一种多轴驱动器的STO控制电路

1.一种多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，包括：
STO信号输入模块，用于接收外部输入的STO信号并对其进行处理转换为控制信号；
中央处理模块，其输入端与所述STO信号输入模块的输出端连接，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号生成第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号；
PWM信号驱动缓冲模块，其输入端与所述中央处理模块的输出端连接，用以接收所述第一PWM驱动信号以及第二PWM驱动信号实现交错冗余控制，所述PWM信号驱动缓冲模块的输入端还与所述STO信号输入模块的输出端连接用于接收所述控制信号，所述PWM信号驱动缓冲模块包括多个驱动缓冲器，以两个所述驱动缓冲器为一组，所述第一PWM驱动信号分别输入至每一组中的两个所述驱动缓冲器，所述第二PWM驱动信号分别输入至每一组中的两个所述驱动缓冲器；
驱动隔离模块，其输入端与所述PWM信号驱动缓冲模块的输出端连接，用于防止上下管直通；
三相逆变模块，其输入端与所述驱动隔离模块的输出端连接，用于将直流电转换为交流电；
动力模块，其输入端与所述三相逆变模块的输出端连接，用于接收经过转换的交流电进而输出不同的力矩、转速以及角度。
2.根据权利要求1所述的多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，所述驱动隔离模块包括多个驱动隔离组件，所述驱动隔离组件的数量与所述驱动缓冲器的数量相同，以两个所述驱动隔离组件为一组，每一组中的两个所述驱动隔离组件分别对应接收每一组中的两个所述驱动缓冲器的输出信号。
3.根据权利要求2所述的多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，所述三相逆变模块包括多个驱动功率模块，所述驱动功率模块的数量与所述驱动隔离组件的数量相同，以两个所述驱动功率模块为一组，每一组中的两个所述驱动功率模块分别对应接收每一组中的两个所述驱动隔离组件输出的信号。
4.根据权利要求3所述的多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，所述动力模块包含多个电机，所述电机的数量与所述驱动功率模块的数量相同且一一对应，所述电机用以接收所述驱动功率模块输出的信号进而动作。
5.根据权利要求1所述的多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，所述STO信号输入模块包括第一电阻、第一供电端、第一电容、第二电容以及光电隔离器，所述光电隔离器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚以及第四引脚，所述STO信号的输入端与所述第一引脚连接，所述第二引脚接地，所述第一电容的一端与所述第一引脚连接，另一端与所述第二引脚连接，所述第一电阻的一端与所述第一供电端连接，另一端与所述第三引脚连接，所述第二电容的一端与所述第三引脚连接，另一端接地，所述第三引脚与所述驱动隔离模块连接用以输出所述控制信号，所述第三引脚与所述中央处理模块连接用以输出所述控制信号，所述第四引脚接地。
6.根据权利要求5所述的多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，所述STO信号输入模块还包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一引脚连接，另一端与所述第二引脚连接。
7.根据权利要求5所述的多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，所述STO信号输入模块还包括第三电阻，所述第三电阻设置在所述第二引脚与地之间。
8.根据权利要求1所述的多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，所述STO信号输入模块接收有两路外部输入的STO信号，并输出两路所述控制信号。
9.根据权利要求8所述的多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，每一组中的两个所述驱动缓冲器各自分别接收一路所述控制信号。
10.根据权利要求8所述的多轴驱动器的STO控制电路，其特征在于，每一组中的两个所述驱动缓冲器均接收两路所述控制信号。

一种多轴驱动器的STO控制电路\n技术领域\n[0001] 本申请涉及安全控制电路技术领域，具体而言，涉及一种多轴驱动器的STO控制电\n路。\n背景技术\n[0002] 随着社会经济的发展和技术的进步，在工业自动化领域，安全生产的要求性越来\n高，而安全转矩关断（STO, Safe Torque Off）作为安全生产中一门非常重要的技术，越发受到技术人员和生产人员的重视。\n[0003] 传统的STO技术方案主要有两个方面：一是侧重点在主功率输出电路控制方面，即\n在驱动器输出三相电缆中串接安全继电器，当STO故障时立即切断驱动器功率的输出，从而关断电机的转矩输出，达到安全停止的目的，此方案不足之处在于所用到的安全继电器成\n本太高，体积大，响应速度也较慢；二是侧重点在单轴控制方面，利用驱动器中的PWM缓冲器来控制驱动波形，并利用两个缓冲器串联来做冗余，由此来达到可靠关断电机功率输出的\n目的，此方案的不足之处在于器件冗余，安全等级不够高，且仅用于单轴控制。\n[0004] 针对上述问题，亟需进行改进。\n发明内容\n[0005] 本申请实施例的目的在于提供一种多轴驱动器的STO控制电路，具有交错冗余控\n制，实现两轴驱动信号的交错控制的优点。\n[0006] 第一方面，本申请实施例提供了一种多轴驱动器的STO控制电路，技术方案如下：\n[0007] 包括：\n[0008] STO信号输入模块，用于接收外部输入的STO信号并对其进行处理转换为控制信\n号；\n[0009] 中央处理模块，其输入端与所述STO信号输入模块的输出端连接，用于接收所述控\n制信号，并根据所述控制信号生成第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号；\n[0010] PWM信号驱动缓冲模块，其输入端与所述中央处理模块的输出端连接，用以接收所\n述第一PWM驱动信号以及第二PWM驱动信号实现交错冗余控制，所述PWM信号驱动缓冲模块\n的输入端还与所述STO信号输入模块的输出端连接用于接收所述控制信号，所述PWM信号驱\n动缓冲模块包括多个驱动缓冲器，以两个所述驱动缓冲器为一组，所述第一PWM驱动信号分别输入至每一组中的两个所述驱动缓冲器，所述第二PWM驱动信号分别输入至每一组中的\n两个所述驱动缓冲器；\n[0011] 驱动隔离模块，其输入端与所述PWM信号驱动缓冲模块的输出端连接，用于防止上\n下管直通；\n[0012] 三相逆变模块，其输入端与所述驱动隔离模块的输出端连接，用于将直流电转换\n为交流电；\n[0013] 动力模块，其输入端与所述三相逆变模块的输出端连接，用于接收经过转换的交\n流电进而输出不同的力矩、转速以及角度。\n[0014] 进一步地，在本申请实施例中，所述驱动隔离模块包括多个驱动隔离组件，所述驱动隔离组件的数量与所述驱动缓冲器的数量相同，以两个所述驱动隔离组件为一组，每一\n组中的两个所述驱动隔离组件分别对应接收每一组中的两个所述驱动缓冲器的输出信号。\n[0015] 进一步地，在本申请实施例中，所述三相逆变模块包括多个驱动功率模块，所述驱动功率模块的数量与所述驱动隔离组件的数量相同，以两个所述驱动功率模块为一组，每\n一组中的两个所述驱动功率模块分别对应接收每一组中的两个所述驱动隔离组件输出的\n信号。\n[0016] 进一步地，在本申请实施例中，所述动力模块包含多个电机，所述电机的数量与所述驱动功率模块的数量相同且一一对应，所述电机用以接收所述驱动功率模块输出的信号\n进而动作。\n[0017] 进一步地，在本申请实施例中，所述STO信号输入模块包括第一电阻、第一供电端、第一电容、第二电容以及光电隔离器，所述光电隔离器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚以及第四引脚，所述STO信号的输入端与所述第一引脚连接，所述第二引脚接地，所述第一电容的一端与所述第一引脚连接，另一端与所述第二引脚连接，所述第一电阻的一端与所\n述第一供电端连接，另一端与所述第三引脚连接，所述第二电容的一端与所述第三引脚连\n接，另一端接地，所述第三引脚与所述驱动隔离模块连接用以输出所述控制信号，所述第三引脚与所述中央处理模块连接用以输出所述控制信号，所述第四引脚接地。\n[0018] 进一步地，在本申请实施例中，所述STO信号输入模块还包括第二电阻，所述第二\n电阻的一端与所述第一引脚连接，另一端与所述第二引脚连接。\n[0019] 进一步地，在本申请实施例中，所述STO信号输入模块还包括第三电阻，所述第三\n电阻设置在第二引脚与地之间。\n[0020] 进一步地，在本申请实施例中，所述STO信号输入模块接收有两路外部输入的STO\n信号，并输出两路所述控制信号。\n[0021] 进一步地，在本申请实施例中，每一组中的两个所述驱动缓冲器各自分别接收一\n路所述控制信号。\n[0022] 进一步地，在本申请实施例中，每一组中的两个所述驱动缓冲器均接收两路所述\n控制信号。\n[0023] 由上可知，本申请实施例提供的一种多轴驱动器的STO控制电路，利用STO信号输\n入模块来接收STO信号，经过处理后输出控制信号，控制信号一方面输出至中央处理模块，另一方面直接输出至PWM信号驱动缓冲模块，中央处理模块接收到控制信号后产生第一PWM\n驱动信号和第二PWM驱动信号到PWM信号驱动缓冲模块，PWM信号驱动缓冲模块包括多个驱\n动缓冲器，以两个所述驱动缓冲器为一组，第一PWM驱动信号分别输入至每一组中的两个驱动缓冲器，第二PWM驱动信号分别输入至每一组中的两个驱动缓冲器，具有交错冗余控制，实现两轴驱动信号的交错控制的有益效果。\n[0024] 本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得\n显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说\n明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。\n附图说明\n[0025] 图1为本申请实施例提供的一种多轴驱动器的STO控制电路的控制原理图。\n[0026] 图2为本申请实施例提供的STO信号输入模块的电路图。\n[0027] 图3为本申请实施例提供的PWM信号驱动缓冲模块中的其中一组驱动缓冲器的电\n路图。\n[0028] 图4为本申请实施例提供的PWM信号驱动缓冲模块中的其中一组驱动缓冲器的电\n路图。\n[0029] 图5为本申请实施例提供的驱动隔离模块中的其中一个驱动隔离组件的电路图。\n[0030] 图6为本申请实施例提供的三相逆变模块与动力模块连接示意图。\n[0031] 图中：100、STO信号输入模块；200、中央处理模块；300、PWM信号驱动缓冲模块；\n400、驱动隔离模块；500、三相逆变模块；600、动力模块；110、光电隔离器；111、第一引脚；\n112、第二引脚；113、第三引脚；114、第四引脚；120、第一电阻；121、第二电阻；122、第三电阻；130、第一供电端；140、第一电容；141、第二电容；310、驱动缓冲器；410、驱动隔离组件；\n510、驱动功率模块；610、电机。\n具体实施方式\n[0032] 下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整\n地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因\n此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的\n范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。\n[0033] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。\n[0034] 请参照图1至图6，一种多轴驱动器的STO控制电路，其技术方案具体包括：\n[0035] STO信号输入模块100，用于接收外部输入的STO信号并对其进行处理转换为控制\n信号；\n[0036] 中央处理模块200，其输入端与所述STO信号输入模块100的输出端连接，用于接收\n控制信号，并根据控制信号生成第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号；其中，中央处理模块\n200为MCU。\n[0037] PWM信号驱动缓冲模块300，其输入端与中央处理模块200的输出端连接，用以接收\n第一PWM驱动信号以及第二PWM驱动信号实现交错冗余控制，PWM信号驱动缓冲模块300的输\n入端还与STO信号输入模块100的输出端连接用于接收控制信号，PWM信号驱动缓冲模块300\n包括多个驱动缓冲器310，以两个驱动缓冲器310为一组，第一PWM驱动信号分别输入至每一组中的两个驱动缓冲器310，第二PWM驱动信号分别输入至每一组中的两个驱动缓冲器310；\n[0038] 驱动隔离模块400，其输入端与PWM信号驱动缓冲模块300的输出端连接，用于防止\n上下管直通；\n[0039] 三相逆变模块500，其输入端与驱动隔离模块400的输出端连接，用于将直流电转\n换为交流电；\n[0040] 动力模块600，其输入端与三相逆变模块500的输出端连接，用于接收经过转换的\n交流电进而输出不同的力矩、转速以及角度。\n[0041] 通过上述技术方案，利用STO信号输入模块100来接收STO信号，经过处理后输出控\n制信号，控制信号一方面输出至中央处理模块200，使中央处理模块200接收到控制信号后\n产生第一PWM驱动信号和第二PWM驱动信号到PWM信号驱动缓冲模块300，PWM信号驱动缓冲\n模块300包括多个驱动缓冲器310，以两个驱动缓冲器310为一组，第一PWM驱动信号分别输\n入至每一组中的两个驱动缓冲器310，第二PWM驱动信号分别输入至每一组中的两个驱动缓\n冲器310，某一驱动缓冲器310与中央处理模块200之间的连接节点出现故障无法传输信号\n时，同一组的另一个驱动缓冲器310还有连接线路将中央处理模块200发出的第一PWM驱动\n信号或第二PWM驱动信号传输给出现连接故障的驱动缓冲器310，从而控制对应动力模块\n600动作，具有交错冗余控制，实现两轴驱动信号的交错控制的有益效果。另一方面，控制信号直接输出至PWM信号驱动缓冲模块300，驱动缓冲模块在接收到控制信号后直接可以控制\n动力模块600停止动作。\n[0042] 在一些具体实施方式中，中央处理模块200输出的第一PWM驱动信号输入至一组共\n两个驱动缓冲器300，第一个缓冲器300接收到的为AX1‑UN1信号、AX1‑VN1信号、AX1‑WN1信号，第二个缓冲器300接收到的为AX1‑UP1信号、AX1‑VP1信号、AX1‑WP1信号，中央处理模块\n200输出的第二PWM驱动信号输入至同一组共两个驱动缓冲器300，第一个缓冲器300接收到\n的为AX2‑UN1信号、AX2‑VN1信号、AX2‑WN1信号，第二个缓冲器300接收到的为AX2‑UP1信号、AX2‑VP1信号、AX2‑WP1信号。此外，其它组的驱动缓冲器300的信号输入方式和上述方式相同。\n[0043] 在其中一些实施例中，驱动隔离模块400包括多个驱动隔离组件410，驱动隔离组\n件410的数量与驱动缓冲器310的数量相同，以两个驱动隔离组件410为一组驱动隔离组件\n410的组数与缓冲驱动器的组数相同且一一对应，每一组中的两个驱动隔离组件410分别对\n应接收每一组中的两个驱动缓冲器310的输出信号。其中，每个驱动隔离组件410包括有六\n个光耦用于驱动隔离。\n[0044] 通过上述技术方案，每一组中的每个驱动缓冲器310都将输出信号输入至对应组\n的每个驱动隔离组件410上，通过这样的设置方式，即使当一组中的其中一个驱动缓冲器\n310出现故障也能够通过另外一个驱动缓冲器310进行工作。\n[0045] 在一些具体实施方式中，每个驱动缓冲器310都输出六路信号，分别为AX2‑UN、\nAX2‑VN、AX2‑WN、AX1‑UN、AX1‑VN、AX1‑WN，一组驱动缓冲器310则输出十二路信号，分别为AX2‑UN、AX2‑VN、AX2‑WN、AX1‑UN、AX1‑VN、AX1‑WN、AX2‑UP、AX2‑VP、AX2‑WP、AX1‑UP、AX1‑VP、AX1‑WP，即每个驱动隔离组件410接收十二路信号，其中，每个驱动隔离组件410包含有六个光耦分别为OP1、OP2、OP3、OP4、OP5、OP6，因此每个光耦均接收有两路信号并输出一路信号，即OP1接收AX1‑UP以及AX2‑UN信号并输出UPu信号、OP2接收AX2‑UP及AX1‑UN信号并输出UNn信号、OP3接收AX1‑VP以及AX2‑VN信号并输出VPu信号、OP4接收接收AX2‑VP以及AX1‑VN信号并输出VNn信号、OP5接收AX1‑WP以及AX2‑WN信号并输出WPu信号、OP6接收AX2‑WP以及AX1‑WN信号并输出WNn信号。此外其它组驱动隔离组件410的信号传输方式和上述方式相同。\n[0046] 在其中一些实施例中，三相逆变模块500包括多个驱动功率模块510，驱动功率模\n块510的数量与驱动隔离组件410的数量相同，以两个驱动功率模块510为一组，驱动功率模块510的组数与驱动隔离组件410的组数相同且一一对应，每一组中的两个驱动功率模块\n510分别对应接收每一组中的两个驱动隔离组件410输出的信号。其中，每个驱动功率模块\n510对应设置有一个三相逆变电路，通过三相逆变电路将直流电转换为交流电供电机610工\n作，该三相逆变电路为常规电路，因此不再对其赘述，具体如附图所示。\n[0047] 通过上述技术方案，每一组中的每个驱动隔离组件410都将输出信号输入至对应\n组的每个驱动功率模块510上，通过这样的设置，即使当一组中的其中一个驱动隔离组件\n410出现故障也能通过另一个驱动隔离组件410进行工作。在一些具体实施方式中，如图所\n示的三相逆变电路中，一组当中的第一个驱动功率模块510的OP1的输出信号输入至一组当\n中的第一个驱动功率模块510的Q1、OP3输入至Q3、OP5输入至Q5，第二个驱动功率模块510的OP2的输出信号输入至第一个功率模块的Q2、OP4输入至Q4、OP6输入至Q6，第二个驱动功率模块510的OP2的输出信号输入至一组当中的第二个驱动功率模块510的Q2、OP4输入至Q4、\nOP6输入至Q6，第二个驱动功率模块510的OP1的输出信号输入至第一个功率模块的Q1、OP3\n输入至Q3、OP5输入至Q5，每一个驱动功率模块510中的Q1、Q3、Q5对应电机610的三相，Q2、Q4、Q6同样对应电机610的三相。\n[0048] 其中，动力模块600包含多个电机610，电机610的数量与驱动功率模块510的数量\n相同且一一对应，电机610用以接收驱动功率模块510输出的信号进而动作。\n[0049] 在其中一些实施例中，STO信号输入模块100包括第一电阻120、第一供电端130、第一电容140、第二电容141以及光电隔离器110，光电隔离器110包括第一引脚111、第二引脚\n112、第三引脚113以及第四引脚114，STO信号的输入端与第一引脚111连接，第二引脚112接地，第一电容140的一端与第一引脚111连接，另一端与第二引脚112连接，第一电阻120的一端与第一供电端130连接，另一端与第三引脚113连接，第二电容141的一端与第三引脚113\n连接，另一端接地，第三引脚113与驱动隔离模块400连接用以输出控制信号，第三引脚113与中央处理模块200连接用以输出控制信号。此外，STO信号输入模块100还包括第二电阻\n121，第二电阻121的一端与第一引脚111连接，另一端与第二引脚112连接。此外，STO信号输入模块100还包括第三电阻122，第三电阻122设置在第二引脚112与地之间。\n[0050] 通过上述技术方案，当转轴出现意外情况需要关断时，STO信号输入模块100接收\n来自外部的STO信号，该信号流入光电隔离器110中，使光电隔离器110侧边导通，在光电效应下，第三引脚113和第四引脚114连通，第一供电端130与接地端之间形成闭合回路，然后产生控制信号，并将控制信号输出至中央处理模块200以及PWM信号驱动缓冲模块300中，通过该STO信号输入模块100对来自外部的STO信号进行隔离、滤波和电平转换处理，将STO信\n号转换为满足后级要求的控制信号。\n[0051] 在其中一些实施例中，STO信号输入模块100接收有两路外部输入的STO信号，并输\n出两路控制信号。此外，也可是接收多路外部输入的STO信号，并输出多路控制信号\n[0052] 通过上述技术方案，STO信号输入模块100内设置有两个输入输出电路，两个电路\n相同，从而接收两路外部输入的STO信号，并输出两路控制信号，其中，两路STO信号为相同的信号，两路控制信号也为相同的信号，通过接收两路STO信号来增加可靠性，即使有一路STO信号传输出现故障，还有另一路STO信号做保障。\n[0053] 参照图3，在其中一些实施例中，每一组中的两个驱动缓冲器310均接收两路控制\n信号。\n[0054] 通过上述技术方案，每一个驱动缓冲器310均接收两路控制信号，控制信号可以直\n接控制驱动缓冲器310工作，当其中一路控制信号出现故障时，还有另一路控制信号作为保障。\n[0055] 参照图4，作为优选方式之一，每一组中的两个驱动缓冲器310各自分别接收一路\n控制信号。\n[0056] 通过上述技术方案，由于中央处理模块200与PWM信号驱动缓冲模块300之间采用\n双路冗余交错路径，因此，即使有一路控制信号发生故障，也能实现交错冗余控制，同时实现两轴驱动信号的交错控制。相比与每一组中的两个驱动缓冲器310各自分别接收一路控\n制信号，可以减少连线、降低成本。\n[0057] 以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领\n域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。