[发明专利]对PLC定位系统中的各轴的独立控制周期分配的方法

说明书

本发明涉及一种对PLC定位系统中的各轴的独立控制周期分配的方法。该方法包括：将各轴分成具有第一控制周期的第一轴组和具有第二控制周期的第二轴组并且为不同的轴分配不同的控制周期；当在第二轴组的位置控制计算期间请求第一轴组的位置控制计算时，经由中断通过任务切换来执行第一轴组的位置控制计算；并且，在完成第一轴组的位置控制计算之后，经由中断通过任务切换来重启第二轴组的位置控制计算。

技术领域

本发明涉及一种对PLC定位系统中的各轴的独立控制周期分配的方法。更具体地，本发明涉及一种对控制多个轴的PLC定位系统中的各轴的独立控制周期分配的方法，其中各轴被分成需要较快响应的第一轴组和需要较慢响应的第二轴组，并且在请求第一轴组的位置控制计算的时间点切换任务，以便优先于第二轴组的位置控制计算来执行第一轴组的位置控制计算。

背景技术

可编程逻辑控制器(PLC)的定位功能是通过利用输出到PLC的晶体管输出接触点的快速脉冲串驱动电机来将对象移动到正确位置的功能。

随着自动控制系统的复杂度的增加，已经开发了用于利用单个控制器来控制多个轴的各种应用。然而，现有的基于脉冲或模拟信号的直驱伺服控制具有对可控制的伺服驱动器的数量的限制，因为输入/输出接触点以一对一的对应关系被连接到伺服驱动器。

然而，近年来，在上述方法之外，已经利用了使用网络技术来将目标位置和速度实时发送到多个伺服驱动器的其他方法。

作为一个示例，EtherCAT协议可以用于每100μs将指令值和控制数据提供给100个伺服轴。然而，难以每100μs计算100个伺服轴中的每个伺服轴的移动。当然，具有高性能的MPU可以有助于减少计算时间，但是不能够避免任何固有限制。

PLC定位系统计算要在按单位时间定义的每个控制周期输出的脉冲。取决于制造商和产品，控制周期通常在从几百μm到几十ms的范围内变化。在控制周期期间输出的脉冲的频率是恒定的并且要针对下一控制周期输出的脉冲的速度(即频率)被确定。因此，较短的控制周期促进更平滑的电机控制。

图1和图2是用于解释传统PLC定位系统的位置控制计算方法的示意图。

参考图1和图2，计算要在针对每个轴的控制周期内从每个间隔的控制周期的开始移动的轴的移动量(S1)。总体上，完成从第一轴到最后一轴(取决于产品而变化)的计算。在完成计算后，任务等待对应控制周期的剩余时间或者进行控制所需要的剩余的任务(S2)。在完成计算之后的下一控制周期期间，在先前控制周期中计算的移动量被输出到伺服驱动器，并且在对应的控制周期中，计算在每个轴的第二下一控制周期期间的移动量(S3)。在第二控制周期期间输出在第一控制周期中计算的移动量。在此时计算的移动量被存储在输出缓冲器中并且在稍后被输出。

上述方法必须在考虑所有轴的最大计算时间的情况下分配控制周期，因为各轴的控制周期是相同的。例如，如果要控制具有相同种类的10个轴(其计算时间是1ms的最大值)的系统，控制周期必须至少被分配以10ms。

图3是用于解释其中计算所有轴花费的时间的周期超过传统PLC定位系统中的控制周期的情况的示意图。

参考图3，尽管在第一控制周期内完成对其的计算的包括第一轴和第二轴的轴的移动量在下一控制周期期间正常地被传递到伺服驱动器，但是未在第一控制周期(第一间隔)内完成对其的计算的轴不具有要在下一控制周期期间被输出的移动量。

因此，第n个轴在第二间隔中不具有实际输出。这样的效果的累积可能导致增大的位置误差。因此，如果所有轴要利用相同控制周期来控制，则所有轴的位置控制计算必须利用分配的控制周期来完成。

然而，该控制周期对控制系统的响应性和灵活性具有影响。较长的控制周期导致在终点处同样程度的较慢响应，其对产品的产量具有直接影响。