CN106557062B - 具有单元间的同步控制功能的数值控制系统 - Google Patents

具有单元间的同步控制功能的数值控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有单元间的同步控制功能的数值控制系统。经由通信路径连接控制主轴的主单元和控制从属轴的从属单元来构筑数值控制系统。从属单元取得从主单元接收到的同步信息的接收时间，记录同步信息的接收时间的履历。并且，从属单元在检测到同步信息传送的再发送时，根据接收时间履历数据来修正同步信息的接收时间，根据被修正后的接收时间修正从属轴的同步位置。

Description

具有单元间的同步控制功能的数值控制系统
技术领域
本发明涉及一种数值控制系统，特别涉及一种能够维持数值控制装置间的同步控制的同步精度的数值控制系统。
背景技术
在打印机等需要使多个轴同步的机械中，当同步的轴数为1台的数值控制装置的控制轴数而不足时，通过通信路径连接2台或者2台以上的数值控制装置，使各数值控制装置的进行控制的轴之间同步。在这样的同步控制系统中，在通过多个数值控制装置进行同步控制的情况下，将成为同步关系的轴分别设为主轴和从属轴，将控制成为主轴的轴的数值控制装置设为主单元，将控制成为从属轴的轴的数值控制装置设为从属单元，通过总线、网络连接主单元和从属单元。并且，为了使从属轴与主轴同步，主单元按照控制周期将用于同步的信息(同步信息)传送给从属单元。另一方面，在从属单元中，根据从主单元传送来的同步信息来同步控制从属轴(图8)。
但是，各数值控制装置分别具有不同的时钟，时间按照每个数值控制装置被细化。因此，当在进行上述同步控制的多个数值控制装置之间没有进行对时时，在主单元和从属单元中时间信息不同，因此不能够正确地进行同步控制。因此，需要一边修正各数值控制装置所具有的时钟的时间信息的偏差，一边进行同步控制。
上述时间信息的偏差会根据来自主单元的传送数据的接收而使得在从属单元内产生总线周期，并能够根据该总线周期的产生定时和从属单元的控制周期的开始定时之间的相位差来求出。在使用该技术，使通过主单元和从属单元进行控制的轴之间同步时，在控制周期内所决定的定时将与主轴的控制相关的信息从主单元传送给从属单元，从属单元根据接收到的时间求出主单元和从属单元之间的时钟偏离并修正与主轴的控制相关的信息，根据该修正后的主轴的轴信息能够将同步指令输出给从属轴(日本特开2007-89331号公报等)。
在用于主单元和从属单元之间的同步的数据传送中，例如当因噪音等的影响而产生传送错误时，虽然进行数据的再发送，但是如果进行数据的再发送，则传送数据会在一定的间隔而不被传送，从进行主单元的传送的决定定时到从属单元接收数据之间的时间增加。于是，存在从属单元不能够正确检测出主单元和从属单元之间的时间信息的偏差，通过该错误的时间信息进行修正，因此从属单元不能够正确地修正主轴的控制信息，其结果会产生同步误差，并导致同步精度下降的问题。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种数值控制系统，在成为主单元的数值控制装置和成为从属单元的数值控制装置中进行各数值控制装置所控制的轴之间的同步控制的数值控制系统中，即使在进行传送的再发送时也维持同步精度。
在本发明的数值控制系统中，为了通过通信路径连接进行数值控制的主单元和从属单元并在这些主单元和从属单元之间进行同步控制，上述主单元将同步信息周期地传送给从属单元，另一方面上述从属单元根据从上述主单元传送来的上述同步信息进行上述同步控制。并且，上述从属单元构成为，具备：接收时间取得单元，其取得上述同步信息的接收时间；接收时间记录单元，其记录上述同步信息的接收时间的履历即接收时间履历数据；再发送检测单元，其检测上述同步信息的传送的再发送；以及接收时间修正单元，其在上述再发送检测单元检测出上述同步信息的传送的再发送时，根据上述接收时间履历数据来修正上述同步信息的接收时间，上述从属单元根据由上述接收时间修正单元修正的接收时间来进行上述同步控制。
上述再发送检测单元构成为，根据上述接收时间履历数据来检测传送的再发送。
上述再发送检测单元构成为，根据上述主单元在上述同步信息的再发送时所附加的再发送信息来检测再发送。
上述主单元构成为，将从该主单元中同步信息的生成到该同步信息的发送之间的发送延迟时间的信息附加到上述同步信息并进行传送，并且上述接收时间取得单元构成为，根据上述发送延迟时间的信息来修正上述接收时间。
根据本发明的数值控制系统，能够修正由于传送数据的再发送造成的延迟，并维持同步精度。另外，当主单元和从属单元经由中继器等进行连接时，即使在根据该中继器的动作状况数据传送经常延迟的情况下，也能够修正该延迟并维持同步精度。
附图说明
通过参照附图说明以下的实施例，能够更加明确本发明的上述以及其他目的、特征和优点。这些附图中：
图1是说明基于同步控制系统中主单元和从属单元之间的时间轴的偏离的主轴和从属轴之间的同步误差的图。
图2是说明消除参照图1所说明的同步误差的基本方法的图。
图3是说明通过本发明的数值控制系统而执行的同步控制的概要的图。
图4是本发明一个实施方式的数值控制系统的概略框图。
图5是说明使用图4的数值控制系统中记录的接收时间履历数据来推定同步信息的再发送的情况的图。
图6是说明在通过传送错误进行同步信息的再发送时，在图4的数值控制系统的主单元侧附加再发送信息，由此检测同步信息的再发送的图。
图7是说明本发明其他实施方式的数值控制系统的动作(将测量到的发送延迟时间的信息附加到同步信息并传送给从属单元)的图。
图8是说明同步控制系统的一般动作的图。
具体实施方式
首先，在说明本发明的动作原理之前，说明上述的在先技术即日本特开2007-89331号公报所记载的同步控制系统。
该同步控制系统包括成为主单元的控制装置和成为从属单元的控制装置，在这些主单元以及从属单元中分别周期地产生定时信号，根据主单元的定时信号将主轴的位置传送给从属单元并进行同步控制。
在这样的同步控制系统中，在从属单元接收主轴的位置信息，根据来自从属单元的定时信号的时间取得该接收时间。然后，记录该主轴的位置和接收时间。主单元和从属单元在各自的单元内生成定时信号，根据这些定时信号进行轴的控制，因此在主单元和从属单元中控制的时间轴(将定时信号设为时刻单位的时间轴)产生偏离，如果使从属轴直接与从主单元传送来的主轴的位置同步，则同步会偏离该时间轴的偏离量。
图1是说明基于同步控制系统中主单元和从属单元之间的时间轴的偏离的主轴和从属轴之间的同步误差的图。
图1中，主单元根据在主单元内部生成的定时信号1，2对主轴进行指令，将各定时信号与主轴的位置信息一起传送给从属单元。另一方面，在从属单元中，根据在从属单元内部生成的定时信号a，b对从属轴进行指令。因此，针对通过定时信号1传送的主轴位置Am的从属单元的同步指令由于控制的“时间轴的偏离”而通过定时信号1的传送后的定时信号b被输出。
这里，如果考虑从属轴在主轴位置Am直接进行同步的情况，则从属轴以在定时信号b的时间点使从属轴向针对主轴位置Am的从属轴的同步位置As移动的方式进行输出，但是在该时间点主轴向主轴位置Bm移动。针对该主轴位置Bm的从属轴的同步位置成为同步位置Bs，因此从属轴会产生同步位置As和同步位置Bs之间的差的“同步误差”。这成为主单元和从属单元之间的时间轴的偏离造成的同步误差。
图2是说明消除参照图1所说明的同步误差的基本方法的图。
为了消除上述的同步误差，在从属单元中，将接收到的主轴的位置(主轴位置Am)修正为从属单元的时间轴的对从属轴的指令定时的位置(在定时信号b的时间点的主轴的位置Bm)，针对该修正后的位置求出从属轴的同步位置Bs，对从属轴进行同步指令。这里，为了将接收到的主轴的位置修正为从属单元的时间轴的位置，作为当前的主轴以恒定的速度运动的位置而预想“时间轴的偏离时间T”后的位置。
这里，在经由了网络的通信中如果检测出数据的传送(发送)错误则进行相同数据的再发送，但是即使在上述的同步控制系统中，如果主单元检测出周期传送的数据的传送错误，则进行相同数据的再发送。在进行了主轴的位置信息的再发送(“主轴位置Am的传送”)的情况下，在从属单元中根据再发送的数据的接收时间计算主轴的预想位置，因此不能够正确地进行预想，而产生同步误差，从而导致同步精度的下降。
因此，本发明中，如图3所示，在从属单元检测出有位置信息的再发送，根据所记录的过去的接收时间T1、T2修正这次的接收时间T3，根据该修正后的接收时间T3’来计算在从属单元的时间轴的主轴的位置，根据该计算出的位置对从属轴进行同步指令，由此维持同步精度。
图4是本发明一个实施方式的数值控制系统的概略框图。另外，图4只记载用于进行本发明的同步控制的主要结构。
本实施方式的数值控制系统1由控制主轴的数值控制装置即主单元10、控制从属轴的数值控制装置即从属单元20、用于在主单元10和从属单元20之间进行数据的接收发送的通信路径40构成。
主单元10具备经由伺服控制部14控制电动机15(主轴等)的数值控制部11、生成用于同步控制的定时信号的定时信号生成单元12以及经由通信路径40与从属单元20之间进行通信的通信接口13。
数值控制部11针对从存储器(未图示)读出的程序进行分析和插补等处理并生成移动指令数据，输出该生成的移动指令数据由此来控制主轴。
定时信号生成单元12使用内置在CPU(未图示)中的时钟或从设置在主单元10中的其他时钟发生器(未图示)输出的时钟来周期地生成成为与从属单元20的同步控制的基准的定时信号。定时信号的产生周期是在设计时决定的，例如设定周期为10毫秒。
数值控制部11在从定时信号生成单元12输出定时信号的定时将移动指令数据输出给伺服控制部14，并且将包括通过该移动指令数据进行移动的主轴的轴位置等的同步信息经由通信接口13传送给从属单元20。
从属单元20具备经由伺服控制部29控制电动机30(从属轴等)的数值控制部21、生成用于同步控制的定时信号的定时信号生成单元22以及经由通信路径40与主单元10之间进行通信的通信接口23。另外，作为包括通信接口23的通信控制单元，具备接收时间取得单元24、接收时间记录单元25、再发送检测单元26、接收时间修正单元27，还在数值控制部21内具备同步位置修正单元28。
该数值控制部21针对从存储器(未图示)读出的程序进行分析和插补等的处理并生成移动指令数据，通过输出该生成后的移动指令数据来控制从属轴。
定时信号生成单元22与设置在主单元10上的定时信号生成单元12相同，使用内置在CPU(未图示)中的时钟或从设置在从属单元20中的其他时钟发生器(未图示)输出的时钟，周期地生成成为与主单元10之间的同步控制的基准的定时信号。该定时信号的产生周期可以与主单元10的定时信号生成单元12的定时信号的产生周期相同，也能够设为不相同的周期，例如整数倍、整数分之一等。以下为了简单地说明，将定时信号生成单元22的定时信号的产生周期设为与定时信号生成单元12的定时信号的产生周期相同而进行说明。
数值控制部21在从定时信号生成单元22输出定时信号的定时，将通过后述的同步位置修正单元28修正了位置的移动指令数据输出给伺服控制部29。
接收时间取得单元24在从属单元20接收到从主单元10传送来的轴位置数据等同步信息时，取得由接收到该同步信息的时间点的上次定时信号生成单元22输出定时信号后经过的时间作为“接收时间”。接收时间取得单元24准备例如通过从定时信号生成单元22输出的定时信号而被重置的时间计数器，读取在接收到同步信息的时间点的该时间计数器的值，也可以使用从属单元20所内置的RTC等，将从定时信号生成单元22输出定时信号的时刻暂时地存储在存储器等中，从该时刻减去接收到同步信息的时刻。
接收时间记录单元25将接收时间取得单元24所取得的同步信息的接收时间的履历即接收时间履历数据记录在存储器(未图示)中。记录该接收时间履历数据的接收时间记录单元25可以记录所有从控制动作开始时的接收时间，但也可以考虑从属单元20的存储量等，并只记录预定个数的接收时间。
再发送检测单元26检测是否再发送了从主单元10传送的同步信息，在检测到再发送时，对接收时间修正单元27指令再发送的同步信息的接收时间的修正。
作为检测同步信息的再发送的方法的一例，考虑使用通过接收时间记录单元25进行记录的接收时间履历数据进行推定。图5是说明使用了接收时间履历数据的再发送检测方法的图。
这里，如图5所示，设想以下情况，即接收到与过去的接收时间的数据即“主轴位置A”相关的同步信息时的接收时间T1和接收到“主轴位置B”相关的同步信息时的接收时间T2被记录为接收时间履历数据，在与“主轴位置C”相关的同步信息的传送中产生传送错误，主单元10将该同步信息进行再发送。
此时，接收到与“主轴位置C”相关的同步信息时的接收时间T3仅再发送的部分与上述接收时间T1、T2比较成为大的值。因此，将接收时间履历数据中记录的过去的接收时间T1、T2的平均值与这次的接收时间T3比较，并在该差分超过容许值Th的情况下推定为再发送了同步信息，由此能够进行再发送的检测。此时，作为容许值Th可以使用预先定义的常数，也可以使用将通过在主单元10和从属单元20之间的通信中使用的通信协议而决定的再发送时间乘以一定的比例而得到的值。另外，也能够通过过去接收时间的分散等进行指定。还可以通过使用了根据过去的接收时间求出的统计值的检验等来推定是否进行了再发送。
作为同步信息再发送的检测的其他方法，如图6所示，在通过传送错误进行再发送时，可以在主单元10侧附加再发送来的同步信息是进行再发送的再发送信息。如果这样，再发送检测单元26能够通过判定是否简单地将再发送信息附加给同步信息来检测再发送。
返回图4，接收时间修正单元27如果接受来自再发送检测单元26的接收时间的修正指令，则使用通过接收时间记录单元25进行记录的接收时间履历数据来修正这次接收到的同步信息的接收时间。在该修正中，例如可以设为作为时间履历数据而记录的过去的预定个数的接收时间的平均值，也可以从这次接收到的同步信息的接收时间减去通过通信协议等决定的同步信息的再发送时间。
同步位置修正单元28根据接收时间修正单元27进行修正后的接收时间，修正通过上述图2所说明的方法从定时信号输出单元22输出定时信号的定时的从属轴的同步位置。并且，数值控制部21在从该定时信号生成单元22输出定时信号的定时，将移动指令数据输出给机械，使得从属轴成为通过同步位置修正单元28进行修正后的同步位置。
通过以上的结构，修正传送数据的再发送造成的延迟，并能够维持同步精度。
另外，虽然说明了本发明的实施方式，但是本发明不仅限于上述实施方式的例子，而能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。
例如，如图7所示，在主单元10中定时信号生成单元12生成了定时信号时而不能够立刻传送数据的情况下，测量从定时信号的生成到数据发送之间的发送延迟时间Ta、Tb、Tc，将该测量到的发送延迟时间的信息附加给同步信息并传送给从属单元20。此时，即使在通过主单元10进行了同步信息的再发送时，也在再发送时附加到成为了传送错误的最初传送为止的时间Tc。
在这样构成的情况下，在从属单元20中，接收时间取得单元24从接收时间T1、T2、T3减去发送延迟时间Ta、Tb、Tc，由此求出单元间的时间轴偏离时间T1’、T2’、T3’。该计算出的时间T1’、T2’、T3’相当于图3的T1、T2、T3，能够不影响在主单元10的传送处理延迟而维持同步精度。
另外，构成同步控制系统的主单元和从属单元只要分别是1台以上即可，对各单元的台数没有限制。例如，即使对于主单元为一台从属单元是多台，对于主单元为多台从属单元是1台也没有问题。
进一步，也可以经由中继器等将主单元和从属单元进行连接。此时，即使在根据中继器的动作状况数据传送经常延迟的情况下，从属单元20也能够修正该延迟并维持同步精度。

Claims (4)

1.一种数值控制系统，为了通过通信路径连接进行数值控制的主单元和从属单元并在上述主单元和上述从属单元之间进行同步控制，上述主单元将同步信息周期地传送给从属单元，上述从属单元根据从上述主单元传送来的上述同步信息进行上述同步控制，其特征在于，
上述从属单元具备：
接收时间取得单元，其取得从在该从属单元内在预定周期生成的定时信号被输出后到接收上述同步信息为止所经过的时间即接收时间；
接收时间记录单元，其记录上述同步信息的接收时间的履历即接收时间履历数据；
再发送检测单元，其检测上述同步信息的传送的再发送；以及
接收时间修正单元，其在上述再发送检测单元检测出上述同步信息的传送的再发送时，根据上述接收时间履历数据对上述接收时间取得单元取得的接收时间修正因再发送引起的延迟的量，
上述从属单元根据由上述接收时间修正单元修正的接收时间来进行上述同步控制。
2.根据权利要求1所述的数值控制系统，其特征在于，
上述再发送检测单元对于上述同步信息的接收时间，根据上述接收时间履历数据来检测传送的再发送。
3.根据权利要求1所述的数值控制系统，其特征在于，
上述再发送检测单元根据上述主单元在上述同步信息的再发送时所附加的再发送信息来检测再发送。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的数值控制系统，其特征在于，
上述主单元将主单元中的发送的延迟时间即发送定时时间信息附加到上述同步信息并进行传送，
上述接收时间取得单元根据上述发送定时时间信息来修正上述接收时间。
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