專利名稱：一種控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制系統(tǒng)生成技術(shù)，特別涉及一種控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái) 及其方法。
背景技術(shù)：
在我國(guó)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)主要包含機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩部分內(nèi) 容，控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個(gè)機(jī)械設(shè)備性能的高低。目前 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往往是由精通軟硬件設(shè)計(jì)的電子、計(jì)算機(jī)工程師來負(fù)責(zé)完成， 他們?cè)诳刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)之初往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間來弄清設(shè)備的工藝過程和 具體的要求，這不僅增加了開發(fā)周期，還會(huì)由于軟硬件設(shè)計(jì)師不精通機(jī)械，在 機(jī)電配合和調(diào)試時(shí)出現(xiàn)許多意想不到的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)及其方 法，其應(yīng)用不僅減輕了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作者的工作強(qiáng)度及難度，還能有效的縮
短控制系統(tǒng)開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其預(yù)先固化了 控制軟件自動(dòng)生成程序和控制器的驅(qū)動(dòng)程序，其特征在于，該控制系統(tǒng)自動(dòng)生 成平臺(tái)包括
控制對(duì)象設(shè)定模塊，用于根據(jù)需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對(duì)象；
控制器設(shè)定模塊，用于根據(jù)所述選定控制對(duì)象的控制要求在控制器參數(shù)輸 入界面中輸入控制參數(shù)進(jìn)行控制器設(shè)定 ，
控制器參數(shù)下載模塊，用于通過計(jì)算機(jī)串行口，將設(shè)定好的控制參數(shù)下載 到控制器中。
上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其特征在于，還包括一系統(tǒng)仿真運(yùn)行模塊， 用于在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)界面上，將已經(jīng)設(shè)定好的控制器和控制對(duì)象按照實(shí)際工
藝要求連接起來仿真實(shí)際控制系統(tǒng)工作。
上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其特征在于，還包括一文檔保存及打印模塊， 用于將已經(jīng)設(shè)定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用。
上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其特征在于，所述控制對(duì)象至少包括步進(jìn) 電機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流電機(jī)、—匕例閥、繼電器及換向閥開關(guān)、三極管。
上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其*征在于，所述控制器至少包括歩進(jìn)電 機(jī)控制器、直流電機(jī)控制器、交流電機(jī)控制器、輸入輸出控制器。
進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的控 制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，其特征在于，包括
控制對(duì)象設(shè)定步驟，用于根據(jù)需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對(duì)象；
控制器設(shè)定步驟，用于根據(jù)所述選定控制對(duì)象的控制要求在控制器參數(shù)輸 入界面中輸入控制參數(shù)進(jìn)行控制器設(shè)定；
控制器參數(shù)下載步驟，用于通過計(jì)算機(jī)串行口，將設(shè)定好的控制參數(shù)下載 到控制器中。
上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，其特征在于，還包括一系統(tǒng)仿真運(yùn)行步驟， 用于在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)界面上，將已經(jīng)設(shè)定好的控制器和控制對(duì)象按照實(shí)際工 藝要求連接起來仿真實(shí)際控制系統(tǒng)工作。
上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，其特征在于，還包括一文檔保存及打印步驟， 用于將已經(jīng)設(shè)定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用。
上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，其特征在于，所述控制對(duì)象至少包括步進(jìn) 電機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流電機(jī)、比例閥、繼電器及換向閥開關(guān)、三極管。
上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，其特征在于，所述控制器至少包括歩進(jìn)電 機(jī)控制器、直流電機(jī)控制器、交流電機(jī)控制器、輸入輸出控制器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的是一種開放式的、便于一般系統(tǒng)設(shè)計(jì)者使 用的通用控制系統(tǒng)生成系統(tǒng)平臺(tái)，它可使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者即便是在不懂軟、硬件設(shè) 計(jì)的情況下，只需在計(jì)算機(jī)屏幕上輸入工作流程和時(shí)序等參數(shù)，按照工藝要求 將相應(yīng)的控制模塊連接好，就可以輕松、順利地設(shè)計(jì)出符合工藝要求的控制系 統(tǒng)。該平臺(tái)可以大大減輕系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的工作強(qiáng)度和難度，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期， 降低開發(fā)成本。


圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)的系統(tǒng)構(gòu)成圖2為應(yīng)用本發(fā)明控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法流 程圖3為本發(fā)明引用控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)生成包裝印刷機(jī)械控制系統(tǒng)實(shí) 施例的開機(jī)界面示意圖4為圖3所示控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)的設(shè)計(jì)界面示意圖； 圖5為圖3所示控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)中的參數(shù)設(shè)定界面示意圖； 圖6為圖3所示控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)中的參數(shù)設(shè)定界面示意圖； 圖7為圖3所示控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)中的仿真運(yùn)行界面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明，以進(jìn)一歩了解本發(fā)明之 目的、方案及功效，但并非作為對(duì)本發(fā)明后附權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。
參考圖l，本發(fā)明的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)1包括控制對(duì)象設(shè)定模塊10， 用于根據(jù)需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對(duì)象；控制器設(shè)定模塊20，用于根據(jù) 所述選定控制對(duì)象的控制要求在控制器參數(shù)輸入界面中，通過一控制參數(shù)設(shè)定 模塊201輸入控制參數(shù)進(jìn)行控制器設(shè)定；系統(tǒng)仿真運(yùn)行模塊30，用于在計(jì)算 機(jī)控制系統(tǒng)界面上，將已經(jīng)設(shè)定好的控制器和控制對(duì)象按照實(shí)際工藝要求連接 起來仿真實(shí)際控制系統(tǒng)工作；控制器參數(shù)下載模塊40，用于通過計(jì)算機(jī)串行 口，將設(shè)定好的控制參數(shù)下載到實(shí)際控制器中；文檔保存及打印模塊50，用 于將已經(jīng)設(shè)定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用。
參考圖2，在結(jié)合圖l，本發(fā)明提供的應(yīng)用上述控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)實(shí) 現(xiàn)的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，包括
步驟S20，通過一控制對(duì)象設(shè)定模塊10根據(jù)需要在控制系統(tǒng)界面選定控制 對(duì)象；
步驟S21，通過一控制器設(shè)定模塊20，根據(jù)所述選定控制對(duì)象的控制要求 在控制器參數(shù)輸入界面中,通過一控制參數(shù)設(shè)定模塊201輸入控制參數(shù)進(jìn)行控 制器設(shè)定；
步驟S23,在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)界面上，將已經(jīng)設(shè)定好的控制器和控制對(duì)象按
照實(shí)際工藝要求連接起來，通過一系統(tǒng)仿真運(yùn)行模塊30仿真實(shí)際控制系統(tǒng)工 作；
步驟S24，通過計(jì)算機(jī)串行口與實(shí)際控制器連接，通過一控制器參數(shù)下載沖莫 塊40將設(shè)定好的控制參數(shù)下載到實(shí)際控制器中。
步驟S25，將已經(jīng)設(shè)定完成的控審j系統(tǒng)參數(shù)通過一文檔保存/打印模塊保存 或打印輸出備用。
下面以印刷包裝機(jī)械的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例進(jìn)一歩說明本發(fā)明的實(shí)施方式 通過分析和研究可知包裝機(jī)械的控制對(duì)象主要是歩進(jìn)電機(jī)、直流伺服電動(dòng) 機(jī)、交流電流、比例閥、繼電器和換向閥，輸入信號(hào)主要是開關(guān)信號(hào)(行程開 關(guān)和光傳感器)，根據(jù)控制對(duì)象的不同設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器，并將每一種控制器 封裝成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊，每個(gè)模塊都是一個(gè)獨(dú)立的控制單元，它們內(nèi)部有自己的 MCU和固化在其中的控制程序，與i十算機(jī)之間都有標(biāo)準(zhǔn)的接口，可以接受計(jì) 算機(jī)發(fā)來的控制指令，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。本實(shí)施例擬采用單片機(jī)和FPGA芯片 完成電路設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)模塊以搭拼積木方式構(gòu)造符合要求的硬件系 統(tǒng)。該自動(dòng)生成系統(tǒng)預(yù)先固化了控制軟件自動(dòng)生成程序和各種控制器的驅(qū)動(dòng)禾呈 序。在軟件設(shè)計(jì)方面，主要是設(shè)計(jì)對(duì)不同模塊編寫相應(yīng)的控制參數(shù)輸入界面， 控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)的軟件系統(tǒng)可以對(duì)各模塊的相互連接和控制時(shí)序進(jìn)行 解釋，并模擬系統(tǒng)仿真運(yùn)行。
其中，控制器及控制對(duì)象設(shè)計(jì)t莫塊采用VB語言編寫的應(yīng)用程序，包括 各種控制器(歩進(jìn)電機(jī)控制器、直流電機(jī)控制器、輸入輸出控制器)的設(shè)計(jì)和 控制對(duì)象(開關(guān)、繼電器、三極管、燈等)的設(shè)計(jì)這兩項(xiàng)功能。
控制器參數(shù)設(shè)定模塊可以根據(jù)不同的控制器出現(xiàn)相應(yīng)的參數(shù)輸入菜單，
用戶可以根據(jù)實(shí)際工作流程的要求，輸入控制參數(shù)。
參數(shù)下載模塊計(jì)算機(jī)通過串fi1。 (RS232)和實(shí)際控制器連接，將設(shè)計(jì) 好的參數(shù)下載給控制器。
系統(tǒng)仿真運(yùn)行模塊用戶可以在設(shè)計(jì)界面上設(shè)計(jì)好各個(gè)控制器和控制器對(duì)
象，并按實(shí)際工藝要求將這些模塊連接起來，定義好控制參數(shù)，系統(tǒng)可以仿真 實(shí)際控制系統(tǒng)的工作。
在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方面，是由步進(jìn)電機(jī)控制器、直流電機(jī)控制器、交流電機(jī) 控制器和輸入輸出控制器組成。下面以歩進(jìn)電機(jī)為例進(jìn)一步說明控制系統(tǒng)的具體生成方式 步進(jìn)電機(jī)控制器的基本功能是 可以輸出方向和步進(jìn)脈沖信號(hào)，TTL電平； 電機(jī)轉(zhuǎn)速為(K1000轉(zhuǎn)/分；
有8個(gè)輸入和8個(gè)輸出信號(hào)端，可以連接開關(guān)、光電傳感器等信號(hào)的輸入， 也可以根據(jù)當(dāng)前的工作狀態(tài)輸出狀態(tài)信號(hào)或控制信號(hào)，信號(hào)TTL電平，可以 控制氣缸、LED、繼電器等設(shè)備；
可以控制步進(jìn)電機(jī)完成IO個(gè)以內(nèi)不同的工作狀態(tài)，電機(jī)可以順序工作， 也可以根據(jù)要求進(jìn)行循環(huán)操作；
可以工作在下載模式下，下載計(jì)算機(jī)傳來的控制指令，并固化在控制器中；
也可以工作在運(yùn)行模式下，按照控制指令，控制歩進(jìn)電機(jī)工作。
控制器采用單片機(jī)AT89C51為控制器的核心，采用E2PROM93C46作為 固化下載參數(shù)的存儲(chǔ)器，輸入/輸出信號(hào)均進(jìn)行光電隔離。
在控制器設(shè)計(jì)中， 一個(gè)很重要的部分是控制命令字的定義，本系統(tǒng)一共定 義了9個(gè)命令字，分別是
Mode舊yte模式字，D7 D4:工作過程數(shù)；D3:工序，為1，表示順序工 作，為0，表示循環(huán)工作D2 D0;循環(huán)工作時(shí)的入口狀態(tài)號(hào)。
ModBytel狀態(tài)控制字1， D7為方向，0為反轉(zhuǎn)，1為正轉(zhuǎn)；D6:工作
方式，l表示勻速，O表示停止；D5: 1表示按步進(jìn)電機(jī)的拍數(shù)計(jì)拍，計(jì)數(shù)為 零結(jié)束；D4:停止方式，1表示外來信號(hào)觸發(fā)停止，0表示定時(shí)結(jié)束停止；D4:
輸出信號(hào)位，l表示有信號(hào)輸出，O表示無信號(hào)輸出；D2 D0，外來信號(hào)。 ModByte2， ModByte3: 速度值。 ModByte4, ModByte5: 定時(shí)值。 ModByte6、 ModByte7: 運(yùn)行的拍數(shù)。 ModByte8: 輸出信號(hào)號(hào)。
直流電機(jī)控制器、交流電機(jī)控制器和輸入/輸出控制器的工作原理均類似 步進(jìn)電機(jī)控制器，不再詳細(xì)說明。
運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)，計(jì)算機(jī)屏幕上出現(xiàn)系統(tǒng)開機(jī)界面如圖3，幾秒后出現(xiàn) 系統(tǒng)主設(shè)計(jì)界面如圖4所示。在設(shè)計(jì)菜單中，用戶可以給控制系統(tǒng)添加的控 制對(duì)象有步進(jìn)電機(jī)控制器(含電機(jī))、直流電機(jī)控制器(含電機(jī))、輸入輸出控制器、繼電器、燈、電源、開關(guān)等。在選擇好對(duì)象后，將其拖至合適的位置，
在對(duì)象的圖標(biāo)上點(diǎn)擊鍵，出現(xiàn)如圖5;^示控制參數(shù)設(shè)定界面。按照所要設(shè)計(jì)的
控制系統(tǒng)的工作要求，在參數(shù)設(shè)定的菜單中，依次填寫控制參數(shù)。當(dāng)控制參 數(shù)設(shè)定后，按下下載按鈕，設(shè)計(jì)好的控制參數(shù)即可通過串行口傳送給控制器， 并固化在控制器中，如圖6所示。
用戶按照控制系統(tǒng)的要求，選擇^f需要的控制器和控制對(duì)象，放置在合適 的位置，并用連接線將之連接好。選擇運(yùn)行模式，系統(tǒng)即可仿真控制系統(tǒng)的工
作。用戶可以觀察所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工作是否合乎工作流程的要求，如圖7所示。
如果有偏差，用戶可以返回設(shè)計(jì)模式下，修改各個(gè)控制器的控制參數(shù)。
雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在 不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明 作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相J^的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的
權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其預(yù)先固化了控制軟件自動(dòng)生成程序和控制器的驅(qū)動(dòng)程序，其特征在于，該控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)包括控制對(duì)象設(shè)定模塊，用于根據(jù)需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對(duì)象；控制器設(shè)定模塊，用于根據(jù)所述選定控制對(duì)象的控制要求在控制器參數(shù)輸入界面中輸入控制參數(shù)進(jìn)行控制器設(shè)定；控制器參數(shù)下載模塊，用于通過計(jì)算機(jī)串行口，將設(shè)定好的控制參數(shù)下載到控制器中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其特征在于，還包括 一系統(tǒng)仿真運(yùn)行模塊，用于在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)界面上，將己經(jīng)設(shè)定好的控制器 和控制對(duì)象按照實(shí)際工藝要求連接起來仿真實(shí)際控制系統(tǒng)工作。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其特征在于，還包括 一文檔保存及打印模塊，用于將已經(jīng)設(shè)定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用o
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其特征在于，所述控制對(duì)象至少包括步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流電機(jī)、比例閥、繼電器及 換向閥開關(guān)、三極管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)，其特征在于，所述控 制器至少包括步進(jìn)電機(jī)控制器、直流電機(jī)控制器、交流電機(jī)控制器、輸入輸 出控制器。
6、 一種應(yīng)用權(quán)利要求1 5中任一種所述的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的 控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，其特征在于，包括控制對(duì)象設(shè)定步驟，用于根據(jù)需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對(duì)象； 控制器設(shè)定步驟，用于根據(jù)所述選定控制對(duì)象的控制要求在控制器參數(shù)輸入界面中輸入控制參數(shù)進(jìn)行控制器設(shè)定；控制器參數(shù)下載步驟，用于通過計(jì)算機(jī)串行口，將設(shè)定好的控制參數(shù)下載到控制器中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方 去，其特征在于，還包括 一系統(tǒng)仿真運(yùn)行步驟，用于在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)界面上，將已經(jīng)設(shè)定好的控制器 和控制對(duì)象按照實(shí)際工藝要求連接起來仿真實(shí)際控制系統(tǒng)工作。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，其特征在于，還包括 一文檔保存及打印歩驟，用于將己經(jīng)設(shè)定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用。
9、 根據(jù)杈利要求l所述的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，其特征在于，所述控 制對(duì)象至少包括步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流電機(jī)、比例閥、繼電器及 換向閥開關(guān)、三極管。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的控制系統(tǒng)自動(dòng)生成方法，其特征在于，所述控 制器至少包括歩進(jìn)電機(jī)控制器、直流電機(jī)控制器、交流電機(jī)控制器、輸入輸 出控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)及其方法，該控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)中預(yù)先固化了控制軟件自動(dòng)生成程序和控制器的驅(qū)動(dòng)程序，該控制系統(tǒng)自動(dòng)生成平臺(tái)包括控制對(duì)象設(shè)定模塊，用于根據(jù)需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對(duì)象；控制器設(shè)定模塊，用于根據(jù)所述選定控制對(duì)象的控制要求在控制器參數(shù)輸入界面中輸入控制參數(shù)進(jìn)行控制器設(shè)定；控制器參數(shù)下載模塊，用于通過計(jì)算機(jī)串行口，將設(shè)定好的控制參數(shù)下載到控制器中。
文檔編號(hào)G05B19/02GK101354571SQ200810211520
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者吳鳳路, 唐英杰 申請(qǐng)人:北京印刷學(xué)院