CN112180808B

CN112180808B - 一种伺服控制方法、装置、系统、计算机设备和存储介质

Info

Publication number: CN112180808B
Application number: CN202011132052.6A
Authority: CN
Inventors: 马继扬; 韩传云; 李维维; 陈强
Original assignee: Suzhou HYC Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou HYC Technology Co Ltd
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2040-10-21
Also published as: CN112180808A

Abstract

本发明公开了一种伺服控制方法、伺服控制装置、伺服控制系统、计算机设备和存储介质，所述伺服控制方法应用于可编程逻辑控制器，包括：S1：建立封装结构体，所述封装结构体包括多个参数变量，所述多个参数变量与所述可编程逻辑控制器连接的多个伺服驱动器的待设置参量一一对应；S2：根据所述封装结构体建立地址映射结构，所述地址映射结构将各伺服驱动器的地址映射到所述封装结构体；S3：建立多轴控制模块，并根据所述封装结构体和地址映射结构通过所述多轴控制模块使用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器。本发明提供的实施例能够提高工作效率，缩短开发周期，具有广泛地应用前景和商业价值。

Description

一种伺服控制方法、装置、系统、计算机设备和存储介质

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种伺服控制方法、伺服控制装置、伺服控制系统、计算机设备和存储介质。

背景技术

随着伺服控制系统的发展，伺服电机在自动化控制技术领域得到了越来越多的应用。传统的伺服控制系统编程方式通常采用单轴控制，根据工艺流程对伺服电机的每个动作进行编程，这种编程方式代码多、不易维护、而且开发周期时间长，往往一个简单的定位，需要写十几行的代码来实现。

发明内容

为了解决上述问题至少之一，本发明第一个实施例提供一种伺服控制方法，应用于可编程逻辑控制器，包括：

S1：建立封装结构体，所述封装结构体包括多个参数变量，所述多个参数变量与所述可编程逻辑控制器连接的多个伺服驱动器的待设置参量一一对应；

S2：根据所述封装结构体建立地址映射结构，所述地址映射结构将各伺服驱动器的地址映射到所述封装结构体；

S3：建立多轴控制模块，并根据所述封装结构体和地址映射结构通过所述多轴控制模块使用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器。

进一步的，所述S2进一步包括：

设置基准映射地址和偏移地址，所述偏移地址与各伺服驱动器一一对应。

进一步的，所述建立多轴控制模块进一步包括：

按照所述伺服驱动器的控制流程建立功能模块；

将所述功能模块进行编译并生成执行指令。

进一步的，所述S3进一步包括：

使用多轴控制模式通过所述执行指令并行驱动各所述伺服驱动器。

进一步的，在所述S1之前，所述伺服控制方法还包括：初始化所述伺服驱动器。

本发明第二个实施例提供一种应用于第一个实施例所述伺服控制方法的伺服控制装置，包括控制器、结构体单元、地址映射单元和多轴控制单元，所述控制器配置为：

S1：利用结构体单元建立封装结构体，所述封装结构体包括多个参数变量，所述多个参数变量与所述可编程逻辑控制器连接的多个伺服驱动器的待设置参量一一对应；

S2：利用地址映射单元根据所述封装结构体建立地址映射结构，所述地址映射结构将各伺服驱动器的地址映射到所述封装结构体；

S3：利用多轴控制单元建立多轴控制模块，并根据所述封装结构体和地址映射结构通过所述多轴控制模块使用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器。

进一步的，所述多轴控制单元包括控制单元和编译单元，其中

所述控制单元，用于按照所述伺服驱动器的控制流程建立功能模块；

所述编译单元，用于将所述功能模块进行编译并生成执行指令。

本发明第三个实施例提供一种伺服控制系统，包括如第二个实施例所述的伺服控制装置、网络交换机、人机交互装置和多个伺服驱动器，其中：

所述网络交换机，用于组网并连接所述人机交互装置和伺服控制装置；

所述人机交互装置，用于响应于用户的操作向所述伺服控制装置发送控制指令；

所述伺服控制装置，用于根据实时接收的所述控制指令通过多轴控制模块使用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器。

本发明第四个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一个实施例所述的方法。

本发明第五个实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一个实施例所述的方法。

本发明的有益效果如下：

本发明针对目前现有的问题，制定一种伺服控制方法、伺服控制装置、伺服控制系统、计算机设备和存储介质，通过建立封装结构体、地址映射结构和多轴控制模块，采用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器，能够提高工作效率，缩短开发周期，从而弥补了现有技术中存在的问题，具有广泛地应用前景和商业价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出本发明的一个实施例所述伺服控制方法的流程图；

图2示出本发明的一个实施例所述伺服控制系统的结构框图；

图3示出传统伺服控制方法的控制示意图；

图4示出本发明的一个实施例所述伺服控制方法的控制示意图；

图5示出本发明的一个实施例所述伺服控制装置的结构框图；

图6示出本发明的一个实施例所述的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

现有技术中，随着伺服控制设备的应用规模越来越大，伺服控制设备控制的伺服电机数量多达几百个，传统编程方式、编程效率和程序代码数量的矛盾越发凸显。例如，传统的伺服控制系统采用单轴控制的编程方式实现定位操作时，通常需要十几行的程序代码实现：向特殊地址写入动作标识符→向特殊地址写入各种参数→向特殊地址写入定位地址→向特殊地址写入定位数据→启动→从特殊地址读取反馈信息。因此，当伺服控制设备控制的伺服电机数量大幅上升时，程序代码数量呈几何方式递增，不仅严重影响了编程效率，也明显延长了开发周期、调试周期，并且提升了后期维护的难度和工作量。

针对上述问题，如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种应用于可编程逻辑控制器的伺服控制方法，包括：

在一个具体的示例中，如图2所示为一种伺服控制系统，包括伺服控制装置、网络交换机、人机交互装置和多个伺服驱动器。其中，网络交换机用于组网并连接所述人机交互装置和伺服控制装置，人机交互装置用于响应于用户的操作向所述伺服控制装置发送控制指令，伺服控制装置用于根据实时接收的所述控制指令通过多轴控制模块使用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器。

在本实施例中，伺服控制装置为可编程控制逻辑器件，通过在程序代码中建立封装结构体、地址映射结构和多轴控制模块，采用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器，能够提高工作效率，缩短开发周期。具体的，按照以下步骤进行：

初始化所述伺服驱动器。

在本实施例中，首先对可编程逻辑控制器连接的多个伺服驱动器进行初始化操作，例如对各伺服驱动器进行启动设置以便于后续操作。

S1：建立封装结构体，所述封装结构体包括多个参数变量，所述多个参数变量与所述可编程逻辑控制器连接的多个伺服驱动器的待设置参量一一对应。

在本实施例中，封装结构体包括不同级别的多个参数变量，各级别的参数变量具有不同含义，其中对应于可编程逻辑控制器连接的多个伺服驱动器的参数与该伺服驱动器，例如伺服电机的待设置参量一一对应。具体的：

首先，建立封装结构体STRUCT，对结构体进行命名，级别定义为Level_1；

其次，建立封装结构体STRUCT的子元素,级别定义为Level_2，Level_2包括手动、自动、初始化、伺服状态等子元素；

再次，建立封装结构体STRUCT的孙元素，级别定义为Level_3，Level_3级别对Level_2级别的子元素建立孙元素，比如Level_2的手动包括JOG+、JOG-、Stop等。

最后，将伺服相关的参数、动作指令、状态等都整合在封装结构体STRUCT中，例如与伺服电机待设置的各项参数，元素级别定位为Level_N。

S2：根据所述封装结构体建立地址映射结构，所述地址映射结构将各伺服驱动器的地址映射到所述封装结构体。

在本实施例中，在可编程逻辑控制器中建立全局变量，将其连接的多个伺服驱动器的地址映射到封装结构体中。从而通过全局变量即可对伺服驱动器进行控制。具体的，将各伺服电机的参数和控制方式按照等级建成封装结构体STRUCT，每个伺服电机对应一个全局变量，变量类型为结构体STRUCT，通过包括STRCUT里面所有元素的全局变量就能够直接控制对应的伺服驱动器，避免重复定义。

在一个可选的实施例中，根据所述封装结构体建立地址映射结构进一步包括：设置基准映射地址和偏移地址，所述偏移地址与各伺服驱动器一一对应。

在本实施例中，为简化操作，在程序中预定义各伺服驱动器地址的基准映射地址，在该基准映射地址的基础上，将各伺服驱动器的地址以偏移地址的形式进行表示，从而提高寻址效率。具体的，

首先，判定控制系统的功能，例如是否需要运动控制模块，或者是否需要直接具备运动控制的功能；

其次，建立全局变量，全局变量的数据类型为封装结构体STRUCT；

再次，将第一个伺服驱动器的实际地址映射到建立的封装结构体中；

最后，按照伺服控制系统允许的配置的最大伺服驱动器数量，将第一个伺服驱动的地址进行偏移，将剩下的多个伺服驱动器按照偏移地址映射到全局变量中。

在本实施例中，将关于伺服电机的状态(例如可编程逻辑控制器从伺服驱动器中读取获取的状态)、参数(例如可编程逻辑控制器向伺服驱动器中写入的参量)、控制方式(例如JOG+、JOG-、相对定位/绝对定位等)等以多轴控制模块的形式表现，各多轴控制模块根据所述封装结构体和地址映射结构通过所述多轴控制模块使用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器。在具体应用过程中，通过待控制的伺服电机对应的全局变量，直接调用多轴控制模块即可实现所需的控制，从而避免传统控制方式中必须通过写标志位/参数/动作指令/反馈等繁琐步骤，有效提高编程效率。

在一个可选的实施例中，所述建立多轴控制模块进一步包括：按照所述伺服驱动器的控制流程建立功能模块；将所述功能模块进行编译并生成执行指令。

具体的，

首先，定义多轴控制模块的输入输出引脚。

其次，将伺服控制所需的运动指令、参数的读写、状态的反馈等进行编程。

再次，对编写好的程序进行封装为功能模块。

最后，通过可编程逻辑控制器的编译单元对该功能模块进行编译并生成各伺服电机能够执行的执行指令。

在一个可选的实施例中，建立多轴控制模块进一步包括：使用多轴控制模式通过所述执行指令并行驱动各所述伺服驱动器。

在本实施例中，各伺服电机对应不同的全局变量，通过对各全局变量进行操作能够并行驱动各伺服电机，从而使用多轴控制模式通过所述执行指令并行驱动各所述伺服驱动器。

至此，可编程逻辑控制器通过上述步骤使用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器实现所需功能，能够提高工作效率，缩短开发周期，从而弥补了现有技术中存在的问题，具有广泛地应用前景和商业价值。

在一个具体的示例中，通过传统单轴控制方式进行直线控制与本申请采用的多轴控制方式进行对照，其中，所述可编程逻辑控制器为三菱Q系列PLC，具体的：

通过单轴进行直线控制，如图3所示，例如控制伺服电机从A点运动到B点：设置定位标识符→设置M代码→设置停留时间→设置指令速度→设置定位地址→设置定位数据→启动。

通过本申请的多轴控制方式实现直线控制，如图4所示，首先建立封装结构体、地址映射结构和多轴控制模块，其中多轴控制模块实现定位功能，然后，启动该多轴控制模块，实现对对应的伺服电机的控制。

根据图3和图4可知，本申请提供的伺服控制方法通过建立封装结构体、地址映射结构和多轴控制模块，采用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器，能够提高工作效率，缩短开发周期，从而弥补了现有技术中存在的问题，具有广泛地应用前景和商业价值。

与上述实施例提供的伺服控制方法相对应，本申请的一个实施例还提供一种应用上述伺服控制方法的伺服控制装置，由于本申请实施例提供的伺服控制装置与上述几种实施例提供的伺服控制方法相对应，因此在前实施方式也适用于本实施例提供的伺服控制装置，在本实施例中不再详细描述。

如图5所示，本申请的一个实施例还提供一种应用上述伺服控制方法的伺服控制装置，包括控制器、结构体单元、地址映射单元和多轴控制单元，所述控制器配置为：

在一个可选的实施例中，所述多轴控制单元包括控制单元和编译单元，其中

基于上述伺服控制装置，如图2所示，本申请的一个实施例还提供一种伺服控制系统，包括上述伺服控制装置、网络交换机、人机交互装置和多个伺服驱动器，其中：

在本实施例中，伺服控制装置通过建立封装结构体、地址映射结构和多轴控制模块，采用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器，能够提高工作效率，缩短开发周期，从而弥补了现有技术中存在的问题，具有广泛地应用前景和商业价值。

本发明的另一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现：S1：建立封装结构体，所述封装结构体包括多个参数变量，所述多个参数变量与所述可编程逻辑控制器连接的多个伺服驱动器的待设置参量一一对应；S2：根据所述封装结构体建立地址映射结构，所述地址映射结构将各伺服驱动器的地址映射到所述封装结构体；S3：建立多轴控制模块，并根据所述封装结构体和地址映射结构通过所述多轴控制模块使用多轴控制模式驱动各所述伺服驱动器。

在实际应用中，所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

如图6所示，本发明的另一个实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。图6显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图6未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图6中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图6所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图6中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理器单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种伺服控制方法。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种伺服控制方法，应用于可编程逻辑控制器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的伺服控制方法，其特征在于，所述S2进一步包括：

3.根据权利要求1所述的伺服控制方法，其特征在于，所述建立多轴控制模块进一步包括：

按照所述伺服驱动器的控制流程建立功能模块；

将所述功能模块进行编译并生成执行指令。

4.根据权利要求3所述的伺服控制方法，其特征在于，所述S3进一步包括：

5.根据权利要求1-4中任一项所述的伺服控制方法，其特征在于，在所述S1之前，所述伺服控制方法还包括：初始化所述伺服驱动器。

6.一种应用于权利要求1-5中任一项所述伺服控制方法的伺服控制装置，其特征在于，包括控制器、结构体单元、地址映射单元和多轴控制单元，所述控制器配置为：

7.根据权利要求6所述的伺服控制装置，其特征在于，所述多轴控制单元包括控制单元和编译单元，其中

8.一种伺服控制系统，其特征在于，包括如权利要求6或7所述的伺服控制装置、网络交换机、人机交互装置和多个伺服驱动器，其中：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。