[发明专利]同步指针阵列控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及同步指针阵列控制系统及控制方法，包括同步指针阵列控制系统，包括执行机构及控制机构；所述执行机构包括工业控制器单元、运动执行单元、扩展模块单元；所述控制机构包括用户程序单元、系统程序单元；用户程序单元接收用户输入的逻辑指令，系统程序单元根据用户逻辑输出控制指令通过扩展模块单元发送至工业控制器单元，从而控制运动执行单元的指针阵列旋转及外圈LED灯带的亮灭组成展示图案，模拟多工业控制器的同步控制功能。本发明的系统，性能强大，资源丰富，通过EtherCAT总线可同时控制大量伺服电机和I/O模块等设备，借助X86‑CPU可以实现复杂和高精度的运动控制，同时能够有效降低系统成本。

技术领域

本发明涉及基于CODESYS的运动控制技术，属于工业自动化领域，具体的说是同步指针阵列控制系统及控制方法。

背景技术

目前工厂内所使用的传统PLC控制系统存在单个PLC控制器同时控制伺服单元及I/O点位数量有限等问题，对于应用过程中所存在的伺服单元及I/O点位数量较多的情况，往往需要通过多个PLC控制器实现分开控制，实现成本较高且同步性较差。

为了解决上述现有技术中所存在的诸多问题，工业控制领域IEC61131-3标准制定并实施，软PLC迅速发展。软PLC技术使用PC机或嵌入式控制器作为硬件支撑平台，利用软件实现PLC的基本功能，包括逻辑控制、通信控制等。CODESYS软件是PLC完整开发环境，其实时核可以将硬件平台改造成高性能可编程控制器，软件平台支持IEC61131-3标准，集成现场总线配置器，可针对不同硬件设备和现场总线协议进行系统开发。

软PLC充分利用PC平台和嵌入式控制器上的硬件和软件资源，使控制系统性能逐步提升，可控制电机轴数及I/O点位越来越多。基于PC机或嵌入式控制器+现场总线+分布式IO的控制系统简化了复杂控制系统的体系结构，提高了通信效率和速度，降低了投资成本。

EtherCAT从站芯片周期性地依次执行计算和数据拷贝任务，其工作周期从数微秒到数毫秒不等。通过分布时钟的参数可以精确设置每个EtherCAT从站刷新输出和读取输入的时间，以确保主站接收的来自不同从站的输入信号值是在同一时刻获取的，而主站发送给不同从站的输出信号，也能在同一时刻触发所连接的输出电路。但因为时钟偏移和时钟漂移两种偏差的存在，想单纯的靠提高实时性来达到理想状态的实时性是不可能完成的。实时以太网EtherCAT总线主要的同步模式分为Free Run模式、SM-Synchronous模式、DC-Synchronous模式三种。要实现纳秒级精度的同步，必须依靠DC分布时钟。大家依赖DC协议把自己的本地时钟对齐。对接收数据的时刻可以容忍微秒级的误差，但是输出和输入在约定的本地时间点同时动作，这样就实现了纳秒级的同步。

综上所述，如何在现有技术的基础上提出基于CODESYS平台的多轴、多I/O点位同步控制系统及相应的控制方法，有效地解决上述技术缺陷，成为了本领域内技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供本发明目的在于提供一种基于CODESYS平台的指针阵列控制系统，软件上基于CODESYS平台，硬件上借助X86-CPU的强大运算能力，实现了多轴、多I/O点位同步控制系统的复杂和高精度的运动控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

同步指针阵列控制系统，包括执行机构及控制机构；所述执行机构包括工业控制器单元、运动执行单元、扩展模块单元；所述控制机构包括用户程序单元、系统程序单元；用户程序单元接收用户输入的逻辑指令，系统程序单元根据用户逻辑输出控制指令通过扩展模块单元发送至工业控制器单元，从而控制运动执行单元的指针阵列旋转及外圈LED灯带的亮灭组成展示图案，模拟多工业控制器的同步控制功能。

所述工业控制器单元包括中央处理器、存储器、通信接口；

工业控制器，用于接收用户的互动按钮控制指令，根据用户指令输出动作指令至运动执行单元的指针阵列及外圈LED灯带；