电机远程控制系统及方法与流程

1.本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种电机远程控制系统及方法。


背景技术：

2.远程控制就是通过某种通讯方式将电机与外界连接起来，能够在本地或外地对电机进行控制；现今，将运动控制技术与网络技术有机结合已成为一个新的研究方向，通过运动参数及运动状态的传递，实现对运动控制系统的远程控制和监视，可以解决硬件资源紧缺等问题，实现多用户异地实时控制，易于实现集成化控制和管理，在工业控制环节中具有重要的意义。
3.例如一种电机远程控制系统，包括：远程单元，包括客户端、服务器和无线发射模块，客户端输入控制指令，通过网络发送至服务器，服务器通过无线发射模块将控制指令发送出去；电机单元，包括无线接收模块、plc控制器、中间继电器、接触器、变频器和电机，无线接收模块接收来自无线发射模块的控制指令，并将该控制指令发送给plc控制器，中间继电器、接触器、变频器依次连接于plc控制器和电机之间，最后实现变频器控制电机运转，电机的转速信号通过光电编码器检测并反馈给plc控制器形成闭环控制系统。
4.又如一种基于远程控制端的多个独立电机远程控制方法及装置，通过多个独立电机中自身携带的环境数据采集器获得多个独立电机的当前环境数据信息；多个独立电机对所述当前环境数据信息进行标记，并基于网关节点上传至所述远程控制端；远程控制端基于所述标记的当前环境数据信息进行启动控制仿真模拟，获得多个独立电机启动控制仿真模拟结果；基于多个独立电机启动控制仿真模拟结果控制与其连接的多个独立电机启动工作；远程控制端实时获得多个独立电机的实时转速；基于所述实时转速对所述多个独立电机中的对应电机进行实时远程转速调整控制。
5.前述举例方案存在远程控制端与电机距离远，需要铺设很长的传输线路，导致容易在传输时受到干扰，影响了控制的精准。


技术实现要素：

6.鉴于上述，本发明旨在提供一种电机远程控制系统及方法，以提高系统控制的实时性和抗外界的干扰性能，实现电机的精准控制。
7.本发明采用的技术方案如下：
8.第一方面、本发明提供了一种电机远程控制系统，其中包括：
9.控制平台，所述控制平台用于对电机的运动进行控制和监视；
10.无线传输单元，所述无线传输单元用于实现传送和接收信号，包括发信设备，传输介质和收信设备三部分，发信设备将原始的信源转换成适合在给定传输介质上传输的信号，收信设备完成相逆的过程，将收到的信号还原成原来的信息送至接收端；
11.电机，所述电机为系统的执行部分，用于根据控制指令执行相应的操作；
12.隔离模块，所述隔离模块包括光电耦合器、电阻；
13.放大模块，所述放大模块和隔离模块、电机连接；
14.远程控制端，所述远程控制端和隔离模块连接。
15.在其中至少一种可能的实现方式中，所述无线传输单元采用压缩编码技术、调制解调技术、信道编码技术、均衡技术、分集接收技术。
16.在其中至少一种可能的实现方式中，还包括电机位置检测模块，所述电机位置检测模块包括位置计数/控制单元和正交解码单元两个子模块，位置计数/控制单元子模块对解码后的信号进行位置脉冲计数，正方向运动进行增计数，反方向运动进行减计数；正交解码单元子模块对编码器中的脉冲和方向的反馈信号进行解码。
17.在其中至少一种可能的实现方式中，还包括网络通信部分，所述网络通信部分完成对数据的读写，包括主函数程序、初始化程序和循环程序。
18.在其中至少一种可能的实现方式中，所述远程控制端可采用远程控制卡、可编程控制器、单片机中的一种。
19.在其中至少一种可能的实现方式中，还包括故障监测模块，通过故障监测模块监测电机的运行状态。
20.在其中至少一种可能的实现方式中，还包括电机驱动模块，通过电机驱动模块控制电机的转速和方向。
21.第二方面、本发明提供了一种电机远程控制方法，其中包括：如上所述的控制系统中的控制平台，其中，所述方法如下：
22.步骤一：在一个人为假设远程控制出现问题的前提下，设计出远程电机出现问题的小概率事件，远程电机在单次实验中不会发生，如果出现了远程电机出现问题事件，就可以判定假设远程控制出现问题不正确，否定假设，得出结论；通过控制平台发送控制指令，并通过无线传输单元传输给远程控制端；
23.步骤二：远程控制端接收控制平台发送的控制指令；
24.步骤三：通过隔离模块进行隔离后传输给放大模块对信号进行放大；
25.步骤四：放大模块控制电机根据控制指令执行相应的操作。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.无线传输单元采用压缩编码技术、充分利用有限的频谱资源；采用调制解调技术、提高频谱利用率；采用信道编码技术、进行检错和纠错，克服信道存在各种噪声与干扰；采用均衡技术、克服数字传输中的码间串扰；采用分集接收技术，减少多径衰落；位置计数/控制单元子模块对解码后的信号进行位置脉冲计数，正方向运动进行增计数，反方向运动进行减计数；正交解码单元子模块对编码器中的脉冲和方向的反馈信号进行解码，可准确判断电机实际位置。
附图说明
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
29.图1为本发明实施例提供的电机远程控制系统的方框示意图；
30.图2为本发明实施例提供的电机远程控制方法的流程示意图。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
32.结合图1和图2所示：
33.第一实施例
34.一种电机远程控制系统，包括：控制平台，控制平台用于对电机的运动进行控制和监视；
35.无线传输单元，无线传输单元用于实现传送和接收信号，包括发信设备，传输介质和收信设备三部分，发信设备将原始的信源转换成适合在给定传输介质上传输的信号，收信设备完成相逆的过程，将收到的信号还原成原来的信息送至接收端；无线传输单元是利用空间电磁波作为传输介质，在空中传递信号；由于原始的信号一般频率较低，不利于天线的辐射和电磁波的传播，因此要经过调制处理将低频信息加到高频载波信号上，然后频率变换器进一步将信号变换成发射电波所需要的频率，经过功率放大，再通过天线辐射出去进行传输；在接收设备中也要经过信号放大，频率变换，最后通过解调的过程再将原始信息恢复出来，从而完成无线通信的过程；
36.电机，电机为系统的执行部分，用于根据控制指令执行相应的操作；
37.隔离模块，隔离模块包括光电耦合器、电阻；
38.放大模块，放大模块和隔离模块、电机连接；
39.远程控制端，远程控制端和隔离模块连接。
40.本实施例中，优选的，无线传输单元采用压缩编码技术、充分利用有限的频谱资源；采用调制解调技术、提高频谱利用率；采用信道编码技术、进行检错和纠错，克服信道存在各种噪声与干扰；采用均衡技术、克服数字传输中的码间串扰；采用分集接收技术，减少多径衰落。
41.本实施例中，优选的，还包括电机位置检测模块，电机位置检测模块包括位置计数/控制单元和正交解码单元两个子模块,位置计数/控制单元子模块对解码后的信号进行位置脉冲计数，正方向运动进行增计数，反方向运动进行减计数；正交解码单元子模块对编码器中的脉冲和方向的反馈信号进行解码，可准确判断电机实际位置。
42.本实施例中，优选的，还包括网络通信部分，网络通信部分完成对数据的读写，包括主函数程序、初始化程序和循环程序。
43.本实施例中，优选的，远程控制端可采用远程控制卡；远程控制卡是基于pc总线，常采用数字信号处理器dsp作为运动控制核心，dsp作为一种微处理器，是为完成实时数字信号处理任务而设计的，算法的高效实现是dsp器什的设计核心，dsp在体系结构设计方面的很多考虑都可以追溯到算法自身的特点；远程控制卡功能包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、d/a输出功能，它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。
44.相应地，一种电机远程控制方法，包括控制系统中的控制平台，方法如下：
45.步骤一：在一个人为假设远程控制出现问题的前提下，设计出远程电机出现问题
的小概率事件，远程电机在单次实验中不会发生，如果出现了远程电机出现问题事件，就可以判定假设远程控制出现问题不正确，否定假设，得出结论；通过控制平台发送控制指令，并通过无线传输单元传输给远程控制端；
46.步骤二：远程控制端接收控制平台发送的控制指令；
47.步骤三：通过隔离模块进行隔离后传输给放大模块对信号进行放大；
48.步骤四：放大模块控制电机根据控制指令执行相应的操作。
49.为了防止由于网络连接不畅导致数据丢失且无法远程控制的情况，系统设置了就地和远方两种模式；就地模式设置了多路di模块、do模块，并支持lcd显示；dl模块、do模块、lcd显示模块均与控制平台连接；启用就地模式后，可实现现场控制电机。
50.第二实施例
51.一种电机远程控制系统，包括：控制平台，控制平台用于对电机的运动进行控制和监视；
52.无线传输单元，无线传输单元用于实现传送和接收信号，包括发信设备，传输介质和收信设备三部分，发信设备将原始的信源转换成适合在给定传输介质上传输的信号，收信设备完成相逆的过程，将收到的信号还原成原来的信息送至接收端；无线传输单元是利用空间电磁波作为传输介质，在空中传递信号；由于原始的信号一般频率较低，不利于天线的辐射和电磁波的传播，因此要经过调制处理将低频信息加到高频载波信号上，然后频率变换器进一步将信号变换成发射电波所需要的频率，经过功率放大，再通过天线辐射出去进行传输；在接收设备中也要经过信号放大，频率变换，最后通过解调的过程再将原始信息恢复出来，从而完成无线通信的过程；
53.电机，电机为系统的执行部分，用于根据控制指令执行相应的操作；
54.隔离模块，隔离模块包括光电耦合器、电阻；
55.放大模块，放大模块和隔离模块、电机连接；
56.远程控制端，远程控制端和隔离模块连接。
57.本实施例中，优选的，无线传输单元采用压缩编码技术、充分利用有限的频谱资源；采用调制解调技术、提高频谱利用率；采用信道编码技术、进行检错和纠错，克服信道存在各种噪声与干扰；采用均衡技术、克服数字传输中的码间串扰；采用分集接收技术，减少多径衰落。
58.本实施例中，优选的，还包括电机位置检测模块，电机位置检测模块包括位置计数/控制单元和正交解码单元两个子模块，位置计数/控制单元子模块对解码后的信号进行位置脉冲计数，正方向运动进行增计数，反方向运动进行减计数；正交解码单元子模块对编码器中的脉冲和方向的反馈信号进行解码，可准确判断电机实际位置。
59.本实施例中，优选的，还包括网络通信部分，网络通信部分完成对数据的读写，包括主函数程序、初始化程序和循环程序。
60.本实施例中，优选的，远程控制端采用可编程控制器，可编程控制器是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物,是以微处理器为核心，用作数字控制的专用计算机，其可靠性高，逻辑功能强，可在线修改控制程序，具有远程通信联网功能，易于与计算机接口，能对模拟量进行控制，具备高速计数与位控优异性能。
61.本实施例中，优选的，还包括故障监测模块，通过故障监测模块监测电机的运行状
态，判断电机的运行结果是否达到预期效果，采集电机的实时运行数据，将电机的实时运行数据与系统预设的阈值结果进行比较，若结果为“否”，则电机进行正常运行，若结果为“是”，判定电机故障。
62.相应地，一种电机远程控制方法，包括控制系统中的控制平台，方法如下：
63.步骤一：在一个人为假设远程控制出现问题的前提下，设计出远程电机出现问题的小概率事件，远程电机在单次实验中不会发生，如果出现了远程电机出现问题事件，就可以判定假设远程控制出现问题不正确，否定假设，得出结论；通过控制平台发送控制指令，并通过无线传输单元传输给远程控制端；
64.步骤二：远程控制端接收控制平台发送的控制指令；
65.步骤三：通过隔离模块进行隔离后传输给放大模块对信号进行放大；
66.步骤四：放大模块控制电机根据控制指令执行相应的操作。
67.为了防止由于网络连接不畅导致数据丢失且无法远程控制的情况，系统设置了就地和远方两种模式；就地模式设置了多路di模块、do模块，并支持lcd显示；dl模块、do模块、lcd显示模块均与控制平台连接；启用就地模式后，可实现现场控制电机。
68.第三实施例
69.一种电机远程控制系统，包括：控制平台，控制平台用于对电机的运动进行控制和监视；
70.无线传输单元，无线传输单元用于实现传送和接收信号，包括发信设备，传输介质和收信设备三部分，发信设备将原始的信源转换成适合在给定传输介质上传输的信号，收信设备完成相逆的过程，将收到的信号还原成原来的信息送至接收端；无线传输单元是利用空间电磁波作为传输介质，在空中传递信号；由于原始的信号一般频率较低，不利于天线的辐射和电磁波的传播，因此要经过调制处理将低频信息加到高频载波信号上，然后频率变换器进一步将信号变换成发射电波所需要的频率，经过功率放大，再通过天线辐射出去进行传输；在接收设备中也要经过信号放大，频率变换，最后通过解调的过程再将原始信息恢复出来，从而完成无线通信的过程；
71.电机，电机为系统的执行部分，用于根据控制指令执行相应的操作；
72.隔离模块，隔离模块包括光电耦合器、电阻；
73.放大模块，放大模块和隔离模块、电机连接；
74.远程控制端，远程控制端和隔离模块连接。
75.本实施例中，优选的，无线传输单元采用压缩编码技术、充分利用有限的频谱资源；采用调制解调技术、提高频谱利用率；采用信道编码技术、进行检错和纠错，克服信道存在各种噪声与干扰；采用均衡技术、克服数字传输中的码间串扰；采用分集接收技术，减少多径衰落。
76.本实施例中，优选的，还包括电机位置检测模块，电机位置检测模块包括位置计数/控制单元和正交解码单元两个子模块,位置计数/控制单元子模块对解码后的信号进行位置脉冲计数，正方向运动进行增计数，反方向运动进行减计数；正交解码单元子模块对编码器中的脉冲和方向的反馈信号进行解码，可准确判断电机实际位置。
77.本实施例中，优选的，还包括网络通信部分，网络通信部分完成对数据的读写，包括主函数程序、初始化程序和循环程序。
78.本实施例中，优选的，远程控制端采用单片机；单片机是一种把构成一个微型计算机的一些功能部件集成在一块芯片之中的计算机。
79.本实施例中，优选的，还包括故障监测模块，通过故障监测模块监测电机的运行状态，判断电机的运行结果是否达到预期效果，采集电机的实时运行数据，将电机的实时运行数据与系统预设的阈值结果进行比较，若结果为“否”，则电机进行正常运行，若结果为“是”，判定电机故障。
80.本实施例中，优选的，还包括电机驱动模块，通过电机驱动模块控制电机的转速和方向；可利用继电器的开关和闭合，控制电机的转速和方向；也可采用电机驱动芯片对电机进行驱动。
81.相应地，一种电机远程控制方法，包括控制系统中的控制平台，方法如下：
82.步骤一：在一个人为假设远程控制出现问题的前提下，设计出远程电机出现问题的小概率事件，远程电机在单次实验中不会发生，如果出现了远程电机出现问题事件，就可以判定假设远程控制出现问题不正确，否定假设，得出结论；通过控制平台发送控制指令，并通过无线传输单元传输给远程控制端；
83.步骤二：远程控制端接收控制平台发送的控制指令；
84.步骤三：通过隔离模块进行隔离后传输给放大模块对信号进行放大；
85.步骤四：放大模块控制电机根据控制指令执行相应的操作。
86.为了防止由于网络连接不畅导致数据丢失且无法远程控制的情况，系统设置了就地和远方两种模式；就地模式设置了多路di模块、do模块，并支持lcd显示；dl模块、do模块、lcd显示模块均与控制平台连接；启用就地模式后，可实现现场控制电机。
87.本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
88.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种电机远程控制系统，其特征在于，包括：控制平台，所述控制平台用于对电机的运动进行控制和监视；无线传输单元，所述无线传输单元用于实现传送和接收信号，包括发信设备，传输介质和收信设备三部分，发信设备将原始的信源转换成适合在给定传输介质上传输的信号，收信设备完成相逆的过程，将收到的信号还原成原来的信息送至接收端；电机，所述电机为系统的执行部分，用于根据控制指令执行相应的操作；隔离模块，所述隔离模块包括光电耦合器、电阻；放大模块，所述放大模块和隔离模块、电机连接；远程控制端，所述远程控制端和隔离模块连接。2.根据权利要求1所述的电机远程控制系统，其特征在于，所述无线传输单元采用压缩编码技术、调制解调技术、信道编码技术、均衡技术、分集接收技术。3.根据权利要求1所述的电机远程控制系统，其特征在于，还包括电机位置检测模块，所述电机位置检测模块包括位置计数/控制单元和正交解码单元两个子模块，位置计数/控制单元子模块对解码后的信号进行位置脉冲计数，正方向运动进行增计数，反方向运动进行减计数；正交解码单元子模块对编码器中的脉冲和方向的反馈信号进行解码。4.根据权利要求1所述的电机远程控制系统，其特征在于，还包括网络通信部分，所述网络通信部分完成对数据的读写，包括主函数程序、初始化程序和循环程序。5.根据权利要求1所述的电机远程控制系统，其特征在于，所述远程控制端可采用远程控制卡、可编程控制器、单片机中的一种。6.根据权利要求1所述的电机远程控制系统，其特征在于，还包括故障监测模块，通过故障监测模块监测电机的运行状态。7.根据权利要求1所述的电机远程控制系统，其特征在于，还包括电机驱动模块，通过电机驱动模块控制电机的转速和方向。8.一种电机远程控制方法，包括如权利要求1～7任一项所述的控制系统中的控制平台，其特征在于，所述方法如下：步骤一：在一个人为假设远程控制出现问题的前提下，设计出远程电机出现问题的小概率事件，远程电机在单次实验中不会发生，如果出现了远程电机出现问题事件，就可以判定假设远程控制出现问题不正确，否定假设，得出结论；通过控制平台发送控制指令，并通过无线传输单元传输给远程控制端；步骤二：远程控制端接收控制平台发送的控制指令；步骤三：通过隔离模块进行隔离后传输给放大模块对信号进行放大；步骤四：放大模块控制电机根据控制指令执行相应的操作。

技术总结
本发明公开了一种电机远程控制系统及方法，包括控制平台，所述控制平台用于对电机的运动进行控制和监视；无线传输单元，所述无线传输单元用于实现传送和接收信号，包括发信设备，传输介质和收信设备三部分，发信设备将原始的信源转换成适合在给定传输介质上传输的信号，收信设备完成相逆的过程，将收到的信号还原成原来的信息送至接收端；本发明的有益效果是：无线传输单元采用压缩编码技术、充分利用有限的频谱资源；采用调制解调技术、提高频谱利用率；采用信道编码技术、进行检错和纠错，克服信道存在各种噪声与干扰；采用均衡技术、克服数字传输中的码间串扰；采用分集接收技术，减少多径衰落。减少多径衰落。减少多径衰落。


技术研发人员：王海坤 张旭 白建文 潘志方 胡东东
受保护的技术使用者：红云红河烟草（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/9/14