[發明專利]基于4diac的分布式多軸運動控制系統實現方法

在審

• 申請號: 201911344027.1
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN113031526A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 秦鋒;張華良;于曉龍;楊帆;韓冰;孫海濤;張誠
• 申請（專利權）人: 沈陽智能機器人創新中心有限公司;沈陽智能機器人國家研究院有限公司;中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明涉及基于4diac的分布式多軸運動控制系統實現方法，采用MBD模型化開發的方式利用4diac開源軟件框架來實現多軸運動控制系統。采用4diac分布式工業自動化控制框架進行多軸運動控制系統開發，利用IEC61499標準提供的開發與運行時分離的特性，使開發與執行解耦。使用MBD模型化開發的方式對運動控制庫進行封裝，使用4diac界面里的圖形化功能塊對運動控制庫進行調用，使應用開發與具體執行分離，簡化了多軸運動控制系統的實現過程，減少了多軸運動控制系統的開發復雜度，同時也降低了維護成本。

技術領域

本發明涉及一種分布式運動控制方法，具體涉及基于4diac的分布式多軸運動控制系統實現方法，利用4diac開源軟件架構進行MBD基于模型的分布式多軸運動控制系統設計，屬于運動控制領域。

背景技術

隨著當今信息技術的快速發展，運動控制應用范圍和控制技術的不斷提升，以及傳感器技術、作業執行器技術和物聯網技術的飛速發展和學科交叉，控制系統的智能化需求也不斷提升。近年來軟件規模的快速膨脹，各種機電產品的功能、性能大多通過軟件的方式進行提升。NASA做過研究，汽車、航天器等產品的代碼量這些年都在呈指數級增加，戰斗機從1960年的F-4約8％的功能由軟件實現到2000年的F-22約有80％的功能由軟件實現。當前汽車軟件開發的代碼量已經達到了千萬行的級別，未來引入自動駕駛等AI人工智能應用后代碼量預計會達到上億行的級別。軟件規模如此快速的膨脹，給控制系統的實現、驗證和測試都帶來了很大困難。

基于模型進行開發，在開發過程中，由于圖形化的天然優勢，使得開發任務清晰明確，同時便于開發人員交流、維護。同時，基于模型進行開發還使得開發人員能夠進行早期驗證。在開發過程中，能否盡早發現bug至關重要。相比于傳統的開發模式，基于模型的開發能夠在模型搭建完成后就進行model-in-loop模型在環測試，而不必等到測試用例完成后再進行測試。因此，在控制系統的開發過程中引入MBD基于模型的設計，將會大大提高開發效率。

同時，新的市場對制造業的靈活性和可重構性的需求也促使控制系統從集中式自動化到分布式智能化的轉變，然而采用傳統的面向集中式的軟件開發模式進行分布式系統的軟件開發非常困難。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足之處，本發明要解決的技術問題是：克服現有的集中式的多軸運動控制系統的缺陷，提供一種基于4diac框架的分布式多軸運動控制系統的實現方法，不僅能夠解決傳統多軸運動控制系統靈活性與擴展性差的問題，提高開發效率。相對于傳統的面向集中式的多軸控制系統，具有更好的靈活性、擴展性、易用性和可重構行。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

基于4diac的分布式多軸運動控制系統實現方法，包括以下步驟：

1)分布式應用程序設計時搭建多軸運動控制算法并將圖形化的運動控制功能塊進行組合，生成多軸運動控制任務；

2)在分布式應用程序設計時中，運動控制功能塊調用多軸運動控制庫，編譯生成多軸運動控制應用程序；

3)在底層設備上運行底層設備運行時環境；

4)在分布式應用程序設計時中，應用程序通過TCP/IP協議下發給底層設備并運行；

5)底層設備的伺服驅動單元響應多軸運動控制任務，完成多軸的協同運動控制。

所述分布式應用程序設計時采用模型化方式將圖形化的運動控制功能塊進行組合。

所述運動控制功能塊通過動態鏈接的方式調用多軸運動控制庫。

所述底層設備運行時執行IEC 61499標準，用于提供應用程序運行的系統環境以及數據交互通信。

所述分布式應用程序設計時采用4diac分布式開源軟件框架，提供應用程序搭建界面，并對運動控制功能塊間傳遞的數據類型進行檢測。