[发明专利]一种基于总线的分布式运动控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于总线的分布式运动控制系统，其包括有：一主站控制器，用于生成运动控制参数，并发送所述运动控制参数；多个从站设备，所述主站控制器通过总线方式连接于多个从站设备，所述从站设备用于接收主站控制器发送的运动控制参数，所述从站设备用于根据运动控制参数计算电机的实时位置数据、速度数据和/或转矩数据，并驱动电机运行。本发明能够简化主站的运动控制算法，降低主站的运算量，充分利用从站的控制优势和计算性能，进而提高系统的工作效率，提高控制过程的可靠性与稳定性。

技术领域

本发明涉及工业自动化领域中机器人的电机运动控制系统，尤其涉及一种基于总线的分布式运动控制系统及方法。

背景技术

目前，在工业运动控制中，现场总线已经是一种应用很广泛的通讯方式。目前主流的基于总线的运动控制方案，是在控制器中进行位置、速度或转矩运算，并通过总线周期性的将其发送给从站驱动器。

现有的技术文献参见：公开号为“CN106125676A”的中国发明专利申请说明书中公开了一种机器人控制系统，该系统基于主流的总线运动控制方案，利用高性能处理器来完成大量计算。公开号为“CN107203177A”的中国发明专利申请说明书中公开了一种基于FPGA的多轴运动控制系统，该系统使用ARM芯片作为运动控制的控制器，FPGA芯片作为运动控制的数据处理器，利用FPGA的高性能控制8个从轴运行。请参照图1，上述方案存在以下几点问题：

首先，控制器100需要针对每个从站101进行大量的位置计算，这种计算在每个控制周期中都要进行，随着总线上挂载的从站101设备增多，计算量会呈线性成倍增加，最终将超出控制器100的运算能力，为了解决这个问题，只能不断升级处理器性能；

其次，控制器100为了完成大量的位置计算，只能增大控制周期，控制器100的精度和性能会大大降低；由于控制器100要同时维护位置计算、总线主站和PLC逻辑，总线分配的硬件资源不够，会导致总线的出错概率增大，导致对从站101的控制出错；

此外，虽然半导体技术发展迅猛，嵌入式处理器的运算能力越来越强，但是在很多应用场景中，从站101的数量较多，从站101的运动控制计算，消耗了大量的处理器资源，为了解决这个问题，只能采用升级处理器性能或者增大控制周期的手段，对控制器100的成本和性能造成很大的压力。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于总线的分布式运动控制系统及方法，该系统和方法能够简化主站的运动控制算法，降低主站的运算量，充分利用从站的控制优势和计算性能，进而提高系统的工作效率，提高控制过程的可靠性与稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种基于总线的分布式运动控制系统，其包括有：一主站控制器，用于生成运动控制参数，并发送所述运动控制参数；多个从站设备，所述主站控制器通过总线方式连接于多个从站设备，所述从站设备用于接收主站控制器发送的运动控制参数，所述从站设备用于根据运动控制参数计算电机的实时位置数据、速度数据和/或转矩数据，并驱动电机运行。

优选地，所述主站控制器包括有ARM处理器、PLC控制模块和主站总线通讯模块。

优选地，所述主站控制器生成的运动控制参数包括有运动位置数据、运动模式数据、加速时间数据和/或减速时间数据。

优选地，所述从站设备包括有运动控制模块、驱动模块和从站总线通讯模块。

优选地，所述主站控制器对应多个从站设备而设有地址映射表，所述主站控制器根据所述地址映射表向指定的从站设备发送数据包，所述从站设备获取数据包中的运动控制参数，并将所述运动控制参数传递给运动控制模块，所述运动控制模块根据所述运动控制参数计算得出电机的实时位置数据、速度数据和/或转矩数据并加载于驱动模块，以供所述驱动模块驱动电机运行。