本发明涉及自动化控制技术领域 目前对大量的电机直接进行精确的控制还无法实现，对少量的 电机可进行精确的控制，但控制系统复杂，技术要求高。 本发明的目的是以一台电机控制机对大量的电机进行精确控制 且系统简单、技术要求低。 本发明对大量的电机进行精确的控制的技术方案是：每台电机 由一个电机控制单元控制其转向转速和转数。对其转数的控制采取 的方案是：当某个电机控制单元的电机运转时，该单元的光电装置 将转数转变为脉冲数。并将其传送到该电机控制单元，该电机控制 单元对其进行计数，计数后控制电机先减速，减速后再关停，而每 一个电机控制单元控制的电机开启，所有的电机控制单元都可以互 相进行控制。 本发明的技术方案的实施例是：设置一条从控制器(或计算机) 向各电机控制单元传送控制电机运转的数据的W总线；设置一条从 各电机控制单元向控制器传送地址码的Y总线；设置一条在各电机 控制单元之间双向传送单元码的X总线；设置一个扫描电路①，控 制各电机控制单元经Y总线向控制器传送地址码，并控制从控制器 经W总线向各电机控制单元传送的控制电机运转数据的传送；设置 另一个扫描电路②，控制各电机控制单元中的某个单元的单元码经 X总线传送到该码标示的电机控制单元，控制该单元的电机开启。 下面就控制器和2个扫描电路及各电机控制单元中的控制电 路，共同控制及控制过程进行表叙。从键盘将各电机控制单元的各 工序的控制电机运转的数据输入控制器，输入完毕，由键盘输入通 过X总线经译码器①控制各电机控制单元，将各电机控制单元的首 工序的首地址码e’经W总线输入各电机控制单元的寄存器②，线 ①控制寄存器②清“0”，线②控制首工序首地址码e’输入寄存器②， 当输入完毕，将SR1开关的触点与2端连接，开启扫描电路①②， 扫描电路的J1端控制寄存器②中的本单元电机首工序的首地址码 e’输出，此刻扫描电路①停止扫描，首地址码e’通过Y总线传送 到控制器的地址寄存器，从存储器读出的数据到数据寄存器，经移 位传送到控制电机运转的数据寄存器，再传送到W总线，此刻J4 端输出高电平和J1一起开启时序电路，当时钟T1’时本电机控制 单元全清“0”或复位，时钟T2’时W总线的数据全部输入本电机 控制单元的寄存器和部分触发器，部分计数器的某些位置“1”，时 钟T3’时Y总线无数据，扫描电路①重新开始扫描，W总线的数 据被清“0”，时钟T4’时若触发器③输入的数据C’为“1”时， 触发器②⑥置位，J5端控制本单元的电机立即开启，此刻扫描电 路②的J2端控制寄存器③中的别的电机控制单元的单元码f’输出， 经X总线输入单元码f’所标示的电机控制单元，控制该单元的电 机开启。若输入数据C’为“0”，本单元的电机等待，当别的电机 控制单元输出单元码f”或g”时，所标示的是本电机控制单元的 单元码时，即被本电机控制单元的译码器①译码，输入计数器①， f”或g”被译码1次计数器①加1，当计数器①与寄存器①的数据 d’相同时，触发器②⑥置位，本电机控制单元的电机开启，此刻， 扫描电路②的J2端控制寄存器③中的数据f’输出，控制其他电机 控制单元的电机开启。当本单元的电机此工序运转完毕，J6端高 电平，触发器②复位，二位计数器①输出高电平，触发器④⑤置位， 扫描电路2的J3端控制电机控制单元中的寄存器④中的别的单元 的单元码g’输出，经X总线输入单元码g’所标示的电机控制单元， 控制该单元的电机开启。接着扫描电路①的J1端控制寄存器②中 的本电机控制单元下一工序的控制电机运转数据的首地址码e’输 出，经Y总线输入控制器的地址寄存器，此刻扫描电路①停止扫 描。控制器从存储器读出数据到数据寄存器，再移位传送到控制电 机运转数据寄存器，再传送到W总线，此刻J4端高电平和J1端 一起开启时序电路，接着下一工序循环开始。 以上所叙的是对各单元的电机开启的控制，下面叙述电机转数 的控制，暨电机关停的控制，当触发器2置位，J5端高电平，脉 冲发生器②输出脉冲到计数器④，计数器④⑤组成一个频率升降电 路，脉冲经该电路从J7端输入计数器②，计数器②③和寄存器⑤ 组成一个双频率分频器，脉冲经分频从J10端输入环形脉冲分配电 路和正弦波脉宽调制电路，将环形脉冲电路的六路环形计数器输入 110000，将SR4开关触点与1端连接，三路环形脉冲经J12、J13、 J24端和J10端一起输入脉宽调制正弦波电路，其输出经与三角波 比较后加三个倒相器，形成六路脉宽调制正弦波，由J21、J22、J23、 J24、J25、J26输出到基极电路，再控制整流、功率电路驱动电机 运转，当电机刚开启时，频率升降电路自动从低频开始升频升到恒 频，电机从变加速运转到恒速运转，电机运转时光电装置的光电管 I输出脉冲，经Z1端输入计数器⑦进行计数，当计数器⑦计数到 与寄存器⑨的数据1相同时，触发器置位，J11端输出高电平控 制频率升降电路，使频率升降电路的输出端J10开始降频，使电机 变减速运转，当计数器⑦计数到与寄存器⑩数据的相同时，J6端 输出高电平，触发器②复位，J5端低电平，脉冲发生器发出的脉 冲不能从门电路输出，电机关停，同时，二位计数器①输出端高电 平，(该二位计数器当计数到2时，输出端输出高电平)触发器④ ⑤置位。下一工序准备开始。 下面结合附图和实施例对本发明的一些细节进一步说明，图① 为本发明的主控系统和一个单元的传动控制的闭环系统图，由键盘 经输入电路将各电机控制单元的所有工序的数据，按工序顺序输入 控制器。第一次开启需将各电机控制单元的各首工序的首地址码直 接输入各电机控制单元，由X总线控制，W总线中的部分线输入 各首工序的首地址码。第一次开启后，电机控制单元的电机开启和 关停由图②的SR1开关进行控制，各电机控制单元输出控制基极 电路，基极电路控制功率电路，驱动电机运转。各电机控制单元的 光电装置有多个光电管组成，光电管I发出的脉冲，从Z1端输入 计数控制电路的计数器⑦(图9)进行计数控制，光电管II和III， 在整个控制的范围内的一个位置发出脉冲经Z2端输入计数器⑦的 清“0”端，对计数器进行清“0”，此清“0”的位置，作为对应移动工 位的基准点，以此点作为此单元电机各工序的电机转数测算的原 点。光电管I的光栅为园周分布，园周条纹数为丝杆螺距(单位毫 米)的100至200倍，控制精度0.01至0.005毫米，局部视图A、 B中的孔为光电管II、III的光孔，2个光孔都可以调节，光电管II 的光孔可以旋转调节，光电管III可以和光孔一起沿丝杆轴向调节。 图②为本发明控制器、电机控制单元、扫描电路及连线图，2 个扫描电路各控制Y总线和X总线的数据传送，当Y、X总线有 数据时扫描电路停止扫描，数据传送完毕扫描电路又开始扫描，开 关SR1控制扫描电路扫描，除首次开机，以后电机的关机和开机 都由开关SR1控制。或各单元的J1、J2、J3同时控制。Z端为反 馈输入端中的Z1、Z2。 图③为本发明的电机控制单元组成框图，电机控制单元由电机 关联控制电路、双频率变换脉冲电路、频率升降电路、环形脉冲分 配电路，正弦波脉宽调制电路、计数控制电机开关电路组成。W 总线由控制电机运转的各种功能的位数不同的线组成，a、b、c、d、 e、f、g、h、i、j、k、l、m、n等线对数据a’、b’、c’、d’、e’、f’、 g’、h’、i’、j’、k’、l’、m’、n’等的传送。图中，J32-J34端可控 制驱动三相步进电机，J15-J20端可控制驱动六相步进电机，可 控制晶闸管驱动三相同异步电机，J21-J26端三相脉宽调制正弦 波控制驱动三相同异步电机，J27、J28端控制电磁离合器或电磁 减速机，J29、J30端控制，电磁控制的机械离合器J31端控制晶闸 管整流电压或晶体管电源电压。 图4为本发明的电机关联控制电路图，从W总线输入的c’、 d’、e’、f’、g’的数据，分别是c’为本单元的电机是否立刻运转， d’为其他单元的电机开启或关停本单元的电机开启，d’为其他单元 的电机的开启和关停的次数，e’为本单元电机的下一工序的控制电 机运转数据的首地址码，f’为本单元电机开启时，开启别的单元的 电机的单元码，g’为本单元电机关停时开启别的单元的电机的单元 码，图中线①是输入首地址码e’时之前的总清“0”控制线，线② 为首地址码“e”输入控制线。 图⑤为本发明的频率升降电路图，图中计数器④⑤组成了一个 频率升降电路，其频率升降原理如下，当T1时计数器⑤被清“0”， 当脉冲发生器②输出脉冲，输入计数器④的计数输入端，J7端的 脉冲输出频率是最低的，随着J7端输出时，计数器⑤不断计数， 当计数器⑤Q端的高电平输出不断增加，计数器④分频数不断减 少，J7端输出的脉冲频率不断增加，电机变升速运转，当计数器 ⑤计数到“与非”门1输出低电平时，计数器⑤停止计数，J7端 输出的脉冲为恒频，电机恒速运转，当计数器⑦(图9)计数到与 寄存器⑨的数据1’相同时，J11端输出高电平，J11端高电平输入 到计数器⑤，计数器⑤作减计数，计数器⑤的Q端高电平输出数 不断减少，计数器④的分频数不断增加，J7端输出的脉冲频率不 断降低，电机变减速运转，为电机关停不受惯性影响作关停准备。 计数器⑥作为电机起动时的最低转速的调节器，其输出端Q端经 “与非”门与计数器⑤的相对应的SD端连接，低通滤波器作为调 节电机变减速时最低转速。升频器作为调节变加、减速的速度，本 工序的电机转数少时C5端控制电机直接低速运转(图9)。图中 SR2机械阻尼带电位器的倒顺开关，C1端在开关反转时控制计数 器⑦作减计数，C2端在开关反转时控制反转不超过本工序的起始 点。C3端控制电磁控制的机械离合器。 图⑥为本发明的双频率变换脉冲电路图，从w总线输入的a’、 b’的数据分别是，a’为控制电机高低速运转的先后顺序，b’为控制 电机低速运转的转速。计数器②、③和寄存器⑤组成了一个双频率 分频器，其分频原理是寄存器⑤的输出端为低电平的部分，计数器 ②与之对应的输出端为高电平，J10端就输出脉冲，实现分频。计 数器③的作用是高速和低速变化时避免电机冲击，起着变加减速的 作用，使高低速的变化不引起设备振动。当数据a’为“0”时， 计数器③在时钟T1’时清“0”，在T2’时SD端低电平，脉冲使计数 器③相应的输出端Q置位，使J10端的输出为高的频率，电机高 速运转，当计数控制开关电路(图9)中的计数器⑦计数到与寄存 器⑧的数据k’相同时，J9端高电平，输入计数器③作减计数，计 数器②也相应的变降频，电机变减速运转，J10端输出的频率降到 寄存器⑤的数据b’时，J10端恒频输出，电机相对低恒速运转，当 计数器⑦计数到与寄存器⑦的数据相同时，J8端高电平输入计数 器③作加计数。J10端也相应的变升频，电机变加速运转，频率升 到最高后，J10端恒频输出，电机高速恒速运转。 图⑦为本发明的环形脉冲分配电路图。从W总线输入的n’的 数据为电机正转或反转，当n’为“1”时电机正转，为“0”时电 机反转，开关SR4的触点与1端连接，J10端的输入脉冲经60分 频器分频后输入六路环形计数器的计数输入端，六路环形计数器的 输出端J12、J13、J14端，输出三路每路180°电角度，移相120 °电角度的同步脉冲，此时环形计数器输入数据为110000。J15～ J20端输出控制晶闸管驱动三相同异步电机运转，此时，环形计数 器输入数据为100000。将开关SR4的触点与2端连接，J32～J34 端控制三相步进电机运转，控制单三拍、双三拍、单双六拍，步进 电机运转时的脉冲输出，环形计数器输入的数据为100000、 111000、110000，J15～J20端控制六相步进电机运转，控制单六拍、 双六拍、三六拍，步进电机运转时的脉冲输出，环形计数器输入的 数据为100000、110000、111000，若将六路环形计数器改为十二 路环形计数器增加对四相步进电机的控制驱动。图中J29、J30端 输出控制电磁控制的机械离合器。Z3端输出控制正、反转的基准 点的定位(主要控制采用普通红杆传动控制的单元的闭环系统的基 准点的清“0”见图10)，C2端为机械阻尼带电位器的倒顺开关， 开到倒转处(图5)使n的数据倒相，使六路环形计数器反向移位， 使电机反转。C3端控制J29、J30端的开关。C4端控制开倒转时， 倒转不超过本工序正转的起始点。单脉冲控制电路，(此电路为输 入电路的一部分，为便于说明绘制于此图中)，当需输入新数据时， 将SR3开关的触点与2端连接，按开关SB3将环形计数器数据清 “0”，按开关SB1一次，输入数据“1”一次，环形计数器自动移 位一位，按开关SB2一次，输入数据“0”一次，环形计数器自动 移位一位。 图8为本发明的脉宽调制正弦波电路，J10端为主脉冲输入端， J12、J13、J14端为移相120°电角度，每1个脉冲1°电角度，计 数器、、为180分频自复位计数器。每一个主脉冲输出 正弦波1°电角度，电阻网路②③④每180个主脉冲输出180°正 弦波，J10端经倍频器输入计数器⑧⑩，计数器⑩为40分频自复 位计数器，J10端每20个主脉冲，电阻网路①输出一个三角波。 计数器⑧⑨清“0”和“输出”由频率和脉宽可调的脉冲发生器控 制，计数器⑧⑨的输出的数据由J10端和Z1端的频率决定。计数 器⑧⑨输出的数据，触发两组可再触发单稳，两组可再触发单稳输 出的信号控制数摸变换电路①②的电压输出。Z1端的脉冲频率变 换成电压和J10端的主脉冲频率变换成电压，进行减后加主要是为 减少电源电压波动，避免造成减速。图中J21～J26六路脉宽调制 的正弦波输出，J27、J28端输出控制电磁离合器或电磁减速机， C6端为反转控制输入端，J31端输出电压控制晶闸管整流电压或 晶体管电源电压。 图⑨从W总线输入的h’、i’、j’、k’、l’、m’数据是：h’为当 运转到基准点时计数器⑦是否清“0”，i’为经i’个基准点后计数器 ⑦开始计数，j’为当计数器⑦计数到j’数时电机开始按寄存器⑤的 数据b的转速运转。k’为当计数器⑦计数到k’数时，电机开始最高 速运转。l’为当计数器⑦计数到l’数时电机变减速运转，m’为当计 数器⑦计数到m’数时电机关停。C4端输出是为避免反转时超过本 工序的起始点，C5端输出是当电机转数较少时电机直接低速运转， C1输入端是当手动开关反转，计数器⑦做减计数Z1端是光电管 I发出的脉冲到计数器⑦的计数输入端，Z2端为光电管II、III组 成的基准点的输入端，i数据的作用再说明一下采用计数器控制电 机转数，计数器的计数范围总是有限的，例如20位的计数器，可 计数100万个脉冲，控制精度为0.01毫米，可控制单向距离为10 米双向距离为20米。当需要超出范围时，寄存器⑥和二位计数器 ②对基准点进行选择，当选择到基准点时计数器⑦才开始计数，这 样可以控制无限的距离。 图⑩为本发明的采用普通丝捍传动控制的单元闭环系统图。由 于普通丝捍与螺母存在间隙，电机正、反转采用各自的基准点以消 除普通丝捍与螺母。正反转传动的间隙，图中光电管II、III和II’、 III’形成2个基准点，Z3端输出控制二个基准点清“0”。 图为本发明的采用齿轮传动控制的单元闭环系统。图中控 制对象为电磁离合器或电磁减速机。标志1为大齿轮或齿条。 图为图⑨的一部分，用于高低速交替变换的距离的控制。 以上的光电装置在实际应用中，采用反射光进行计数和清“0” 并将反射光的面做成圆筒状，再加双片齿轮变速，使体积减小。 本发明为非饲服控制系统，进行坐标联动控制，在使用同等计 算机进行控制时精度和速度不如饲服控制系统。 本发明的电机控制单元中的双频率变换脉冲电路，频率升降电 路，环形脉冲分配电路，正弦波脉宽调制电路，可用计算机替代。