CN109702960A - 控制装置、下位机、电射台及注塑机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及注塑机控制领域，具体涉及一种控制装置、下位机、电射台及注塑机，该控制装置包括通讯主站和与通讯主站通讯的至少一个通讯从站，通讯主站被配置成接收上位机发送的与电动轴相关联的设定参数，设定参数包括速度设定、位置设定、电流设定和动作模式中的至少一者，通讯主站和/或至少一个通讯从站被配置成：根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹，根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制伺服电机运行。本发明的方案能克服由于上位机和下位机的通讯延迟导致的运行参数在执行时产生的延迟，使得电动轴的运行出现偏差，以此提升电动轴运行的精度，从而提升整个注塑机的生产塑料产品的品质。

Description

控制装置、下位机、电射台及注塑机

技术领域

本发明涉及注塑机控制领域，具体地，具体涉及一种控制装置、下位机、电射台及注塑机。

背景技术

现有的注塑机的控制系统包括上位机和下位机，其中上位机接收用户输入的设定参数，如注塑机的电动轴相关的速度设定、位置设定、电流设定和动作模式等，并根据上述参数进行运算，计算出电动轴的实时运行参数，以此实时发送至下位机，下位机最终控制电动轴根据上述的实时运行参数运行。由于上位机上位机需要参与运算，因此对其控制器的要求高，导致其硬件成本偏高，而且上位机和下位机的之间的通讯速度由于不是特别高，导致其实时运行参数下发到下位机时存在小的延迟如1毫秒左右的滞后，因此最终导致电动轴的控制出现小的偏差，影响了其控制精度。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种控制装置、下位机、电射台及注塑机，以解决现有技术中的注塑机控制系统中上位机存在硬件成本高和控制系统存在控制偏差影响其控制精度问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于注塑机的控制装置，控制装置包括通讯主站和与通讯主站通讯的至少一个通讯从站，通讯主站被配置成接收上位机发送的与电动轴相关联的设定参数，设定参数包括速度设定、位置设定、电流设定和动作模式中的至少一者；

通讯主站和/或至少一个通讯从站被配置成：根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹；根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制伺服电机运行。

可选地，通讯主站还被配置成将接收的设定参数分配给对应的通讯从站；通讯从站被配置成：根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹；根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制伺服电机运行。

可选地，在通讯从站的数据处理负荷超出设定处理能力的情况下，通讯主站还被配置成辅助通讯从站计算运动轨迹以及生成伺服电机运行指令。

可选地，通讯主站被配置成：

根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹；根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令；以及将伺服电机运行指令传送到对应的通讯从站。

可选地，通讯主站和/或至少一个通讯从站还被配置成：获取电动轴的状态数据；根据状态数据修正运动轨迹数据。

为了实现上述目的，本发明还提供一种用于注塑机的下位机，下位机包括上述，下位机还包括伺服电机，下位机被配置成：根据伺服电机运行的指令输出驱动伺服电机运行的三相交流电。

为了实现上述目的，本发明还提供一种电射台，电射台包括上述的下位机。

可选地，通讯从站至少为两个，分别执行熔胶功能和射胶功能。

为了实现上述目的，本发明还提供一种注塑机，注塑机包括上位机和上述的下位机；上位机被配置成：接收用户设定的设定参数，并发送设定参数至下位机。

可选地，上位机包括人机界面模块、主控器和上位机通讯接口；

人机界面模块用于接收用户设定的设定参数，并将设定参数发送至主控制器；并从主控制器接收包含反馈数据的显示信息并进行显示；

上位机通讯接口从主控制器接收设定参数并发送至下位机。

通过上述技术方案，本发明的用于注塑机的控制装置，包括通讯主站和与通讯主站通讯的至少一个通讯从站，通讯主站被配置成接收上位机发送的与电动轴相关联的设定参数，设定参数包括速度设定、位置设定、电流设定和动作模式中的至少一者，通讯主站和/或至少一个通讯从站被配置成：根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹，根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制伺服电机运行。本发明的方案能克服由于上位机和下位机的通讯延迟导致的运行参数在执行时产生的延迟，使得电动轴的运行出现偏差，以此提升电动轴运行的精度，从而提升整个注塑机的生产塑料产品的品质。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明用于注塑机的控制装置的第一实施例的框图；

图2是图1的一种具体实施方式的框图；

图3是本发明用于注塑机的控制装置的第二实施例的框图；

图4是本发明用于注塑机的控制装置的第二实施例的另一框图；

图5是本发明用于注塑机的控制装置的第三实施例的框图；

图6是本发明用于注塑机的控制装置的第三实施例的另一框图；

图7是本发明电射台的射胶运动轨迹的曲线示意图；

图8是本发明用于注塑机的控制方法的一实施例的流程图；

图9是本发明用于注塑机的控制方法的另一实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明的实施例提出一种用于注塑机的控制装置，本发明所指的注塑机是电动注塑机，是一种将熔融的塑料利用压力注入到塑料制品的模具中，冷却形成得到塑料产品的一种设备，该设备中，通过可转动和移动的螺杆实现将塑料熔融，并将熔融的塑料注射到模具型腔中，在此过程中涉及与螺杆相关的熔胶和射胶控制，并涉及与模具操作相关的锁模和顶针控制，在全电控制中，上述的螺杆、锁模、顶针这些负载是通过伺服电机提供动力来实现这些负载的动作，在具体的控制中，上述负载的控制统称为电动轴的控制，通过对电动轴的控制使其按照预定的速度转动或者前后移动，或者转动和移动同时进行以此实现负载的功能。

如图1所示，在本发明控制装置的第一实施例中，该控制装置包括通讯主站220和与通讯主站220通讯的至少一个通讯从站，如图中通讯从站包括230-250三个通讯从站，该通讯主站220和通讯从站设置于注塑机的下位机200中，该下位机200与与注塑机的上位机100进行通讯，具体是通过通讯主站220与上位机100进行通讯。上位机100用于控制电动注塑机所有保护及逻辑动作，并通过人机界面(HMI)接收用户设定的电动轴相关的设定参数即轴工艺参数，上位机100将上述轴工艺参数下发到下位机200中，下位机200基于上述的轴工艺参数最终生成用于驱动电动轴运行的伺服电机的运行指令，去控制伺服电机运行，实现电动轴的控制。

在该实施例中，通讯主站220被配置成接收上位机100发送的与电动轴相关联的设定参数，设定参数包括速度设定、位置设定、电流设定和动作模式中的至少一者；

通讯主站220和/或至少一个通讯从站被配置成：根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹；根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制伺服电机运行。

具体的，如图2所示，做为该实施例的一种具体实施方式，上位机100包括人机界面(HMI)模块、上位机100控制器和原注塑机电控部分，下位机200为独立的电射台，包括通讯主站220，该通讯主站220电源模块，该电源模块具备包含整流电路，如将输入的三相交流电源380V整流成500V以上的直流电，并通过直流母线为其他下位机200的工作提供该直流电源，通讯从站分别具体为射胶功能模块和熔胶功能模块，内部包括了为驱动对应的伺服电机运转的功率模块即逆变模块，将直流电转换为驱动伺服电机运行的三相电。上位机100和下位机200之间通过外部总线300具体如EtherCAT或CAN-Open协议实现通讯，而下位机200的主站和从站之间通过内部总线210进行通讯，其中内部总线210为高速总线，其通讯速率可达到10Mbps或100Mbps，而外部总线300通讯速率只有1K或10Kbps，因而内部总线210通讯速率要远高于外部总线300通讯速率，其通讯主站220和通讯从站之间通讯延迟基本可以忽略。

本实施例通过下位机200接收上述设定参数后，下位机200中的通讯主站220和/或至少一个通讯从站自行计算电动轴运行的运动轨迹，以此最终控制伺服电机运行，使得电动轴按照上述运动轨迹进行运行。相对现有技术中的上位机100实施输出运动轨迹的运行参数发给下位机200去控制伺服电机运行，本实施例的方案能克服由于上位机100和下位机200的通讯延迟导致的运行参数在执行时产生的延迟，使得电动轴的运行出现偏差，因此本实施例的方案能提供控制电动轴运行的精度从而提升整个注塑机的生产塑料产品的品质。

在本发明控制装置的第二实施例中，通讯主站220还被配置成将接收的设定参数分配给对应的通讯从站；

通讯从站被配置成：根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹；根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制伺服电机运行。

即该实施例中，通讯主站220主要起到数据转发功能，将上位机100发送的设定参数分配到通讯从站，通讯从站来执行计算运动轨迹功能。

具体如图3和图4所示，下位机200包括一个通讯主站220和一组以上的通讯从站，通讯主站220与一组以上通讯从站通讯连接，图3中具体有5组通讯从站，分别是通讯从站230至通讯从站270，通讯主站220用于接收上位机100数据，并向其反馈下位机200各站点实时状态；通讯主站220通过外部总线300如EtherCAT或CAN-Open与上位机100进行数据接收与反馈，通讯主站220与通讯从站之间通过内部总线210进行高速的数据分发与反馈；上位机100通过其他类型通讯或IO口，控制非从站通讯中的液压站或其他设备即图中的设备500。上位机100工作时，实时监控通讯和下位机200的报警状态，必要时发出急停指令(如通讯控制字及DO信号)；监控电动轴的行程区间及静止时异常速度，一旦超出正常范围，立即处理超行程报警，并切断使能与伺服强电，即此时上位机100监控下位机200反馈参数状态信息，如果超出正常值，则执行异常的报警处理，并控制对下位机200的交流供电进行断开，使下位机200完全断开供电停止工作。

在该实施例中，通讯主站220的控制器上设置有主站通讯卡，该主站通讯卡上布局有主站通讯接口即外部通讯接口221和内部通讯接口222，其中外部通讯接口221通过外部总线300如EtherCAT或CAN-Open进行数据交互，两组通讯接口通过映射相互交换数据；通讯主站220通过外部通讯接口221与上位机100实时进行数据交换通讯主站220通过内部通讯接口222与通讯从站进行参数的读与写、并将上位机100的数据分发至通讯从站。

通讯主站220的控制器上还设置有用于对通讯主站220进行功能开发或协助通讯从站进行动作计算的主站PLC223；主站PLC22控制上述外部通讯接口221接收上位机发送的数据，并控制上述内部通讯接口222将数据进行分发至通讯从站。主站PLC223上还设置有用于监控通讯状态及软硬件异常的主站监控程序模块，以及时的对通讯主站220的状态机型监控，并在状态异常向上位机100反馈，由上位机100进行异常处理。

在该实施例中，通讯从站的控制器上设置有从站PLC，具体如其中一个通讯从站230的从站PLC232，和用于接收、发送数据的内部通讯接口即内部通讯模块如通讯从站230的内部通讯模块231，具体包括内部总线接口和编码参数读、写程序模块和实时数据读、写程序模块，以实现和通讯主站220以及其他通讯从站进行通讯。

从站PLC上设置有用于计算运动轨迹及参数的自主程序模块、用于执行安全停止功能的从站报警程序模块、用于控制外部急停IO状态的急停程序模块、自行监控通讯状态及软硬件常的监控程序模块。

通讯从站接收到通讯主站220分发的包含设定参数的上位机100指令后，自主程序模块计算出上述运动轨迹，其控制器结合其他条件响应运行指令，按照从站PLC规划的运动轨迹执行轴运行即控制电动轴运行，具体的，通讯从站通过通讯主站220得到电动轴的运动数据，由从站PLC计算出轴运动参数，在接收到上位机100的运行指令后，通讯从站驱动伺服电机按照计算的运动参数运行，并且在运动中实时修运行轨迹。由于伺服电机在运行过程中，会遇到一些突发的异常情况如堵转，此时不能按照原来规划的轨迹速度运行，因此需要修改原来的轨迹以进行修正，防止伺服电机由于一直处于异常状态下的运行而损坏。

各通讯从站除了上述的计算运动轨迹并控制电动轴运行的主功能之外，还独立对控制的电动轴的机械行程以及静止时的零速状态进行监控，一旦出现异常，立即发出“位置超限”或“速度超差”报警，同时自行执行安全停止功能，并切断控制使能，即通讯从站实时监控所控制电动轴的状态，在异常时上发报警信息到通讯主站220，通讯主站220再转发给上位机100，同时自身执行对应的异常处理。

本实发明实施例的控制装置中的下位机200通过通讯主站220接收上位机100发送的设定参数，并通过内部总线210下发给通讯从站，通讯从站的控制器根据该设定参数自行计算电动轴的运动轨迹，以此实现了电动轴的运行的准确控制，避免了上位机100通过外部总线300下发电动轴运动轨迹的数据时出现的控制偏差。

在本发明控制装置的第三实施例中，针对第二实施例中的的下位机200具体为电射台设备，如图2、图5和图6所示，该电射台包括通讯主站220和用于射胶伺服的通讯从站230和用于熔胶伺服的通讯从站240，其中通讯从站230控制电动轴实现射胶功能，其中通讯从站240控制电动轴实现熔胶功能。

具体的，通讯主站220的主站通讯卡上布局有外部总线300如EtherCAT或CAN-Open的外部通讯接口221、及内部通讯接口222，两组通讯接口通过映射相互交换数据；通讯主站220通过外部通讯接口221与上位机100实时进行数据交换；通讯主站220通过内部通讯接口222与通讯从站进行参数的读与写、并将上位机100的数据分发至通讯从站。内部总线210由特定的硬件实现结构和通信协议以此实现相对外部总线300的通讯速率高，具有强实时性和资源利用低的特点；内部总线210应用于伺服驱动器之间的循环周期可达125μs，相对外部总线300的循环周期高很多；当然，内部总线210也具体可以是EtherCAT、PowerLink或其它基于EtherCAT改进的低速的通讯协议，虽然这些通讯协议通讯速率较慢，但是通讯主站220只是转发上位机100的设定参数，而电动轴的运动轨迹的计算是在通讯从站控制器执行，因此仍可以实现电动轴的运动轨迹的准确执行，避免由上位机100输出运动轨迹数据到下位机200出现的控制偏差。

上述内部总线210具有以下特点：

支持自动扫描功能，检测系统中可用的设备数量，最大支持扩展62个通讯从站；支持交叉通信，在每个同步周期内通讯主站220与通讯从站之间、通讯从站间实现直接的数据通信，最多984字节共享的可配置地址空间。

而且支持菊花链式拓扑结构，每个设备包含两个以太网接口，通讯主站220和通讯从站，以及各个通讯从站间可通过一根双绞线连接，支持10Mbps/100Mbps速率全双工通信；支持可变的循环周期，应用于伺服驱动器中，循环周期可达125μs；低传输延迟，数据帧经过主站延迟1.63μs，通讯从站1.94μs；同步时钟抖动小于100ns，以此具有高速的通讯速率，实现极低的传输延迟。

在本实施例中，通讯主站220的控制器上设置有用于对通讯主站220进行功能开发或协助通讯从站进行动作计算的主站PLC223，通讯从站的控制器上设置有从站PLC和用于接收/发送数据的内部通讯程序模块；通讯从站PLC上设置有用于计算运动轨迹及参数的自主程序模块、用于监控机械行程及静止时的零速状态的从站监控程序模块、用于执行安全停止功能的从站报警程序模块、用于控制外部急停IO状态的急停程序模块、自行监控通讯状态及软硬件异常的监控程序模块。因此通讯从站的控制器可实现更根据上位机100下发的上述设定参数自行计算电动轴的运动轨迹。

本发明实施例的电射台设备，通过其内部的通讯主站220接收上位机100发送的设定参数，并通过内部总线210下发给通讯从站，通讯从站的控制器根据该设定参数自行计算熔胶和射胶相关的电动轴的运动轨迹，以此实现了这些电动轴的运行的准确控制，避免了上位机100通过外部总线300下发电动轴运动轨迹的数据时出现的控制偏差。

在本发明控制装置的第四实施例中，基于上述控制装置的第二或者第三实施例，该实施例中，在通讯从站的数据处理负荷超出设定处理能力的情况下，通讯主站220还被配置成辅助通讯从站计算运动轨迹以及生成伺服电机运行指令。

在本实施例中，通讯主站220除了执行将上位机100发送的设定参数分配给对应的通讯从站，还承担一定的计算功能，当通讯从站的数据处理负荷较重时，具体通讯从站可以根据其处理的数据量来判断，当处理的数据超过预设值时，则判断为当前处理负荷超出其处理能力，因此可以向通讯主站220发送辅助处理的请求，通讯主站220收到此请求后进行应答，通讯从站再将其中需要处理的一部分数据发送至通讯主站220，由通讯主站220进行处理，并将处理结果返回给该通讯从站。因而通过通讯主站220的辅助计算，能减轻该通讯从站的控制器的处理负荷，使得处理速度提升，具体针对该通讯从站的控制器控制的电动轴的运动轨迹能实时的计算出来，以此保证对电动轴的控制满足精准的要求。

值得说明的是，如果有多个通讯从站需要通讯主站220进行辅助计算，则通讯主站220可以根据请求的先后顺序排队进行处理。

在本发明控制装置的第五实施例中，基于上述控制装置的第一实施例，该实施例中，通讯主站220被配置成：根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹；根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令；以及将伺服电机运行指令传送到对应的通讯从站。

在该实施例中，相对控制装置的第二或第三实施例，该通讯主站220除了执行将上位机100发送的设定参数分配给对应的通讯从站，还完全承担计算通讯从站控制的电动轴的运动轨迹的功能，并将计算出来的运动轨迹生成驱动伺服电机的运行指令，将该指令发送至对应的通讯从站，供该通讯从站控制对应的电动轴运行。

该实施例的方案对通讯主站220的控制器处理能力要求较高，特别是有多个通讯从站时，要求其控制器的主站PLC223具有较快的处理速度，使得能快速的计算出运动轨迹并生成运行指令，通过内部总线210高速的发送给对应的通讯从站去执行，以此不影响电动轴运行时的精度要求。该方案中，内部总线210相对第二或第三实施例而言，其要求为高速，以满足运行指令的实时性要求，因此不能为EtherCAT、PowerLink或其它基于EtherCAT改进的这些低速的通讯协议。

本发明还提出一种注塑机的下位机，在一实施例中，该下位机包括上述的用于注塑机的控制装置，该下位机包括上述的用于注塑机的控制装置的实施例中提到的下位机200，包括通讯主站220、和一个或多个的通讯从站，其中优选为通讯主站220实现将上位机100发送的设定参数分配到通讯从站功能，通讯从站来计算其控制的电动轴的运行轨迹。以此最终使得该下位机200在能实时的控制电动轴对应的伺服电机的运行，满足其电动轴运行的精度要求。

在另一个实施例中，进一步的，该下位机200还可以包括伺服电机，此时下位机200被配置成：根据伺服电机的运行指令输出驱动伺服电机运行的三相交流电。即此时下位机200还包含了伺服电机以及驱动伺服电机运行的功率模块，具体如图2所示的具体为电射台的下位机200，该电射台包括通讯主站220和用于射胶伺服的通讯从站230和用于熔胶伺服的通讯从站240，其中通讯从站230和通讯从站240内部包括了功率模块，其该功率模块根据运行指令进行功率转换，输出驱动伺服电机运行的三相交流电，以此驱动伺服电机的运行。

本发明还提出一种电射台，该电射台如图2、图5和图6所示，包括了上述的下位机200，做为该电射台的一实施例，该电射台可以如控制装置的第三实施例中提到的电射台设备，实现基本的熔胶和射胶功能。

在该实施例中，上位机100将电动轴的相关设定参数发送至下位机200，下位机200中的通讯主站220或者通讯充值来跟进上述设定参数计算电动轴的运动轨迹，并输出驱动电动轴运动的伺服电机的运行指令，以控制伺服电机运行。以通讯主站220为转发上述设定参数，通讯从站计算运动轨迹方案为例，针对电动轴实现射胶动作，其电动轴的运动轨迹如图7所示，上位机100发送的电动轴的设定参数中包括位置设定和速度设定参数，将电动轴的行程分为多段，每段对应有电动轴的位置和电动轴的位移速度即速度设定，其中速度设定为电动轴的参考速度，即电动轴在此段行程期间的最高允许速度，在图7中，以虚线L1所示，横坐标为表示电动轴的运行时间，纵坐标表示速度设定，由于不同的运行时间即表示了电动轴的不同位置，因此这里不同时间点实际为位置设定，如图中从零时刻开始到T1为第一段行程对应的设定速度为220mm/s，从T1到T2为第二段行程，对应的速度设定为-20mm/s，负数表示行程的方向与第一段相反；实线L2为通讯从站根据速度设定和位置设定参数自行计算出电动轴的运动轨迹后通过控制伺服电机运行对应的电动轴实际运行的轨迹，从图中可以看出，电动轴的运行轨迹与设定的参数形成的轨迹L1存在较大差别，但每段行程的实际运行速度不会超过设定速度。从图中也可以看出，上位机100只需在不同的行程段发出对应的设定参数，如零时刻、T1时刻和T2时刻，而实际的每个实时时间点电动轴的运行速度由通讯从站的控制器计算生成的运动轨迹形成，因而上位机100不需要像现有技术实时发送电动轴的运行轨迹参数如运行速度，以此能避免因而上位机100和下位机200之间的通讯延迟导致的电动轴的轨迹偏差，同时也降低了上位机100的处理能力的需求，因而降低上位机100成本。

本发明还提出一种注塑机，在该注塑机的一实施例中，包括上位机100和上述的下位机200；上位机100被配置成：接收用户设定的设定参数，并发送设定参数至下位机200。

具体的，在该实施例中，如图3和图4所示，上位机100包括人机界面即HMI模块110以及主控制器120，其中人机界面接收用户设定的电动轴相关的设定参数即轴工艺参数，该工艺参数包括设定参数包括速度设定、位置设定、电流设定和动作模式中的至少一者。主控制器120将上述设定参数通过外部总线300下发到下位机200，并接收下位机200反馈的数据。

进一步的，外部急停按钮即ESP按钮400的信号通过IO端口同时接入上位机100与下位机200各个从站，以使得上位机100和下位机200的各个通讯从站可同时根据此信号进行急停控制，增强系统安全可靠性。

在该实施例中，上位机100配置有相互连接的HMI模块110和主控制器120(CPU主板)，主控制器120上设置有HMI接口121和主控单元即主程序块122，HMI接口121用于连接人机界面；主控制器120通过EtherCAT或CAN-Open通讯接口123与通讯主站220通讯连接。

具体的，如图4所示，人机界面包括工艺数据显示界面、设备状态显示界面、工艺数据设定界面和机械数据设定界面；即人机界面具备工艺数据显示、设备状态显示、工艺数据设定和/或机械数据设定功能。

上位机100与下位机200之间的传输数据分为两种形式，分别是非实时数据和实时数据。其中，机械参数、工艺数据等上位机100无需每个通讯周期去读写的参数划归至非实时数据，因此上述的电动轴的相关设定参数属于非实时数据，此类数据在协议中会根据其主从站号进行编码，主站根据上位发送的读写控制字，在内部总线210中对对应编码的参数容器进行检索并读写。

在一具体实施方式中，这类非实时数据的“写”的步骤是：

1)上位机100通过EtherCAT或CAN-Open(以下简称为外部总线300)向下位机200中的通讯主站220发送控制字(含“写参数”控制字)、参数编码、参数容器；

2)通讯主站220将信息由外部总线300映射至其内部总线210；

3)各通讯从站获取参数编码在其程序段中检索；

4)各通讯从站找到其对应参数编码；

5)各通讯从站将参数容器中数据赋值至从站检索到的参数编码对应的参数地址中；

6)下位机200反馈“写参数”接收完成；

7)上位机100结束“写参数”控制字。

在一具体实施方式中，具体这类非实时数据的“读”的步骤是：

1)上位机100通过外部总线300向下位机200中的通讯主站220发送控制字(含“读参数”控制字)、参数编码、参数容器；

2)通讯主站220将信息由外部总线300映射至其内部总线210；

3)通讯从站获取参数编码在其程序段中检索；

4)通讯从站找到其对应参数编码；

5)通讯从站将通讯从站检索到的与参数编码对应的参数地址中数据赋值至参数容器；

6)由通讯主站220将内部总线210参数容器数值映射至外部总线300中；

7)由上位机100结束“读参数”控制字。

针对实时数据而言，此时下位机200中的通讯主站220作为一个数据交互站，其与各通讯从站在每个内部总线210周期进行一次实时数据的交互，在每个外部总线300周期与上位机100进行一次数据交换。这两个总线的数据经过通讯主站220映射的方式进行数据的交互。具体的实时数据的内容包括两种，一种是必要数据，包括控制字、状态字、实际速度、实际扭矩、实际压力、实际位置，其中控制字为上位机100发给下位机200进行控制的相关指令如电动轴的工作模式指令、急停指令等，需要的实时性高。而状态字、实际速度、实际扭矩、实际压力和实际位置这些为下位机反馈的电动轴的相关专题参数。另一种是非必要数据，包括非必要：设定速度、设定扭矩、设定压力，这些属于上位机100接收人机界面的设定电动轴相关的设定参数，由于上位机100下发这些设定参数到下位机200，其设定参数不会实时修改，只有下一次设定参数改变时，才需要下发修改过的设定参数到下位机200，因此在上位机100发送一次设定参数到下位机200后，到下一次此设定参数需要修改期间，上位机100可以无需重复发送此设定参数，以此节省通讯协议的数据量，减轻上位机100和下位机200的数据处理负荷。

在本发明注塑机的另一实施例中，此时下位机200具体为电射台设备，如图5和图6所示，上位机100设置有主控制模器即主控制器120，该主控制模器内部存储有主程序块122，该主控程序块上装载有输入输出接口1221、动作运算程序块1222和标准动作程序块1223，其中该主控程序块上装载有输入输出接口1221与人机界面121通讯，获取用户通过人机界面121的设定参数，标准动作程序块1223移除熔胶及射胶的曲线规划程序块，即去掉了用于计算熔胶和射胶相关的电动轴的运动轨迹的程序块，这个程序块放在下位机200中执行，且仅在需电射台动作时，向通讯程序块发出动作指令控制字。由于标准动作程序块移除熔胶及射胶的曲线规划程序块，即不再参与熔胶及射胶过程的速度、位置、电流、注射压力和/或动作时间的规划。因而上位机100发送的电动轴相关的是设定参数，而不是电动轴的实时运行数据，以此能减轻上位机100的主控制模器的数据处理量，降低对其处理需求，因而可以采用低成本的处理器，以此降低上位机100的成本。

针对下位机200为电射台而言，上述上位机100的数据下发流程和下位机200的数据反馈流程如下：

其中数据下发流程包括以下步骤：

1)上位机100通过外部总线300向电射台上的通讯主站220发送控制字、工艺参数及动作指令；

2)通讯主站220将参数和指令由外部总线300映射至内部总线210；

3)通讯从站通过内部总线210获取各自的运动控制数据；

4)通讯从站在上个动作任务完成后计算新的轴运动轨迹；

5)执行动作指令；

在上述数据下发流程中，上位机100发送的控制字、工艺参数及动作指令即与电动轴相关联的设定参数，包括设定参数包括速度设定、位置设定、电流设定和动作模式等。具体这些设定参数可在通讯建立初期由上位机100下载至上述的电射台伺服系统；这些设定参数数据在通讯建立初期下载一次，然后每次修改相关数据均自动传输一次，因而上位机100不需要实时传输时间，只在需要修改设定参数才下发数据；参数下载完成后，上位机100根据注塑机动作时序向通讯主站220发送的轴运行指令。

数据反馈流程包括以下步骤：

1)各通讯从站向内部总线210反馈状态字、轴实时运动状态信息；

2)通讯主站220将信息由内部总线210映射至外部总线300；

3)上位机100通过外部总线300获取数据。

在上述数据反馈流程中，其反馈的数据中状态字数据和轴实时运动状态信息为上述实施例中的实时数据，其中状态字数据属于非必要数据，轴实时运动状态信息为必要数据。这里的轴实时运动信息包括速度反馈、位置反馈、电流反馈、注射压力和/或动作时间等。

进一步的，上位机100还监控通讯和电射台伺服系统的报警状态，必要时发出急停指令(通讯控制字及DO信号)；上位机100监控电动轴行程区间及禁止时异常速度，一旦超出监控范围，立即处理超行程，以此同时实现了对下位机200的运行状态的实时监控并进行异常处理，保证了其下位机200的运行处于安全状态。

本发明还提出一种用于注塑机的控制方法，应用于注塑机的下位机，在该控制方法的一实施例中，如图8所示，该控制方法包括：

步骤S10、接收上位机发送的与电动轴相关联的设定参数，设定参数包括速度设定、位置设定、电流设定和动作模式中的至少一者；

步骤S20、根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹；

步骤S30、根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制伺服电机运行。

具体的，该注塑机的控制系统功能框图如图1所示，包括上位机100和下位机200，其中下位机200的控制装置包括通讯主站220和与通讯主站220通讯的至少一个通讯从站，该通讯主站220和通讯从站设置于注塑机的下位机200中，该下位机200与与注塑机的上位机100进行通讯，具体是通过通讯主站220与上位机100进行通讯。上位机100用于控制电动注塑机所有保护及逻辑动作，并通过人机界面(HMI)接收用户设定的电动轴相关的设定参数即轴工艺参数，上位机100将上述轴工艺参数下发到下位机200中，下位机200基于上述的轴工艺参数计算电动轴运行的运动轨迹，最终生成用于驱动电动轴运行的伺服电机的运行指令，去控制伺服电机运行，实现电动轴的控制。

本实施例的控制方法通过下位机200接收上述设定参数后，下位机200中的通讯主站220和/或至少一个通讯从站自行计算电动轴运行的运动轨迹，以此最终控制伺服电机运行，使得电动轴按照上述运动轨迹进行运行。相对现有技术中的上位机100实施输出运动轨迹的运行参数发给下位机200去控制伺服电机运行，本实施例的方案能客服由于上位机100和下位机200的通讯延迟导致的运行参数在执行时产生的延迟，使得电动轴的运行出现偏差，因此本实施例的方案能提供控制电动轴运行的精度从而提升整个注塑机的生产塑料产品的质量。

在本发明的用于注塑机的控制方法的另一实施例中，如图9所示，该控制方法还包括：

步骤S40、通讯主站将接收的设定参数分配给对应的通讯从站；

步骤S50、通讯从站根据设定参数计算用于控制电动轴运行的运动轨迹；

步骤S60、通讯从站根据运动轨迹生成用于驱动电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制伺服电机运行。

在该实施例中，通讯主站220主要起到数据转发功能，将上位机100发送的设定参数分配到通讯从站，通讯从站来执行计算运动轨迹功能。

具体如图3和图4所示，下位机200包括一个通讯主站220和一组以上的通讯从站，通讯主站220与一组以上通讯从站通讯连接，图3中具体有5组通讯从站，分别是通讯从站230至通讯从站270，通讯主站220用于接收上位机100数据，并向其反馈下位机200各站点实时状态；通讯主站220通过外部总线300如EtherCAT或CAN-Open与上位机100进行数据接收与反馈，通讯主站220与通讯从站之间通过内部总线210进行高速的数据分发与反馈；上位机100通过其他类型通讯或IO口，控制非从站通讯中的液压站或其他设备即图中的设备500。上位机100工作时，实时监控通讯、下位机200报警状态，必要时发出急停指令(如通讯控制字及DO信号)；监控电动轴的行程区间及静止时异常速度，一旦超出正常范围，立即处理超行程报警，并切断使能与伺服强电，即此时上位机100监控下位机200反馈参数状态信息，如果超出正常值，则执行异常的报警处理，并控制对下位机200的交流供电进行断开，使下位机200完全断开供电停止工作。

在该实施例中，通讯主站220的控制器上设置有主站通讯卡，该主站通讯卡上布局有外部通讯接口221和内部通讯接口222，其中外部通讯接口221通过外部总线300如EtherCAT或CAN-Open进行数据交互，两组通讯接口通过映射相互交换数据；通讯主站220通过外部通讯接口221与上位机100实时进行数据交换通讯主站220通过内部通讯接口222与通讯从站进行参数的读与写、并将上位机100的数据分发至通讯从站。

通讯主站220的控制器上还设置有用于对通讯主站220进行功能开发或协助通讯从站进行动作计算的主站PLC223；主站PLC223上设置有用于监控通讯状态及软硬件异常的主站监控程序模块，以及时的对通讯主站220的状态机型监控，并在状态异常向上位机100反馈，由上位机100进行异常处理。

在该实施例中，通讯从站的控制器上设置有从站PLC，和用于接收、发送数据的内部通讯模块，具体包括内部总线210接口和编码参数读、写程序模块和实时数据读、写程序模块，以实现和通讯主站220以及其他通讯从站进行通讯。

从站PLC上设置有用于计算运动轨迹及参数的自主程序模块、用于执行安全停止功能的从站报警程序模块、用于控制外部急停IO状态的急停程序模块、自行监控通讯状态及软硬件常的监控程序模块。

通讯从站接收到通讯主站220分发的包含设定参数的上位机100指令后，自主程序模块计算出上述运动轨迹，其控制器结合其他条件响应运行指令，按照从站PLC规划的运动轨迹执行轴运行即控制电动轴运行，具体的，通讯从站通过通讯主站220得到电动轴的运动数据，由从站PLC计算出轴运动参数，在接收到上位机100的运行指令后，通讯从站驱动伺服电机按照计算的运动参数运行，并且在运动中实时修运行轨迹。由于伺服电机在运行过程中，会遇到一些突发的异常情况如堵转，此时不能按照原来规划的轨迹速度运行，因此需要修改原来的轨迹以进行修正，防止伺服电机由于一直处于异常状态下的运行而损坏。

各通讯从站除了上述的计算运动轨迹并控制电动轴运行的主功能之外，还独立对控制的电动轴的机械行程以及静止时的零速状态进行监控，一旦出现异常，立即发出“位置超限”或“速度超差”报警，同时自行执行安全停止功能，并切断控制使能，即通讯从站实时监控所控制电动轴的状态，在异常时上发报警信息到通讯主站220，通讯主站220再转发给上位机100，同时自身执行对应的异常处理。

本实发明实施例的控制装置中的下位机200通过通讯主站220接收上位机100发送的设定参数，并通过内部总线210下发给通讯从站，通讯从站的控制器根据该设定参数自行计算电动轴的运动轨迹，以此实现了电动轴的运行的准确控制，避免了上位机100通过外部总线300下发电动轴运动轨迹的数据时出现的控制偏差。

本申请的实施方式还提供了计算机程序产品，包括程序指令，该程序指令被控制器执行时使得控制器能够实现上述实施方式中的任意的用于注塑机的控制方法。

本申请的实施方式还提供了存储介质，其上存储有计算机可读指令，该计算机可读指令被控制器执行时使得控制器能够执行上述实施方式中的任意的用于注塑机的控制方法。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本申请实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请实施方式的思想，其同样应当视为本申请实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于注塑机的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括通讯主站和与所述通讯主站通讯的至少一个通讯从站；

所述通讯主站被配置成接收上位机发送的与电动轴相关联的设定参数，所述设定参数包括速度设定、位置设定、电流设定和动作模式中的至少一者；

所述通讯主站和/或所述至少一个通讯从站被配置成：

根据所述设定参数计算用于控制所述电动轴运行的运动轨迹；

根据所述运动轨迹生成用于驱动所述电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制所述伺服电机运行。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述通讯主站还被配置成将接收的设定参数分配给对应的所述通讯从站；

所述通讯从站被配置成：

根据所述设定参数计算用于控制所述电动轴运行的运动轨迹；

根据所述运动轨迹生成用于驱动所述电动轴运行的伺服电机运行指令，以控制所述伺服电机运行。

3.如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，在所述通讯从站的数据处理负荷超出设定处理能力的情况下，所述通讯主站还被配置成辅助所述通讯从站计算所述运动轨迹以及生成所述伺服电机运行指令。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述通讯主站被配置成：

根据所述设定参数计算用于控制所述电动轴运行的运动轨迹；

根据所述运动轨迹生成用于驱动所述电动轴运行的伺服电机运行指令；以及

将所述伺服电机运行指令传送到对应的所述通讯从站。

5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述通讯主站和/或所述至少一个通讯从站还被配置成：

获取所述电动轴的状态数据；

根据所述状态数据修正所述运动轨迹数据。

6.一种用于注塑机的下位机，其特征在于，所述下位机包括如权利要求1至5任意一项所述的控制装置，所述下位机还包括伺服电机，所述下位机被配置成：

根据所述伺服电机运行的指令输出驱动所述伺服电机运行的三相交流电。

7.一种电射台，其特征在于，所述电射台包括如权利要求6所述的下位机。

8.如权利要求7所述的电射台，其特征在于，所述通讯从站至少为两个，分别执行熔胶功能和射胶功能。

9.一种注塑机，其特征在于，所述注塑机包括上位机和如权利要求6所述的下位机；

所述上位机被配置成：接收用户设定的所述设定参数，并发送所述设定参数至所述下位机。

10.如权利要求9所述的注塑机，其特征在于，所述上位机包括人机界面模块、主控器和上位机通讯接口；

所述人机界面模块用于接收用户设定的所述设定参数，并将所述设定参数发送至所述主控制器；并从所述主控制器接收包含所述反馈数据的显示信息并进行显示；

所述上位机通讯接口从所述主控制器接收所述设定参数并发送至所述下位机。