[發(fā)明專利]驅(qū)控一體化控制器和控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110343477.6
• 申請(qǐng)日: 2011-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN102411353A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳宏;呂恕;馮月明;董良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 固高科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)控制系統(tǒng)，特別是涉及一種驅(qū)控一體化的工業(yè)自動(dòng)控制控制器及控制系統(tǒng)。本申請(qǐng)人所申請(qǐng)的中國專利（申請(qǐng)?zhí)枺?00910105508.7）公開的內(nèi)容以引用方式結(jié)合到本文。

背景技術(shù)

目前，為適應(yīng)日益提升的工業(yè)控制應(yīng)用需求，需要提供具備更佳的實(shí)時(shí)性和可交互性，具有良好的可二次開發(fā)性，且結(jié)構(gòu)更緊湊、性價(jià)比更高的工業(yè)控制系統(tǒng)。????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種驅(qū)控一體化控制器及應(yīng)用此控制器的控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種驅(qū)控一體化控制器，其特征如下,?

所述驅(qū)控一體化控制器包括接口、用于運(yùn)行應(yīng)用層操作系統(tǒng)、用戶應(yīng)用程序和實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)模塊IPC（Industrial?Personal?Computer）、用于運(yùn)動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)控制器MC（Motion?Controller）、用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件的驅(qū)動(dòng)器以及用于邏輯處理及完成輸入輸出控制的可編程邏輯控制器PLC（Programmable?Logic?Controller）；

所述驅(qū)控一體化控制器具有一個(gè)包括應(yīng)用層、實(shí)時(shí)調(diào)度層及實(shí)時(shí)控制層的系統(tǒng)，所述應(yīng)用層用于運(yùn)行應(yīng)用程序開發(fā)工具軟件，供用戶開發(fā)并編譯程序，實(shí)現(xiàn)通訊以及人機(jī)界面交互；所述實(shí)時(shí)調(diào)度層用于運(yùn)行用戶開發(fā)的應(yīng)用程序，實(shí)時(shí)調(diào)度所述實(shí)時(shí)控制層上的操作指令，對(duì)硬件進(jìn)行操作；所述實(shí)時(shí)控制層用于執(zhí)行所述操作指令，完成控制操作；

所述實(shí)時(shí)調(diào)度層配置成比計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的Kernel內(nèi)核優(yōu)先級(jí)別更高的實(shí)現(xiàn)體，用戶應(yīng)用程序下載到所述驅(qū)控一體化控制器后工作在所述實(shí)時(shí)調(diào)度層，按設(shè)定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，以確保所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)模塊載入的用戶應(yīng)用程序在相應(yīng)時(shí)間片開始執(zhí)行，完成所述實(shí)時(shí)控制層的相關(guān)工作，以滿足預(yù)設(shè)的實(shí)時(shí)性要求。

優(yōu)選地，所述實(shí)時(shí)控制層包括用于實(shí)現(xiàn)所述運(yùn)動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)控制模塊以及根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)控制模塊的輸出驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊；

所述運(yùn)動(dòng)控制包括位置控制、速度控制及電流控制，進(jìn)行電機(jī)控制相關(guān)的位置及速度估算、定子電流估計(jì)及坐標(biāo)解算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，以完成電機(jī)的速度控制及電流控制。

優(yōu)選地，所述位置及速度估算是根據(jù)安裝在電機(jī)側(cè)或負(fù)載工作臺(tái)側(cè)的位置傳感器反饋信號(hào)計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置或工作臺(tái)位置，進(jìn)而估算轉(zhuǎn)子或工作臺(tái)的速度；

所述定子電流估計(jì)及坐標(biāo)解算是根據(jù)安裝在所述驅(qū)動(dòng)模塊的電流傳感器測量值，估計(jì)交流電機(jī)的各相電流，進(jìn)而完成交流電機(jī)控制所需的交直和直交轉(zhuǎn)換；

所述電機(jī)的速度控制及電流控制為閉環(huán)控制，使得所估算的轉(zhuǎn)子或工作臺(tái)的速度、電機(jī)的電流跟蹤系統(tǒng)給定的目標(biāo)速度值和電流值，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)規(guī)劃包括實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，所述實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃包括用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)和連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)的梯形和S型運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。

優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)控制還包括基于多種現(xiàn)場總線的分布式控制。

優(yōu)選地，所述實(shí)時(shí)控制層還包括用于通過I/O設(shè)備完成邏輯控制操作的邏輯控制模塊和用于的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制與管理的網(wǎng)絡(luò)控制模塊。

優(yōu)選地，所述應(yīng)用層包括功能接口模塊、I/O組態(tài)模塊和人機(jī)交互模塊；

所述I/O組態(tài)模塊用于配置組態(tài)信息，并將組態(tài)信息發(fā)送到所述實(shí)時(shí)調(diào)度層；

所述功能接口模塊用于給所述實(shí)時(shí)調(diào)度層提供功能模塊資源；

所述人機(jī)交互模塊用于生成人機(jī)交互界面，以顯示所述實(shí)時(shí)控制層的操作信息。

優(yōu)選地，所述實(shí)時(shí)調(diào)度層包括實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)，所述實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)根據(jù)所述組態(tài)信息從所述功能接口模塊中調(diào)用資源，最終調(diào)用固化在所述實(shí)時(shí)控制層的操作指令；

所述實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)包括代碼翻譯模塊和復(fù)雜算法模塊；

所述代碼翻譯模塊對(duì)所述功能模塊內(nèi)的文件譯碼單元所編譯的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行解析；

所述復(fù)雜算法模塊完成所述代碼翻譯模塊解析所得到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行的復(fù)雜算法運(yùn)算，得到所述實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)可識(shí)別的輸入信息，復(fù)雜算法模塊優(yōu)選包括速度預(yù)處理子模塊、曲線擬合子模塊和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡描述子模塊，用以完成對(duì)用戶輸入信息的進(jìn)一步解析，以便所述實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)有效識(shí)別并執(zhí)行。