[发明专利]一种基于多控制器同步控制的造波机控制系统

权利要求书

1.一种基于多控制器同步控制的造波机控制系统，其特征在于：包括上位机、主控制器、从控制器、EtherCAT桥接器和造波单元；

所述上位机将对造波机的控制指令信息实时传送至主控制器，所述主控制器将该控制指令实时传送至多个从控制器，所述从控制器将对造波机的控制指令信息实时传送至造波单元，所述造波单元依据控制指令信息进行造波运动；

所述从控制器上搭载有EtherCAT桥接器，所述EtherCAT桥接器通过EtherCAT现场总线与主控制器相连接；所述EtherCAT桥接器包括分别同步于外部EtherCAT网络和本地EtherCAT网络的EtherCAT的从站，所述从控制器根据EtherCAT桥接器计算同步分布式时钟时间将计算得到的数据信息传送至主控制器，所述主控制器计算控制命令的传输延迟，根据传输延迟决定将控制命令发送给特定从控制器的时刻；

所述主控制器包括主同步控制模块、波浪存储模块和运动控制模块；所述主同步控制模块接收上位机传送的控制指令信息、并将控制指令通过EtherCAT桥接器同时分发至多个从控制器，同时主同步控制模块控制自身的工作状态；所述波浪存储模块接收上位机传送的波浪数据并将波浪数据存储在主控制器和从控制器的硬盘上、在主控制器和从控制器内存中设置两个FIFO空间来交替读取存储在硬盘上的波浪数据；所述运动控制模块接收主同步控制模块传送的控制命令控制造波单元的运动状态；

所述造波单元包括伺服驱动器、伺服电机、滚珠丝杠和推波板；所述伺服驱动器和伺服电机接收主控制器和从控制器传送的造波数据信息控制电机的运动状态；所述滚珠丝杠将电机的旋转运动转化为直线运动，进而驱动推波板做造波运动；

所述主同步控制模块在发送控制命令前计算控制命令的传输延迟，根据传输延迟决定控制命令发送给特定的从控制器的时刻，具体采用如下步骤：

S1：主同步控制模块同时向所有的从控制器发送延迟估算指令，同时主同步控制模块记录当前任务周期的起始时刻t_m；

S2：所有从控制器接收S1中的延迟估算指令，并记录各自当前任务周期的起始时刻，分别记为：t_s1，t_s2，…，t_sn；并将这些值传回至主同步控制模块；

S3：主同步控制模块接收S2中的各个起始时刻后，计算：

其中，t_cycleTime表示主控制器、从控制器的任务周期，\表示取余运算，主同步控制模块将t_delay1，t_delay2，…，t_delayn分别发送给从控制器1，从控制器2，…，从控制器n；

S4：主同步控制模块计算：

主同步控制模块延迟t_masterDelay周期后，将控制指令发给自身的运动控制模块，分别延迟t_delayCycle1，t_delayCycle2，…，t_delayCyclen个周期后向从控制器1，从控制器2，…，从控制器n发送控制指令；

S5：主控制器的运动控制模块在接收到控制命令后，延迟t_maxDelay\t_cycleTime时间刷新I/O；每个从控制器的运动控制模块在接收到控制命令后，分别延迟S3中的t_delay1，t_delay2，…，t_delayn时间刷新I/O。

2.根据权利要求1所述的一种基于多控制器同步控制的造波机控制系统，其特征还在于：所述从控制器控制下的多个造波单元之间采用串联的方式相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于多控制器同步控制的造波机控制系统，其特征还在于：所述主控制器与从控制器通过以太网交换机与上位机相连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于多控制器同步控制的造波机控制系统，其特征还在于：所述运动控制模块采用外部位置发生器的工作方式，一定时间内向造波单元发送一次位置数据，该位置数据读取自波浪存储模块的FIFO空间的信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于多控制器同步控制的造波机控制系统，其特征还在于：所述上位机包括波浪生成模块、命令控制模块和数据分发模块，所述波浪生成模块按照所选的波浪类型、依据水动力学原理计算出波浪数据信息；所述命令控制模块将对造波机的各种控制命令发送至主控制器，所述数据分发模块将生成的造波数据发送给每个控制器。