[发明专利]微计算机

说明书

本公开的实施例涉及微计算机。微计算机被提供用于每个工业装置以对它们进行同步控制，并且微计算机包括CPU、外围模块和通信接口。外围模块基于特定控制参数控制外部装置。通信接口包括时间寄存器，所述时间寄存器以时间序列与其它设备同步。如果连续设置的校正时间与时间寄存器匹配，则通信接口向CPU和外围模块发出CPU中断和外围模块中断。响应于外围模块中断，外围模块将控制参数从当前值变为更新值。响应于CPU中断，CPU启动更新程序来计算控制参数的下一更新值并将计算值写入到外围模块。

本申请是于2013年11月25日提交的申请号为201310603564.X、名称为“微计算机”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本文通过引用引入2012年11月26日提交的日本专利申请No.2012-257304的全部公开内容，包括说明书、附图和摘要。

技术领域

本发明涉及适于控制工业装置的微计算机。更具体地，本发明涉及对于同步控制特别有用的微计算机。

背景技术

一些类型的装备(诸如交流(AC)伺服系统、通用变频器以及可编程逻辑控制器(PLC))需要同步控制。这样的工业装置需要通过在特定时间发出特定指令来控制工业马达。为工业装置提供微计算机，并允许变频器使用等于脉宽调制(PWM)控制信号的指令来控制工业马达。脉宽以占空比表示，占空比即代表高和低时段之间的比率的百分比。工业装置可以同时操作用于一系列工艺。在这样的情况下，为每个工业装置提供的微计算机控制对应的工业马达。工业装置需要同步时间(时间同步)，以便以特定时间顺序一致地发出一系列指令。

工业装置之间的时间同步所需的同步精度迅速趋向于严格。在一些情况下，需要精度如微秒或小于微秒那么高。基于串行通信的通信或者专有通信已经被用于工业装置的时间同步。近年来，对于向以太网附加同步功能的同步以太网通信(以下简称为同步以太网)，存在着日益增长的需求。同步以太网包括基于IEEE1588标准的以太网/IP或工业以太网(Profinet)以及基于环或菊花链网络的工业以太网(EtherCAT)。时间同步精度往往越来越严格。遵循IEEE1588标准的一些同步以太网技术支持微秒或小于微秒那么高的精度。

专利文献1中公开的工业控制器包括彼此耦合的多个单元，每个单元具有精度在纳秒级的钟控功能。在这些单元中，一个用作主设备(master)，其它作为从设备(slave)。设置调整装置来使从设备的时间轴逐步地接近主设备的时间轴。

专利文献2中公开的技术可以在不需要调整定时的情况下在联网的控制器之间同步处理程序的执行。针对每个控制器预先编程时间表，以执行协同操作。每个控制器包括以跟踪绝对时间的时钟模块和用于控制同步的时钟同步装置。如果发生发起程序的事件，则控制器广播事件发生的时间作为对于其它控制器的触发。控制器在接收到该触发时，向该触发添加特定延迟时间以生成延迟触发。控制器根据该延迟触发来发起一系列程序。

专利文献3中公开的技术确保联网控制器和设备之间的时间同步精度。主设备包括主全局定时器。每个设备包括从全局定时器和操作周期定时器。主设备发送包含时间戳的分组，时间戳设置有由主全局定时器指示的全局时间。每个从设备接收该分组以执行纠错，即，使用时间戳指示的周期控制同步定时以及从全局定时器指示的时间差，将操作周期定时器与周期控制进行同步。

专利文献4中公开的动作控制系统根据不断变化的网络负载情形支持同步操作并且免于同步误差。主设备监视通信延迟并且强制从设备在等于当前时间加上延迟时间的时间启动同步操作。

专利文献5中公开的通信控制系统提供多个控制器，每个控制器包括通信控制器和致动器，并且操控控制目标。控制器经由网络耦合并且可以彼此同步地操作。第二实施例提供使用遵循IEEE1588的时间同步协议的时间同步的通信控制系统。整个通信控制系统使得时间同步。然后，通信控制器从控制器获取通信延迟并且在将控制指令传送给控制器时调整通信延迟。