TW200405147A

TW200405147A - Pulse output function for programmable logic controller

Info

Publication number: TW200405147A
Application number: TW092100261A
Authority: TW
Inventors: Alan D Mcnutt
Original assignee: Siemens Energy & Automat
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-04-01
Also published as: US20030220702A1; US20050278130A1; US7668674B2; CN100474190C; EP2315091A2; US7747398B2; EP1461669B1; EP2315091A3; US7596462B2; WO2003060615A2; TWI282045B; EP1461669A2; CA2472018A1; US7158900B2; CN1613035A; WO2003060615A3; US20050267701A1; US20050273287A1; CA2472018C; US6865425B2

Description

200405147 ‘_議發明所屬之技術領域、先前技術、內容、實施方式及圖式簡單說明) •相關申請案對照：本申請案主張下列專利審查中之臨時申請案之優先權，且其將整個地結合於本文供參考：2002年1月7曰申請之美國申請案序號60/346, 488號；及2002年6月 3日申請之美國申請案序號60/384, 979號。 (一）發明所屬之技術領域：本發明有關控制器之領域，且更特別地，有關一種用於產生可程式規劃邏輯控制器之脈波的方法。 (二）先前技術：諸如可程式規劃邏輯控制器之控制器常係使用於控制產業上之過程，若干產業上之過程結合移動裝置，諸如能被可變頻率脈衝串控制之任何裝置，包括移動控制器，如步進馬達控制器、伺服控制器、作動器（a c t u a t 〇 r )控制器，等；移動驅動器，如步進驅動器、伺服驅動器，等；及/ 或作動器，如步進馬達、伺服馬達、線性馬達、馬達、球螺旋、伺服閥、液壓作動器、氣動閥，等。脈衝產生器可產生串列之脈衝，稱爲脈衝串，其可使用來影響移動裝置的操作。 (三）發明內容：本發明之至少一個較佳實施例係包括含有獲得第1位置 ’第2位置及在第1位置和第2位置間之移動用最大移動參數之方法。此方法另包括產生含有移動用之目標頻率之數値表，此數値表另包括脈衝寬、脈衝計數及對應多數目標頻率之每個目標頻率之不同脈衝寬。此方法另包括從脈衝產生器輸出至少部份數値。本發明之至少一個較佳實施例係包括含有獲得第1頻率及第2頻率之方法。此方法另包括產生含有介於第1及第2頻 200405147 率間之多數目標頻率之數値表，此數値表另包括脈衝寬、脈衝計數及對應多數目標頻率之每個目標頻率之不同脈衝寬。此方法另包括輸出至少部份之數値到移動裝置。此方法另能包括經網際網路（Internet)輸出至少部份之數値。本發明之至少一個較佳實施例係包括含有次增量時脈計數導出（sub-incremental clock-count-derived)脈衝產生器之裝置。本發明之至少一個較佳實施例係包括含有配合藉在加速和減速期間從時脈計數之即時次增量加算（real-time sub-incremental addition of clock count)導出之每個脈衝寬插入於預先算出之中間脈衝輸出頻率之間而從第1脈衝輸出頻率變爲第2脈衝輸出頻率之脈衝產生器之裝置。本發明之至少一個較佳實施例係包括含有算術邏輯單元 (arithmetic logic unit)之系統。此系統另包括貯存有預先算出之目標脈衝寬之表、脈衝寬之變化，依受限制之半對數分佈方式（constrained semi-logarithmic distribution)而分佈之脈衝計數之記憶體，該記憶體係經管道機構 (pipeline mechanism)而接至該算術邏輯單元。此系統另包括配合以既定之脈衝計數間隔從該記憶體將每個該目標脈衝及脈衝寬之變化下載至該算術邏輯單元，同時保持對被該算術邏輯單元所產生之脈衝寬之控制之狀態機器 (state machine) 〇 (四）實施方式：第1圖係本發明之方法1 0 0 0之較佳實施例之流程圖。於一些實施例上，方法1 0 0 0能配合操作移動裝置之脈衝產生器而被使用。移動裝置可係爲能被可變頻率脈衝串控制之任何裝置，包括移動控制器，如步進馬達控制器、伺服控制器、作動器（actuator)控制器，等；移動驅動器’ 如步進驅動器、伺服驅動器，等；及/或作動器，如步進馬達、伺服馬達、線性馬達、馬達、球螺旋、伺服閥、液 -6- 200405147 S作動器 '氣動閥，等。應明瞭者脈衝產生器係產生系列之脈衝’稱爲脈衝串。依本發明之某些實施例，可變頻率脈衝產生器能產生脈衝頻率、脈衝計數、脈衝寬、及/或微分脈衝寬（亦稱爲”脈衝寬之變化”）會變化之脈衝串。在移動裝置上’脈衝串之頻率能控制速度及/或脈衝計數能控制移動位置。在動作11 0 0上’脈衝產生器之使用者能產生移動控制形態（profile)。使用者能提供移行所需之角及/或直線距離及移動此段距離之速度。於某些實施例上，使用者能提供最大速率、最大加速度 '加速度對時間之最大變化（有時稱爲"急變”"j e r k ”）或指定爲”急變時間”）、及/或對時間之急變之最大變化。使用者能決定性地及/或經驗地決定這些數値俾達成所要之機器移動及/或避免不要之效應，如馬達停止、馬達滑移、或其它之移動裝置之問題（例如，應力過大、失去被輸送物件與輸送帶間之摩擦、液體跳動（flingingC>fliqUicis)，等）。在響應方面係實現移動控制形態。於一些實施例上’移動控制形態在位置對時間圖上指出移動裝置所要之位置及時間。於另外之實施例上，移動控制形態能在頻率對時間圖上指出所要之移動裝置之頻率遞變（frequency ramp)。此移動控制形態能包含起始及結束頻率，且能係爲直線、曲線、或在頻率間之直線或曲線部份之組合。可根據使用者之輸入，在一些情況上，移動控制形態能反映出S -曲線，此曲線係從起始頻率〃起飛"（"take-off”）逐漸遞昇頻率之變化，然後到”降落"（"landing”）在逐漸遞減頻率變化之結束頻率，如此，可避免在起始及結束頻率附近急劇改變頻率。移動控制形態能作成，例如，時間-頻率點之表（t a b 1 e of time-frequency points)而被記存。其它可能之圖可包括 200405147 位置對脈衝計數、頻率對脈衝計數、速率對時間、速率對位置、加速度對時間、加速度對脈衝計數、加速度對位置、加速度對頻率、及/或加速度對速率。在此一提者移動控制形態能直接地提供一些參數，及能簡接提供其它之移動參數。例如，移動控制形態能直接地敘述起始位置、結束位置、及在起始和結束位置間移動所耗之時間，其能簡接地敘述移動之平均速率。於動作1 2 0 0上，能將移動控制形態貯存於，例如記憶體內，留待爾後之擷取。在動作1 3 00上，能藉，例如，可程式規劃邏輯控制器（"PLC”）之脈衝產生器模組之移動控制處理器擷取移動控制形態。於動作1 4 0 0上，移動控制處理器能自移動控制形態載入第1及第2頻率及能計算多數之中間頻率。移動控制處理器能尋找這些頻率以調整每個脈衝之脈衝寬俾能達成特定應用上之頻率（對應速率）、加速度、及/或加速度變化之規範，同時能符合中間及/或總脈衝計數（對應距離）之規範。因每個脈衝皆具有限寬度且脈衝寬能在脈衝列內變化，在目前典型之應用上，新的脈衝寬値需能涵蓋每秒幾個時脈到每秒千百個時脈或百萬個時脈。對用於應付多樣之末端使用需求之移動控制處理器，涵蓋之移動參數（例如，頻率加速加、時間及/或距離等）之範圍能用浮點數値、及/或具有大量有效數目字（significant d i g i t s )之多樣之固定點格式代表及計算之參數。於本發明之一些實施例上，數値能在需用前被計算，並貯存於記憶體內以便爾後擷取及即時（real time)使用。本發明之至少一個實施例，係在移動開始前能計算與數値係介於移動控制形態之第1及第2頻率之間之多數頻率有關聯之數値（例如，脈衝寬、脈衝寬之變化、及/或脈衝數 200405147 ，等）並能將這些數値貯存於記憶體。在執行移動之際，能以既定之脈衝計數之間隔從記憶體擷取這些數値。在被擷取之數値之間隔期間發出之各個脈衝之脈衝寬能對每個脈衝之脈衝寬之變化以簡單之線性加法進行計算，進而即時地完成在與多數之中間頻率有關聯之脈衝寬之預先計算値之間之插置（interpolation)計算。移動開始前之數値之計算，當計算時間不受限制時能用有限容量、成本、及/或功率之處理器計算到所要之精確位準。與極爲稀少之多數中間頻率有關聯之數値能使預先計算之資料貯存於有限容量、成本、及/或功率之記憶體內。於一些情況上，藉在兩個預先計算點間之簡單加算插入法以改變每個脈衝係比只利用多數之中間頻率更能達成接近所要之移動控制形態之槪算，且同時，對每個產生之脈衝需要新的可使用之數値之計算裝置，其成本、容量及/或功率不需大。脈衝係被定義爲含有邏輯”1”及邏輯”〇”之期間（period) 之事件（event)，對每個脈衝之脈衝寬進行簡單之定値加算會產生頻率之非線性改變，因頻率係脈衝寬之倒數之故。對脈衝寬持續進行定値之加算會使頻率對時間產生顯著之非線性變化、產生低頻之加速度低、高頻之加速度高。爲了達成對指定之頻率形態之既定所需之依附性（a d h e r e n c e ) ，多數中間頻率之點間之間隔需被控制，進而能控制因對脈衝寬進行之常數之插入加算所產生之曲率（curvature)。對形態之定常加速度領域，該曲率係隨著頻率値愈低而愈 200405147 顯著。依半對數級數（semi-logarithmic progre ；等地，對每個上昇之頻率之間隔增加相同之前既定百分比），能達成點之分佈，藉此能將更多率値較低之處，該處需要較注意曲率控制，從時間上分佈之點少之點數達成對形態所需依附完全依照此半對數分佈方式分佈之結果在頻之較高頻率部份上分佈之點數很少。對包含加受到控制（S曲線、或受控”急變”）之頻率形態，率上能含有足夠之點以敘述，到所需要之精確加速度之領域和低加速度領域間之所要之有限或無加速度（定常速率）。藉半對數級數間接表算之頻率點間之漸增間隔係受到束縛、或限制與代表S -曲線所需之預期之曲率範圍上，或有情況，一致之一些最大間隔上之點。另外，因例如，載入一組新數値所需之處理時間之需求、及/或可認識之間隔要大於目前之求，兩點間之最小間隔實際上，有受到限制。數分佈方法算出之間隔係要予以檢查並適宜地不致小於在執行系統上受限之情況下得出一些每個脈衝寬能藉計數出一些適當地較高頻率時脈事件（clock event)之整數而產生，此時脈】代表貯存之脈衝寬之數値，而對目前之數値加數皆能使每個脈衝寬產生變化。爲了達成具有所之頻率加速度、及/或脈衝計數之範圍，本發明 ;s i ο η )(或同一個頻率之之點置於頻而能比以在性之位準。率變化領域速度之變化於較高之頻水準，在高加速度變化书之預先計，俾提供在限之加速度器中斷響應脈衝寬之要因此，半對加以限制使最少點數。之主時脈之終件之數能一正數或負要精確水準之至少一個 -10- 200405147 實施例係以時脈事件之整數及時脈事件之亞整數（sub-integral) 或分數代表脈衝寬之改變。對每個產生之脈衝寬、時脈事件之分數部份不需以時脈事件之非整數陳述，而能累積在指定之插入間隔內，每個脈衝寬變化之加算（a d d i t i ο n s)。俟分數或亞整數部份之累積超過全部數値之該時點，此全部數値即能成爲對每個脈衝寬言，被陳述之整數時脈事件之一部份。在動作1 5 0 0上，任何或全部之計算値能被調整以符合既定之移動限制條件及/或參數。對於本項之用途，移動限制條件能包括頻率、頻率對時間之一次微分（first derivative) 及頻率對時間之二次微分（second derivative)之限制項目。移動限制項目另能包括角及/或直線位置、速率、加速度、急變（j erk)(加速度對時間之一次微分）、及/或加速度對時間二之次微分。在此一提者是這些用微分陳述之限制項目可用既定之時間微分値（遞增量）來作近似運算。例如，急變能以最大可容許加速度値被選定之時間遞增量所除 (d i v i d e d )以行近似運算。其它之例，規範之最小移動時間亦能沿例運算。移動限制能施加於移動控制形態之任何領域。例如，當步進馬達轉軸之位置首次開始改變時，爲避免可能之阻抗 (challenges)，如滑動（slippage)，可將急變限制於既定量 ’例如每秒〇 · 〇 1弧角（r a d i a η )，或每秒〇 . 〇 1 m m。在動作1 6 0 0上’將計算及/或調整之値塡於表內。表之每一列係包含具有對應之脈衝寬之各個不同中間頻率、脈 200405147 衝寬之變化、及/或脈衝計數。兩個相鄰之列可視爲含有相 W 之中間頻率對（pair of intermediate frequencies)。在動作1 7 0 0上，P L C之脈衝產生器能讀取表內之數値而輸出脈衝列。表內之數値係提供給脈衝產生器之移動控制處理器’此脈衝產生器可包括管道機構（p i p e丨i n e mechanism)、算術邏輯單元（"alu”）、及/或控制狀態機器 ° A LU可藉對每個後續之脈衝寬値添加被供給之脈衝寬之正或負之改變而對表示之脈衝寬之數目提供脈衝寬之插入之中間値。A L U可添加代表主時脈事件之整數及非整數或分數之値，累積多數脈衝寬上之主時脈事件之分數，直到此累積數超過全部數止，然後被加入陳述之脈衝寬。狀態機器能以既定之間隔管理表內數値讀取之控制及脈衝列之輸出’前述之既定間隔能在維持脈衝寬之控制之際藉指令及/或外部事件而無限地被遲延（deferred)、中斷、及/或再啓動。在動作1 8 〇 0上，係對移動裝置提供脈衝列。脈衝列能經直接連線及/或網路連線，如網際網路連線，而提供給脈衝產生器。脈衝列能以數位或類比信號方式提供。第2圖係爲本發明之系統2 ο ο 〇之較佳實施例之方塊圖。系統2 0 0 0係包括含有經連結器2 1 3 0而接至脈衝產生器 21 4〇之主處理器2120之可程式規劃邏輯控制器（nPLC”） 2 1 0 0 °於一些實施例上，脈衝產生器2 1 4 0可接至諸如系統背板（backplane)及/或PLC2100之擴充之輸入/輸出匯流排。脈衝產生器2140能作成爲PLC2100之一體單元。亦即， -12- 200405147 裝設後，脈衝產生器2 1 4 0可係爲P L C 2 1 0 0之部件，而非分開之單元。脈衝產生器2 1 4 Ο可包括具有記憶體2 1 6 Ο，如雙璋R A Μ，之移動處理器2 1 5 0。於其它之實施例上，移動處理器能係爲應用特定積體電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，依本發明之一個實施例，此 A S I C係被設計成在其硬體及/或韌體上能執行方法之至少一部份。另外在其它之實施例上，移動處理器2 1 5 0能係爲現場可程式之閘陣列（Field Programmable Gate Array， FPGA) 〇記憶體2 1 6 0內可貯存能以軟體實施之指令，這些指令能採用本項技術上熟知之眾多形式之任一種。脈衝產生器 2 1 4 0亦能包括通訊介面2 i 7 〇，諸如匯流、連結器、電話線介面、無線網路介面、行動電話（c e 1 1 u 1 a r )網路介面、區域網路介面、寬頻電纜介面，等。脈衝產生器2 i 4 〇能接至與p L c 2丨〇〇分開之移動控制器 2 3 0 0。移動控制器2 3 〇〇能接至移動驅動器及/或作動器 2 4 0 0。脈衝產生器2 1 4 0另能經網路2 5 0 0接至與P L C 2 1 0 0 分離之移動控制器2 6 0 0。網路2 5 0 0能係爲公眾交換電話網路、無線網路、行動電話網路、區域網路、網際網路，等。移動控制器2600能接至移動驅動器及/或作動器2 7 0 0 。再者’脈衝產生器2140能接至與PLC2100成一體之移動控制器2 1 8 0。移動控制器2 1 8 0能接至移動驅動器及/或作動器2 2 0 0。資訊裝置2900，諸如傳統電話、電話類裝置、行動電話、 200405147 行動終端機、藍芽裝置、通訊器、呼叫器、傳真機、電腦終端機、個人電腦，等，也能接至網路2 5 〇〇。資訊裝置2 9 0 0 能用來程式化脈衝產生器2 1 4 0，與脈衝產生器2丨4 〇互動 ’及/或監視脈衝產生器2140。第3圖係爲本發明之資訊裝置3 〇〇〇之較佳實施例之方塊圖。資訊裝置3 0 0 0能代表第2圖之資訊裝置29〇〇。資訊裝置3 0 0 0能包括熟知之部件，如1或多個網路介面3丨〇〇、1或多個處理器3 2 0 0、1或多個內含指令3 4 〇〇之記憶體 3300、及/或1或多個輸入/輸出（1/〇)裝置35〇〇、等。於一個實施例上，網路介面3 1 0 0能係爲電話、行動電話、行動電話數據機（c e 11 u 1 a r m 〇 d e m )、電話資料數據機、傳真數據機、無線傳收器、乙太（E t h e r n e t)卡片、電纜數據機、數位用戶（d i g i t a 1 s u b s c r i b e r )線介面、橋接器、集線器（h u b ) 、路由器（router)、或其它相似之裝置。每個處理器3 2 0 0能係爲商業上可購得之一般用途之微處理器’於其它之實施例上，處理器能係爲應用特定積體電路（A S I C )或現場可程式閘陣列（F p g A )，依本發明之一個實施例’此FPGA已被設計成在其硬體及/或韌體上執行方法之至少一部份動作。記億體3 3 0 0能結合至處理器3 2 0 0，且能貯存適於被處理器3 2 0 0依本發明之方法之1個或多個動作執行之指令 3 4 0 0。記憶體3 3 0 0可係爲能貯存類比或數位資訊之任何裝置’諸如硬碟、隨機存取記憶體（RAM)、唯讀記憶體（ROM) 、快門式（flash)記憶體、光碟、數位多功能光碟（DVD)、碟帶、軟性碟碟、及其等之任何組合。 200405147 指令3 4 0 0能以軟體執行，其能採用本項技術上熟知之眾多形式之任一種。任何輸入/輸出（I/O)裝置3 5 0 〇能係爲聲訊及/或視訊裝置，包括，例如，監視器、顯示器、鍵盤、鍵板（k e y p a d) 、觸控板指標裝置、麥克風、揚聲器、視訊攝影機、攝影機、掃瞄器、及/或印表機，這些I/O裝置皆含有能附裝或連接之通訊埠。本發明之一個較佳實施例係包括使p L C經步進驅動控制器接至步進馬達之位置或移動模組。此模組之一些較佳實施例本文有時會稱爲E Μ 2 5 3移動模組。P L C之一些較佳實施例本文有時會稱爲S 7 - 2 0 0。步進馬達之一些較佳實施例，本文有時會稱爲Simo step Ρ50馬達。步進驅動控制器之較佳實施例，本文有時會稱爲Simodrive FM Step Drive。 (EM 2 5 3移動模組之特徵） E Μ 2 5 3移動模組能表明其本身係爲1個智慧型模組並能提供本地輸入及輸出俾與，例如，本文規範之單軸步進馬達行介面。此模組和S 7 - 2 0 0 PLC係經擴充之I/O匯流排而相互通訊。另外，能提供適當之硬體以支援PLC或模組啓動之通訊。 Ε Μ 2 5 3移動模組能提供每秒1 2脈衝（p p s )至每秒2 0 0 Κ 脈衝（pps)之脈衝輸出以行移動控制。若此脈衝率之跨距 (span)不能以單一範圍提供時模組韌體則會根據模組組態上規範之最大速率自動地選擇動作範圍。根據最大速率 (MAX — SPEED)，模組能運算該範圍之最小速率（MIN — SPEED)。 200405147 能支援之範圍如下述：速率範圍最小速率最大速率爲2K pps 1 2 p p s 最大速率爲1 OK pps 6 0 p p s 最大速率爲50K pps 3 0 0 p p s 最大速率爲2 00K pps 1 2 0 0 p p s (EM 2 5 3移動模組程式介面） S 7 - 2 0 0程式軟體能提供三種功能以構組模組、產生形態、執行模組動作（控制及狀態監視）。構組功能能指導使用者登錄所要之參數。形態產生功# 係提供使用者登錄對每個移動形態所要之資訊。每個移動形態所要之資訊然後被轉換成具有移動辨識號碼之一系列步進。俟使用者登錄構組及全部移動形態所需之資訊後_ 1個移動所要之系列之步進能被彙總於本文所規範之表內。V記憶體之指標子（point er)能被貯存於設在模組上之SDB 部。然後能將V記憶體及SDB兩者之資料段下載到PLC ° 使用PCALL指令之程式庫指令（library instruction)及其對應之副程式（subroutine)能提供作爲控制模組之動作之標準功能。使用者能藉使程式庫指令之執行狀態致能 (e n a b 1 i n g )而監視模組之動作。 (擴充之I/O匯流排介面）模組能提供10-釘腳之軟銅帶電纜以連接至PLC或前1 個I/O擴充模組上之擴充I/O匯流排介面。其上另能設置 10-釘腳軟銅帶接頭（公接頭）俾另外之I/O擴充模組能與其 200405147 連接。模組能回送下列之I D碼0 x 2 1俾辨識模組： (a) 智慧型模組 (b) 離散（Discrete)I/0 (c )無輸入 (d )有8個離散之輸出模組能設置雙通訊埠之記憶體，能經此通訊埠而與P L C 通訊。能使用MPI或更有效率之資料段資料傳送（Block Data Transfer)來存取模組之構組資訊。模組能利用最多1 個MPI要求（request)及/或多個資料段資料傳送（BDT)要求而與S7-200 CPU進行每筆之資料交易（trasaction)。作爲接上電源時之初始化（initial izat ion)之一部份，模組能消除在雙埠RAM組（RAM Bank)之0到7組內之資料。分配給智慧型模組之5 0個位元線之S Μ資料區係定義於表 1 (此定義係假定此模組係爲I/O系統內之第1個智慧型模組而下者）。爲了使CUR_POS及CUR_SPEED値相互一致，模組之硬體設計能提供自動地擷取此兩數値之設施。 200405147 表1 雙埠RAM記憶體組定義（第8組到第1 5細） SM地址敘述 S Μ B 2 0 0 到模組名（16個ASCII字元）SMB200係爲第1字元。 SMB215 π E Μ 2 5 3 位置 π S Μ Β 2 1 6 到軟體版次號碼（4個ASCII字元）SMB216係爲第 SMB219 1字元。 SMB22 SMB22 〇到 1 錯誤碼（S Μ B 2 0 0係爲錯誤碼之最大有效位元 (Most S i g n i f i c a t B i t，M S B ) 〇〇〇〇〇 -無錯誤 0 0 0 l -無使用者電力 0 0 0 2 -未呈現組態方塊 ο ο 〇 3 -組態方塊指標子錯誤〇〇 04-組態方塊之大小超過可用之V記憶體 0 0 0 5 -不符規定之組態方塊格式 0 0 0 6 -規範過多之形態 0 0 0 7 -不符規定之 0 0 0 8 -不符規定之 0 0 0 9 -不符規定之 000Α -不符規定之 000Β -不符規定之 0 00 C-不符規定之 0 0 0D-不符規定之 000Ε-不符規定之 0 0 0 F -不符規定之 0 0 1 0 -不符規定之 0 0 1 1 -不符規定之 0 0 1 2 -不符規定之 0 0 1 3 -不符規定之〇〇 1 4 -不符規定之 0 0 1 5 -不符規定之 0 0 1 6 -不符規定之 0 0 1 7 -不符規定之 0 0 1 8 -不符規定之 0 0 1 9 -不符規定之 0020至FFFF-保是 STP_RSP 規範 L I Μ -規範 LIM +規範 FILTER_TIME 規範 MEAS_SYS 規範 R P _ C F G規範 PLS/REV ft UNITS/REV 値 PR_ZP__CNT 値 JOG_INCREMENT {I MAX_SPEED 値 SS_SPD fg RP_FAST 値 RP_SLOW 値 JOG_SPEED fl ACCEL_TIME 値 DECEL_TIME 値 JERK_flME 値 BKLSH_COMP 値 SMB222

輸入 (LSB /輸出狀態-反映模組輸入/輸出之狀態 :Least Significant Bit:最小有效位元） LSB 6 5 4 3 2 1 0 0 0 STP LMT- LMT+ RPS ΖΡ

MSB 7

DIS

DIS STP LMT- LMT+ RPS ZP 入入輸輸入制制輸限限關入能出動動開輸失輸移移點衝出止向向考脈輸停逆正參零〇:無電流流通1 〇:無電流流通1 〇:無電流流通1 〇:無電流流通1 0:無電流流通1 〇:無電流流通1 111111 、、λ、/λ、、χ、、χ、、χ、、χ 流流流流流流流流流流流流電電電電電電有有有有有有 -18- 200405147 當偵測出資料狀態上有錯誤情況或變化時，模組能藉更新對應於模組位竃之S Μ地點而指出錯誤情況或變化。如果係爲第1個模組時則依需要更新S Μ Β 2 〇〇至S Μ Β 2 4 9俾報告錯誤情形。如果是第2個模組時則更新S Μ Β 2 5 0至 S Μ Β 2 9 9 ;其它則依此類推。模組能執行模組之記億體組1 5到1 2 7對P L C所啓動之通訊。模組無需執行記憶體組1 2 8至2 5 5對P L C之通訊。 (模組組態及形態）組態及形態之資料兩者能貯存在P L C之V記憶體內。Ε Μ 2 5 3移動模組能使用p L C內S Μ地點上供給之指標子値而存取其之組態及形態資訊。組態/形態表能分成三部份。第1部份是組態資料段，其能包含用來建置（set-up)模組俾準備執行移動指令之資訊。第2部份係互動資料段，其能藉使用者程式支援移動參數之直接建置。第3部份能包含〇到64之形態資料段，每個資料段能敘述可被模組執行之既定移動動作組態資料段互動資料段形態資料段在模組能執彳了被形態化（p r 〇 f i 1 e d )之移動前，可執行計| 以將形態資料段上提供一般速率及位置資料轉換成實際上執行移動所需之特定資料及動作。不管何時，只要模組首次看到形態時即執行計算，但是爲改善對爾後之形態之執行之響應性，模組上能設置可貯存最多爲4個形態之全部 -19- 200405147 執行資料之快取暫存記憶體（C a C h e rn e m 〇 r y )。當使用者下 · 達執行指定之形態之指令時模組則檢查此形態是否駐留在快取暫存記憶體內。如果是的話，則立即執行形態。如果無駐留的話，模組則先將該形態從P L c之V記情p移入快取暫存記憶體後才執行。开夕_之快取暫存gS te、體係如先進先出（FIF q )丨宁列那樣動作’依前次執行形態之時間循序執行。當使用者下達執行形態時該形態即成爲最新登錄者，而與其是否已事先駐留於快取暫存記憶體無關。如果要被執行之形態目前未駐留® 在快取暫存記憶體內時則將距前次被執行後等待再被執行之時間爲最長之駐留形態自快取暫存記憶體移出俾空出位置給最新要被執行之形態。第4圖係示出快取暫存記憶體之動作例。模組不需使用者任何介入而可自動地管理快取暫存記億體。如果使用者改變已經執行過之形態之形態資訊時使用者則需下指令給模組重新構組。模組構組指令使模組讀取馨組態資訊並淸除快取暫存記億體內之資料。如果使用者不改變任何組態資訊（僅改變形態資訊）時則模組自行淸除快取暫存記憶體內之資料。由互動資料段控制之移動不需使用快取暫存記憶體。當發出執行移動之指令時模組即讀取含於互動資料段內之資料俾獲得移動之規範。下表係定義能存在S 7 - 2 0 0 P L C之V記憶體內之組態/形態之結構。此項資訊能被模組存取，但典型地無法被模組 -20- 200405147 改變。表上之位元組偏移欄係爲從被組態/形態區指標子指定之地點偏移之位元組。每個登錄之型式欄能規定所有雙句數値之數字格式。如果Μ E A S _ S Y S組態値係設定爲P u 1 s e s (脈衝）時則能使用雙整數値（inf)。如果ME AS_SYS組態値係設定爲Engineering Units (工程單位）時則使用浮點値（fp)。表2所示之速率及位置値之範圍係分別用每秒脈衝及脈衝之單位表示。當使用工程單位時則需轉換爲每秒脈衝或脈衝俾驗證此.數値是否在容許範圍內。於絕對模式上，位置範圍係爲-2 3 1至2 3 1 - 1。但是，在互動移動上之每個位置改變或形態移動上之每個步進具有1至2 3 0 - 1脈衝之範圍，這裡有1個例外是對初始之步進，容許〇之位置改變。於相對模式上，在每個互動移動上之位置改變或形態移動上之每個步進具有1到2 3 0 - 1脈衝之範圍。

-21- 200405147 表2 組態/形態表位元組偏移名稱功能敘述型式組態資料段 0 MOD—ID 使組態與模組型式產生關聯之5個ASCII字元；步進器模組之機定値爲M253A” -- 5 CB_LEN 以位元組爲單位之組態資料段之長度（1 byte) -- 6 IB_LEN 以位元組爲單位之互動資料段之長度（1 byte) -- 7 PF_LEN 以位元組爲單位之單一形態之長度（1 byte) -- 8 STPJLEN 以位元組爲單位之單一步進之長度Π byte) -- 9 STEPS 每個形態所容許之步進數(1 byte) -- 10 PROFILES 〇到64之形態之數（1 byte) -- 11 保留此位置係保留給程式庫功能使用。應藉組態技巧(configuration wizard)(2 byte)初始化爲0x0000之値。 13 IN_OUT_CFG 規範模組輸入及輸出之使用（1 byte) MSB LSB 7 6 5 4 3 2 1 0 P/D POL 0 0 STP RPS LMT- LMT+ p/d -此位元選擇P〇及PI之使用正極性(P〇L=0) 〇-正轉時爲P〇脈衝逆轉時爲P1脈衝 1-旋轉時爲P0脈衝控制旋轉方向時爲P1脈衝(0-正，1-逆）負極性(POL=l) 〇-逆轉時爲P0脈衝正轉時爲P1脈衝 1-旋轉時爲P0脈衝控制旋轉方向時爲P1脈衝(〇-逆，1-正） POL -此位元選擇P0及P1之極性之規定； (〇-正極性，1-負極性） STP -控制STP輸入之作動位準 RPS -控制RPS輸入之作動位準 LMT--控制逆移行限制輸入之作動位準 LMT+-控制正移行限制輸入之作動位準〇-作動高 1-作動低 200405147 位元組偏移名稱功能敘述型式 14

STP RSP 規範驅動器對STP輸入之響應（1 byte) 選擇敘述：無動作，忽略輸入情形減速到停止並指出STP輸入作動 2終止脈衝並指出STP輸入到255保留(若規範時則爲錯誤） 15

LMT- RSP 規範驅動器對逆限制輸入之響應（1 byte) 選擇敘述：無動作，忽略輸入情形減速到停止並指出已達極限 2終止脈衝並指出已達極限 3到255保留(若規範時則爲錯誤）

16

LMT+ RSP 規範驅動器對正限制輸入之響應（1 byte) 選擇敘述：〇無動作，忽略輸入情形減速到停止並指出已達極限 2終止脈衝並指出已達極限 3到255保留(若規範時則爲錯誤） 17

FILTER TIME 規範STP (1 byte) MSB 7 6 LMT-、LMT+、及RPS輸入之過濾時間 5 4 2 LSB 0 STP/LMT+/LMT-

RPS

選擇過濾響應時間丨 0000' 200psec 丨0001丨 400^isec '0010' 800psec '0011' 1600psec '0100' 1600psec '0101' 3200psec ΌΙΙΟ1 6400psec '0111' 12800psec '1000' 無過濾 '1001'至'111 Γ保留(若規範時則爲錯誤) -23- 200405147 位元組偏移名稱功能敘述型式 18 MEAS_SYS 規範用來敘述移動之量測系統（1 byte) 〇-脈衝(量測之速率(脈衝/秒)及量測之位置値(脈衝)-數値係爲雙整數） 1-工程單位(量測之速率(單位/秒)及量測之位置値 (單位)-數値係爲單精確實數） 2到255保留(若規範時則爲錯誤） 19 -- 保留-設定爲0(1 byte) • · 20 PLS/REV 規範馬達每轉之脈衝數，（僅當MEAS_SYS設定爲 1時才有作用）-(4 bytes) 範圍：1到231-1 整數 24 UNITS/REV 規範馬達每轉之工程單位，（僅當MEAS SYS設定爲1時才有作用）-(4 bytes) 範圍：0·0 到 3.402823xl038 浮點 28 UNITS 保留給微軟/視窗(Micro/WIN)貯存客戶之單位串 (unit string)(4 bytes) -- 32 RP_CFG 規範參考點找尋組態（1 byte) MSB LSB 7 6 5 4 3 2 1 0 1 〇〇模式 1—RP 一 APPRJDIR -RP—SEEK 一 DIR RP_S EEK_DIR-此位元_規範參考點找尋之起始方向 (0-正向，1-逆向） RP_APPR_DIR-此位元規範終止參考點找尋之趨近方向(0-正向，1-逆向） MODE-規範參考點找尋方法 ΌΟΟ〇|-參考點找尋失能 Ό001’-參考點係位在RPS輸入作動之點 '0010’-參考點係位在RPS輸入之領域內之中心 W01T-參考點係位在RPS輸入之作動領域外 f〇l〇(T-參考點係位在RPS輸入之作動領域內 ’0101’到’1111'保留(若選擇時即爲錯誤） 33 -- 保留-設定爲〇 -- 34 RP_ZP_CNT 用來定義參考點之ZP輸入之脈衝數(4 bytes)範圍： 1 至 23M 整數 38 RP_FAST 參考點找尋速率-快速；（4 bytes) 範圍：MIN—SPEED 到 MAX——SPEED 整數/ 浮點 42 RP 一 SLOW 參考點找尋速率-緩慢；馬達ί舜即停止之最大速率或小於最大速率之速率(4 bytes) 範圍：MIN—SPEED 到 RP_FAST 整數/ 浮點 -24- 200405147 1S9 位元組偏移名稱功能敘述型式 46 SS_SPEED 起始速率係爲馬達從停止能瞬間達到之最大速率，及馬達瞬間達到停止之最大速率。容許在此速率下運轉，但不適於應用在加速/減速期間(4 bytes) 範圍：MIN SPEED 到 MAX SPEED 整數/ 浮點 50 MAX_SPEED 馬達之最大運轉速率(4 bytes) 範圍：0至200K pps 整數/ 浮點 54 JOG_SPEED 輕轉速率：（4 bytes)範圍：MIN_SPEED到 MAX SPEED 整數/ 浮點 58 JOG_INCREMENT 輕轉增量値係爲響應輕轉脈衝之移動距離(或脈衝數）。（4 bytes)範圍：1 至 23M 整數/ 浮點 62 ACCELJTIME 在msec內從最小速率加速到最大速率所需之時間 (4 bytes)。範圍：20ms 到 32000ms。整數 66 DECEL_TIME 在msec內從最大速率減速到最小速率所需之時間 (4 bytes)。範圍·· 20ms 到 32000ms。整數 70 BKLSH_COMP 背隙(backlash)補償値係用來補償在方向改變時系統之背隙之距離(4 bytes)。範圍：1至23Q-1 整數/ 浮點 74 JERK_TIME 係對加速/減速曲線(s-曲線)之起始及結束部份進行急變補償期間之時間。當規範〇値時即停止急變補償。急變時間係以msec.表示(4 bytes)。範圍： 0ms 到 32000ms 整數位元組偏移名稱功能敘述型式互動資料段 78 MOVE_CMD 選擇運轉模式（1 byte) 〇-絕對位置 1- 相對位置 2- 單速，連續正轉 3- 單速，連續逆轉 4- 手動速率控制，正轉 5- 手動速率控制，逆轉 6- 單速，連續正轉具有制滑停止 7- 單速，連續逆轉具有制滑停止 8到255-保留(若規範時即錯誤） 79 保留-設定爲〇(1 byte) -- 80 TARGET_P〇S 移動要到達之目標位置(4 bytes) 範圍：參看註1 整數/ 浮點 84 TARGET_SPEED 移動之目標速率(4 bytes) 範圍：MIN SPEED 到 MAX _SPEED 整數/ 浮點 88 RP_OFFSET 參考點之絕對位置(4 bytes) 範圍：-231 到 231-1 整數/ 浮點 -25- 200405147 如表3所示，組態/形態表之形態資料段部包含〇至6 4 種移動形態。如果需要之移動形態超過6 4時使用者需藉改變貯存於組態/形態表指標子內之値以更換組態/形態表。表3

位兀組偏移 PF # Step # 名稱 WWWM -- 型式 ____ 于:乡態資料段 -- 92 ( + 〇) U 步進此移動順序之步進數（1 byte) — 93 (+ " 模式 1擇此形態資料段之運- (1 byte) 〇-絕對位置 1- 相對位置 2- 單速，連續正轉 3- 單速，連續逆轉 4- 保留（若規範時即錯誤） 5_保芦（考規範時即錯誤） 6 -單速，連續正轉，具肴制滑停止（RP s 輸入信號停止） 7- 單速，連續逆轉，具有制滑停止（RPS 輸入信號停止） 8- 雙速，連續正轉（RPS選擇速率） 9_雙速，連ΐ賣逆轉（11?8選_速率） 10到255-保留（若規範時即爲錯誤） 94 ( + 2) 0 POS 在移動步進0上要到達之位置 (4 bytes)範圍：參看上面註1 整數/ 浮點 98 ( + 6) SPEED 移動步進〇之目標速率 (4 bytes)範圍：MIN SPEED 到 MAX SPEED 整數/ 浮點 102 (+10) 1 POS 在移動步進1上要到達之位置 (4 bytes)範圍：參看上面註1 整數/ 浮點_ 106 (+14) SPEED 移動步進1之目標速率 (4 bytes)範圍：MIN SPEED 到 MAX SPEED 整數/ 浮點_ 110 (+18) 2 POS 在移動步進2上要到達之位置 (4 bytes)範圍：參看上面註1 整數/ 114 ( + 22) SPEED 移動步進2之目標速率 (4 bytes)範圍：MIN SPEED 到 MAX SPEED 整數/ 浮 118 ( + 26) 3 POS 在移動步進3上要到達之位置 (4 bytes)範圍：參看上面註1 \^W/ 浮随r 122 ( + 30) SPEED 移動步進3之目標速率 (4 bytes)範圍：MIN SPEED 到 MAX SPEED 整數/ 126 ( + 34) 1 STEPS —— __-^— 127 ( + 35) MODE -- 128 ( + 36) 1 POS 整數/ MMj 132 ( + 40) SPEED SU •26- 200405147 (指令位元組）模組能提供1個位元組之離散之輸出以作爲指令位元組。指令位元組具有下述定義，如下表4所示由指令碼規範 :執行指令，其中R : 0 =閒置，最低位元（L S Β 4 3 2 1 η 最高位元（M S B ) 7 6 QBx

R 指令碼表4 指令碼 ""------ 000 0000 到 011 11" ' ^~~~ ——--- 指令0-63 ’執行形態資料段〇_63上所規範之移動 ______—----- ~1---—-—-—— 100 0000 到 111 0101 ---- 指令6 4 -1 1 7 ’保留（若規範時即错§ 1110110 - - 一:--- 指令118，啓動DIS輸出 111 0111 指令119，停止DIS輸出 111 1000 指令120 ’輸出CLR脈衝 111 1001 指令121 ’重新輸入目前之位置 111 1010 指令122 ’執行互動資料段上所規範之移動 111 1011 指令123 ’擷取參考點偏移 111 1100 指令1 2 4，正向輕轉 1111101 指令1 2 5，逆向輕轉 1111110 指令1 2 6 ’找尋參考點位置 1111111 指令127 ’重新載入組態 -27- 200405147 每個R位元之上昇緣能產生中斷（interrupt)以指出已收到形態執行的新的指令。相似地，每個位元之下降緣能產生中斷俾表示轉變爲閒置情形。模組之韌體具有能使此除能中斷之能力。如果指令作動（active)之際模組偵測出轉變爲閒置（R位元改變狀態爲〇)時即停止進行中之動作，而如果移動正在進行時則執行減速停止。俟完成動作後模組在接收新的指令前會要求先轉變爲閒置。如果動作被廢止時模組則在接收新的指令前需先完成減速動作。在指令作動期間，任何指令碼値之改變皆屬無效。移動模組對P L C模式之改變或故障情況之響應係受P L C 依P L C功能之既存之定義作用在離散輸出上之效應所管理。模組可能之反應係如下述z (a) PLC從STOP變成RUN :模組之動作係受使用者程式之控制。 (b) PLC從RUN變成STOP :使用者能選擇離散輸出轉變到STOP之狀態或輸出保留在最後之狀態。因此，存在有下述之可能性： 1 .當要行S Τ Ο P時R位元係轉爲Ο F F :任何在進行中之移動即被減速到停止。 2 .當要行S Τ Ο P時R位元係轉爲Ο N :進行中之移動能持續進行到完成；若無移動在進行時則執行I D位元所規範之形態。 3 . R位元保持在其之最後狀態：進行中之移動能持續進 -28- 200405147 行到完成。 - (c ) P L C偵測出嚴重之錯誤並將全部離散輸出轉爲〇 F F : 進行中之移動能減速到停止；在XA_OD信號保持作動期間能阻止進一步之移動。 (d )移動模組執f了監視旨十時功能（w a t c h d 〇 g t i m e r )，如果無法與P L C通訊時此功能將輸出轉爲〇 F F。如果輸出監視計時終止任何進行中之移動能減速到停止。 (e)如果移動模組偵測出模組之硬體或韌體上之嚴重錯 _ 誤時則將p 0、p 1、D 1 s及c L R輸出設定爲不作動狀態。 (指令〇〜6 3，執行形態資料段0〜6 3上所規範之移動）此指令之執行能促使模組執行指令之指令碼部份所指示之形態資料段之Μ 0 D E欄內規範之移動動作。互動資料段移動動作之規範典型地未被貯存在快取暫存記憶體內，因此每當模組收到此指令時即被讀取。於模式〇 (絕對位置）上，移動形態資料段能被定義爲1 至4個步進，每一步進含有敘述移動段部（segment)之位置馨 (POS)及速率（SPEED)。POS規範能代表基於指定爲參考點之地點之絕對地點。移動之方向係依目前之位置與形態上之第1步進之位置間之關係而定。於多步進移動上，禁止逆向之移行，若逆行時即產生錯誤情況之報告。於模式1 (相對位置）上，移動形態資料段能被定義i至4 個步進，每一步進含有敘述移動段部之位置（POS)及速率 (SPEED)。位置（POS)之符號肯g決定移動之方向。於多步進移動上。逆向移行係被禁止且會產生錯誤情況之報告。 -29- 200405147 於單速，持續旋轉模式（2及3 )上，與位置規範無關，模組係加速到第1步進之S P E E D欄所規範之速率。模式2係用於正轉，而模式3係用於逆轉。於具有制滑停止（t r i g g e r e d s t ο p ) ( 6及7 )及R P S不作動之單速，持續旋轉模式上，模組係加速到第1步進之S P E E D 欄所規範之速率。如果及當RP S輸入變成作動時則俟達成第1步進之Ρ Ο S欄所規範之距離後才停止移動。如果 P 0 S = 0時移動則能減速至停止而與移行之距離無關。模式 6係用於正轉，而模式4係用於逆轉。於模式8及9上，RP S輸入之二進位値能選擇形態資料段上之頭兩個步進所規範之兩個持續速率値之一。模式8 係用於正轉，而模式9係用於逆轉。於此兩模式上，Ρ Ο S 値係被忽略。下表係定義在形態資料段內輸入及步進之關係。 RPS 敘述無電流流通步進0控制驅動器之速率電流流通步進1控制驅動器之速率

(指令1 1 8，啓動DIS輸出）此指令執行之結果係啓動D I S輸出。 (指令1 19，停止DIS輸出）此指令執行之結果係停止D I S輸出。 (指令120，輸出CLR脈衝）此指令之執行結果在CLR輸出上產生50ms之脈衝。 (指令121，重新載入目前位置） -30- 200405147 此指令之執行能促使模組讀取在互動資料段之TARGET_POS 欄內找到之値並將目前位置設定於該値。 (指令1 2 2，執行在互動資料段上所規範之移動）此指令之執行能促使模式執行在互動資料段之MOVE_C M D 欄內規範之移動動作。互動資料段移動動作之規範典型上不貯存在快取暫存記憶體內，因此模組每收到此指令即需讀取一次。於絕對及相對移動模式（0及1 )上，能根據互動資料段之 TARGET 一 SPEED及TARGET_POSf闌內提供之目標速率及位置資訊執行單步進移動。於單速，持續旋轉模式（2及3 )上，位置規範係被忽視，且模組能加速到互動資料段之TARGET_SPEED欄內所規範之速率。於手動速率控制模式（4及5 )上，位置規範係被忽略，另使用者程式能將速率變化値載入互動資料段之TARGET__SPEED 欄內。移動模組持續地監視此位置並每當速率値改變時即作出適當之響應。於具有制滑停止（6及7)及RPS不作用之單速，持續旋轉模式上，模組係加速到第1步進之S P E E D欄內所規範之速率。如果且當RPS輸入成爲有作用時則在達成第1步進之 P 0 S欄內規範之距離後才停止。如果P 〇 S = 〇時則與移行之距離無關’移動即減速到停止。模式6係用於正轉，而模式7係用於逆轉。 (指令123，擷獲參考點偏移） 200405147 此指令之執行可建置一位在與參點位置不同地點之零位置。在下達此指令前，先決定參考點位置及使用者將機器輕推至起始位置。一旦收到此指令後，模組即計算工作起始位置（目前位置）及參考點位置間之偏移並將該算出之偏移寫入互動資料段之RP-OFF SET攔。然後將目前位置設定爲 0。此則建立工作起始位置作爲零位置。如果步進馬達失去其位置之進程（track)(失去電力，手動地重新定位步進馬達，等）時則下達Seek to Reference Point Position指令俾自動地重新建立零位置。 (指令124，正向輕轉）此指令能讓使用者手動發出使步進馬達在正向上旋轉之脈衝。如果指令保持作動小於0.5秒時移動模組在加速到 J0G„_SPEED之際會發出JOGJNCREMENT所規範之脈衝數。指令若保持作動達〇 . 5秒或以上時模組則開始加速到所規範之J〇G_S PEED。俟偵測出轉變爲閒置時模組即減速到停止。 (指令125，逆向輕轉）此指令能讓使用者手動發出使步進馬達在逆向上旋轉之脈衝。如果指令保持作動小於〇 · 5秒時在加速到J 0 G _ S P E E D之際移動模組會發出JOG_INCREMENT所規範之脈衝數。如果指令保持作動達〇 · 5秒或以上時移動模組即加速到所規 -32- 200405147 範之J〇G_SPEED。俟偵測出轉變爲閒置時模組即減速到停 . 止。 (指令126，尋找參考點位置）此指令之執行能使用所規範之找尋方法啓動參考點找尋動作。當找到參考點且移動也停止時模組即將讀自互動資料段之RP_OFFSET欄之値載入目前位置。 (指令127，重新載入組態）執行此指令能使模組從S Μ記憶體內之適當位置讀取組態/形態表指標子。模組接著從組態/形態表指標子指定之位置讀取組態資料段。然後，模組比較剛獲得之組態資料段和既存之模組組態並執行任何所需之組態上之改變或重新計算。任何貯存在快取暫存記憶體內之形態被廢止。 (參考點定義）稱爲參考點之地點具有若干事先定義好之模組輸入情況之順序（Sequences)之一。使用者能選擇最配合應用所需之參考點之定義。一旦使用者選定參考點之定義並依此構組 · 模組後使用者即能下達尋找參考點指令。響應此指令，模組能自動尋找參考點，停止在參考點上並啓動CLR輸出時間達 5 0 m s e c。使用者能選擇之參考點之可能定義係如下列（若係包括 RP_SEEK_DIR及R P _ A P P R _ D I R規範之全部組合時，則選項之數目係被乘4): a)模式1 :參考點係位在RPS輸入從工作區側趨近時作動之位置。 -33- 200405147 b) 模式2 :參考點係位在RPS輸入之作動區域之中心。 c) 模式3 :參考點係位在R P S輸入之作動區域之外。 RP_Z-CNT能規範在RPS輸入變成不作動後有多少有關對於移動Z P輸入之零脈衝計數。 d) 模式4:參考點最容易位在RPS輸入之作動區域內。 RP_Z_CNT能規範在RPS變成作動後有多少有關對於移動，Z P輸入之零脈衝計數。第5〜8圖係分別爲模式1〜4之參考點尋找圖。這些參考點尋找圖係示出參考點之定義及找尋參考點之順序。第5〜8圖上，工作區是定位成使從參考點移動到工作區之運動需在與RPApproach Direction(趨近方向）相同之方向上進行。以這種方式選擇工作區之地點，所有之機械齒輪系統之背隙在找到參考點後首次移動到工作區之步進上被消除。第9圖包括兩個參考點尋找圖，上圖示出與RPS及在趨近方向上之L I M +開關有關係之工作區消除背隙。下圖示出背隙不需消除之工作區之佈置。雖不推薦，但對於模式1 - 4 之每種模式之每個可能找尋之順序，也能相似地佈置工作區 ° (使用者介面）表5列出模組之輸入、輸出及狀態LEDs。 -34- 200405147 表5 現場I/O LED 顏色功能敘述 - MF 紅當模組偵測出嚴重錯誤時模組故障LED會亮。 - MG 綠當模組正常運作時模組較佳LED會亮及當偵測出模組錯誤時會以1Hz之頻率閃爍。 - PWR 綠當24VDC施加於模組之L +及Μ端子時使用者電力LED會亮。輸入 STP 綠當停止輸入電路上有電流流通時會亮。輸入 RPS 綠當參考點開關輸入電路上有電流流通時會亮。輸入 ZP 綠當在零脈衝輸入電路上有電流流通時會亮。輸入 LMT- 綠當在逆向極限輸入電路上有電流流通時會亮。輸入 LMT + 綠當在正向極限輸入電路上有電流流通時會亮。輸出 P0 綠當P0輸出係脈衝時會亮。輸出 PI 綠當P 1輸出係脈衝或表示方向時會亮。（參看組態/形態表上之IN—OUT_CFG欄之敘述）。輸出 DIS 綠當DIS輸出作動時會亮。輸出 CLR 綠當淸除偏差計數器之輸出作動時會亮。第1 〇圖係示出本發明之較佳移動模組之L E D s之較佳配置及標示之方塊圖，第1 1圖係爲本發明之較佳移動模組之較佳輸入及輸出電路及關聯之使用者電力端子之電路圖。本圖係爲不意表不，並不反映端子板螺栓之順序。表6係示出模組之輸入及輸出規範。開放洩極輸出動作超過5 V D C可能增加無線頻率放射大過容許限制。對於某些系統或線路（wiring)可能需要量測無線頻率之內含。依脈衝接收器及電纜，可能需要附加外部之拉升（pull-up)電阻器以改善脈衝信號品質及噪音免役度（η 〇 i s e i m m u n i t y )。 -35- 200405147 表6 敘述規範電力供給 1 1 -3 0 VDC 輸入供給電壓輸入供給電流5VDC±10%) 負載 12VDC輸人 24VDC輸入電流 0 m A (無負載） 1 20mA，最大 7 0mA，最大 200mA(額定負載） 3 0 0mA，最大 1 3 0mA，最大電流極限 7 0 0 m A，最大 3 5 0mA，最大 (〇·5 到 1 .5 A) 絕緣試驗値（輸入 5 0 0VAC，1 分鐘電力對邏輯電路） (輸入電力對輸入電路）逆極性：有關L +輸入電力及+5VDC輸出電力輸入電壓最大持續允許 STP，RPS，LMT +，LMT- 30VDC ZP 在20mA時最大爲30VDC 突波 3 5 VDC 耐 0.5 秒額定値 STP，RPS，LMT +，LMT- 在4mA時標稱爲24 VDC ZP 在1 5mA時標稱爲24 VDC 邏輯”厂’信號（最小） STP，RPS，LMT +，LMT- 在2.5mA時最小爲15 VDC ZP 在8.0mA時最小爲3 VDC 邏輯”〇π信號（最大） STP，RPS,LMT +，LMT- 在1mA時最大爲5 VDC ZP 在1mA時最大爲1 VDC 輸入遲延時間 STP，RPS，LMT + ,LMT- 0.2 到 12.8msec ，使用者可選擇 ZP 者最小爲2psec

第1 2圖係爲移動模組之較佳實施例之脈衝輸出產生方塊圖。表7係對第1 2圖之移動模組方塊圖之各種構件列出功能性敘述 -36- 200405147 表7 記憶法 CPU存取敘述 m spec 經提供之管道讀回而寫入脈衝寬規範，每脈衝之時脈數1 5位元+符號，符號位元若設定時則爲錯誤 m spec 之 LSB 不能存取脈衝寬規範之16位元最小有效位元之延伸，累積少數之Δ寬之變化 dm spec 經管道寫入有符號之32位元，固定點Am(△脈衝寬）之規範 m cntr 不能存取脈衝寬計數器，載入m spec，經〇朝下計數，{每脈衝之（m+1)時脈} m hi cntr 不能存取載入m spec之右移位値，經〇朝下計數，當任何位元係爲1時脈衝輸出則高（忽略非對稱）。 pulse counter(pc) 不能存取每個脈衝之前緣之計數，從載入之値朝下計數到0 。（載入pc之η產生η個被執行之脈衝） pulse count spec(pc spec) 經管道寫入載入脈衝下數計數器之値，從pulse count spec之序列位元31:30載入，組合Run指令選擇最後步進及持續執行模式 pc[31:3 0] 經管道寫入 run_mo de 規範及管道拷貝規範拷貝規定目前之動作如下：〇〇-無作爲/STOP 〇 1 -逐步執行，pc下數到0，接著從管道載入新的dm及cp 10- 持續執行，pc下數…可歸原再數（Roll over) 11- 最後步進，pc下數到0，然後停止任何停止後再起動時，需藉STOP指令使狀態機器歸於閒置狀態，然後載入pc及xfr_pipeline以進行次一個移動。 pc pipeline 唯寫當脈衝計數=0或爲xfr_pipeline時被載入之pc spec 之値，啓動run_steps動作，脈衝計數pc spec爲0 係錯誤。 dm pipeline 唯寫當脈衝計數與spec或xfr__pipeline比較時載入dm spec之値。 -37- 200405147 m spec pipeline 唯寫當脈衝計數=〇或爲xfr_pipeline時載入m spec之値，典型地係用△脈衝寬機構，而非直接載入m pipeline，以達成脈衝寬上之執行時間之變化。 pipeline refresh 不能存取如果有新値可載入時則記錄m，dm,pc pipelline之値。寫入LSB以設定每個暫存器。除非pc LSB已被寫入，否則不能轉移數値。 xfr pipeline (無資料）有關唯寫之解碼地址-如果管道已被更新時則強迫載入dm, pc及αΐ-pipeline至工作暫存器。用來建置工作暫存器— pipeline暫存器俾起動，或從持續執行模式跳出。亦用來藉，視需要，強迫pipeline載入m，dm及pc而從m溢値 (overflow)情況跳出。俟目前之脈衝結束後即進行內部之同步。 pc read buf 唯讀脈衝計數讀取緩衝器 m read buf 唯讀俟每次更新後從m_spec拷貝。藉MSB栓鎖讀取，而藉LSB釋放讀取。 trip counter LSB 唯讀可能不需要…如果不是20OKHz時則將脈衝計數分割到CPU ASIC能計數之速率（rate)(需要調杳） Reset state of all 地址分配 registers is 0 (全部暫存器之重設狀態是0) 0:3 指令/狀態暫存器 4:7 dm_pipe 8 : B pc_pipe C:D m_pipe E:F 未使用 10 xfr_pipeline π 中斷回覆地址 12 rps屬性 13:1B 保留 1C:1D m__spec讀取緩衝器 1E:1F m_spec 讀取緩衝器 overmap --28:2B pc實際讀取緩衝器（消除） 200405147

Command register 讀/寫，被 CPU 及 FPGA 兩者改變地址coo 位元位元〇，1係從uP寫入之指令，讀回原所寫入者，不被機器改變位元2…5反映機器之響應參看下列碼序之敘述， 7 未使用 6 RPS，過濾後，1=在輸入點上流通之電流 5 l=aCCel_bar，動作凍結脈衝寬，阻止加速或減速 4 l=active_pulse，指出脈衝係在進行，由實際之第1個脈衝之前緣起動持續到最後脈衝之下降時間結束止 3 1 =abort_ack 廢止處理之指令，pipeline rupt及acce__bar 有效。完成從run_steps轉出，閉鎖從 run_continuous 轉出。 2 l=rim_aCk，轉變爲機器所回覆之執行狀態進行目前順序之第1個脈衝在finish or estop狀態之最後脈衝期間淸除 1 1 =abort_cmd，廢止來自uP之指令。轉出到廢止狀態，如果是run_steps則轉出到 run_continuous。直到淸除止，禁止從 run_continuous 轉出〇 0 1 =run_cmd，執行來自uP之指令〇 =來自uP之停止指令 rps attribute register 讀/寫，地址C12 位元 7:5 RPS 過爐子：0 = 2us，1=200us，2 = 400us， 3 = 800ps，4= 1.6ms，5 = 3.2ms，6 = 6.4ms， 7 = 1 2.8ms (輸入點之物理上之遲延會增加幾個us) 4 RPS—falling_edge: 1 在 rps 下降緣時之 xfr pipeline 3 RPS_rising_edge:在 rps 上昇緣時之 xfr pipeline 2 RPS pulse catch : 1=擷獲RPS之下一個變化。使直到此位元被淸除止RP S對uP之過濾不致再改變。 1 備用 0 備用

-39- 200405147 direction 位元 attribute 7:3 備用 register 2 時脈源：〇 =系統時脈讀/寫， 1=外部時脈（CPU PCLK) 地址C01 1 dir mode : 0 =上昇時輸出”0"脈衝，下降時輸在動作期間位元出”厂脈衝 [2:0]不得改變 l=output 0 pulsing, output 1 = 1 for up 0 dir : 0 =上數 1=下數 Interrupt/ 位元 FPGA svc_rqst interrupt =此暫存器內之全部 status register 位元之OR，這些位元係被中斷符碼（mask)暫唯讀，存器所選定（=1)。藉寫1至中斷回覆暫存器內地址C02 之對應位元以淸除栓鎖緣位元，狀態位準位元須由適當之校正動作淸除。符碼內之改變不會改變栓鎖緣位元之先前狀態，但會條件化/未條件化（mask/unmask)狀態位準。 Interrupt 7 pc underflow :脈衝下數計數器在零値時收到 mask register 脈衝。CPU能註譯低値（underflow)並視需要讀/寫，予以記錄。栓鎖脈衝緣。此情形會例行發生地址C03 ，例如，步進執行轉變爲持續執行。 6 m overflow/underflow : 1=欲圖對 m 執行 dm Interrupt Ack 時產生之不符規定之結果（負數）。拒將不合規唯寫，定値載入m_Spce，而持續執行定常之m，最地址Cll 後之合規疋之値。狀態位準。需改變m或d m 序列値及xfr —pipeline從管道載入改正之m或 dm 〇 5 pipeline starved:無指出已完成管道載入之刷新（refresh)之pc而要求（藉計數之脈衝步進完成，rps緣，或被指令之Xfr)管道傳送。禁止管道載入，持續用最後之數値執行。栓鎖脈衝緣。應注意者是淸除此位元會淸除中斷但不會改變陷在永不結束之run_steps之狀態機器之基本執行時間。需要下達廢止指令（abort command)俾從run__steps模式跳出並藉 fxr—pipeline依需要載入m，dm及pc値以起動復原步驟。 200405147 4 RPS falling edge : 1=產生RPS之下降緣，但尙未被寫入中斷淸除暫存器之動作所淸除。栓鎖脈衝緣。 3 RPS rising edge : 1=產生RPS上昇緣，且尙未被寫入中斷淸除暫存器之動作所淸除。栓鎖脈衝緣。 2 Qx.7 falling edge : 1 =自從此位元前次被寫入中斷淸除暫存器之動作淸除後一直存在於雙埠RAM上之Qx7之下降緣。栓鎖脈衝緣。 (QBx =負0，來自匯流排R12或在從屬（slave) 領地上之DP-RAM地址4) 1 Qx.7 rising edge : 1 =自從此位元前次被寫入中斷淸除暫存器之動作淸除後一直存在於雙璋RAM上之Qx7之上昇緣。栓鎖脈衝緣。 (QBx =負0，來自匯流排R12或在從屬（slave) 領地上之DP-RAM地址4) 0 Pipeline empty : 1 =目前無被刷新之暫存器而可用作管道傳送。請注意者是若任何管道暫存器被刷新時此位元即變爲”〇"。係藉寫入 LSB以宣告（posted)刷新。狀態位準（status level) 〇 Q refresh detect C13 7 位元7係藉自從屬（slave)介面對Q所作之任何寫入動作而被設定（set)。位元7係被現場處理器之任何寫入動作而被淸除。請注意者是 Qx.7上昇緣/下降緣中斷動作係藉在em bus 從屬（slave)硬體上之Qx.7正反器，而非雙璋 RAM上之位元之値，決定。Up對Qx之寫入動作會產生明顯之矛盾動作。 (狀態圖）移動模組之狀態圖包含下列變數： run_q :在選定之安全時間內確認合格之執行指令，指令暫存器內容之改變一大體上係爲頂階圖（top level diagram) 下之次狀態（sub-states)。 200405147 χ ο =停止〇 1 =執行 1 1 =廢止 p c ( 3 1 : 3 Ο )規範之動作m o d e s (模式）： run_steps，last — step，run__cont(continuous), mode_stop xfr —pipeline :載入刷新（refreshed)的管道値至工作暫存器之指令，係由CPU或RPS脈衝緣下達。 run_C Id :送至脈衝產生器之狀態機器之執行指令。 X 0 =停止〇 1 =執行 1 1 =廢止 pc_capture_time ··原用之時序選通（timing strobe)，名稱俾辨識脈衝計數器之內容達到隱定而能被讀取/擷獲之時點。目前使用者僅爲狀態轉變時序。狀態： idle:無動作，從 xfr_pipeline command 轉出（exit on) ，而幸为行 init_load°

In it_l 〇 ad :將初始之管道値移到工作暫存器，等待執行指令轉變：如果是停止指令或mode_stop時則返回idle 進入run_a_step以啓動步進形態進入run_continuous以行定速動作 r u η _ a _ s t e p :使脈衝機器致能（e n a b 1 e )，設定 r u η _ a c k，週期地檢查脈衝計數及執行指令，如果是下列情形時則轉 -42- 200405147 出：如果執行指令=s t ο p，則轉出至e s t 〇 p 如果執行指令=廢止，則轉出至abort 當脈衝計數=0時，依選定之run_steps或last_s tep而轉出至pipe — load或結束。

Pipe —load :載入新的管道値至工作暫存器，檢查新的 P c [ 3 1 : 3 0 ]以決定下一個狀態：返回fun —a —step以持續執行步進之形態進入run — continuous以行定速動作直接進入結束如果p C未被重新設定時則淸除全部管道之重新設定旗標（flags)並回到原始狀態。 tun —continuous :使脈衝機器致能，回覆執行或廢止指令 ’週期地檢查執行指令及xfr_pipeline。 xfr —pipeline轉出到pipe_1〇ad以載入新的資訊。如果執行指令=停止，則跳出到e s t 〇 ρ φ abort-指不脈衝機器凍結脈衝寬而進入run_c〇rltinu〇us。 est〇P :使脈衝機器失去啓動脈衝之能力，淸除run_ack，俟脈衝結束後即轉出至idle。 finish :使脈衝機器失去啓動新脈衝之能力，淸除run_ack ’俟脈衝結束後即轉出到i d 1 e，另執行指令=停止。 M ft產生器模組之一些可能之動作順序係列於下表8 : -43- 200405147 表8 處理器 PFGA 正常步進化之執行順序 pc_spec[31:30] =逐步執行從重設（reset)開始…淸除所有指令暫存器。Pipeline及spec資料暫存器未知。 (一可能係爲不易起始化之RAM) 寫入屬性暫存器方向選擇設定脈衝上/下及脈衝輸出之方向[1 :〇L 寫入 m，dm，pc pipelines 註譯每個LSB値之管道刷新寫入 XX 至 xfr_pipeline 地址將被寫入之暫存器之管道値移送到sPec暫存器。淸除pc。寫入 dm，pc pipeline 註譯LSB之每個値之寫入時之管道刷新。寫入 run —cmd<=l •載入m_spec至脈衝寬計數器 •起動脈衝輸出，設定run_ack位元 •在每個脈衝期間，m_spec< = m + dm •在每個脈衝結束時 • pc= 1 • m_cntr< = m—spec •當pc=0時 •從管道載入新値（管道上須有新値才載入） •淸管道之刷新旗標（flags) •設定管道淨除中斷寫入 dm，pc pipeline 註譯LSB每個値之寫入時之管道刷新寫入rupt_ack地址淸除中斷 CPU可利用讀取來檢查狀態 • run_ack=l表示起動 • active—pulse=l 表示仍在執行 •錯誤暫存器（參閱下面） • m—spec(脈衝寬） • pc(脈衝計數） msb read latches consistent word/long value 如上述持續脈衝輸出及管道載入直到spec 暫存器內之pc[31:30]指出爲最後步進止： •當最後步進及pc = pc_spec時， • run_ack<=0 •停止脈衝輸出 •不要淸除p c •當結束最後脈衝時active__pulse< = 0 200405147 寫入 run__cmd< = 0 返回閒置狀態，準備開始新的順序。步進化執行廢止寫入 abort_cmd<= 1 在次一個脈衝上昇緣時確認abort。禁止所有之管道載入。禁止新的管道要求中斷。在隨後之下降緣時點禁止脈衝寬變化， dm_bar<=l 〇在第二個脈衝上昇緣時，aboi：LaCk<=l指示轉變完成。 (注意，此可能違反S曲線二次（2nd)微分極限，但不比微分符號倒反嚴重。）讀取m_spec，檢查管道要求中斷（pipeline request interrupt)之狀態，推斷 dm_spec載入改正動作之 dm, pc,等淸除ABORT位元俾再度使 xfr_pipeline 致能（enable) 寫入XX至xfr_pipeline地址於次一個脈衝上 •傳送新的管道資料至spec暫存器 •於正常的RUN狀態下持續執行持續執行順序在步進化之執行順序上加速後CPU已將pc_spec [3 l:3 0] = run_continuous 載入管道已在執行模式上，確定管道要求中斷。對m, dm執行每個管道化之spec之脈衝。 pc持續上數，無管道載入。pc溢値宣告錯誤位元及中斷俾使CPU能歸原重新計數。寫入次一個m，dm等之値註譯回復之管道値寫入XX到rupt_ack地址淸除管道要求中斷持續執行每個m，dm，sPecs。 p c持續上數。無進一步之管道載入或中斷。寫入 XX 到 xfr_pipeline 地址在下一個脈衝上，xfr刷新管道値。每個新値Π1，dm，pc等要執行。 200405147 藉載入 pipeline 及 xfr—pipeline 指令急速地（on the fly)監視狀態，改變速率（m)等響應xfr_pipeline指令，否則如常執行基於任何準則，決定開始加速。寫入具有即將來到第1步進之加速値之 dm，pc pipeline。管道上之pc[31:3〇l典型地=逐步執行寫入XX到xfr_pipeline地址有關在次一個脈衝上，xfr刷新之管道値。每個新値m，dm，等要執行，包括典型地會將模式收回到逐步執行之新的 pc[31:30]。 E-STOP 寫入STOP至指令暫存器。 CPU能檢查上述之狀態。完成目前之脈衝。接著脈衝停止。 Pc及m_spec未改變。對一些移動模組，可能之CPU ASIC釘腳分配及地址映對（mapping)係列於下表9 : 200405147 表9 CPU釘腳功能移動模組用途非揮發性cs 最大到256KB快閃式記憶體或OTP。需使用貯存之 42096bytes以載入FPGA程式。 RAMCS 32KB RAM Free Chip Select Motion FPGA • 0.3FF + 800 = 800:BFF 智慧型模組 DPRAM • C00:CID移動暫存器領域（space) 〇 0:3指令/狀態暫存器〇:指令暫存器 1:方向屬性暫存器 2:中斷/狀態暫存器 3:中斷符碼（mask)暫存器〇 4:7 dm_pipe 〇 8:B pc_pipe 〇 C : D m_pipe 〇 E:F m_pipe overmap 〇 10 xfr_pipeline(指令寫入） Q 1 1中斷回覆（寫入位元組之每個位元之回覆）〇 12 rps屬性暫存器〇 1 3 q刷新偵測子 Q 14:1B保留給附加之讀回〇 1C:1D mjpec讀取緩衝器〇1E:1F m_spec讀取緩衝器overmap 〇 28:2B pc_actual讀取緩衝器（消除） 10.0 E-Stop(所有輸入=1在輸入點流動之電力） 10.1 Lim + 10.2 Lim- 10.3 脈衝上數或脈衝，輸入高速脈衝事件計數器（4)。 10.4 脈衝下數或方向，輸入高速脈衝事件計數器（4)。1 = 在脈衝&方向模式上之上數。 10.5 使用者電力良好 10.6 脈衝上數或脈衝：輸入高速脈衝事件計數器（1)。 10.7 脈衝下數或方向：輸入高速脈衝事件計數器（1)。 11.0 (使停止（pulled-up)俾無動作） -47- 200405147 11.1 RPS:閘（gates)通高速計數器（1)俾計數RPS期間之脈衝輸出。 11.2 Z-脈衝/高速計數器（2)，Z-脈衝計數器 11.3 FPGA Init.l=FPGA組態重設在進行中或組態錯誤。使用脈衝擷獲或與Q1.1進行握手（handshake)以驗證響應Q1.1之切換動作（toggle)所產生之組態重設 11.4 (使停止俾無動作） 11.5 RPS:閘通（gates)高速計數器（2)俾計數RPS期間之 Z脈衝。 Q0.0, QO.l 備用 Q0.2 使使用者驅動之馬達失能（disable)(1 =在sinking output上流通之電流） Q0.3 偏差計數器淸除（1=在sinking output上流通之電流） Q0.4 模組良好LED，1=LED亮 Q0.5 備用 Q0.6 從屬（slave)致能（enable) 1 =匯流排響應致能 Q0.7 移動重設，〇 =重設移動暫存器、計數器，等 Q1.0 組態致能：1->非揮發性晶片選擇領域之寫入週期，載入FPGA組態資料到GPGA。載入係循序，每 lbyte寫入1次，全部有42096bytes。（其他週期可能插入，但每次寫入FPGA領域即遞增內部地址指標子）移動模組CPU重設=自供電後最大爲200ms 從”供電”到從屬準備好之間之Spec遲延：500ms 主CPU重設=140ms最小載入可用之時間：140 + 500-200 = 440ms 預估需要86ms Ql.l 組態重設：〇 = >重設FPGA組態。消除所有FPGA 組態RAM，初始化RAM地址指標子。偵知時間監視器計時終止（timeout)以淸除FPGA Power Fail Pending EM Bus Out 失會g Watch Dog In 5 5 5計時振盪器，時脈時間〜944us，範圍600〜 1300us INT4 移動服務要求 -48- 200405147 RXD/TXD 有關用於快速下載通訊之jumper stakes。 PCLK 對低速動作之移動脈衝寬計數器之選項時間基準。在脈衝期間不必將時間基準從33MHz變爲PCLK ，或使PCLK在頻率上變化。 (脈衝計算）（Pulse calculations) 能看到有若干之移動情況。當操作器移行之距離短而不足於達到最大速率時則出現一種特別困難之情況。對這種情況至少可確認三種情形。大體上，直線斜率能用F_start，F_end(F0)，及t_a(加書速時間）來定義，如斜率 a = (F_end-F_start)/t-a 另外，η — e n d =從F _ s t a r t到F _ e n d間之脈衝數如果是S -曲線之情形時，貝【J : t」=急變時間，a_max = (F_end- F_start)/t_a， k = da/dt_max = a_max/t_j 使用者能規範對應於所要移動距離之n_target(nt)。 # (情形1 :直線加速，加速=減速）第1 3圖係爲示出本情形時之較佳實施例之頻率對時間之曲線圖。本情形係由η _ t a r g e t < 2 * η _ e n d辨識。解決方法：選擇剛好少於nt/2，具有關聯之F i之路徑點η !。形態係包括加速F_end至Fi，從F!減速到F_end，具有n_cs脈衝之中間定速步進， (情形2 :直線加速，加速al不等於減速a2) -49- 200405147 第1 4圖係爲示出本情形時之本發明率對時間之曲線圖。對減速斜率：F_ ，η係從低速開始計數，就如同其係f 係藉 n_target<n_end_l + n_end_2 辨識 ni = l/2aiti2 + F〇ti ； n2 = 1/2a2t22 + F〇t2 ; t 對每個短程移動，F ο * t可係爲全部 nfF^ti+tz^Zait^ + Xaits2，或 ai/2(l+ai/a2)ti2 + (l+ai/a2)F〇ti-nt = 〇 ai/2ti2 + F〇ti-nt/(l+ai/a2)=:〇 ti=-F〇/ai+sqrt{F〇2/ai2 + 2nt/(ai(l+ai 對可認識之移動，其根總是有正數藉對初項（i n t i a 1 t e r η )加上正的均方根 root)而求出。使用上述之表示式計算q。設，求選擇具有關聯之速率F i，恰少於η !之。視需要在減速斜率上插入路徑點以間之速率，在減速斜率上求出n2。如斜率之定常速率步進之長，n_cs = nt-n 在步進上係加速，接著係（短程）之最後在n2步進上係減速。 (情形3 :短S曲線-距離η不足於使S 第1 5圖係爲示出本情形時之本發明率對時間之S -曲線圖。對短S -曲線之情形：丨之較佳實施例之頻 e n d仍爲高頻之情形專加速斜率。本情形〇 2=(ai/a2)t1 移動之可觀部份。 /a2))} ，而可認識之根總是 (positive square ni = 1/2aiti2 + F〇ti » 加速斜率上之路徑點配合加速與減速斜率前述，求出連結兩個 1 - η 2。全部之移動，定常速率步進n_cs， ;-曲線達到最大速率）丨之較佳實施例之頻 -50- 200405147 t j =急變時間，a m a x = ( F _ e n d - F _ s t a r t) /1 _ a， ~ k = da/dt_max = aniax/tj 在初始之曲線領域上， a = k t F = F〇 + 1/2k t2 F係隨著急變時間tj改變：h = i/2k tj2 對S -曲線，具有與急變時間q有關聯之Fj，在曲線領域上，F之變化對曲線之增加及減少之加速部份係對稱。一個步驟係如前述將曲線分解成簡單之梯型，辨識在計數η !及時間t i上達到之最大速率F i。然後，降低最大頻率到在相同之加速/減速時間h內能達到之新的Fmax。此時，n_cs (定常速率領域）從該簡單之梯型情形得到放大之位元，俾：n — cs = nt-2*n(Fmax)。如果tl>2tj :則具有直線領域+2全急變時間。求出 + + 對Fmax進行標準之S曲線計算以求出η對v直到Fmax止。接著，定常速率之距離係爲鲁 n —cs = nt-2*n(Fmax)。如果ti<2tj:則具有在ti/2上有曲折點（inflection)之S-曲線。撓著曲折點之AF·. ，及

Fma^Fo + StFinfUetiQ^Fo + kGin)2。如前述對 Fmax 進行標準之S曲線計算以求出n_cs。下文接著列出用於對部份移動控制形態決定多數之目標頻率、脈衝寬、微分脈衝寬、及脈衝計數之較佳虛擬碼常式（pseudo-code subroutine)，該部份係爲依前述那樣之起 -5 1- 200405147 始頻率、結束頻率、最大加速、及加速之最大變化（亦即， s -曲線之情形）產生之頻率上之單一變化。目標頻率係以半對數方式分佈，在受到限制下達到與代表s -曲線之上部頻率部份之所要精確水準一致之可認識之最小時間間隔及最大時間間隔。所有之資料輸入及輸出已淸除俾使運算法則 (a 1 g 〇 r i t h m )明瞭淸楚。

Rem : S-曲線情形

Rem :產生目標脈衝計數及具有插入因數之脈衝寬之表

Rem :將遞變之F分割成等百分比變化之步進（路徑點）

Rem :對每個步進找出目標F、脈衝寬、脈衝計數及脈衝寬之變化

Rem :在斜率上到達某點所需之每個脈衝

Rem ·

Rem :每急變時間之有限加速變化之規範--da_dt = a_inax/Jerk_time

Rem :保留步進之工作緩衝區，選擇性描繪路徑點

Rem :俾能記錄全部之斜率

Rem :使用f_end/f_start比例以設定目標步進大小

Rem ： 1.15Λ32〜100; 1.1Λ32〜20; 1.1Λ48〜100

Rem :例如，對5%之起始速率（1/20)，32步進會得出〜1 0 % 之 d F / F

Rein :初期 dF/F /步進= exp(log(fmax/fmin)/max_steps) R e m :若步進< 1 m s時則設定步進時間爲1 m s

Rem :若步進< 1脈衝時則設定步進時間爲1個脈衝 -52- 200405147

Rem Rem Rem Dim Dim Rem Dim Rem Rem Dim Rem Dim fix_ Rem Dim Rem Dim Rem Dim Dim ••當F可觀時則設定dF/F於中庸之中間範圍値 > :接著進入在上部急變範圍內之較密之步進間隔 :m =時脈/脈衝，η =每1步進之脈衝計數，d η =每1 個步進之An :m(100)As Long • η (100) » dn As Long :步進係爲事先算出之路徑點，控制多重脈衝 • Step As Integer，pulse As Long :m_Sum藉加算每個脈衝之m’s以記錄實際之經過鲁時間 :M_fix累積脈衝寬之極少之變化之移位之固定點 • m_sum(100)，m_fi x As Long :爲易於除錯（de-bug)，固定點之移位係採十進位，但使用上係爲二進位因數（例如1 〇 2 4 ) f i X _ s h i f t As Long shift= 1 000 :步進開始後之經過時間、時間/步進、急變時間 ® t(100)，dt，t_j As Double :dm係爲在脈衝寬/脈衝上之移位之固定點上之極小之變化 d m ( 1 0 0) A s Long :步進上之頻率，急變時間關聯之急變頻率，急變頻率之微分 f(100)，f」，d a _ d t As Double i，j，k，clear_row As IntegerRem:misc indices -53- 200405147

Dim m_dt, m_bar As Double

Rem :輸入參數：加速時間、頻率

Dim t _ a，F _ s t a r t，F_end，F _ c 1 o c k As Double

Rem :運算等百分比步進之dF/F因數

Dim max_steps As Double

Dim max_steps As Integer

As Integer

Dim plot_row，plot_time，plot_f，plot_m，p 1 o t _n R e m :步進化之起始値 R e m :時間係在脈衝&步進之開始點 t(0) = 0 R e m : m係爲正在執行之脈衝之計數 R e m : d m係應用在脈衝之結束---亦即，

Rem :路徑點脈衝全數執行 m(0) = Int(F_clock/F_start) f(0) = F_start 時間設定

Rem : η係爲完成之脈衝計數，從0開始 η(0)=0 R e m : a _ m a X係爲中間點斜率，d a _ d t係由急變之極限 a_max = (F_end-F_start)/t_a da_dt = a_max/t_j

Rem : f_j係急變時間關聯之頻率變化 f_j = 0.5 * a_max*t_j

Rem: a_f係加速度，爲頻率之函數 -54- 200405147 a_ f = 0

Rem :所有脈衝之所有時脈之累積器 m_sum(0) = 0

Rem :沿著遞變（ramp)設定可能之早期dF步進 f__ratio = F_end/F_start dF_factor = Exp(Log(f_ratio)/max_steps) f_ddF=F_end*0.5 R e m :詢問-一能否從T D 2 0 0永久地改變形態（速率，位置設定）？

Rem :結束錯誤控制

Rem :於每一步進上，從目前之位置尋找重建正確之 SLDPE

Rem :不緊密依附步進對時間之變化

Rem:對每個步進選擇次一個F爲dF/F*F(前一步進） R e m :選擇（=d F / d t)爲步進作爲選定之F之較佳結果之値 Rem ·不幸为行da_dt

Rem:此步進之At係爲選定之AF/a

Rem :從實際之m決定要達到之dm(固定點整數）

Rem :在理想之時間dt內到達新的理想m之最後步進 Rem :從添加於前個實際m之n* dm算出新的實際m Rem :從累積m算出新的實際t Rem :從實際m算出新的實際f slope_complete =假的步進（s t e p ) = 0 -55- 200405147

Rem :主步進環-每個路徑點之一個環（loop)

Do 直到 slope_complets 止步進=步進+ 1

Re m :找出結束步進時之目標頻率、時間、計數 Rem:截取（clamp)中間範圍之dF_factor，接著減少上部急變領域 f(step) = f(step-l)*dF_factor 如果 f(step)> = 0.99*F — end 日寺貝[J F(step) = F_end slope_complete =真的結束如果（End If)

Rem :分開決定下列範圍之目前a(f)之値，a(f)之sub Rem :下部急變範圍 R e m :中間範圍 Rem:上部急變範圍

Rem:首先如果涵蓋F_end<2*f_j時則將控制權早早交給第1步進，否則交給最後步進如果 f(step)<(f(0) + f_j)And f(step)<(F — end/2)時貝 ij a 一 f=Sqr(2*(f(step)-f(0))*da_dt) 否則如果 f(step)<(F_end-f —j)時則 a_f=a_max 否則如果不是s 1 o p e _ c o m p 1 e t e時則 a__f=Sqr(2*(F_end-f(step-l))*da_dt) d F f a c t o r = 1 · 0 1 + a f / a m a x * 0.0 5 結果如果（End If) -56- 200405147

Rem :找出到達此目標F之下一步進之臨時時間dt Rem :如果需要時則調整步進時間>lms及>1脈衝 Rem :如果步進時間增加到以分鐘計時則調整目標F及 dF_factor dt = (f(step)-f(step - 1 ))/a_f 如果 dt( 0 0 0 1 或（dt<(l/f(step-l)))時則 dt = max(0.001，l/f(step-l)) t(step)=t(step-l)+dt

Rem :因t改變，故選擇下一個具有t之理想固著性之f f(step) = a_f*(t(step)_t(0)) + f(0)

Rem :從目前之步進調整步進比例以達到最終之F f_ratio = F_end/f(step) 如果 step<>max — steps 日寺貝[J dF_factor = Exp(Log(f_ratio)/ (max — steps — step))

否貝1J t(step)=t(step-l)+dt 結束如果（End If)

Rem:找出被選定之F之下一個m m-ideal = F_clock/f(step)

Rem :找出下一個步進之總時脈 m_dt = dt*F_clock

Rem:下一個步進之平均m/pulse m_bar = (m_ideal + m(step-l))/2 R e m :下一'個步進之脈衝（d η )係爲總時脈被平均m除 200405147 dn = Int(0.5 + m- dt/m_bar) n(step)=n(step-1)+dn

Rem:藉新的m及dn，找出dm/pulse

Rem :改變dm固定點之根（radix)以維持精確度

Do dm(step - 1 ) = Int(fix_shit* (m_ideal-m(step - 1 ))/dn) 如果（Abs(dm(step-l))<100)時則 fix — shift = fiX-Shift*10 Loop Until A b s ( d m ( s t e p - 1 ) ) > = 1 0 0

C e 11 s ( p 1 o t_r o w，plot —dm) o Va 1 u e = d m ( s t e p - 1 )

Rem:用硬體累加dmfs以算出實際m(step)及t(step) m_fix = CLng(m(step-l))*fix_shift m_sum(step) = m_sum(step - 1 ) plot__ref=m_fix

Rem :對每個脈衝，將dm加於m，累積總時脈 For pu1se = η (step- 1) + 1 To n(step) m 一 sum(step) = m 一 sum(step) + Int(m — fix/fix 一 shift) m 一 fix = m_fix + dm(step-l) 次一個脈衝

Rem :結束/兩步進（way_points)間之下一個脈衝環（l〇op) Rem :用實際之m及t取代此步進之理想之m及t m(step) = m — fix/fix — shift f(step) = F_clock/m(step) t(step) = m_sum(step)/F_clock

Loop -58- 200405147

Rem:結束步進（way —points)上之程式循環直到slope_complete 結束副程式（End Sub) 雖然本發明已參照特定實施例敘述如上’但請瞭解者是本發明可作各種變化、變更及增加額外之實施例，因此這些變化、變更及實施例係不逾越本發明之精神及範圍。例如，移動模組能經網際網路程式化。相似地，脈衝列能經網際網路傳輸。本文特別指出並討論之參考文件係被本文採作爲參考。因此，有關之圖面及敘述應視爲說明性，而非限制性。 (五）圖式簡單說明：本發明及其之多樣之可能實施例將因上文參照下述附圖對一些較佳實施例之敘述而容易瞭解，其中：第1圖係本發明之方法1 〇〇〇之較佳實施例之流程圖；第2圖係本發明之系統2 0 0 0之較佳實施例之方塊圖；第3圖係本發明之資訊裝置3 0 0 0之較佳實施例之方塊圖；第4圖係本發明之較佳移動模組之較佳快取暫存記憶體動作之方塊圖；第5圖係本發明之較佳移動模組之參考點找尋圖；第6圖係本發明之較佳移動模組之參考點找尋圖；第7圖係本發明之較佳移動模組之參考點找尋圖；第8圖係本發明之較佳移動模組之參考點找尋圖；第9圖係本發明之較佳移動模組之參考點找尋圖；第1 0圖係示出本發明之較佳移動模組之L E D s之較佳配 -59- 200405147 置及標示之方塊圖；第1 1圖係示出本發明之較佳移動模組之輸入及輸出之較佳電路及關聯之使用者電力端子之較佳電路之電路圖；第1 2圖係移動模組之較佳實施例之脈衝輸出產生方塊圖；第1 3圖係本發明之較佳實施例之頻率對時間之曲線；第1 4圖係本發明之較佳實施例之頻率對時間之曲線；及第1 5圖係本發明之較佳實施例之頻率對時間之S -曲線。主要部分之代表符號說明： 2 100 可程式規劃進輯控制器 2 12 0 主處理器 2 13 0 連接器 2 14 0 脈衝產生器 2 15 0 移動處理器 2 160 記憶體 2 170 移動控制器介面 2 18 0 移動控制器 2 2 0 0 移動驅動器及 /或作動器 2 9 0 0 資訊裝置

Claims

200405147 拾、申請專利範圍 ^ 1 . 一種方法，其包括下列步驟：獲得一第1位置、一第2位置及在該第1位置和該第 2位置間移動之一最大移動參數；產生包括該移動之一多數目標頻率之數値表，該數値表又包括對應多數目標頻率之每個目標頻率之一脈衝寬、一脈衝計數、及一微分脈衝寬；及從脈衝產生器輸出至少該數値之一部份。 $ 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中又包括藉最大之移動參數限制該數値之至少一部份。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中又包括從該多數目標頻率決定每個目標頻率。 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該多數目標頻率係以半對數方式公佈。 5 .如申請專利範圍第1項之方法，其中又包括傳送該數値至一移動裝置。 ♦ 6 .如申請專利範圍第1項之方法，其中又包括經網際網路傳送該數値。 7 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該脈衝產生器係與一可程式規劃邏輯控制器整合成一體 8 . —種方法，其包括下列步驟：獲得出一第1頻率及一第2頻率；產生包括介於一第1及一第2頻率之間之一多數目標頻率之一數値表，該數値表又包括對應多數目標頻率中 -6 1 - 200405147 之每個目標頻率之一脈衝寬、一脈衝計數及一微分之脈衝寬；及輸出至少一部份之數値到一移動裝置。 9 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括在網際網路上傳送至少一部份該數値。 10.如申請專利範圍第8項之方法，其中該第1及該第2頻率係被含於一移動控制形態內。 1 1 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該第1及該第2頻率係被含於一曲線移動控制形態內。 1 2 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括決定每個目標頻率。 1 3 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該目標頻率係以半對數方式分佈。 1 4 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該目標頻率係符合加速限制、半對數分佈。 1 5 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該目標頻率係相隔一定之既定百分比。 1 6 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該多數目標頻率中之每對相鄰之目標頻率係相隔既定之百分比。 1 7 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括決定每個脈衝寬。 1 8 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括決定每個微分脈衝寬。 1 9 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括決定每個脈 -62- 200405147 衝計數。 _ 2 0 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括從增量及次增量時脈計數導出至少1個脈衝計數。 2 1 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括調整至少一部份之數値以限制頻率於預定之數。 2 2 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括調整至少一部份之數値以限制脈衝計數於整數。 2 3 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括調整至少一 0 部份之數値以限制頻率於預定數。 2 4 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括調整至少一部份之數値以限制加速度於預定數。 2 5 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括調整至少一部份之數値以限制急變（jerk)於預定量。 2 6 .如申請專利範圍第8項之方法，其中又包括調整至少一部份之數値以限制急變（jerk)對時間之變化於預定量。 2 7 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該數値係從可程式馨規劃邏輯控制器之脈衝產生器輸出。 2 8 . —種方法，其包括下列步驟：獲得一多數之目標脈衝寬；從該多數之目標脈衝寬中算出介於兩時間相鄰之目標脈衝寬之間之多數中間脈衝寬，該中間脈衝寬係由增量及次增量之時脈計數決定；及輸出該多數之中間脈衝寬至移動裝置。 29. —種裝置，其包括： -63- 200405147 配合產生多數脈衝之一脈衝產生器，每個脈衝係藉在預先算出之目標脈衝之間插入而產生，每個脈衝之寬係由時脈計數之增量及次增量之加算而決定。 3 0 . —種裝置，其包括：配合藉重複地在多數之預先算出之中間脈衝輸出頻率之間插入以產生從第1輸出頻率改變至第2輸出頻率之變化之脈衝產生器，從多數之預先算出之中間脈衝輸出頻率得出之每個預先算出之中間脈衝輸出頻率係從緊鄰之前1個脈衝輸出頻率改變一預定之百分比。 3 1 . —種系統，其包括：可連接至可程式規劃邏輯控制器、次增量時脈計數導出之可變頻率脈衝產生器，該脈衝產生器包括：接至該脈衝產生器之資料處理器；及接至該資料處理器之記憶體，該記憶體內貯存多數之移動控制形態，能被該資料處理器運算並藉該脈衝產生器執行該多數移動控制形態之每個移動形態之指令。 3 2 . —種系統，其包括：求出多數目標脈衝寬之措施；從該多數之目標脈衝寬計算在兩相鄰目標脈衝寬間之多數中間脈衝寬之措施，該中間脈衝寬係從增量及次增量時脈計數定出；及輸出該多數中間脈衝寬至移動裝置之措施。 3 3 . —種系統，其包括：求出半對數地分佈之多數目標脈衝寬之措施； -64- 200405147 從該多數之目標脈衝寬計算介於兩時間相鄰之目標脈 > 衝寬間之多數中間脈衝寬之措施，該等中間脈衝寬係從增量及次增量時脈計數定出；及從可程式規劃邏輯控制器之脈衝產生器輸出對應多數中間脈衝寬之多數脈衝之措施。 3 4 . —種電腦可讀記錄媒體，用於執行動作之指令，其包括下列動作：求出第1位置、第2位置、及用於在第1位置和第2 位置間移動之最大移動參數；產生包括移動之多數目標頻率之數値表，此數値表又包括對應多數目標頻率之每個目標頻率之脈衝寬、脈衝計數、及微分脈衝寬；從脈衝產生器輸出至少一部份數値。 3 5 -種電腦可讀記錄媒體，用於執行動作之指令，其包括下列動作z 求出多數之目標脈衝寬；鲁算出介於該多數目標脈衝寬中之兩時間相鄰之目標脈衝寬間之多數中間脈衝寬，該多數中間脈衝寬係從增量及次增量時脈計數定出；及輸出多數中間脈衝寬至移動裝置。 3 6 . —種電腦可讀記錄媒體，用於執行動作之指令，其包括下列動作：求出半對數地分佈之多數目標脈衝寬；算出介於該多數目標脈衝寬之兩時間相鄰之目標脈衝 -65- 200405147 寬間之多數中間脈衝寬，該中間脈衝寬係從增量及次增 * 量時脈計數定出；及從可程式規劃邏輯控制器之脈衝產生器輸出對應多數之中間脈衝寬之多數脈衝。

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