CN114619639B - 一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法，根据需求动态制定电机使用计划，设计成表输入控制器；根据输入表，自动计算最小所需驱动器数量，将驱动器按照功率由小到大顺序编号，并在尽可能减小驱动器功率切换频率的前提下，根据电机运行所需功率来动态选择驱动器运行功率；采用驱动器排序中头尾向中间分配的方式分配驱动器，最后生成电机动态分配驱动器的分配方案。本发明一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法，克服了以往电动注塑机中一个驱动器控制一个电机造成的驱动器资源浪费问题，通过提供注塑机电机动态分配驱动器的分配方案，实现了少量驱动器对多个电机的资源优化控制。

Description

一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法

技术领域

本发明属于智能制造领域，尤其是涉及一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法。

背景技术

由于电动注塑机高速、高精度等特点已经广泛应用到家电、医疗、包装等塑料制品的生产。电动注塑机的核心是伺服系统，一般由一个伺服驱动器和一个伺服电机组成。现有控制方法，都是一套伺服系统控制一个执行机构。在实际生产过程中并不是所有执行机构都是同时执行的，这样的控制方式浪费了驱动器资源。多伺服驱动控制多电机的混控方案可以解决这个问题，但是目前缺乏一种驱动器到电机的自动分配方法。

发明内容

本发明提出一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法，以提高资源利用率，减少资源浪费，同时减少工业实践中所需的驱动器数量，达到减少工业成本的目的。

第一方面，本发明提供一种自动计算最小所需驱动器数量的方法，所述方法包括：

在运行前可根据需求动态制定电机使用计划，设计成表输入控制器；

根据输入表，系统自动计算最小所需驱动器数量，将驱动器按照功率由小到大顺序编号；

第二方面，本发明提供一种为电机动态分配驱动器策略，所述方法包括：

根据电机运行所需功率来动态选择驱动器运行功率；

尽可能减小驱动器功率切换频率；

从两个方向开始分别分配不同功率的驱动器，即采用驱动器排序头尾向中间分配的方式分配驱动器。

本发明一种自动计算最小所需驱动器数量的方法，控制器位于驱动器和电机之间，代码运行在控制器上。在电动注塑机中，驱动器和电机通常有两种运行功率用以驱动不同功能的电机，分别设为功率G1和功率G2，例如像中子、顶针等电机功耗比较小，通常只需要低功率的驱动器就能驱动；而像模板、储料等电机，则需要较大功率的驱动器驱动。而每一个驱动器的运行功率可以由外部电路来进行选择，因此驱动器可以在运行时切换功率，从而驱动不同功能的电机。为了增加资源利用率，因此在已知各电机运行功率以及各电机运行的同步关系时，首先通过递归遍历的方法遍历电动机运行的资源需求表，需要确定所需的最小驱动器数。然后为减少驱动器电路切换频率，采用头尾向中间分配的方式分配驱动器，在必要时才进行驱动器的功率转换。最后生成电机动态分配驱动器的分配方案。

控制系统初始状态为所有驱动器均空闲且可用，所有电机均未分配驱动器，假设输入的电机同步运行关系具有传递性（即A电机和B电机需要同步运行，B电机和C电机需要同步运行，则A电机和C电机也会同步运行），设定待扫描集合P（初始情况下 ），一个空队列T，设驱动器所需数量为M（M初值为1），电机编号为X1、X2……Xi。则算法步骤如下。

1. 将X1加入队列T，从P中移除X1。

2. 若队列T为空，则任取集合P中的一个电机，将其加入队列T；若集合P为空，则跳转至步骤4。获取队列T的头部记为Xi。

3. 遍历输入表，查找所有与Xi同步运行且在集合P中的电机，将这些电机从集合P中移除，并将其加入队列T，此时队列T的长度设为M，则 ，将Xi从队列T中移除。跳转到步骤2。

4. 此时得出驱动器所需数量为M，则使用的驱动器集合记为T。实际运行时，为减少驱动器变换功率的次数，运行G1功率的电机时，分配的驱动器从1开始往后分配；运行G2功率电机时，分配的驱动器从M开始往前分配。必要时切换驱动器电路，将驱动器功率转换至电机所需功率。

本发明一种自动计算最小所需驱动器数量的方法，在得到混控控制表并提供给控制器后，控制器中的复用控制模块首先会读入混控控制表，之后随着注塑机开始运作，复用控制模块会依据各步骤时对应使用到的电机以及此时对应的驱动器，动态建立驱动器和电机之间的映射，从而完成注塑机的正常工作。

本发明提出的注塑机电机动态分配驱动器方法，克服了以往电动注塑机中一个驱动器控制一个电机造成的驱动器资源浪费问题，通过提供注塑机电机动态分配驱动器的分配方案，实现了少量驱动器对多个电机的资源优化控制。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法实施例提供的系统整体的示意图；

图2 为本发明一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法的基本思路；

图3为本发明一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法的实施例提供的程序流程图；

图4 为本发明一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法的混控控制表示例。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术要求电动注塑机每个驱动器都对应一个电机，但是往往不是所有电机都会同时使用，因此很多时候驱动器只是单纯上单但并没处于运动状态，这会导致资源极大的浪费，同时也会加大工业成本。同时，由于不同电机运行所需功率不同，而驱动器可以根据外部电路来决定自己的运行功率，因此驱动器可以根据所要驱动的电机的功率来动态切换自己的功率，从而实现电机的正常运行。但驱动器频繁切换外部电路，会导致控制出现抖动等不稳定现象。

针对上述存在的问题，本发明提出一种为注塑机电机动态分配驱动器的方案。利用控制器来控制驱动器与电机的动态连接关系，对不处于运动状态的电机，通过外部电路保持其上电状态，防止其因为掉电而被外力所移动，然后将驱动器分配给需要运动的电机，确保机器能正常运行。同时提出一种驱动器分配方案，以减少驱动器功率切换频率，从而提高系统稳定性。下面通过几个具体实施例对该方案进行详细说明。

图1为本发明实施例提供的系统整体的示意图，控制器位于驱动器和电机之间，本发明实施例的代码运行在控制器上。在电动注塑机中，驱动器和电机通常有两种运行功率用以驱动不同功能的电机，分别设为功率G1和功率G2，例如像中子、顶针等电机功耗比较小，通常只需要低功率的驱动器就能驱动；而像模板、储料等电机，则需要较大功率的驱动器驱动。而每一个驱动器的运行功率可以由外部电路来进行选择，因此驱动器可以在运行时切换功率，从而驱动不同功能的电机。为了增加资源利用率，因此在已知各电机运行功率以及各电机运行的同步关系时，如图2所示，本发明首先通过递归遍历的方法遍历电动机运行的资源需求表，需要确定所需的最小驱动器数。然后为减少驱动器电路切换频率，采用头尾向中间分配的方式分配驱动器，在必要时才进行驱动器的功率转换。最后生成电机动态分配驱动器的分配方案。

表1为一张电动机运行的资源需求表，表中记录了各电机运行功率以及各电机运行的同步关系，共有N个电机 ，假设驱动器足够。

表1 电机编号、电机功率和具有同步运行关系的电机编号

电机编号	电机功率	具有同步运行关系的电机编号

系统初始状态为所有驱动器均空闲且可用，所有电机均未分配驱动器，假设输入的电机同步运行关系具有传递性（即A电机和B电机需要同步运行，B电机和C电机需要同步运行，则A电机和C电机也会同步运行），设定待扫描集合P（初始情况下 ），一个空队列T，设驱动器所需数量为M（M初值为1）。则算法步骤如下，见图3所示。

1. 将X1加入队列T，从P中移除X1。

2. 若队列T为空，则任取集合P中的一个电机，将其加入队列T；若集合P为空，则跳转至步骤4。获取队列T的头部记为Xi。

3. 遍历输入表，查找所有与Xi同步运行且在集合P中的电机，将这些电机从集合P中移除，并将其加入队列T，此时队列T的长度设为M，则 ，将Xi从队列T中移除。跳转到步骤2。

4. 此时得出驱动器所需数量为M，则使用的驱动器集合记为T。实际运行时，为减少驱动器变换功率的次数，运行G1功率的电机时，分配的驱动器从1开始往后分配；运行G2功率电机时，分配的驱动器从M开始往前分配。必要时切换驱动器电路，将驱动器功率转换至电机所需功率。

依据上述方法，本发明提出的注塑机电机动态分配驱动器的分配方案可以用一张混控控制表来描述。图4是一种混控控制表示例，其中左边三列是用户的输入，描述的注塑机运作的各个步骤以及各个步骤对应使用到的电机。各个步骤串行执行，在某些步骤可能需要多个电机共同运作。而最右边一列即借助本发明提出方法得到的在各个步骤用于控制电机的驱动器编号。

在得到混控控制表并提供给控制器后，控制器中的复用控制模块首先会读入混控控制表，之后随着注塑机开始运作，复用控制模块会依据各步骤时对应使用到的电机以及此时对应的驱动器，动态建立驱动器和电机之间的映射，从而完成注塑机的正常工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (3)

1.一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法，其特征在于，应用于电动注塑机中的控制设备，所述方法包括：根据需求动态制定电机使用计划，设计成表输入控制器；根据输入表，将驱动器按照功率由小到大顺序编号，根据电机运行所需功率来动态选择驱动器运行功率并自动计算最小所需驱动器数量；采用驱动器排序头尾向中间分配的方式分配驱动器，最后生成电机动态分配驱动器的分配方案，该方案能够尽可能减小驱动器功率切换频率；

在本方法的设计中，控制器位于驱动器和电机之间，代码运行在控制器上，控制系统初始状态为所有驱动器均空闲且可用，所有电机均未分配驱动器，假设输入的电机同步运行关系具有传递性，设定待扫描集合P，一个空队列T，设驱动器所需数量为M，电机编号为X1、X2……Xi，则算法步骤如下：

第一步，将X1加入队列T，从P中移除X1；

第二步，若队列T为空，则任取集合P中的一个电机，将其加入队列T；若集合P为空，则跳转至步骤四，获取队列T的头部记为Xi；

第三步，遍历输入表，查找所有与Xi同步运行且在集合P中的电机，将这些电机从集合P中移除，并将其加入队列T，此时队列T的长度设为M，则，将Xi从队列T中移除，跳转到第二步；

第四步，此时得出驱动器所需数量为M，则使用的驱动器集合记为T；实际运行时，为减少驱动器变换功率的次数，运行G1功率的电机时，分配的驱动器从1开始往后分配；运行G2功率电机时，分配的驱动器从M开始往前分配。

2.根据权利要求1所述的一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法，其特征在于，所述方法还包括：注塑机电机动态分配驱动器的分配方案使用一张表来表示，表中包括注塑机的各个步骤、各步骤用到的电机、以及各步骤电机对应的驱动器。

3.根据权利要求1所述的一种为注塑机电机动态分配驱动器的方法，其特征在于，切换驱动器电路，将驱动器功率转换至电机所需功率。