專利名稱：控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用數(shù)值控制裝置或機(jī)器人控制器等控制裝置控制的電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
數(shù)值控制裝置或機(jī)器人控制器等的控制裝置，根據(jù)在一定周期中控制裝置內(nèi)的硬件產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)(ITP(內(nèi)插周期)信號(hào))，來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的控制，控制裝置的主CPU將ITP信號(hào)的每一個(gè)間隔的移動(dòng)量傳遞到控制伺服電動(dòng)機(jī)的DSP(digital signal processor(數(shù)字信號(hào)處理器))。在DSP中，按將ITP信號(hào)間隔等分分割的控制周期(位置/速度控制周期)來分配指令移動(dòng)量，并進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的位置、速度的控制。
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)在ITP信號(hào)中同步進(jìn)行，所以由1臺(tái)控制裝置控制的電動(dòng)機(jī)彼此間可以是嚴(yán)格的同步運(yùn)轉(zhuǎn)。原因是，能夠使用相同的ITP。
但是，如果應(yīng)該控制的電動(dòng)機(jī)數(shù)量多，1臺(tái)控制裝置具有的軸控制用槽(slot)不足，有時(shí)就不得不使用其它控制裝置了。這種情況下，由相同控制裝置控制的電動(dòng)機(jī)可以使用如上所述的相同ITP信號(hào)因此可以嚴(yán)格的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，但是由不同控制裝置控制的電動(dòng)機(jī)之間，因?yàn)镮TP信號(hào)彼此間不同步，所以有不能同步運(yùn)轉(zhuǎn)的問題。
要解決該問題，可使用如下方法為了在由多個(gè)控制裝置控制的電動(dòng)機(jī)之間可以同步運(yùn)轉(zhuǎn)，將多個(gè)控制裝置分為1臺(tái)主單元和1臺(tái)或1臺(tái)以上的從屬單元，經(jīng)由連接這些單元的串行總線，將ITP信號(hào)由主單元分配到從屬單元，使多個(gè)控制裝置的ITP信號(hào)同步，由多個(gè)控制裝置控制的電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。在串行總線還收發(fā)ITP信號(hào)以外每一個(gè)ITP信號(hào)的移動(dòng)量等的、在同步運(yùn)轉(zhuǎn)中必要的信息。在該同步方式中，由于主單元和從屬單元之間的傳輸線路長等原因產(chǎn)生延遲，導(dǎo)致同步信號(hào)(ITP信號(hào))產(chǎn)生定時(shí)偏移，因此，開發(fā)出了補(bǔ)正該偏移并在相同定時(shí)產(chǎn)生的技術(shù)(參照專利第2898387號(hào)公報(bào))。
此外，在ITP信號(hào)的收發(fā)中，也考慮了用專用電纜來進(jìn)行的方法，但是在同步運(yùn)轉(zhuǎn)中必要的ITP信號(hào)以外的信息也仍然需要收發(fā)，串行總線線路的數(shù)量增加，由此導(dǎo)致了成本增加的問題。
另外，通過在連接相同串行總線的擴(kuò)展槽上應(yīng)用此方式，可以使控制裝置的CPU能力增加盡可能的軸數(shù)。也就是說，經(jīng)由串行總線，向安裝在擴(kuò)展槽的軸控制板傳送主單元的ITP信號(hào)，使向軸控制板輸入的ITP信號(hào)同步，同時(shí)，經(jīng)由串行總線針對(duì)軸控制板上的DSP輸出每一個(gè)ITP信號(hào)的移動(dòng)量。
圖1是連接成為上述主單元的數(shù)值控制裝置和成為軸控制板以及從屬單元的數(shù)值控制裝置的電動(dòng)機(jī)同步控制的概要圖，該軸控制板設(shè)置在該主單元的擴(kuò)展槽上。在該圖1中，各數(shù)值控制裝置及擴(kuò)展槽之間的串行總線成串聯(lián)(cascade)連接，不過也可以是星形、多點(diǎn)(multi-droppd)等其它的連接形式。
圖9是在圖1所示的控制系統(tǒng)中主單元與從屬單元之間的ITP信號(hào)的收發(fā)的說明圖。即，用串行總線連接在數(shù)值控制裝置中構(gòu)成的主單元與從屬單元(也包括設(shè)置在主單元擴(kuò)展槽內(nèi)的軸控制板)，在同步控制由各數(shù)值控制裝置控制的各電動(dòng)機(jī)那樣的控制系統(tǒng)中，在主單元產(chǎn)生ITP信號(hào)(圖9(a))時(shí)，經(jīng)由串行總線，自動(dòng)地從主單元對(duì)從屬單元進(jìn)行發(fā)送表示產(chǎn)生ITP信號(hào)的旨意的通知(圖9(b))。發(fā)送的內(nèi)容中包括ITP信號(hào)產(chǎn)生作為數(shù)字信息。在從屬單元接收該內(nèi)容(圖9(c))，解讀數(shù)字信息，產(chǎn)生作為表示在主單元中產(chǎn)生ITP信號(hào)的PRE_ITP信號(hào)(圖9(d))。
PRE_ITP信號(hào)相對(duì)主單元的ITP信號(hào)延遲，但是在可忽略該延遲時(shí)，可以將其原樣作為從屬單元的ITP信號(hào)來使用，主單元與從屬單元的電動(dòng)機(jī)可以同步運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在有延遲時(shí)，根據(jù)在上述的專利第2898387號(hào)公報(bào)中所記載的方法，可以補(bǔ)正該延遲。
但是，在將PRE_ITP信號(hào)作為從屬單元的ITP信號(hào)的情況下，在與通常數(shù)據(jù)的發(fā)送相沖突等ITP信號(hào)的發(fā)送定時(shí)發(fā)生改變時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)PRE_ITP信號(hào)的間隔變大的問題。另外，在由于噪聲等產(chǎn)生通信障礙、導(dǎo)致ITP信號(hào)產(chǎn)生的信息不能發(fā)送到從屬單元時(shí)，從屬單元發(fā)出重發(fā)請求，以確切地接收到ITP信號(hào)，但是由于產(chǎn)生重發(fā)，導(dǎo)致了ITP信號(hào)的定時(shí)偏移，這成為電動(dòng)機(jī)之間的同步誤差增大的主要原因。
圖10是該現(xiàn)象的說明圖。在主單元中產(chǎn)生ITP信號(hào)(圖10(a))，自動(dòng)地從主單元向從屬單元進(jìn)行通知產(chǎn)生ITP信號(hào)的旨意的ITP發(fā)送信號(hào)S的發(fā)送，但是由于通信障礙等該ITP發(fā)送信號(hào)S沒有傳送到從屬單元、ITP發(fā)送信號(hào)被重發(fā)時(shí)(圖10(b))，該重發(fā)信號(hào)Sr延遲，因此從屬單元接收該重發(fā)的ITP發(fā)送信號(hào)Sr，產(chǎn)生的PRE_ITP信號(hào)也延遲(圖10(c))。
并且，將等分分割該P(yáng)RE_ITP信號(hào)間隔的周期作為電動(dòng)機(jī)的位置、速度的控制周期的DSP控制周期的定時(shí)發(fā)生偏移。如圖10(d)所示，由延遲的重發(fā)ITP發(fā)送信號(hào)Sr延遲產(chǎn)生了PRE_ITP信號(hào)，由此該P(yáng)RE_ITP信號(hào)產(chǎn)生之前的控制周期成為比通常長的周期T1。另一方面還有如下問題在下一個(gè)ITP信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，通常接收ITP發(fā)送信號(hào)S，還通常產(chǎn)生PRE_ITP信號(hào)，所以將該延遲產(chǎn)生的PRE_ITP信號(hào)與通常產(chǎn)生的PRE_ITP信號(hào)之間進(jìn)行分割的最后控制周期(位置/速度控制周期)就成為比通常短的周期T2。
并且，因?yàn)橹鲉卧c從屬單元的內(nèi)置時(shí)鐘偏移，所以ITP信號(hào)的定時(shí)也發(fā)生偏移。定時(shí)的偏移意味著ITP信號(hào)的間隔散亂，但是將ITP信號(hào)間隔進(jìn)一步分割進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的位置/速度控制，因此位置/速度的控制產(chǎn)生了散亂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種控制裝置，其控制裝置用串行總線連接成為主單元的1臺(tái)控制裝置和成為從屬單元的1臺(tái)或1臺(tái)以上的控制裝置，并進(jìn)行由這些不同控制裝置控制的電動(dòng)機(jī)彼此間的同步控制。在該控制系統(tǒng)中，各從屬單元具備補(bǔ)正機(jī)構(gòu)。該補(bǔ)正機(jī)構(gòu)具有求出從所述主單元發(fā)送并在所述從屬單元中接收的定時(shí)信號(hào)與所述從屬單元產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)的相位差的部分；根據(jù)所述求得的相位差，求出使從屬單元側(cè)的定時(shí)信號(hào)隨動(dòng)于主單元側(cè)的定時(shí)信號(hào)的補(bǔ)正量的部分；根據(jù)所述求出的補(bǔ)正量，補(bǔ)正從屬單元的定時(shí)信號(hào)的產(chǎn)生周期的部分。并且，輸出用該補(bǔ)正機(jī)構(gòu)補(bǔ)正的定時(shí)信號(hào)。
成為所述從屬單元的控制裝置可以包含安裝在控制裝置擴(kuò)展槽中的軸控制板。
所述補(bǔ)正機(jī)構(gòu)可以具有相位比較器，其用來求出從所述主單元發(fā)送并在成為所述從屬單元的控制裝置中接收的定時(shí)信號(hào)與所述從屬單元產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)的相位差；周期變更寄存器；補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)，由所述相位比較器的輸出和存儲(chǔ)在所述周期變更寄存器內(nèi)的值相加并求出補(bǔ)正量的加法機(jī)構(gòu)構(gòu)成；信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，根據(jù)用所述補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)生成的補(bǔ)正量補(bǔ)正定時(shí)信號(hào)的產(chǎn)生周期并產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。
所述補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)還具備移位設(shè)定寄存器，該移位設(shè)定寄存器是設(shè)定將從所述主單元到所述從屬單元的定時(shí)信號(hào)的傳送延遲進(jìn)行補(bǔ)正的值。
所述加法機(jī)構(gòu)可以將所述比較器的輸出、存儲(chǔ)在周期變更寄存器中的值與該移位設(shè)定寄存器的值相加并求出補(bǔ)正值。
所述周期變更寄存器可以裝載并更新所述加法機(jī)構(gòu)輸出的補(bǔ)正值。
所述補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)還設(shè)有濾波機(jī)構(gòu)，將由加法機(jī)構(gòu)輸出的多個(gè)加法值、或由相位比較器輸出的多個(gè)相位差、或保存在所述周期變更寄存器中的多個(gè)值通過濾波機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，使用該運(yùn)算處理得到的值來確定補(bǔ)正量。
在將從所述加法機(jī)構(gòu)的輸出通過濾波機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)算處理時(shí)，可以將求得的值在所述周期變更寄存器中進(jìn)行裝載并更新。
另外，在通過濾波機(jī)構(gòu)對(duì)來自相位比較器的輸出進(jìn)行運(yùn)算處理時(shí)，可以將求得的值作為向所述加法機(jī)構(gòu)的輸入來使用。
所述信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)由周期變更計(jì)數(shù)器和計(jì)時(shí)器(timer)構(gòu)成。在所述周期變更計(jì)數(shù)器中裝載所述加法機(jī)構(gòu)輸出的補(bǔ)正值，在從所述計(jì)時(shí)器輸出的位置/速度控制周期的信號(hào)發(fā)生數(shù)與裝載在所述計(jì)數(shù)器的值一致之前，將周期變更指令與裝載的補(bǔ)正值的符號(hào)信號(hào)輸出到計(jì)時(shí)器。所述計(jì)時(shí)器可以根據(jù)輸入的周期變更指令和符號(hào)信號(hào)來補(bǔ)正基準(zhǔn)時(shí)間并輸出所述位置/速度控制周期的信號(hào)，在所述位置/速度控制周期的信號(hào)每一次達(dá)到規(guī)定數(shù)時(shí)輸出定時(shí)信號(hào)。
在本發(fā)明中的控制系統(tǒng)具備上述的結(jié)構(gòu)，所以即使由于主單元和從屬單元之間的通信障礙等而產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)的偏移，也可以將該偏移自動(dòng)地補(bǔ)正并取得同步。此外，由于通信線路長等原因?qū)е略趶膶賳卧亩〞r(shí)信號(hào)中產(chǎn)生延遲時(shí)，通過補(bǔ)正該延遲，從屬單元也可以得到與主單元定時(shí)信號(hào)的同步。


本發(fā)明的上述的及其它的目的和特征，通過參照附圖和以下實(shí)施方式的說明會(huì)更加明確。圖中
圖1是用于說明本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一實(shí)施方式概要的方框圖。
圖2是表示構(gòu)成本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一實(shí)施方式的、補(bǔ)正定時(shí)信號(hào)的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的第1實(shí)施方式的方框圖。
圖3是構(gòu)成圖2的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖4是圖2的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的、由于通信異常而產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)的偏移時(shí)的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖5是表示構(gòu)成本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一實(shí)施方式的、補(bǔ)正定時(shí)信號(hào)的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的第2實(shí)施方式的方框圖。
圖6是圖5的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的、由于通信異常而產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)的偏移時(shí)的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖7是圖2的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的、由于傳送線路延遲等原因?qū)е露〞r(shí)信號(hào)偏移時(shí)的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖8是圖5的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的、由于傳送線路延遲等原因?qū)е露〞r(shí)信號(hào)偏移時(shí)動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖9是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一實(shí)施方式及現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中的、在與來自主單元的定時(shí)信號(hào)對(duì)應(yīng)的從屬單元中的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖10是現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的、產(chǎn)生通信異常時(shí)的動(dòng)作的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一實(shí)施方式，與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的概要相同。如該圖1所示的實(shí)施方式是用串行總線連接多個(gè)數(shù)值控制裝置并進(jìn)行同步控制。成為主單元的數(shù)值控制裝置#0用串行總線連接成為從屬單元的數(shù)值控制裝置#1、#2......。另外，由于用安裝在主單元的擴(kuò)展槽中的軸控制板控制的電動(dòng)機(jī)也進(jìn)行同步控制，所以安裝在該擴(kuò)展槽中的軸控制板也作為從屬單元適用于本發(fā)明。
本發(fā)明的特征在于，在這樣的控制系統(tǒng)中設(shè)有補(bǔ)正機(jī)構(gòu)，該補(bǔ)正機(jī)構(gòu)在從屬單元(數(shù)值控制裝置#1，#2......以及安裝在主單元擴(kuò)展槽中的軸控制板)中補(bǔ)正定時(shí)信號(hào)(ITP信號(hào))的偏移，從屬單元具有如下特征PRE_ITP信號(hào)以外產(chǎn)生從屬單元自己的ITP信號(hào)。圖2是該補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的第1實(shí)施方式的方框圖。
補(bǔ)正該定時(shí)信號(hào)的偏移的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)由補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)10、信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20構(gòu)成，該信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20根據(jù)由補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)10生成的補(bǔ)正量來補(bǔ)正定時(shí)信號(hào)(ITP信號(hào))的產(chǎn)生周期并產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)(ITP信號(hào))。
補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)10由移位設(shè)定寄存器11、相位比較器12、周期變更寄存器13、加法器14構(gòu)成。移位設(shè)定寄存器11補(bǔ)正串行總線電纜的延遲時(shí)間等在主單元和從屬單元中固定產(chǎn)生的延遲時(shí)間。在該移位設(shè)定寄存器11中設(shè)置與該延遲時(shí)間對(duì)應(yīng)的固定值，將該從屬單元的定時(shí)信號(hào)(ITP信號(hào))的產(chǎn)生定時(shí)提早該固定值大小。
相位比較器12根據(jù)來自主單元的ITP信號(hào)的產(chǎn)生通知，將由從屬單元生成的PRE_ITP信號(hào)與補(bǔ)正了的ITP信號(hào)的相位差進(jìn)行比較，在PRE_ITP信號(hào)比ITP信號(hào)延遲產(chǎn)生時(shí)檢測出“+”，在相反時(shí)檢測出“-”。此外，該相位比較器12用檢測出相位差的計(jì)數(shù)器來測定兩個(gè)ITP信號(hào)(PRE_ITP信號(hào)和補(bǔ)正了的ITP信號(hào))的間隔，在較延遲的ITP信號(hào)到來的時(shí)刻輸出定時(shí)控制信號(hào)(ITPC)。
周期變更寄存器13保存用于使從動(dòng)信號(hào)自己的ITP信號(hào)隨動(dòng)于PRE_ITP信號(hào)的補(bǔ)正量。具體來說，周期變更寄存器13如果對(duì)來自相位比較器12的ITPC信號(hào)(定時(shí)控制信號(hào))進(jìn)行聲明(assert)，則存儲(chǔ)并更新加法器14的輸出(補(bǔ)正量)。
加法器14將移位設(shè)定寄存器11的值、由相位比較器12求得的相位差和存儲(chǔ)在周期變更寄存器13中的針對(duì)前一個(gè)ITP信號(hào)的補(bǔ)正量相加，并輸出針對(duì)當(dāng)前ITP信號(hào)的補(bǔ)正量。如果對(duì)ITPC信號(hào)進(jìn)行了聲明，則在信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20的周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載來自加法器14的輸出(補(bǔ)正量)，并且在周期變更寄存器13中也如上所述取入并更新保存來自加法器14的輸出(補(bǔ)正量)。
信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20由周期變更計(jì)數(shù)器21和計(jì)時(shí)器22構(gòu)成。周期變更計(jì)數(shù)器21如果對(duì)從相位比較器12輸出的ITPC信號(hào)進(jìn)行聲明，則裝載來自加法器14的輸出(補(bǔ)正量)。用每一個(gè)位置/速度控制周期產(chǎn)生的SYN信號(hào)將所裝載的補(bǔ)正量向下計(jì)數(shù)(down count)，如果計(jì)數(shù)值為0停止向下計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值不是0時(shí)，對(duì)計(jì)時(shí)器22輸出±符號(hào)(TSIGN)和周期變更指令(TCMD)。
計(jì)時(shí)器22將所輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并生成SYN信號(hào)。該SYN信號(hào)是周期性的信號(hào)，在SYN信號(hào)產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)時(shí)產(chǎn)生該從屬單元自己的ITP信號(hào)。在PRE_ITP信號(hào)和該從屬單元自己的ITP信號(hào)的相位偏移為0時(shí)，SYN信號(hào)(位置/速度控制周期信號(hào))的周期是一定的，SYN周期的整數(shù)倍成為ITP信號(hào)的周期。在控制電動(dòng)機(jī)的DSP中，將SYN信號(hào)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的位置/速度控制。因此，該間隔較大的變動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)速度的變動(dòng)，這樣不是理想的。
在周期變更計(jì)數(shù)器21輸出的周期變更指令(TCMD)為接通(ON)時(shí)，SYN信號(hào)的周期從默認(rèn)值k的值增減單位量(1)。增或減通過從相同周期變更計(jì)數(shù)器輸出的符號(hào)(TSIGN)來決定。
下面，對(duì)補(bǔ)正該ITP信號(hào)的產(chǎn)生的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在產(chǎn)生PRE_ITP信號(hào)和ITP信號(hào)、由相位比較器12計(jì)算兩信號(hào)的相位差并產(chǎn)生ITPC信號(hào)時(shí)，在周期變更寄存器13以及信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)20的周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法器14的輸出(將移位設(shè)定寄存器11的值、設(shè)置在周期變更寄存器13的值和相位比較器12計(jì)算的PRE_ITP信號(hào)與ITP信號(hào)的相位差進(jìn)行綜合計(jì)算后得到的值(補(bǔ)正量))。在周期變更計(jì)數(shù)器21中，將該被裝載的值按SYN信號(hào)的每一次產(chǎn)生進(jìn)行向下計(jì)數(shù)，到計(jì)數(shù)值為0為止如圖3的(a)、(b)所示輸出周期變更指令TCMD以及表示相位差的符號(hào)的TSIGN信號(hào)。
在由周期變更計(jì)數(shù)器21向計(jì)時(shí)器22輸出周期變更指令TCMD的期間，該計(jì)時(shí)器22如圖3(c)、(d)所示，將SYN信號(hào)的產(chǎn)生周期從默認(rèn)值k的值根據(jù)表示符號(hào)的TSIGN信號(hào)進(jìn)行增減并輸出。在SYN信號(hào)產(chǎn)生規(guī)定次數(shù)時(shí)產(chǎn)生ITP信號(hào)，但因?yàn)镾YN信號(hào)的周期增減所以ITP信號(hào)的周期也增減。SYN信號(hào)的周期變動(dòng)由于始終被抑制在±1(±單位量)所以該變動(dòng)給予電動(dòng)機(jī)速度的變動(dòng)的影響是輕微的。
通過增減ITP信號(hào)的周期，ITP信號(hào)的相位提前或者延遲。其結(jié)果是，可以減少主單元和從屬單元的ITP信號(hào)彼此間的相位差。如果下次的ITP信號(hào)發(fā)生時(shí)的相位差(相位比較器12的輸出)和移位設(shè)定寄存器11的設(shè)定值的合計(jì)為0，則上次被裝載在周期變更寄存器13中的值此次再一次裝載在周期變更計(jì)數(shù)器21中，其結(jié)果是，增減與上次相同次數(shù)的SYN信號(hào)的周期。
另外，在主單元和從屬單元之間的源時(shí)鐘(source clock)的振蕩頻率中有固定的差時(shí)，計(jì)算這些源時(shí)鐘，即使在得到ITP信號(hào)的周期中主單元和從屬單元之間也產(chǎn)生一定的差異，但其差異因?yàn)楸槐４嬖谥芷谧兏拇嫫?3中，所以可以補(bǔ)正該差異。
此外，在上述例中周期變更寄存器13的值是可變值，但也可以是固定值。這種情況下，產(chǎn)生的相位差僅僅關(guān)于對(duì)下次的SYN信號(hào)的周期的增減，與進(jìn)行相位移動(dòng)等價(jià)?？梢詫⒃摴潭ㄖ蹬c應(yīng)該在移位設(shè)定寄存器11中設(shè)定的由于通信線路而產(chǎn)生傳送延遲等對(duì)應(yīng)的值相加，并設(shè)定在該移位設(shè)定寄存器11中。
設(shè)定在移位設(shè)定寄存器11中的固定值用于補(bǔ)正由于串行總線的長度而產(chǎn)生的延遲時(shí)間等在主單元和從屬單元中固定產(chǎn)生的延遲時(shí)間。該固定值可以根據(jù)電纜的長度等算出并作為參數(shù)輸入，也可以利用特殊的信號(hào)收發(fā)等自動(dòng)地檢測出在主單元和從屬單元之間產(chǎn)生的延遲，由此設(shè)定該固定值。
另外，圖中盡管未示，但對(duì)于來自相位比較器的相位差應(yīng)用濾波器(filter)可以抑制由于劇烈的相位差變動(dòng)而導(dǎo)致補(bǔ)正量也產(chǎn)生很大的變動(dòng)。因此，還可以抑制因噪音等通信障礙而突發(fā)產(chǎn)生的ITP的變動(dòng)。
在該第1實(shí)施方式中，如上所述向周期變更寄存器13輸入的值，簡單來說，是將相位比較器12的輸出(相位差)、存儲(chǔ)在移位設(shè)定寄存器11中的值和周期變更寄存器13的輸出進(jìn)行合并而得到的值(補(bǔ)正量)。這種情況，ITP信號(hào)可能成為振動(dòng)的。
例如，可以忽略傳送線路的延遲，在移位設(shè)定寄存器11中設(shè)定“0”，至此PRE_ITP信號(hào)和ITP信號(hào)之間完全沒有偏移，移位設(shè)定寄存器11及相位比較器12的輸出都為0狀態(tài)(n＝0)，所以PRE_ITP信號(hào)由于通信障礙等1次瞬間地偏移+5時(shí)鐘。圖4是此時(shí)補(bǔ)正機(jī)構(gòu)實(shí)行的動(dòng)作定時(shí)的說明圖。相對(duì)于ITP信號(hào)的PRE_ITP信號(hào)的延遲，由于是+5時(shí)鐘所以在周期變更寄存器13及周期變更計(jì)數(shù)器21中也被設(shè)置“+5”(n＝1)，SYN信號(hào)的周期1時(shí)鐘被延長5次。
其結(jié)果是，如果正確的ITP信號(hào)的間隔是k時(shí)鐘則ITP信號(hào)的周期為(k+5)，下一次(n＝2)的ITP信號(hào)產(chǎn)生的點(diǎn)(point)比上一次遲5時(shí)鐘。但是，PRE_ITP信號(hào)因?yàn)橛缮弦淮瓮ㄐ耪系K僅產(chǎn)生1次延遲，所以PRE_ITP信號(hào)在比ITP信號(hào)提前5時(shí)鐘時(shí)產(chǎn)生。即，ITP信號(hào)的相位差成為“-5”，但是在周期變更寄存器13中存儲(chǔ)上一次的值“+5”，所以在周期變更寄存器13及周期變更計(jì)數(shù)器21中設(shè)置0，ITP信號(hào)的間隔成為k。
在該階段，由于PRE_ITP和ITP之間的偏移還沒被補(bǔ)正，所以在下一次(n＝3)相位差也產(chǎn)生“-5”。在周期變更寄存器13及周期變更計(jì)數(shù)器21中設(shè)置“-5”。進(jìn)而在下一次(n＝4)中相位差成為“0”，但是由于在周期變更計(jì)數(shù)器21中設(shè)置“-5”，所以在下一次(n＝5)中相位差成為“+5”。這樣，不論什么時(shí)候也不能補(bǔ)正一次的相位偏移。
該現(xiàn)象是針對(duì)輸入的控制系統(tǒng)的延遲引起的，可以通過在電路中插入適當(dāng)?shù)臑V波器來防止。例如，在周期變更寄存器的輸入部插入移動(dòng)平均濾波器(moving-average filter)。圖5是使用該濾波器的實(shí)施方式。將加法器14的輸出(補(bǔ)正量)輸入到濾波器15并求移動(dòng)平均，將該求得的移動(dòng)平均值存儲(chǔ)在周期變更寄存器13中。在設(shè)有該濾波器15這一點(diǎn)以外與圖1所示的實(shí)施方式相同。通過作為該濾波器15求2點(diǎn)移動(dòng)平均并輸出的濾波器的例子，將該方式的動(dòng)作和圖6的時(shí)序圖一起在以下進(jìn)行說明。
這種情況，與前例相同，在移位設(shè)定寄存器11中設(shè)定“0”，至此PRE_ITP信號(hào)和ITP信號(hào)之間完全沒有偏移，移位設(shè)定寄存器11及相位比較器12的輸出都是0狀態(tài)(n＝0)，所以PRE_ITP信號(hào)一次瞬間地偏移+5時(shí)鐘。
這樣，因?yàn)橄鄬?duì)于ITP信號(hào)的PRE_ITP信號(hào)的延遲是“+5”，所以在周期變更計(jì)數(shù)器21中設(shè)置“+5”，在周期變更寄存器13中設(shè)置上一次加法器14的輸出“0”和這一次加法器14的輸出“5”(相位比較器12輸出的相位差“+5”和周期變更寄存器13的值“0”的和)的移動(dòng)平均值(5+0)/2＝+2(小數(shù)點(diǎn)以下舍去)(n＝1)。根據(jù)在周期變更計(jì)數(shù)器21中設(shè)定的值“5”，SYN信號(hào)的周期1時(shí)鐘被延長5次。
其結(jié)果是，如果正確的ITP信號(hào)的間隔是k時(shí)鐘則ITP信號(hào)的周期成為(k+5)，下一次(n＝2)的ITP信號(hào)的產(chǎn)生點(diǎn)也比前一次遲5時(shí)鐘。但是，PRE_ITP信號(hào)因?yàn)橛缮弦淮瓮ㄐ耪系K產(chǎn)生1次延遲，所以PRE_ITP信號(hào)在比ITP信號(hào)提前5時(shí)鐘時(shí)產(chǎn)生。即，ITP信號(hào)的相位差成為“-5”。因?yàn)橹芷谧兏拇嫫?3存儲(chǔ)“+2”，所以從加法器14輸出-5+2＝-3，周期變更計(jì)數(shù)器21被設(shè)置成“-3”，在周期變更寄存器13中如果上一次加法器14的輸出值為“+5”，則存儲(chǔ)這一次輸出值“-3”的平均值“+1”，ITP信號(hào)的間隔成為(k-3)。以后，同樣地去進(jìn)行，如圖6所示，在n＝11時(shí)，相位差、周期變更寄存器13的值、裝載在周期變更計(jì)數(shù)器21中的值全成為0，由于通信障礙等原因而產(chǎn)生的與主單元相對(duì)的從屬單元的同步偏移被消除。這樣，通過添加濾波器可以防止ITP信號(hào)的相位差成為振動(dòng)的。
上述的動(dòng)作例是由于通信障礙等原因?qū)е翽RE_ITP信號(hào)偏移時(shí)的動(dòng)作說明。其次，對(duì)在移位設(shè)定寄存器11中設(shè)定傳送線路的延遲時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
圖7是使用在沒有設(shè)置圖2所示的濾波器時(shí)的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)時(shí)的動(dòng)作的說明圖。如圖7所示，主單元的ITP信號(hào)和從屬單元的PRE_ITP信號(hào)之間有相當(dāng)于傳送線路延遲等的延遲，作為該延遲在移位設(shè)定寄存器11中設(shè)定“-2”。此外，在根據(jù)來自主單元的ITP信號(hào)產(chǎn)生的從屬單元的PRE_ITP信號(hào)和被補(bǔ)正的從屬單元自己的ITP信號(hào)之間沒有偏移，相位差是“0”，在周期變更寄存器13及周期變更計(jì)數(shù)器21中都設(shè)定“0”。
在該狀態(tài)，ITP信號(hào)在基準(zhǔn)值k時(shí)鐘后產(chǎn)生，與PRE_ITP信號(hào)的相位差是“0”。因此，在加法器14中，將移位設(shè)定寄存器11的值“-2”、相位比較器的輸出(相位差)“0”和周期變更寄存器13的值“0”相加，在周期變更寄存器13及周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法值“-2”(n＝1)。在周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載“-2”，由此PRE_ITP信號(hào)在比ITP信號(hào)提前2時(shí)鐘時(shí)產(chǎn)生。即，PRE_ITP信號(hào)成為+2時(shí)鐘延遲，所以從相位比較器12輸出相位差“+2”。其結(jié)果是，在加法器14中，將移位設(shè)定寄存器11的值“-2”、周期變更寄存器13的值“-2”和相位比較器的輸出(相位差)“+2”相加，在周期變更寄存器13及周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法值“-2”(n＝2)。
在下一次(n＝3)的ITP信號(hào)產(chǎn)生的點(diǎn)，因?yàn)镮TP信號(hào)在該間隔比基準(zhǔn)值k提前2時(shí)鐘產(chǎn)生，PRE_ITP信號(hào)延遲合計(jì)+4時(shí)鐘，所以從相位比較器12輸出相位差“+4”。其結(jié)果是，在加法器14中，將移位設(shè)定寄存器11的值“-2”、周期變更寄存器13的值“-2”和相位比較器12的輸出(相位差)“+4”相加，在周期變更寄存器13及周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法值“0”(n＝3)。以下重復(fù)執(zhí)行該過程，但如圖7所示，從屬單元的ITP信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)期進(jìn)行振動(dòng)，移位設(shè)定寄存器11中傳送線路的延遲難以修正。
因此，如果使用應(yīng)用了圖5所示的濾波器15的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)則在移位設(shè)定寄存器11中可以容易地修正傳送線路的延遲。
圖8是使用圖5所示的補(bǔ)正機(jī)構(gòu)時(shí)，為了補(bǔ)正傳送線路的延遲等在移位設(shè)定寄存器11中設(shè)定“-2”時(shí)的動(dòng)作的說明圖。此時(shí)，在根據(jù)來自主單元的ITP信號(hào)產(chǎn)生的從屬單元的PRE ITP信號(hào)與被補(bǔ)正的從屬單元自己的ITP信號(hào)之間也沒有偏移，相位差是“0”，在周期變更寄存器13及周期變更計(jì)數(shù)器21中設(shè)定“0”(n＝0)。
在這種狀態(tài)下，ITP信號(hào)在該間隔是基準(zhǔn)值k時(shí)鐘后產(chǎn)生，與PRE_ITP信號(hào)的相位差是“0”。因此，在加法器14中，將移位設(shè)定寄存器11的值“-2”、相位比較器12的輸出(相位差)“0”和周期變更寄存器13的值“0”相加，在周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法值“-2”。另外，濾波器15在周期變更寄存器13中裝載上一次加法器的輸出“0”與這一次加法器14的輸出“-2”的移動(dòng)平均“-1”(n＝1)。
通過在周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載“-2”，ITP信號(hào)在提前2時(shí)鐘時(shí)產(chǎn)生，PRE ITP信號(hào)相對(duì)于ITP信號(hào)延遲+2時(shí)鐘，所以從相位比較器12輸出相位差“+2”。其結(jié)果是，在加法器14中，將移位設(shè)定寄存器的值“-2”、周期變更寄存器13的值“-1”和相位比較器12的輸出(相位差)“+2”相加，在周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法值“-1”。另外，濾波器15在周期變更寄存器13中裝載上一次加法器的輸出“-2”與這一次加法器14的輸出“-1”的移動(dòng)平均“-1”(n＝2)。
在下一次(n＝3)的ITP信號(hào)產(chǎn)生的點(diǎn)，ITP信號(hào)在該間隔比基準(zhǔn)值k提前1時(shí)鐘產(chǎn)生，所以PRE_ITP信號(hào)延遲合計(jì)+3時(shí)鐘，因此從相位比較器12輸出相位差“+3”。其結(jié)果是，在加法器14中，將移位設(shè)定寄存器的值“-2”、周期變更寄存器13的值“-1”和相位比較器12的輸出(相位差)“+3”相加，在周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法值“0”。在周期變更寄存器13中裝載上一次加法器的輸出“-1”與這一次加法器14的輸出“0”的移動(dòng)平均“0”(n＝3)。
在下一次(n＝4)的ITP信號(hào)發(fā)生的點(diǎn)，ITP信號(hào)在基準(zhǔn)值k的間隔產(chǎn)生，所以PRE_ITP信號(hào)的相對(duì)于ITP信號(hào)的延遲沒有變化、延遲合計(jì)+3時(shí)鐘，因此從相位比較器12輸出相位差“+3”。其結(jié)果是，在加法器14中，將移位設(shè)定寄存器的值“-2”、周期變更寄存器13的值“0”和相位比較器12的輸出(相位差)“+3”相加，在周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法值“+1”。在周期變更寄存器13中裝載上一次加法器的輸出“0”與這一次加法器14的輸出“+1”的移動(dòng)平均“0”(n＝4)。
在下一次(n＝5)的ITP信號(hào)產(chǎn)生的點(diǎn)，ITP信號(hào)比基準(zhǔn)值k延遲1時(shí)鐘產(chǎn)生，所以PRE_ITP信號(hào)延遲+2時(shí)鐘，因此從相位比較器12輸出相位差“+2”。其結(jié)果是，在加法器14中，將移位設(shè)定寄存器的值“-2”、周期變更寄存器13的值“0”和相位比較器12的輸出(相位差)“+2”相加，在周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法值“0”。在周期變更寄存器13中裝載上一次加法器的輸出“+1”與這一次加法器14的輸出“0”的移動(dòng)平均“0”(n＝5)。
在下一次(n＝6)的ITP信號(hào)產(chǎn)生的點(diǎn)，ITP信號(hào)在基準(zhǔn)值k時(shí)鐘后產(chǎn)生，所以PRE_ITP信號(hào)延遲合計(jì)+2時(shí)鐘，因此從相位比較器12輸出相位差“+2”。其結(jié)果是，在加法器14中，將移位設(shè)定寄存器的值“-2”、周期變更寄存器13的值“0”和相位比較器12的輸出(相位差)“+2”相加，在周期變更計(jì)數(shù)器21中裝載加法值“0”。在周期變更寄存器13中裝載上一次加法器的輸出“+1”與這一次加法器14的輸出“0”的移動(dòng)平均“0”(n＝6)。
這樣，在n＝5以后，從屬單元產(chǎn)生的自己的ITP信號(hào)比PRE_ITP信號(hào)早2時(shí)鐘產(chǎn)生，對(duì)在移位設(shè)定寄存器11中設(shè)定的由傳送線路導(dǎo)致的延遲等的“-2”進(jìn)行補(bǔ)償延遲，與主單元的ITP信號(hào)同步產(chǎn)生。
另外，在圖5中，在周期變更寄存器的前面配置濾波器，但也可以是如下結(jié)構(gòu)加法器輸出的值一旦取入周期變更寄存器并保存，就在周期變更寄存器中進(jìn)行濾波。
此外，在上述的說明中，對(duì)于由通信的異常而產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)的偏移時(shí)和由于通信線路長等產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)的延遲，說明了補(bǔ)正機(jī)構(gòu)的動(dòng)作及作用，但是省略對(duì)由于通信異常和通信線路長而導(dǎo)致的延遲重疊產(chǎn)生時(shí)的說明，在同時(shí)產(chǎn)生時(shí)也可以同樣地修正定時(shí)信號(hào)的偏移。
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，其用串行總線連接成為主單元的1臺(tái)控制裝置和成為從屬單元的1臺(tái)或1臺(tái)以上的控制裝置，并進(jìn)行由這些不同的控制裝置控制的電動(dòng)機(jī)彼此間的同步控制，其中，各從屬單元具備補(bǔ)正機(jī)構(gòu)，該補(bǔ)正機(jī)構(gòu)求出從所述主單元發(fā)送并在所述從屬單元接收的定時(shí)信號(hào)與所述從屬單元產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)的相位差，根據(jù)所述相位差求出使從屬單元側(cè)的定時(shí)信號(hào)隨動(dòng)于主單元側(cè)的定時(shí)信號(hào)的補(bǔ)正量，根據(jù)所述補(bǔ)正量補(bǔ)正從屬單元的定時(shí)信號(hào)的產(chǎn)生周期，輸出由所述補(bǔ)正機(jī)構(gòu)補(bǔ)正了的定時(shí)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，成為所述從屬單元的控制裝置，包含安裝在控制裝置的擴(kuò)展槽中的軸控制板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述補(bǔ)正機(jī)構(gòu)，具有相位比較器，其求出由所述主單元發(fā)送并在成為所述從屬單元的控制裝置接收的定時(shí)信號(hào)與所述從屬單元產(chǎn)生的定時(shí)信號(hào)的相位差；周期變更寄存器；補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)，其具有將所述相位比較器的輸出與在所述周期變更寄存器中存儲(chǔ)的值相加并求補(bǔ)正量的加法機(jī)構(gòu)；和信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)生成的補(bǔ)正量來補(bǔ)正定時(shí)信號(hào)的產(chǎn)生周期并產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)還具備移位設(shè)定寄存器，其設(shè)定補(bǔ)正從所述主單元到所述從屬單元的定時(shí)信號(hào)的傳送延遲的值。所述加法機(jī)構(gòu)，將所述比較器的輸出、在周期變更寄存器中存儲(chǔ)的值與該移位設(shè)定寄存器的值相加，求出補(bǔ)正值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述周期變更寄存器裝載并更新所述加法機(jī)構(gòu)輸出的補(bǔ)正值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中，所述補(bǔ)正量生成機(jī)構(gòu)還設(shè)有濾波機(jī)構(gòu)，將由加法機(jī)構(gòu)輸出的多個(gè)加法值、或由相位比較器輸出的多個(gè)相位差、或保存在所述周期變更寄存器中的多個(gè)值通過濾波機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)算處理，使用該運(yùn)算處理得到的值來確定補(bǔ)正量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)具有周期變更計(jì)數(shù)器和計(jì)時(shí)器，在所述周期變更計(jì)數(shù)器中裝載所述加法機(jī)構(gòu)輸出的補(bǔ)正值，將周期變更指令和所裝載的補(bǔ)正值的符號(hào)信號(hào)輸出到計(jì)時(shí)器，直到由所述計(jì)時(shí)器輸出的位置/速度控制周期的信號(hào)的發(fā)生數(shù)與裝載在所述計(jì)數(shù)器中的值一致為止，所述計(jì)時(shí)器根據(jù)所輸入的周期變更指令和符號(hào)信號(hào)來補(bǔ)正基準(zhǔn)時(shí)間，輸出所述位置/速度控制周期的信號(hào)，在所述位置/速度控制周期的信號(hào)每一次達(dá)到規(guī)定數(shù)時(shí)輸出定時(shí)信號(hào)。
全文摘要
在移位設(shè)定寄存器中設(shè)定傳輸線路的延遲。根據(jù)來自主單元的定時(shí)信號(hào)(ITP信號(hào))，從屬單元產(chǎn)生PRE_ITP信號(hào)。在周期變更計(jì)數(shù)器中裝載該P(yáng)RE_ITP信號(hào)與從屬單元自己的ITP信號(hào)的差。計(jì)時(shí)器在周期變更計(jì)數(shù)器為0之前補(bǔ)正基準(zhǔn)值并輸出位置/速度控制周期的信號(hào)(SYN信號(hào))，并且，用該SYN信號(hào)將周期變更計(jì)數(shù)器向下計(jì)數(shù)。SYN信號(hào)到每一個(gè)所規(guī)定數(shù)時(shí)還輸出從屬單元自己的ITP信號(hào)。
文檔編號(hào)G05B19/414GK1828464SQ20061005680
公開日2006年9月6日 申請日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者青山一成, 小槙邦孝, 中村稔, 小松孝彰 申請人:發(fā)那科株式會(huì)社