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CN111381552A - 驱控一体技术架构 - Google Patents

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CN111381552A
CN111381552A CN201811632525.1A CN201811632525A CN111381552A CN 111381552 A CN111381552 A CN 111381552A CN 201811632525 A CN201811632525 A CN 201811632525A CN 111381552 A CN111381552 A CN 111381552A
Authority
CN
China
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program
real
motion control
time motion
library
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811632525.1A
Other languages
English (en)
Inventor
孟健
曾庆明
李亭
潘平
黄浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Linkhou Robot Co ltd
Original Assignee
Suzhou Linkhou Robot Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Linkhou Robot Co ltd filed Critical Suzhou Linkhou Robot Co ltd
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Publication of CN111381552A publication Critical patent/CN111381552A/zh
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Programmable Controllers (AREA)

Abstract

本发明公开了驱控一体技术架构，包括控制器硬件、总线、伺服驱动器、执行电机，控制器硬件通过总线与伺服驱动器、IO模块、执行电机连接；还包括基于软PLC平台构建的实时运动控制软件、API接口库、由用户开发的控制程序；所述控制程序通过调用API接口库中的函数来与实时运动控制软件进行交互；基于软PLC平台构建的实时运动控制软件包括：EtherCAT总线主站程序、运动控制算法程序、PLC逻辑控制程序和上位机指令接口程序组成；EtherCAT总线主站程序负责与总线上连接的各设备建立通信；PLC逻辑控制程序由用户现场编写并用于接收传感器指令；所述上位机指令接口程序负责完成与所述API接口库的通信，并将所述API接口库发送的指令传递给其它程序。

Description

驱控一体技术架构
技术领域
本发明涉及自动化控制系统领域,特别是驱控一体技术架构。
背景技术
当前高端专用运动控制器价格昂贵，成本较高，而运动控制卡成本低但控制性能不好，可扩展性也较差。为满足当前高速发展的自动化行业的需求，本专利提出一种基于软PLC的，成本较低、扩展性强、使用方便的控制器架构设计方案。
发明内容
本发明的技术方案是：驱控一体技术架构，包括控制器硬件、总线、伺服驱动器、执行电机，控制器硬件通过总线与伺服驱动器、IO模块、执行电机连接；其特征在于：还包括基于软PLC平台构建的实时运动控制软件、API接口库、由用户开发的控制程序；所述控制程序通过调用API接口库中的函数来与实时运动控制软件进行交互；基于软PLC平台构建的实时运动控制软件包括：EtherCAT总线主站程序、运动控制算法程序、PLC逻辑控制程序和上位机指令接口程序组成；EtherCAT总线主站程序负责与总线上连接的各设备建立通信；PLC逻辑控制程序由用户现场编写并用于接收传感器指令；所述上位机指令接口程序负责完成与所述API接口库的通信，并将所述API接口库发送的指令传递给其它程序
优选的是，所述API接口库中包括参数设置函数、状态获取函数、指令函数；所述参数设置函数主要用于参数设定；所述状态获取函数用于读取软PLC平台当前所获取的驱动器运行状态数据。
优选的是，所述控制程序、API接口库和所述实时运动控制软件运行于控制器硬件所在平台上。
优选的是，所述实时运动控制软件运行于控制器硬件所在平台上，所述控制程序、API接口库运行于另一个独立的平台上。
优选的是，所述API接口库与所述实时运动控制软件之间通过系统socket接口或共享内存的方式进行数据交互。
优选的是，所述实时运动控制软件与API接口库之间通过TCP/IP的方式进行数据交互。
本发明的优点是：
1、基于本方案构建的运动控制器，性能强大，资源丰富，通过总线可以同时控制很多伺服电机和IO模块等设备，借助X86-CPU的强大运算能力，可以实现复杂和高精度的运动控制，同时能够有效降低系统成本。
2、通过插入API库函数，能够降低用户的二次开发难度，使控制器更容易使用，开发更加灵活。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为A类型控制系统的原理图；
图2为B类型控制系统的原理图；
具体实施方式
实施例：
本方案所描述的控制系统主要由控制器硬件、基于软PLC平台构建的实时运动控制软件、API接口库、由用户开发的控制程序或控制界面、总线、各种总线型伺服驱动器、总线型步进电机驱动器、总线型IO模块和各种执行电机组成。
控制器硬件通过总线与各种类型的若干数量的伺服驱动器、IO模块、步进电机驱动器等设备连接在一起。
由用户开发的控制程序或控制界面通过调用API接口库中的函数，与基于软PLC平台构建的实时运动控制软件进行交互，控制其执行各种运动算法。基于软PLC平台构建的实时运动控制软件根据设计的运动控制算法，实时计算出伺服、步进电机、IO等设备的过程数据，通过总线将过程数据发送至伺服驱动器、步进电机驱动器、IO模块等设备，从而实现对伺服电机、步进电机、IO等执行设备的控制。
本方案描述了同架构的两种类型的控制系统，A类型控制系统中，由用户开发的控制程序、API接口库和基于软PLC平台构建的实时运动控制软件运行于控制器硬件平台之上，API接口库与基于软PLC平台构建的实时运动控制软件之间通过系统socket接口或共享内存的方式进行数据交互。B类型控制系统中，基于软PLC平台构建的实时运动控制软件运行于控制器硬件平台之上，而由用户开发的控制程序、API接口库运行在独立于控制器的PC上。API接口库与基于软PLC平台构建的实时运动控制软件之间通过TCPIP的方式进行数据交互。
软PLC平台主要由EtherCAT总线主站程序、运动控制算法程序、PLC逻辑控制程序和上位机指令接口程序组成。EtherCAT主站程序主要负责与总线上的从设备建立通信。在控制器进入正常工作状态时，主站程序将运动控制算法程序输出的过程数据周期性的发送到总线上，从而实现对从设备的控制。运动控制算法程序包含各种运动算法功能块，例如PTP运动、电子凸轮运动、插补运动等等。运动控制算法程序可以获取上位机指令接口程序发送的指令，根据指令调用对应的算法功能块，完成指定的运动控制。PLC逻辑控制程序包含许多PLC逻辑控制单元，它们通常由用户根据实际的现场需求编写，用于接收传感器指令，通过输出IO控制执行机构。上位机指令接口程序则主要负责完成与API接口库的通信，并将API接口库发送的指令传递给其它程序。
API接口库由三类函数组成，分别是参数设置函数、状态获取函数和指令函数。参数设置函数主要用于参数设定，例如可以用来设定PTP点位运动的运动速度、加速度和目标位置等参数。参数设置函数将会对输入的参数进行检查，检查无误后将参数发送给软PLC平台程序。状态获取函数可以读取软PLC平台程序当前的状态数据，用来获取设定的参数的值或当前轴的运动状态、位置、速度等。而在调用指令函数时，则会向软PLC平台程序发送命令指令。例如调用启动PTP运动的指令函数，则会向软PLC平台程序发送指令，依据之前设定的运动参数，启动PTP点位运动。
以PTP运动为例，对API接口库内的函数进行举例说明：
1、LDC_SetPtpPosition函数，属于参数设置函数，用于设定PTP运动的目标位置。具体说明和参数如下表所示。
Figure BDA0001929266830000031
2、LDC_PtpStart函数，属于指令函数，用于启动PTP点位运动。具体说明和参数如下表所示。
Figure BDA0001929266830000032
Figure BDA0001929266830000041
3、LDC_GetCurrentPosition函数，属于状态获取函数，用于获取轴的当前位置。具体说明和参数如下表所示。
Figure BDA0001929266830000042
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.驱控一体技术架构，包括控制器硬件、总线、伺服驱动器、执行电机，控制器硬件通过总线与伺服驱动器、IO模块、执行电机连接；其特征在于：还包括基于软PLC平台构建的实时运动控制软件、API接口库、由用户开发的控制程序；所述控制程序通过调用API接口库中的函数来与实时运动控制软件进行交互；基于软PLC平台构建的实时运动控制软件包括：EtherCAT总线主站程序、运动控制算法程序、PLC逻辑控制程序和上位机指令接口程序组成；EtherCAT总线主站程序负责与总线上连接的各设备建立通信；PLC逻辑控制程序由用户现场编写并用于接收传感器指令；所述上位机指令接口程序负责完成与所述API接口库的通信，并将所述API接口库发送的指令传递给其它程序。
2.根据权利要求1所述的驱控一体技术架构，其特征在于：所述API接口库中包括参数设置函数、状态获取函数、指令函数；所述参数设置函数主要用于参数设定；所述状态获取函数用于读取软PLC平台当前所获取的驱动器运动状态数据。
3.根据权利要求2所述的驱控一体技术架构，其特征在于：所述控制程序、API接口库和所述实时运动控制软件运行于控制器硬件所在平台上。
4.根据权利要求2所述的驱控一体技术架构，其特征在于：所述实时运动控制软件运行于控制器硬件所在平台上，所述控制程序、API接口库运行于另一个独立的平台上。
5.根据权利要求3所述的驱控一体技术架构，其特征在于：所述API接口库与所述实时运动控制软件之间通过系统socket接口或共享内存的方式进行数据交互。
6.根据权利要求4所述的驱控一体技术架构，其特征在于：所述实时运动控制软件与API接口库之间通过TCP/IP的方式进行数据交互。
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