[發明專利]舞臺用多點伺服驅動的協同控制方法

有效

• 申請號: 201711249782.2
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107942981B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 彭可;王文潮;黃毅;陳練;趙卓;周琴琴;邵添;陳曉杰
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 任益

1.舞臺用多點伺服驅動的協同控制方法，其特征在于：該協同控制方法基于舞臺控制系統實現對舞臺上各設備運動的協同控制；

所述舞臺控制系統包括多個由獨立伺服驅動器（10）驅動的伺服電機以及一個PLC控制器（20）和一個監控調度PC（30），所述監控調度PC與PLC控制器之間通過以太網進行數據通信，所述PLC控制器與獨立伺服驅動器之間以及相鄰的獨立伺服驅動器之間分別通過有線網絡相互通信構成控制網絡；

所述協同控制方法為，監控調度PC通過周期性時間驅動搜索以及對節點指令集中當前節點的相關條件判定后，通過以太網向PLC控制器下發當前節點指令所包含的多個伺服運動指令，PLC控制器以點對點、分組或廣播的形式通過控制網絡與伺服運動指令相關的獨立伺服驅動器（10）進行實時通訊，獨立伺服驅動器（10）通過伺服電機帶動機械傳動結構進一步控制舞臺上各設備協同運動；所述監控調度PC（30）的周期性時間驅動是通過編程而設定的周期性定時器驅動；每次定時到達后，依據所保存的節點指令集中一個或若干當前節點是否滿足相關判斷條件（203），進而來決定是否執行當前節點中的節點指令（202），若滿足對應節點的相關判斷條件，則將當前節點向下一層子節點推進；若不滿足對應節點的相關判斷條件，則繼續等待下次定時周期到達；

所述協同控制方法具體為：

1）根據舞臺結構中各設備的運行狀態建立由各伺服電機、伺服驅動器以及PLC控制器相互通信構成的控制網絡，并建立控制網絡中PLC控制器與監控調度PC的鏈接；

2）監控調度PC創建指令緩存和命令緩存，指令緩存中又分別建立“運行指令緩存”和“等待指令緩存”；

3）啟動檢測定時器，遍歷根指令下的“運行指令緩存”隊列；

4）判斷根指令下的“運行指令緩存”中的運行指令是否運行完成，若運行指令完成，則指令的停止時間加1，若根指令下的“運行指令緩存”中的運行指令沒有完成，則指令的運行時間加1，繼續遍歷根指令下的“運行指令緩存”隊列；

5）當根指令下的“運行指令緩存”中的運行指令全部完成后，判斷根指令下的“運行指令緩存”隊列中是否有子節點，如有子節點繼續向下運行子節點，直到各子節點運行完成；如無子節點則刪除指令本身；

6）將根指令下的“運行指令緩存”內各指令的電機運動記錄投入到命令緩存中；

7）根據觸發條件判斷并觸發“等待指令緩存”中的指令；

8）“等待指令緩存”隊列中滿足觸發條件的指令運行完成后，在命令緩存中查找子指令，并根據子指令觸發條件分別投入“運行指令緩存”和“等待指令緩存”；

9）判斷“運行指令緩存”隊列和“等待指令緩存”隊列是否為空，如不為空，則等待下一次定時器觸發后重復步驟3）至步驟8）；如為空，則停止定時器，提示所有指令運行完畢。

2.根據權利要求1所述的舞臺用多點伺服驅動的協同控制方法，其特征在于：所述節點指令集是一個樹狀結構存儲的、由多個節點（201）以及所包含節點指令（202）和相關判斷條件（203）而構成的集合，每個節點（201）均標識有該節點在樹狀結構中的節點連接形式、該節點的節點指令以及執行該節點指令所必須滿足的相關判斷條件。

3.根據權利要求2所述的舞臺用多點伺服驅動的協同控制方法，其特征在于：所述節點指令包含了一條或多條能夠改變所述獨立伺服驅動器（10）運動狀態的伺服運動指令；所述相關判斷條件（203）是基于時間、循環次數、電機位移、外部開關量狀態以及上述條件相互之間的組合關系。

4.根據權利要求1所述的舞臺用多點伺服驅動的協同控制方法，其特征在于：所述監控調度PC（30）至少包含網絡通訊功能模塊、運動設定與狀態監控模塊、控制算法模塊；所述網絡通訊功能模塊用于與所述獨立伺服驅動器和PLC控制器構成控制網絡以實現實時通信；所述運動設定與狀態監控模塊用于實現系統參數、各個獨立伺服驅動器參數、節點指令集的設置及狀態監控；所述控制算法模塊用于在周期性時間驅動模式下，依據已設定的節點指令集的當前節點相關判斷條件進行判定并向下遞推搜索。

5.根據權利要求1所述的舞臺用多點伺服驅動的協同控制方法，其特征在于：所述控制網絡設置有心跳監控機制，對于掉線失連且正在運行的伺服驅動指令立即丟棄并停止。

6.根據權利要求1所述的舞臺用多點伺服驅動的協同控制方法，其特征在于，所述隊列中指令的運行方法為：

S1）監控調度PC發送控制數據包到PLC控制器；所述數據包包含有觸發設備軸伺服電機的使能信號、節點指令集的運行速度與運行位置；

S2）PLC控制器接收到數據包后寫入內存單元，并判斷數據包中的伺服電機軸號是否正確，如正確，將使能寫入信號，并反饋至監控調度PC，監控調度PC發送同步使能信號，并進行步驟S3；如有誤，進行步驟S5；

S3）PLC控制器接收到同步使能信號后，控制相應的伺服電機驅動器驅動伺服電機執行相應的指令；同時，伺服電機驅動器將伺服電機的實施狀態信息經PLC控制器反饋至監控調度PC；

S4）監控調度PC判斷返回的信息是否有誤，如無誤，發送下一條指令集，如有誤運行步驟S5；

S5）監控調度PC接收到反饋的錯誤信息后，發送終止命令，PLC控制器接到停止使能信號，立即觸發停止命令，伺服電機停止運轉。