CN109557852B - 传动执行机构的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种传动执行机构的控制装置，包括硬件接口、外围控制信号接口、控制数据接口、控制模式接口、第三方控制内核调用接口、状态信息接口以及控制主体，通过对各接口进行规范化设计，减少程序设计对底层传动控制的开发时间，提高可传动控制的通用性、可移植性和程序的可读性，降低程序设计的专业门槛限制，减少调试时间，降低集成产品的开发设计周期，一定程度上减少产品开发成本。

Description

传动执行机构的控制装置

技术领域

本发明实施例涉及传动控制技术领域，更具体地，涉及传动执行机构的控制装置。

背景技术

对于传动控制来说，传动机构的控制是最基本的控制功能，传动执行机构一般包括直流电机和交流电机，直流电机配置直流控制器对直流电机进行调压、调流或调频的控制，交流电机又分为普通交流电机、变频电机和伺服电机，控制模式根据控制电流、控制电压、控制频率和闭环的方式可分为速度控制、扭矩控制和位置控制；针对不同的应用可选择不同的传动电机和控制模式。由于行业内针对传动控制的传动电机和控制器的生产厂家不胜枚举，不同的设备生产厂家的设计理念和控制思路不同，传动电机的控制方式和控制内核也不同，因此作为生产设备集成的生产厂家在选择不同型号的传动机构做应用开发的时候，需要针对兼容性不同的控制器生产商对传动机构的控制装置进行的适应性搭建，再基于此控制装置进行上层的逻辑控制设计。设计工作量大而繁琐，可移植性差，对程序开发人员专业性要求高。而且，由于不同的程序设计人员的编程思路和方法不同，程序设计的通用性比较差，程序的可读性差，程序调试繁琐、复杂。

因此，现急需一种可以解决上述问题的传动机构的控制装置。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种传动机构的控制装置。

本发明实施例提供了一种传动机构的控制装置，包括：硬件接口、外围控制信号接口、控制数据接口、控制模式接口、第三方控制内核调用接口、状态信息接口以及控制主体，所述硬件接口、所述外围控制信号接口、所述控制数据接口、所述控制模式接口、所述第三方控制内核调用接口和所述状态信息接口均与所述控制主体连接；其中，

所述第三方控制内核调用接口用于连接传动执行机构的传动控制内核，所述硬件接口用于连接所述传动执行机构的外围器件，以传输所述传动执行机构与所述外围器件之间的交互信号；

所述外围控制信号接口用于传输对所述传动执行机构进行传动控制的外围控制信号；

所述控制数据接口用于传输所述控制主体对所述传动执行机构进行传动控制的控制数据；

所述控制模式接口用于传输和反馈所述控制主体对所述传动执行机构进行传动控制的控制模式信息；

所述状态信息接口用于传输和反馈所述传动执行机构的状态信息；

所述控制主体用于获取所述传动控制内核的基本信息；

所述控制主体还用于处理所述外围控制信号、所述控制数据以及所述控制模式信息，并对所述传动执行机构进行传动控制，更新所述传动执行机构的状态信息。

本发明实施例提供的一种传动执行机构的控制装置，包括硬件接口、外围控制信号接口、控制数据接口、控制模式接口、第三方控制内核调用接口、状态信息接口以及控制主体，通过对各接口进行规范化设计，减少程序设计对底层传动控制的开发时间，提高可传动控制的通用性、可移植性和程序的可读性，降低程序设计的专业门槛限制，减少调试时间，降低集成产品的开发设计周期，一定程度上减少产品开发成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种传动执行机构的控制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种传动执行机构的控制装置中控制主体的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种传动执行机构的控制装置0，包括：硬件接口1、外围控制信号接口2、控制数据接口3、控制模式接口4、第三方控制内核调用接口5、状态信息接口6以及控制主体7，硬件接口1、外围控制信号接口2、控制数据接口3、控制模式接口4、第三方控制内核调用接口5和状态信息接口6均与控制主体7连接；其中，第三方控制内核调用接口5用于连接传动执行机构8的传动控制内核81，硬件接口1用于连接传动执行机构8的外围器件，以传输传动执行机构8与外围器件之间的交互信号。

外围控制信号接口2用于传输对传动执行机构8进行传动控制的外围控制信号；控制数据接口3用于传输控制主体7对传动执行机构8进行传动控制的控制数据；控制模式接口4用于传输和反馈控制主体7对传动执行机构8进行传动控制的控制模式信息；状态信息接口6用于传输和反馈传动执行机构8的状态信息；控制主体7用于获取传动控制内核81的基本信息；控制主体7还用于处理外围控制信号、控制数据以及控制模式信息，并对所述传动执行机构进行传动控制，更新传动执行机构8的状态信息。

具体地，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置0，主要通过各种接口实现与其他器件的信息传输，其中硬件接口1和第三方控制内核调用接口5为实体接口，外围控制信号接口2、控制数据接口3、控制模式接口4和状态信息接口6为虚拟接口。

传动执行机构8的控制装置0通过第三方控制内核调用接口5与传动执行机构8的传动控制内核81连接，可以实现控制装置0与传动控制内核81之间信息的传输。控制装置0与传动控制内核81之间传输的信息可以包括控制装置0发送的、对传动执行机构8进行传动控制的控制指令，还可以包括传动控制内核81发送的、传动执行机构8的状态信息，还可以包括其他的交互信息，本发明实施例中在此不作具体限定。

需要说明的是，第三方控制内核调用接口5作为控制装置0与传动执行机构8进行功能调用的衔接部分，是控制装置0与传动执行机构8的传动控制内核81进行信息共享和交换的唯一接口，一方面可保证控制指令的唯一性、安全性，另一方面也可以保证控制装置0的唯一负责性。第三方控制内核调用接口5直接操作传动执行机构8的传动控制内核81，由于传动执行机构8的多样性和复杂性，控制主体7可通过第三方控制内核调用接口5实现对传动执行机构8进行识别和管理。第三方控制内核调用接口5具体可包括配置接口51和第三方库52，在传动执行机构8的控制装置0的应用过程中，随着传动执行机构8的不断应用和累计，配置接口51负责传动执行机构8的识别和管理功能。在第三方库52中存储有传动执行机构8的识别和管理信息，以及相对应的传动执行机构8的传动控制内核81的功能映射。

传动执行机构8的控制装置通过硬件接口1与传动执行机构8的外围器件连接，以传输传动执行机构8与外围器件之间的交互信号。交互信号可包括互锁信号和参考信号，具体可以包括外围器件发送的、使传动执行机构8进行联动的外围信号，还可以包括传动执行机构8发送的、与外围器件进行联动的信号。

外围控制信号接口2用于传输对传动执行机构8进行传动控制的外围控制信号，外围控制信号可以以硬件接口1这一实体接口为载体，通过外围控制信号接口2这一虚拟接口实现传输。外围控制信号接口2是传动执行机构8直接响应外围器件发送的硬件命令或软件命令，可直接控制传动执行机构8。

控制数据接口3用于传输控制主体7对传动执行机构8进行传动控制的控制数据，控制数据通常是由传动执行机构8的外围器件发送、用于实现联动的数据。控制主体7根据控制数据接口3传输的的控制数据对传动执行机构8进行传动控制，这里传输的控制数据是进行传动控制的核心数据，控制数据可直接影响整个控制装置0的控制功能和效果。

控制模式接口4用于传输和反馈控制主体7对传动执行机构8进行传动控制的控制模式信息，控制模式信息是规定的传动执行机构8的基本控制状态，也是设备上层控制逻辑进行传动机构控制的基本参考状态。控制模式信息通常是由传动执行机构8的外围器件发送、指导控制主体7对传动执行机构8进行传动控制的控制模式信息。

状态信息接口6用于传输和反馈传动执行机构8的状态信息，传动执行机构8的状态信息主要是通过控制主体7调用传动执行机构的传动控制内核81时解析出的传动执行机构的状态信息。

控制主体7是控制装置0的核心功能模块，控制主体7的主要功能包括：获取传动控制内核81的基本信息，并对传动控制内核81的基本信息进行配置；处理外围控制信号；处理控制数据；处理控制模式信息；对传动执行机构8进行传动控制，更新传动执行机构的状态信息。控制主体7的功能还包括：运用逻辑控制策略对具体的逻辑执行方式进行统一的管理。

本发明实施例中的所有接口均采用复位国际标准IE61131-3的结构化文本语言编写，以提高程序的通用性、可读性、可移植性以继承性。在应用本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置时，可以实现对不同类型的传动执行机构进行控制。统一化的接口语言极大地降低了对于设备调试人员的专业技能要求，设备调试人员只需要理解接口内容的含义和逻辑特性就能很快的理解控制程序的运行原理，一方面可降低研发人员更替、信息缺失引起的研发人员暂时真空，另一方面也可以逐渐形成本公司自己的传动控制标准，便于规范化管理。

本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置，包括硬件接口、外围控制信号接口、控制数据接口、控制模式接口、第三方控制内核调用接口、状态信息接口以及控制主体，通过对各接口进行规范化设计，减少程序设计对底层传动控制的开发时间，提高可传动控制的通用性、可移植性和程序的可读性，降低程序设计的专业门槛限制，减少调试时间，降低集成产品的开发设计周期，一定程度上减少产品开发成本。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中还包括：自定义接口和版本升级接口，可以通过对自定义接口进行编写，进一步使本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置适用于不同的应用场合。可以通过版本升级接口为后续控制版本的升级和管理提供便利，实现接轨公司不同的战略调整。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，所述硬件接口具体包括：基本硬件接口和自定义硬件接口；

相应地，所述交互信号包括：基本硬件接口信号和自定义硬件接口信号；所述基本硬件接口信号包括：硬件限位信号、软件限位信号以及参考零点信号；所述自定义硬件接口信号为预留的硬件接口信号。

具体地，本发明实施例中的硬件接口具体包括：基本硬件接口和自定义硬件接口，相应地，传动执行机构与外围器件之间的交互信号具体包括：基本硬件接口信号和自定义硬件接口信号；基本硬件接口信号是根据一般传动控制要求定义的接口信号，具有一定的通用性，例如硬件限位信号、软件限位信号以及参考零点信号等。自定义硬件接口信号是预留接口，可根据自身工艺的需求进行定义，例如位置参考信号和状态参考信号等。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，所述硬件接口的优先级与所述外围控制信号接口的优先级相同，均低于所述状态信息接口的优先级，且均高于所述控制模式接口。

具体地，本发明实施例中的硬件接口为实体接口，硬件接口传输传动执行机构与外围器件之间的交互信号，外围控制信号接口传输对传动执行机构进行传动控制的外围控制信号，硬件接口与外围控制信号接口传输的信号均为传动执行机构与外围器件实现联动的至关重要的信号，因此不可作为设备上层控制逻辑的参考信号进行选择，必须让传动执行机构可以在第一时间响应交互信号或者外围控制信号发生的变化。为保证传动执行机构与外围器件之间可以顺利实现联动，将硬件接口的优先级与所述外围控制信号接口的优先级设置为相同，均低于状态信息接口的优先级，且均高于控制模式接口。也就是说，硬件接口实现信号的传输以及外围控制信号接口实现信号的传输的优先级相同，均低于状态信息接口传输信号的优先级，且均高于控制模式接口传输信号的优先级。

交互信号一般可设计为布尔量信号，可根据实际要求进行变量类型的升级和扩充。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，所述控制模式接口的优先级高于所述控制数据接口的优先级。

具体地，本发明实施例中将控制模式接口的优先级设置为高于控制数据接口的优先级，也就是说只有通过控制模式接口接收控制主体对传动执行机构进行传动控制的控制模式信息后，才会通过控制数据接口接收控制主体对传动执行机构进行传动控制的控制数据，以保证控制装置的控制逻辑有序的进行。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，所述外围控制信号具体包括：紧急停止信号、报警复位信号、停止信号、禁止信号、点动正转信号、点动反转信号和寸动信号。需要说明的是，外围控制信号除此之外，还可以包括自定义控制信号，根据需要进行设置以实现控制传动执行机构执行相应的动作。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，所述控制数据具体包括：所述传动执行机构的速度数据、加速度数据、位置数据、电子齿轮比数据以及凸轮模型数据。

具体地，本发明实施例中传动执行机构的速度数据具体可以包括：增加的速度变化量、减少的速度变化量以及设定的速度值等。加速度数据可包括：增加的加速度变化量、减少的加速度变化量以及设定的加速度值等。位置数据具体可以包括：设定的位置数据以及补偿位置数据。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，所述控制模式信息具体包括：所述传动执行机构的初始化信息、待机信息、使能信息、短使能信息、点动信息、归零信息、寻零信息、定位信息、齿轮耦合信息、齿轮解耦信息、凸轮耦合信息、凸轮解耦信息、位置补偿耦合信息以及位置补偿解耦信息。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，所述传动执行机构的状态信息具体包括：所述传动执行机构的使能状态信息、轴信息、耦合信息、补偿信息、状态完成信息、运动状态信息、凸轮数据状态信息、耦合中间状态信息以及参考轴信息。

具体地，本发明实施例中传动执行机构的状态信息是控制主体调用传动执行机构的传动控制内核解析出的传动执行机构的状态信息。其中，传动执行机构的状态信息具体可包括：基本状态信息和封装预处理状态信息；基本状态信息是传动执行机构的基本状态信息，具有一定的通用性，例如使能状态信息、轴信息、耦合信息、补偿信息、状态完成信息以及运动状态信息等；封装预处理状态信息是对传动执行机构的壳体进行封装时必需的处理参考信息，可根据不同的传动执行机构的传动控制内核的处理方式各有不同，例如凸轮数据状态信息、耦合中间状态信息以及参考轴信息等。

如图2所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，所述控制主体7具体包括：主体控制内核71、控制数据配置模块72、状态信息处理模块73和控制模式信息逻辑配置模块74，控制数据配置模块72、状态信息处理模块73和控制模式信息逻辑配置模块74分别与主体控制内核71连接，第三方控制内核调用接口5、硬件接口1以及外围控制信号接口2与传动控制内核81直接连接；控制数据配置模块72与控制数据接口3连接，状态信息处理模块73与状态信息接口6连接；控制模式信息逻辑配置模块74与控制模式接口4、控制数据配置模块72、状态信息处理模块73、硬件接口1、外围控制信号接口2以及主体控制内核71均连接。

其中，主体控制内核71用于实现获取传动控制内核的基本信息；处理外围控制信号、处理控制数据以及处理控制模式信息，并更新传动执行机构8的状态信息。控制数据配置模块72用于通过控制模式接口4传输的控制模式信息对控制数据接口3传输的控制数据进行数据配置，并传输至控制模式信息逻辑配置模块74。状态信息处理模块73用于对状态信息接口6传输的传动执行机构的状态信息进行处理，并传输至控制模式信息逻辑配置模块74。控制模式信息逻辑配置模块74用于接收控制模式接口4传输的控制模式信息、控制数据配置模块72配置后的控制数据、状态信息处理模块73处理后的状态信息、硬件接口1传输的交互信号和外围控制信号接口2传输的控制信号，并根据接收到的数据、信息以及信号，制定控制逻辑并发送至传动执行机构8的传动控制内核81实现对传动执行机构8的传动控制，进而更新传动执行机构8的状态信息。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，为保证控制装置的正常控制逻辑，保证控制装置的控制操作有序的进行，设置主体控制内核的优先级最高，状态信息处理模块的优先级与控制数据配置模块的优先级相同，且控制数据接口、控制数据配置模块以及控制模式信息逻辑配置模块的优先级依次降低。

具体地，本发明实施例中提供的传动执行机构的控制装置中，各接口以及模块的优先级由高到低的顺序依次为：主体控制内核＞状态信息接口＞硬件接口＝外围控制信号接口＞控制数据接口＞控制数据配置模块＝状态信息处理模＞控制模式信息逻辑配置模块。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种传动执行机构的控制装置，其特征在于，包括：硬件接口、外围控制信号接口、控制数据接口、控制模式接口、第三方控制内核调用接口、状态信息接口以及控制主体，所述硬件接口、所述外围控制信号接口、所述控制数据接口、所述控制模式接口、所述第三方控制内核调用接口和所述状态信息接口均与所述控制主体连接；其中，

所述第三方控制内核调用接口用于连接传动执行机构的传动控制内核，所述硬件接口用于连接所述传动执行机构的外围器件，以传输所述传动执行机构与所述外围器件之间的交互信号；

所述外围控制信号接口用于传输对所述传动执行机构进行传动控制的外围控制信号；

所述控制数据接口用于传输所述控制主体对所述传动执行机构进行传动控制的控制数据；

所述控制模式接口用于传输和反馈所述控制主体对所述传动执行机构进行传动控制的控制模式信息；

所述状态信息接口用于传输和反馈所述传动执行机构的状态信息；

所述控制主体用于获取所述传动控制内核的基本信息；

所述控制主体还用于处理所述外围控制信号、所述控制数据以及所述控制模式信息，并对所述传动执行机构进行传动控制，更新所述传动执行机构的状态信息；

所述第三方控制内核调用接口具体包括配置接口和第三方库，在所述控制装置的应用过程中，随着所述传动执行机构的不断应用和累计，所述配置接口用于传动执行机构的识别和管理；所述第三方库中存储有所述传动执行机构的识别和管理信息，以及相对应的所述传动控制内核的功能映射；

所有接口均采用复位国际标准IE61131-3的结构化文本语言编写。

2.根据权利要求1所述的传动执行机构的控制装置，所述硬件接口具体包括：基本硬件接口和自定义硬件接口；

相应地，所述交互信号包括：基本硬件接口信号和自定义硬件接口信号；所述基本硬件接口信号包括：硬件限位信号、软件限位信号以及参考零点信号；所述自定义硬件接口信号为预留的硬件接口信号。

3.根据权利要求1所述的传动执行机构的控制装置，其特征在于，所述硬件接口的优先级与所述外围控制信号接口的优先级相同，均低于所述状态信息接口的优先级，且均高于所述控制模式接口。

4.根据权利要求3所述的传动执行机构的控制装置，其特征在于，所述控制模式接口的优先级高于所述控制数据接口的优先级。

5.根据权利要求1所述的传动执行机构的控制装置，其特征在于，所述外围控制信号具体包括：紧急停止信号、报警复位信号、停止信号、禁止信号、点动正转信号、点动反转信号和寸动信号。

6.根据权利要求1所述的传动执行机构的控制装置，其特征在于，所述控制数据具体包括：所述传动执行机构的速度数据、加速度数据、位置数据、电子齿轮比数据以及凸轮模型数据。

7.根据权利要求1所述的传动执行机构的控制装置，其特征在于，所述控制模式信息具体包括：所述传动执行机构的初始化信息、待机信息、使能信息、短使能信息、点动信息、归零信息、寻零信息、定位信息、齿轮耦合信息、齿轮解耦信息、凸轮耦合信息、凸轮解耦信息、位置补偿耦合信息以及位置补偿解耦信息。

8.根据权利要求1所述的传动执行机构的控制装置，其特征在于，所述传动执行机构的状态信息具体包括：所述传动执行机构的使能状态信息、轴信息、耦合信息、补偿信息、状态完成信息、运动状态信息、凸轮数据状态信息、耦合中间状态信息以及参考轴信息。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的传动执行机构的控制装置，其特征在于，所述控制主体具体包括：主体控制内核、控制数据配置模块、状态信息处理模块和控制模式信息逻辑配置模块，所述控制数据配置模块、所述状态信息处理模块和所述控制模式信息逻辑配置模块分别与所述主体控制内核连接；

所述第三方控制内核调用接口、所述硬件接口以及所述外围控制信号接口与所述主体控制内核直接连接；

所述控制数据配置模块与所述控制数据接口连接，所述状态信息处理模块与所述状态信息接口连接；

所述控制模式信息逻辑配置模块与所述控制模式接口、所述控制数据配置模块、所述状态信息处理模块、所述硬件接口、所述外围控制信号接口以及所述主体控制内核均连接。

10.根据权利要求9所述的传动执行机构的控制装置，其特征在于，所述主体控制内核的优先级最高，所述状态信息处理模块的优先级与所述控制数据配置模块的优先级相同，且所述控制数据接口、所述控制数据配置模块以及所述控制模式信息逻辑配置模块的优先级依次降低。

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