理器的IO端口相連接。

前述的一種用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)，其特征在于：所述PWM緩沖器由U9組成，U9為具有三態(tài)輸出的8路緩沖器，所述PWM緩沖器的使能端與第一光耦芯片U1的輸出端相連接。

前述的一種用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路包括三極管Q1、MOS管Q2，所述三極管Q1的基極作為驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路的輸入通過電阻R6與兩路光耦電路第二路輸出相連接，所述三極管Q1的發(fā)射極與地相連接，所述三極管Q1的集電極通過電阻R8與MOS管Q2的柵極相連接，所述MOS管Q2的源極外接供電電源VCC，所述MOS管Q2的漏極作為驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路的輸出與驅(qū)動(dòng)單元的電源輸入端相連接。

前述的一種用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)，其特征在于：所述三極管Q1的基極、發(fā)射極之間設(shè)置有電阻R7，所述MOS管Q2的柵極、漏極之間設(shè)置有電容C2，所述MOS管Q2的柵極、源極之間設(shè)置有電阻R9，所述MOS管Q2的源極還通過電容C3與地相連接。

基于上述的一種用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟（1），通過外部直流供電電源給伺服驅(qū)動(dòng)器的兩路光耦電路正常供電；

步驟（2），當(dāng)外部直流供電電源正常供電時(shí)，則伺服驅(qū)動(dòng)器的兩路光耦電路輸出信號(hào)正常，DSP處理器正常輸出PWM信號(hào)，伺服電機(jī)正常工作；

步驟（3），當(dāng)通過開關(guān)將外部直流供電電源關(guān)斷，則兩路光耦電路的第一路輸出通過PWM緩沖器將PWM信號(hào)通道關(guān)閉；同時(shí)，兩路光耦電路的第二路通過驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路將驅(qū)動(dòng)單元的所需電源切斷，保證PWM信號(hào)通道的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩關(guān)斷。

步驟（4），兩路光耦電路的第二路輸出信號(hào)輸入DSP處理器，DSP處理器判斷出外部直流供電電源被關(guān)斷，關(guān)閉PWM信號(hào)；同時(shí)，DSP處理器通過控制繼電器控制單元關(guān)閉電機(jī)母線電源，實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)及方法，在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部增加兩個(gè)轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷的接口，通過外部提供持續(xù)的直流電壓+24VDC輸入，一旦直流電壓+24VDC關(guān)斷，伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部立刻通過硬件和軟件兩次關(guān)斷PWM信號(hào)，同時(shí)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電源和母線電源，使伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷，伺服電機(jī)立刻停止運(yùn)行，能夠有效的防止機(jī)械設(shè)備活動(dòng)部件做出危險(xiǎn)動(dòng)作，保證設(shè)備和操作人員的安全，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

圖2是本發(fā)明的兩路光耦電路的電路圖。

圖3是本發(fā)明的PWM緩沖器的電路圖。

圖4是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路的電路圖。

圖5是本發(fā)明的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷的控制時(shí)序圖。

圖6是本發(fā)明的用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)，包括伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、交流電源、外部直流供電電源，所述伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部包括DSP處理器、整流濾波單元、繼電器控制單元、編碼器反饋模塊、電流采樣電路、逆變單元、驅(qū)動(dòng)單元、PWM緩沖器、兩路光耦電路、驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路，所述交流電源通過整流濾波單元與繼電器控制單元的電源輸入端相連接，所述繼電器控制單元的電源輸出端與逆變單元相連接，所述DSP處理器通過PWM緩沖器與驅(qū)動(dòng)單元相連接，所述驅(qū)動(dòng)單元與逆變單元相連接，所述逆變單元與伺服電機(jī)相連接，所述伺服電機(jī)還分別通過電流采樣電路、編碼器反饋電路與DSP處理器相連接，所述DSP處理器還與繼電器控制單元的控制端相連接。

所述外部直流供電電源+24VDC（提供+24V的直流電壓）通過開關(guān)與兩路光耦電路的輸入端相連接，所述兩路光耦電路的第一路輸出端與PWM緩沖器相連接，用于控制PWM緩沖器的PWM信號(hào)正?；蛲Ｖ馆敵?，所述兩路光耦電路的第二路與驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路的輸入端相連接，所述驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)單元的電源輸入端相連接，用于控制驅(qū)動(dòng)單元的電源正?；蛘哧P(guān)斷，所述兩路光耦電路的第二路輸出還與DSP處理器的IO端口相連接，用于判斷外部+24VDC是否正常供電。

如圖2所示，所述兩路光耦電路包括第一光耦芯片U1、第二光耦芯片U2，所述第一光耦芯片U1、第二光耦芯片U2的正輸入端通過電阻R1外接外部直流供電電源+24VDC的正極，所述第一光耦芯片U1、第二光耦芯片U2的負(fù)輸入端外接外部直流供電電源+24VDC的負(fù)極，所述第一光耦芯片U1、第二光耦芯片U2正、負(fù)輸入端之間并聯(lián)有電阻R2、電容C1、二極管D1，所述二極管D1的正極與外接外部直流供電電源+24VDC的負(fù)極相連接，所述二極管D1的負(fù)極與外接外部直流供電電源+24VDC的正極相連接，所述第一光耦芯片U1的輸出端與PWM緩沖器相連接，所述第二光耦芯片U2的第一路輸出端與驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路相連接，所述第二光耦芯片U2第二路輸出端通過電阻R5與DSP處理器的IO端口相連接。

如圖3所示，所述PWM緩沖器由U9組成，U9為具有三態(tài)輸出的8路緩沖器，所述PWM緩沖器的使能端與第一光耦芯片U1的輸出端相連接，當(dāng)外部輸入電源+24VDC正常時(shí)，使能信號(hào)PWM-EN為低電平，8路緩沖器U9正常工作，6路PWM輸出正常；當(dāng)外部輸入電源+24VDC關(guān)斷時(shí)，使能信號(hào)PWM-EN為高電平，8路緩沖器U9關(guān)閉6路PWM的輸出。

如圖4所示，所述驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路包括三極管Q1、MOS管Q2，所述三極管Q1的基極作為驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路的輸入通過電阻R6與兩路光耦電路第二路的第一路輸出相連接，所述三極管Q1的發(fā)射極與地相連接，所述三極管Q1的集電極通過電阻R8與MOS管Q2的柵極相連接，所述MOS管Q2的源極外接供電電源VCC，所述MOS管Q2的漏極作為驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路的輸出與驅(qū)動(dòng)單元的電源輸入端相連接，所述三極管Q1的基極、發(fā)射極之間設(shè)置有電阻R7，所述MOS管Q2的柵極、漏極之間設(shè)置有電容C2，所述MOS管Q2的柵極、源極之間設(shè)置有電阻R9，所述MOS管Q2的源極還通過電容C3與地相連接，所述三極管Q1為NPN三極管，MOS管Q2為P溝道MOS管。當(dāng)外部輸入電源+24VDC正常時(shí)，PWM_VCC_EN為高電平，Q1正常工作，Q6也正常工作，驅(qū)動(dòng)電路的電源正常；當(dāng)外部輸入電源+24VDC關(guān)斷時(shí)，PWM_VCC_EN為低電平，Q1關(guān)閉，Q6也關(guān)閉，驅(qū)動(dòng)電路的電源關(guān)閉。

如圖5所示，外部輸入電源+24VDC正常時(shí)，PWM、驅(qū)動(dòng)單元的電源、母線電源都正常，驅(qū)動(dòng)器正常工作，驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩輸出正常；外部輸入電源+24VDC關(guān)閉時(shí)，PWM和驅(qū)動(dòng)單元的電源被同時(shí)關(guān)閉，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩關(guān)閉，同時(shí)，DSP將PWM和母線電源關(guān)閉，t1為光耦處理電路的延時(shí)時(shí)間，t2為母線電源關(guān)閉時(shí)間。

基于上述的用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷方法，如圖6所示，包括以下步驟，

步驟（1），通過外部直流供電電源+24VDC給伺服驅(qū)動(dòng)器的兩路光耦電路正常供電；

步驟（2），當(dāng)外部直流供電電源+24VDC正常供電時(shí)，則伺服驅(qū)動(dòng)器的兩路光耦電路輸出信號(hào)正常，DSP處理器正常輸出PWM信號(hào)，伺服電機(jī)正常工作；

步驟（3），當(dāng)通過開關(guān)將外部直流供電電源+24VDC關(guān)斷，則兩路光耦電路的第一路輸出通過PWM緩沖器將PWM信號(hào)通道關(guān)閉；同時(shí)，兩路光耦電路的第二路通過驅(qū)動(dòng)單元電源控制電路將驅(qū)動(dòng)單元的所需電源切斷，保證PWM信號(hào)通道的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩關(guān)斷。

步驟（4），兩路光耦電路的第二路輸出信號(hào)輸入DSP處理器，DSP處理器判斷出+24VDC被關(guān)斷，關(guān)閉PWM信號(hào)；同時(shí)，DSP處理器通過控制繼電器關(guān)閉電機(jī)母線電源，實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷。

綜上所述，本發(fā)明的用于伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷系統(tǒng)及方法，在伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部增加兩個(gè)轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷的接口，通過外部提供持續(xù)的直流電壓+24VDC輸入，一旦直流電壓+24VDC關(guān)斷，伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部立刻通過硬件和軟件兩次關(guān)斷PWM信號(hào)，同時(shí)關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電源和母線電源，使伺服驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩安全關(guān)斷，伺服電機(jī)立刻停止運(yùn)行，能夠有效的防止機(jī)械設(shè)備活動(dòng)部件做出危險(xiǎn)動(dòng)作，保證設(shè)備和操作人員的安全，具有良好的應(yīng)用前景。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。