CN110398933B - 基于可编程逻辑控制器的位置控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，其包括：马达驱动模块，驱动用于使移动体进行移动的马达；输入模块，输入用于确定移动体的移动位置的位置命令；以及控制模块，基于位置命令输出用于使马达驱动模块进行动作的驱动脉冲，控制模块包括：配置文件创建部，若在第一位置控制周期内产生第一位置运算中断，则基于位置命令创建位置配置文件；脉冲运算部，基于位置配置文件，运算在第一位置控制周期之后的第二位置控制周期中输出的驱动脉冲的输出数量；以及驱动控制部，若产生用于指示第二位置控制周期的开始时点的第二位置运算中断，则将具有由脉冲运算部运算的输出数量的驱动脉冲输出至马达驱动模块。

Description

基于可编程逻辑控制器的位置控制装置
技术领域
本发明涉及基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，更详细地，涉及一种用于使移动体准确地移动到已确定的移动位置的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置。
背景技术
可编程逻辑控制器(PLC：Programmable Logic Controller)连接于各种伺服驱动装置或步进马达的控制驱动装置，并且利用驱动脉冲来执行高精度的位置控制。若使用可编程逻辑控制器，则可以使移动体(工件、工具等)以所设定的速度进行移动，由此能够从当前位置精确移动到所设定的移动位置。
采用了用于输出驱动脉冲的专用ASIC的可编程逻辑控制器难以实现小型化，并且可能会增加制造成本。相反，未采用专用ASIC的可编程逻辑控制器的位置控制的精密度较低。
近年来，正开发着使用多个通道(channel)或马达来能够执行多轴控制的可编程逻辑控制器。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于将移动体准确地移动到已确定的移动位置的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置。
根据本发明的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，其可以包括：马达驱动模块，其驱动用于使移动体进行移动的马达；输入模块，其输入用于确定所述移动体的移动位置的位置命令；以及控制模块，其基于所述位置命令，输出用于使所述马达驱动模块进行动作的驱动脉冲，所述控制模块可以包括：配置文件(profile)创建部，若在第一位置控制周期内产生第一位置运算中断，则其基于所述位置命令创建位置配置文件；脉冲运算部，其根据所述位置配置文件，运算在所述第一位置控制周期之后的第二位置控制周期中输出的所述驱动脉冲的输出数量；以及驱动控制部，若产生用于指示所述第二位置控制周期的开始时点的第二位置运算中断，则其将具有由所述脉冲运算部运算出的输出数量的所述驱动脉冲输出至所述马达驱动模块。
所述控制模块还可以包括：第一中断产生部，其用于产生所述第一位置运算中断和第二位置运算中断；以及第二中断产生部，其在所述第二位置控制周期的开始时点之前，产生用于输出所述驱动脉冲的脉冲中断。
所述配置文件创建部可以创建所述位置配置文件，所述位置配置文件包括：根据所述位置命令在所述第二位置控制周期中所输出的所述驱动脉冲的输出速度信息和输出数量信息。
所述脉冲运算部可以包括：缓冲器，其用于存储所述驱动脉冲的输出数量。
当输入所述脉冲中断时，所述驱动控制部为了输出由所述脉冲运算部运算出的所述驱动脉冲而启动后，若产生所述第二位置运算中断，则可以输出所述驱动脉冲。
所述第一中断产生部可以产生第三位置运算中断，以使输出所述驱动脉冲的同时使所述脉冲运算部运算将要在所述第二位置控制周期之后的第三位置控制周期中输出的下一个驱动脉冲的输出数量。
所述驱动控制部可以确认，所述第三位置运算中断是否是在所述第三位置控制周期的开始时点产生的。
若所述第三位置运算中断的产生时点早于所述第三位置控制周期的开始时点，则所述驱动控制部可以使将要在所述第三位置控制周期之后的第四位置控制周期中输出的下一个驱动脉冲的输出速度校正为变慢。
若所述第三位置运算中断的产生时间点晚于所述第三位置控制周期的开始时点，则所述驱动控制部可以使将要在所述第三位置控制周期之后的第四位置控制周期中输出的下一个驱动脉冲的输出速度校正为变快。
发明效果
本发明的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，按照已设定的位置控制周期类别对驱动脉冲的数量和速度进行校正，从而能够降低每个位置控制周期中积累的误差。
另外，本发明的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，按照已设定的位置控制周期类别依次产生用于执行多轴控制的位置运算中断，从而能够防止驱动脉冲在位置控制周期内发生延迟。
附图说明
图1是示出本发明的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置的控制方框图。
图2是示出从本发明的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置输出的驱动脉冲的时序图。
图3是示出本发明的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置的动作方法的流程图。
图4是示出图3中所示的S130的动作方法的流程图。
图5是示出图3中所示的S170的动作方法的流程图。
具体实施方式
参照附图详细说明本发明的目的、特征以及优点，据此，本领域技术人员能够容易实施本发明的技术思想。在对本发明进行说明的过程中，当判断针对与本发明有关的公知技术的具体说明会使本发明的要点变得模糊时，省略其详细说明。以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的结构要素。
图1是示出本发明的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置的控制方框图。
参照图1，基于可编程逻辑控制器的位置控制装置100可以包括输入模块110、马达驱动模块120以及控制模块130。
此处，输入模块110通过用户或操作者可以输入位置命令a，所述位置命令a用于确定移动体的移动位置。
马达驱动模块120通过使用于控制多个轴的伺服马达进行动作来能够使移动体移动到移动位置。
在一实施例中，马达驱动模块120根据由控制模块130输出的驱动脉冲，能够将用于控制所述多个轴的多个伺服马达(未图示)进行动作。
控制模块130可以包括：第一中断产生部131；第二中断产生部133；配置文件创建部135；脉冲运算部137；以及驱动控制部139。
若输入位置命令a，则第一中断产生部131可以产生第一位置运算中断int1，以创建与位置命令a相对应的位置配置文件。
之后，第一中断产生部131可以将第一位置运算中断int1输出到配置文件创建部135。
在输出第一位置运算中断int1之后，第一中断产生部131基于由配置文件创建部135创建的位置配置文件并根据位置控制周期而产生位置运算中断int。
若在第一位置运算周期内输入位置命令a，并且由第一中断产生部131所输出的第一位置运算中断int1被输入，则配置文件创建部135可以创建与位置命令a相对应的位置配置文件。
此处，位置配置文件可以包括驱动脉冲的输出速度信息和输出数量信息。
即，配置文件创建部135可以基于从输入模块110输入的位置命令a而产生驱动脉冲。
脉冲运算部137可以基于位置配置文件运算将要在第一位置控制周期之后的第二位置控制周期内输出的驱动脉冲的输出数量。脉冲运算部137可以将运算出的驱动脉冲的输出数量存储于缓冲器138。
此时，第二中断产生部133可以根据位置配置文件而与第二位置控制周期同步地在产生第三位置运算中断int3之前产生脉冲中断，并可以输出到驱动控制部139，所述脉冲中断用于输出驱动脉冲。
若由第二中断产生部133输入脉冲中断，则驱动控制部139进行驱动以输出由脉冲运算部137运算出的驱动脉冲。若由第一中断产生部131输入用于指示处于第二位置控制周期的开始时点的第二位置运算中断int2，则驱动控制部139可以将驱动脉冲输出到马达驱动模块120。
在输出第二位置运算中断int2之后，第一中断产生部131可以产生用于指示处于第二位置控制周期之后的第三位置控制周期的开始时点的第三位置运算中断int3。
此时，驱动控制部139可以确认：第三位置运算中断int3的产生时点或输入时点是否与第三位置控制周期的开始时点一致。
若第三位置运算中断int3的产生时点早于第三位置控制周期的开始时点，则驱动控制部139可以对第三位置控制周期之后的第四位置控制周期中输出的下一个驱动脉冲的输出速度进行校正，使得其变慢。
另外，若第三位置运算中断int3的产生时点晚于第三位置控制周期的开始时点，则驱动控制部139可以对第三位置控制周期之后的第四位置控制周期中输出的下一个驱动脉冲的输出速度进行校正，使得其变快。
如上所述，驱动控制部139将位置运算中断int的产生时点和位置控制周期的开始时点进行比较，由此对在下一个位置控制周期中输出的驱动脉冲的输出速度进行调整。因此，存在有能够防止位置控制周期的开始时点发生延迟的优点。
另外，驱动控制部139以已设定的时间间隔对多个伺服马达中的各个位置控制周期的开始时点进行变更。因此，存在有能够防止因分别向多个伺服马达提供的驱动脉冲而引起的延迟的优点。
图2是示出从本发明的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置输出的驱动脉冲的时序图。
图2是，示出第一位置运算中断int1至第五位置运算中断int5、脉冲中断、以及校正中断DMA int的产生时间点、和基于这些供应的驱动脉冲的时序图。
若在不输出驱动脉冲的第一位置控制周期内输入位置命令，则控制模块130为了创建位置配置文件的同时运算第二位置控制周期中输出的驱动脉冲的输出数量，产生第一位置运算中断int1。
在第一位置控制周期的结束时点之前，控制模块130产生脉冲中断fint并与第二位置控制周期同步，由此在之后的第二位置控制周期的开始时点之前输出驱动脉冲。
此时，控制模块130在第二位置控制周期的开始时点产生第二位置运算中断int2，所述第二位置运算中断int2用于运算将要在第三位置控制周期中输出的驱动脉冲的输出数量。
控制模块130在第二位置控制周期的结束时点或者第三位置控制周期的开始时点产生第三位置运算中断int3，所述第三位置运算中断int3用于运算将要在第四位置控制周期中输出的驱动脉冲的输出数量。
另外，控制模块130在第二位置控制周期的结束时点或者第三位置控制周期的开始时点产生校正中断DMA int，所述校正中断DMA int用于对在第四位置控制周期中输出的驱动脉冲的输出速度进行校正。
校正中断DMA int是指，为了防止第三位置控制周期中输出的驱动脉冲发生延迟，对驱动脉冲的输出速度进行校正的中断。
若产生校正中断DMA int，则控制模块130将第三位置运算中断int3的产生时点与第三位置控制周期的开始时点进行比较，由此能够对驱动脉冲的输出速度进行校正。
如上所述，控制模块130能够防止在当前位置控制周期和下一个位置控制周期之间输出的驱动脉冲发生延迟。
控制模块130在第三位置控制周期的结束时点或者第四位置控制周期的开始时点产生第四位置运算中断int4，所述第四位置运算中断int4用于运算将要在第五位置控制周期内输出的驱动脉冲的输出数量。控制模块130通过重复实施前述的步骤来能够对驱动脉冲的输出速度进行校正，直到存储在位置配置文件中的位置控制终止时点为止。
图3是示出本发明的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置的操作方法的流程图。
参照图3，若在第一位置控制周期内输入位置命令a，则位置控制装置100的控制模块130可以创建位置配置文件(S110)。
控制模块130根据位置配置文件可以产生第一位置运算中断int1，并且可以运算将要在第一位置控制周期之后的第二位置控制周期中输出的驱动脉冲的输出数量(S120)。
控制模块130在第二位置控制周期的开始时点或者在第一位置控制周期的结束时点之前、即与第二位置控制周期同步地产生用于输出驱动脉冲的脉冲中断(S130)。
之后，若产生用于指示第二位置控制周期的开始时点的第二位置运算中断int2，则控制模块130可以将驱动脉冲输出到马达驱动模块120(S140)。
控制模块130在第二位置运算中断int2的产生时点、即第二位置控制周期的开始时点，可以运算将要在随后的第三位置控制周期中输出的驱动脉冲的数量(S150)。
控制模块130可以在第三位置控制周期的开始时点产生第三位置运算中断int3和校正中断DMA int(S160)。
若产生校正中断DMA int，则控制模块130可以对在第三位置控制周期中输出的驱动脉冲的输出速度进行校正(S170)。
控制模块130可以将速度在第三位置控制周期中已被校正的驱动脉冲提供到马达驱动模块120(S180)，并且，根据位置配置文件可以重复实施步骤S150至步骤S170，直至位置控制周期结束的时点为止。
例如，若根据位置配置文件结束四次四个位置控制周期，则控制模块130可以在第三位置控制周期的开始时点对将要在下一个位置控制周期中输出的驱动脉冲以及驱动脉冲的输出速度进行校正。
图4是示出图3中所示的S130的动作方法的流程图。
参照图4，控制模块130在产生第二位置运算中断int2之前，产生用于输出驱动脉冲的脉冲中断(S210)。
控制模块130判断驱动脉冲的输出数量是否大于设定数量(S220)，若驱动脉冲的输出数量大于设定数量，则可以判断是否正在输出驱动脉冲(S230)。
此处，若在步骤S220中驱动脉冲的输出数量为设定数量以下，或者在步骤S230中正在输出驱动脉冲，则控制模块130结束产生脉冲中断。
若在步骤S230中判断为并非正在输出驱动脉冲，则控制模块130可以根据位置配置文件设定驱动脉冲的输出速度或周期、校正中断DMA int的数量(S240)。
图5是示出图3中所示的S170的动作方法的流程图。
若产生校正中断DMA int，则控制模块130对在第三位置控制周期中输出的驱动脉冲的输出数量是否大于设定数量进行判断(S310)。
控制模块130对第三位置运算中断int3的输入时点是否与已设定的第三位置控制周期的开始时点相同进行判断(S320)。
若判断为第三位置运算中断int3的输入时点与第三位置控制周期的开始时点相同，则控制模块130执行后述的步骤S360。
另外，若第三位置运算中断int3的输入时点与第三位置控制周期的开始时点不相同，则控制模块130对第三位置运算中断int3的输入时点是否早于第三位置控制周期的开始时点进行判断(S330)。
在步骤S330之后，若判断为第三位置运算中断int3的输入时点早于第三位置控制周期的开始时点，则控制模块130对驱动脉冲的输出速度进行校正，使得所述驱动脉冲的输出速度变慢与输入时点和开始时点之间的差异相当的量(S340)。
在步骤S330之后，若判断为第三位置运算中断int3的输入时点晚于第三位置控制周期的开始时点，则控制模块130对驱动脉冲的输出速度进行校正，使得所述驱动脉冲的输出速度变快与输入时点和开始时点之间的差异相当的量(S350)。
在步骤S340和步骤S350之后，控制模块130重新设定驱动脉冲的输出速度或周期、校正中断DMA int的数量(S360)。
对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的技术思想的范围内，可以进行各种替换、变形以及变更，因此，本发明的技术思想的范围并非限定于上述实施例和附图。

Claims (7)

1.一种基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，其中，包括：
马达驱动模块，驱动用于使移动体进行移动的马达；
输入模块，输入用于确定所述移动体的移动位置的位置命令；以及
控制模块，基于所述位置命令输出用于使所述马达驱动模块进行动作的驱动脉冲，
所述控制模块包括：
第一中断产生部，用于产生第一位置运算中断和第二位置运算中断；
配置文件创建部，若在第一位置控制周期内产生所述第一位置运算中断，则基于所述位置命令创建位置配置文件；
脉冲运算部，基于所述位置配置文件，运算在所述第一位置控制周期之后的第二位置控制周期中输出的所述驱动脉冲的输出数量；
第二中断产生部，在所述第二位置控制周期的开始时点之前，产生用于输出所述驱动脉冲的脉冲中断；以及
驱动控制部，当输入所述脉冲中断时，所述驱动控制部在为了输出由所述脉冲运算部运算出的所述驱动脉冲而启动之后，若产生用于指示所述第二位置控制周期的开始时点的所述第二位置运算中断，则将具有由所述脉冲运算部运算出的输出数量的所述驱动脉冲输出至所述马达驱动模块。
2.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，其中，
所述配置文件创建部创建所述位置配置文件，所述位置配置文件包括根据所述位置命令在所述第二位置控制周期中输出的所述驱动脉冲的输出速度信息和输出数量信息。
3.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，其中，
所述脉冲运算部包括用于存储所述驱动脉冲的输出数量的缓冲器。
4.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，其中，
所述第一中断产生部产生第三位置运算中断，以输出所述驱动脉冲的同时使所述脉冲运算部运算将要在所述第二位置控制周期之后的第三位置控制周期中输出的下一个驱动脉冲的输出数量。
5.根据权利要求4所述的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，其中，
所述驱动控制部确认所述第三位置运算中断是否是在所述第三位置控制周期的开始时点产生的。
6.根据权利要求5所述的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，其中，
若所述第三位置运算中断的产生时间点早于所述第三位置控制周期的开始时点，则所述驱动控制部使将要在所述第三位置控制周期之后的第四位置控制周期中输出的下一个驱动脉冲的输出速度校正为变慢。
7.根据权利要求5所述的基于可编程逻辑控制器的位置控制装置，其中，
若所述第三位置运算中断的产生时点晚于所述第三位置控制周期的开始时点，则所述驱动控制部使将要在所述第三位置控制周期之后的第四位置控制周期中输出的下一个驱动脉冲的输出速度校正为变快。
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