增强的电机驱动通信系统和方法技术方案

提供了电机驱动系统和使用电机驱动系统来传递数据的方法。在一些实施方式中，电机驱动系统包括通信子组件，其电耦接至控制子组件，用于提供控制子组件与至少一个外部设备之间的通信。控制子组件与通信子组件独立于消息传递数据来发送和接收控制数据，极大地增强了性能并且降低了在控制子组件和通信子组件上的处理器的工作负荷。另外，控制子组件和通信子组件经由基于序列计数的消息传递来发送消息数据。通信子组件与控制子组件之间的通信可以包括一系列超时时段和重试，提高了可靠性。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2014年2月28日提交的题为“MODULARMOTORDRIVECOMMUNICATIONSYSTEMANDMETHOD”的序列号为61/946,408的美国临时申请的优先权并且要求该美国临时申请的权益，该美国临时申请的全部内容通过引用合并在本文中。
本专利技术总体上涉及用于向电动机供电的驱动系统，更具体地涉及被设计成并且适于对各种尺寸和额定值的电机进行控制的模块化驱动系统。
技术介绍
在各种类型的电动机的工业中存在众多的应用。在许多应用中，感应电机被驱动以使负载诸如泵、风扇和输送器(仅提及几个)旋转。其他类型的电机可以相似地被驱动。负载可能在其整个寿命内要求统一的速度和转矩，然而许多应用需要更加灵活的控制。就是说，在电机操作中的不同阶段会需要电机以不同的速度并且以不同的转矩被驱动。为了适应这样的需要，已开发了可变速度的电机驱动器，该可变速度的电机驱动器允许具有变化的和可控的频率的输出波形，能够对应地改变驱动电机的速度。相似地，已开发了用于软起动电机的装备，以受控方式起动和停止电机等。现在，这样的电机驱动器在整个工业应用、商业应用、运输应用、物料处理应用和其他的应用中是普遍存在的。通常，电机驱动器被设计成在多种条件下并且在多种负载下提供良好的使用寿命。驱动器可以围绕单个封装设计，该单个封装可以被编程并且接线以接收输入功率以及向电动机输出经调理的功率。这样的封装产品通常包括功率调理电路，该功率调理电路在将直流(DC)功率重新转换成频率受控的交流(AC)输出之前，接收AC输入并且将该AC输入转换成DC形式。还可以提供各种操作员接口和编程平台以及联网功能。在这样的产品中出现的一个特别挑战是针对各种电机尺寸、利于编程、共享编程和控制参数等的设计。大多数这样的产品已被设计成向特定尺寸的电机(通常以功率输出或机架尺寸为额定值)供电，并且用户必须针对要被供电的特定电机选择适当产品并且对其进行编程。用于控制驱动器内的功率电子器件的电路全部通常已被包括在单个封装中。已手动地或者通过与连接至单一封装的配置计算机或网络的接口完成了编程。然而，该产品样式受到下述缺点的困扰，这些缺点包括对驱动器的安装和配置的限制、驱动器之间的控制平台的相对低效的使用、一旦驱动器服役则不能对编程进行访问、或者相反地由于常驻网络连接而引起的从外部源访问驱动器的风险。现在，针对电机驱动器所采取的一种新型方法涉及“模块”的设计和构造，所述“模块”被接驳以提供期望的控制和功率。在一些这样的设计中，控制模块或者子组件与功率模块或者子组件配对，在这二者之间通信的情况下在互连时针对功率部件提供期望的控制信号并且针对控制部件提供反馈。一些设计并入本机的或集成的通信电路，这些通信电路允许与外部或远程设备进行通信，诸如对设备进行编程、更改设置、监视操作或者与其他设备进行通信和协作。然而，这样的设计通常不允许对这样的通信硬件、软件或固件进行改型或可选合并。因此，需要能够针对这些缺陷的用于驱动电动机的改进技术。
技术实现思路
在一个实施方式中，一种电机驱动系统包括：通信子组件，其电耦接至控制组件，用于提供控制子组件与至少一个外部设备之间的通信。控制子组件和通信子组件独立于消息传递数据来发送和接收控制数据，并且控制子组件和通信子组件经由基于序列计数的消息传递来发送消息数据。在另一实施方式中，一种用于使用电机驱动系统来传递数据的方法包括：在电机驱动系统的控制子组件和通信子组件之间独立于消息传递数据来发送和接收控制数据，其中使用直接存储器访问(DMA)和基于序列计数的消息传递来在控制子组件和通信子组件之间发送消息数据。在又一实施方式中，一种电机驱动系统包括：模块化功率子组件，其能够被控制成向电动机提供频率受控的交流功率；以及模块化控制子组件，其能够与功率子组件分离，在操作中向功率子组件施加控制信号，用于控制所提供的功率。通信子组件电耦接至控制子组件，用于提供控制子组件与至少一个外部设备之间的通信。控制子组件和通信子组件独立于消息传递数据来发送和接收控制数据，并且控制子组件和通信子组件经由基于序列计数的消息传递来发送消息数据。附图说明当参照附图来阅读下面的具体实施方式时，本公开内容的这些以及其他的特征、方面和优点将变得更好理解，在附图通篇中相同的标记表示相同的部分，在附图中：图1是根据本技术的方面的示例性电机驱动系统的立体图；图2是图1的系统的相似立体图，其中从功率子组件中移除了控制子组件；图3是控制子组件和功率子组件的立体图，其示出了用于使控制子组件和功率子组件二者配合并且用于这二者之间的信号交换的内部插件连接器；图4是如何与具有不同额定值的不同功率子组件一起使用同一控制子组件的示例性图示；图5是在修改的电机驱动器中的功率子组件、控制子组件和通信子组件中包含的功能电路的某些功能电路的图解表示；图6是根据本技术的方面的适于安装通信子组件的示例性电机驱动系统的立体图；图7是图6的系统的部分立体图，其中控制子组件的顶盖使控制子组件从功率子组件解锁；图8是图6的系统的相似立体图，其中从功率子组件移除控制子组件；图9是将用于通信子组件的接口连接器插入至位于控制子组件背面的接头中的立体图；图10是通过使通信子组件与接口连接器对准并且将这二者进行连接来安装该通信子组件的立体图；图11是根据实施方式的包括各种部件的通信子组件的俯视图；图12是单驱动模式的示例性图示，在该单驱动模式下，单个网络节点包括具有通信子组件的单个驱动器；图13是多驱动模式的示例性图示，在该多驱动模式下，单网络节点包括一个至五个驱动器，其中第一驱动器包括通信子组件；图14是根据实施方式的描绘HSDSI分组格式规范的表格；图15是通过通信子组件发起的分组交换的序列图；图16是由控制子组件和通信子组件使用的超时的示意图；图17是用于由通信子组件发起的消息传递重置序列的处理的流程图；以及图18是用于由控制子组件发起的消息传递重置序列的处理的流程图。具体实施方式模块化电机以及通信电路和功能性通常可以基于某些现有设计，诸如在由Tio等人于2012年12月26日提交的题为“ModularMotorDriveSystemandMethod”的序列号为13/727,209的美国专利申请中阐述的设计，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机驱动系统，包括：通信子组件，所述通信子组件电耦接至控制子组件，用于提供所述控制子组件与至少一个外部设备之间的通信，其中，所述控制子组件和所述通信子组件独立于消息传递数据来发送和接收控制数据，并且所述控制子组件和所述通信子组件经由基于序列计数的消息传递来发送消息数据。

【技术特征摘要】
2014.02.28 US 61/946,408;2015.02.26 US 14/632,2481.一种电机驱动系统，包括：
通信子组件，所述通信子组件电耦接至控制子组件，用于提供所述控
制子组件与至少一个外部设备之间的通信，其中，所述控制子组件和所述
通信子组件独立于消息传递数据来发送和接收控制数据，并且所述控制子
组件和所述通信子组件经由基于序列计数的消息传递来发送消息数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制子组件和所述通信
子组件经由直接存储器访问发送消息数据。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，通过将物理高速串行通道转
换成两个逻辑通道，即用于控制数据的一个通道和用于消息传递数据的一
个通道，所述控制子组件和通信子组件独立于消息传递数据来发送和接收
控制数据，使得在处理消息业务时继续更新控制数据。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，基于序列计数的消息传递包
括：发送具有改变的序列号的消息请求，以及仅接受具有与所述消息请求
的改变的序列号相匹配的序列号的响应。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制子组件和所述通信
子组件被配置成传递串行发送的数据的分组。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述通信子组件包括通信模
块，所述通信模块被配置成经由多个用户可选择通信协议中的一个通信协
议来与至少一个外部设备进行通信。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电机驱动系统被配置成
在单驱动应用或多驱动应用二者中的可选择的驱动应用中操作，并且其
中，在所述多驱动应用中，所述通信子组件在电机驱动系统与多个电机驱
动系统之间传递数据。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述通信子组件和所述控制
子组件使用包括直接存储器访问重置超时的低级别超时，如果没有接收到
具有有效的循环冗余校验的分组，则所述直接存储器访问重置超时在可配
置的时间量之后重置直接存储器访问。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述通信子组件和所述控制
子组件使用包括控制超时和消息传递超时的高级别超时，如果接收到具有
有效的循环冗余校验的分组并且在接收到具有有效的循环冗余校验的另
一分组之前预设的或可配置的时间量逝去，则所述控制超时记录通信故
障，以及如果消息查询针对路由器进行，但是在预设的或可配置的时间量
中没有形成响应，则所述消息传递超时重置一个或更多个路由器。
10.一种用于使用电机驱动系统来传递数据的方法，包括：
在所述电机驱动系统的控制子组件和通信子组件之间独立于消息传
递数据来发送和接收控制数据，其中，使用直接存储器访问和基于序列计
数的消息传递在所述控制子组件和所述通信子组件之间发送消息数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述通信子组件被配置成
使用高速驱动串行接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·B·维特拉诺，奥古斯特·B·施拉布，丹尼尔·J·米德尔施泰特，约翰·詹姆斯·詹克斯，库尔特·R·霍恩西，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US