專利名稱：控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多個控制裝置的同步控制系統(tǒng)。
背景技術：
在數(shù)值控制裝置或機器人控制器等控制裝置中，根據(jù)控制裝置內(nèi)的硬件以固定周期生成的定時信號，即插補周期(ITP信號)來進行電動機控制。該控制裝置的主CPU將ITP信號每個間隔的移動量移交給控制伺服電動機的DSP(數(shù)字信號處理器)。在DSP中，在對ITP信號的間隔進行了等分的每個控制周期(位置、速度控制周期)分配指令移動量，來控制電動機的位置及速度。
另一方面，已知如下的系統(tǒng)通過總線或網(wǎng)絡連接多個數(shù)值控制裝置或機器人控制器等控制裝置，同步運行這些多個控制裝置。
在該系統(tǒng)中，通過總線或網(wǎng)絡將定時信號從作為主控裝置的控制裝置發(fā)送給從控裝置的控制裝置，根據(jù)該定時信號同步運行多個控制裝置，由此來同步運行通過各控制裝置驅(qū)動控制的電動機。
已知如下的技術此時，由于傳輸延遲等，各控制裝置的定時信號產(chǎn)生偏離，對該偏離進行修正來在同一定時生成信號(參照特開平4-135210號公報)。
另外，還已知如下的技術在移動體通信系統(tǒng)中，在基站裝置與基站控制裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸中，對從基站控制裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)幀到達基站裝置的到達預計時刻進行推定，將該到達預計時刻通知給基站控制裝置，在基站控制裝置中根據(jù)該通知的到達預計時刻將數(shù)據(jù)幀的發(fā)送定時進行提前(參照特開2001-358793號公報)。
在日本還對以下的方法進行了專利申請作為通過總線或網(wǎng)絡連接的數(shù)值控制裝置或機器人控制器等多個控制裝置之間的同步方式，為了對定時信號的同步偏離進行修正，作為從控裝置的控制裝置自身具有定時信號生成單元，對從主控裝置的控制裝置發(fā)送的定時信號與從控裝置自身生成的定時信號的相位差進行修正，使主控裝置和從控裝置同步運行(申請?zhí)?005-60863號；2006年9月14日公開為特開2006-244264號公報)。
在該特開2006-244264號公報記載的發(fā)明中，求出來自主控裝置的定時信號與從控裝置自身生成的定時信號的相位差，對從控裝置自身生成的定時信號進行修正，以使該相位差為‘0’。
但是，在該特開2006-244264號公報記載的發(fā)明中，主控裝置和從控裝置分別生成自己的定時信號，對其相位差進行修正來使其同步，但因為各自具有獨立的定時信號生成單元來生成定時信號，所以存在定時信號的周期本身也不同的情況。如果該定時信號的周期不同，則由各控制裝置驅(qū)動的電動機的動作定時發(fā)生偏離，無法進行穩(wěn)定的同步控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，其通過通信路徑連接成為主控裝置的1臺控制裝置與成為從控裝置的一臺以上的控制裝置，進行由這些控制裝置控制的電動機之間的同步控制。在該系統(tǒng)中，所述主控裝置以及所述從控裝置分別具有生成定時信號的周期信號生成器。并且，所述從控裝置具有修正量生成單元，其取得由所述主控裝置的周期信號生成器生成的定時信號，求出其與自身的周期信號生成器生成的定時信號之間的相位差以及周期差，根據(jù)該求出的相位差以及周期差，求出用于使該從控裝置側(cè)的定時信號跟蹤所述主控裝置側(cè)的定時信號的修正量。于是，所述從控裝置的周期信號生成器通過由所述修正量生成單元求出的修正量對定時信號的生成周期進行修正來輸出。
所述控制裝置可以為數(shù)值控制裝置或機器人控制器。
所述修正量生成單元具有相位比較器，其對從所述主控裝置發(fā)送的、由所述從控裝置接收的定時信號與所述從控裝置生成的定時信號之間的相位差進行計量；周期差測定器，其對從所述主控裝置發(fā)送的、由所述從控裝置接收的定時信號與所述從控裝置生成的定時信號之間的周期差進行計量，由此，可以根據(jù)所述周期差測定器的輸出和所述相位比較器的輸出生成修正量。
而且，還可以在所述修正量生成單元中設置濾波單元，根據(jù)對所述相位比較器的輸出進行濾波后的結果和對所述周期差測定器的輸出進行濾波后的結果，求出所述修正量。所述濾波單元的特性可變。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種對各控制裝置生成的定時信號之間的相位差及周期差進行修正的控制系統(tǒng)。在該控制系統(tǒng)中，主控裝置的定時信號和從控裝置的定時信號的相位和周期一致，所以對由主控裝置以及從控裝置控制的電動機進行高精度的同步控制。


通過參照附圖對以下的實施例進行說明，本發(fā)明所述以及其他的目的及特征變得更加明確。
圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一實施方式的概略圖。
圖2是以構成圖1所示的控制系統(tǒng)的主控裝置與從控裝置的定時信號生成部的結構為中心進行表示的方框圖。
圖3是來自主控裝置的定時信號與從控裝置自身的定時信號之間的周期差及相位差的說明圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一實施方式的概略圖。由對機床等設備進行控制的數(shù)值控制裝置或機器人控制器等構成的控制裝置通過多個由串行總線或以太網(wǎng)(注冊商標)等構成的通信路徑4相互連接。在進行同步控制中，這些控制裝置中的一個成為主控裝置1，其他控制裝置成為從控裝置21、22、……2n。
主控裝置1上連接有多個電動機驅(qū)動裝置3，而且，在各個電動機驅(qū)動裝置3上分別連接有多個電動機M。于是，主控裝置1經(jīng)由各電動機驅(qū)動裝置3對連接的各電動機M進行驅(qū)動控制。
同樣，在各從控裝置21、22、……2n上也連接有多個電動機驅(qū)動裝置3，并在各電動機驅(qū)動裝置3上分別連接有多個電動機M。于是，各從控裝置21、22、……2n經(jīng)由各電動機驅(qū)動裝置3對連接的各電動機M進行驅(qū)動控制。
構成主控裝置1、從控裝置21、22、……2n的數(shù)值控制裝置或機器人控制器具有與現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置或機器人控制器相同的結構，在圖1以及圖2中僅表示了與本發(fā)明相關聯(lián)的部分的結構。在圖1中，主控裝置1具有定時信號生成部1a，此外，各從控裝置21、22、……2n也具有定時信號生成部2a。
圖2是表示與主控裝置1和從控裝置21、22、……2n的同步控制相關的定時信號生成部1a及2a的結構的方框圖。
主控裝置1的定時信號生成部1a具有生成時鐘信號的振蕩器10、以及根據(jù)來自振蕩器10的時鐘信號，生成規(guī)定周期的定時信號的周期信號生成器11。主控裝置1根據(jù)該周期信號生成器11生成的定時信號，與現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置或機器人控制器相同地進行對指令給各電動機M的移動量等進行插補分配的控制，來通過電動機驅(qū)動裝置3對各電動機M進行驅(qū)動控制。
而且，來自該主控裝置1的周期信號生成器11的定時信號經(jīng)由收發(fā)器12被輸出到通信路徑4。
另一方面，設置在從控裝置21、22、……2n上的定時信號生成部2a具有生成時鐘信號的振蕩器20；和根據(jù)該時鐘信號生成規(guī)定周期的定時信號的周期信號生成器21。而且，定時信號生成部2a具有修正量生成單元，其求出用于對定時信號的生成周期進行修正的修正量。該修正量生成單元由周期差測定器22、相位比較器23、數(shù)字濾波器24、25、加法器26、周期設定寄存器27構成。而且，該定時信號生成部2a還與和通信路徑4連接的收發(fā)器28相連接。
周期信號生成器21根據(jù)由振蕩器20生成的時鐘信號生成規(guī)定周期的定時信號。根據(jù)該生成的定時信號來執(zhí)行從控裝置21、22、……2n的控制動作，與現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置或機器人控制器相同，經(jīng)由與各從控裝置21、22、……2n連接的電動機驅(qū)動裝置3對各電動機M進行驅(qū)動控制。
另外，周期信號生成器21生成的定時信號被輸入到相位比較器23。在周期設定寄存器27中設定有定時信號的周期，在該周期設定寄存器27中設定的缺省定時信號的周期被輸入到周期信號生成器21及周期差測定器22中。而且，還把由收發(fā)器28接收到的來自主控裝置1的定時信號輸入到周期差測定器22及相位比較器23中。于是，周期差測定器22求出來自主控裝置1的定時信號的周期與在周期設定寄存器27中設定的缺省定時信號的周期的差(周期時間差)，并將其輸出。
另外，相位比較器23求出來自主控裝置1的定時信號與從控裝置21、22、……2n自身的周期信號生成器21輸出的定時信號之間的相位差，并將其輸出。
圖3是該周期差及相位差的說明圖。圖3(a)表示來自主控裝置1的定時信號，圖3(b)表示由從控裝置21、22、……2n的周期信號生成器21輸出的定時信號。如該圖3所示，相位比較器23根據(jù)來自主控裝置1的定時信號(圖3(a))的信號下降沿與來自從控裝置的周期信號生成器21的定時信號(圖3(b))的下降沿的差，求出相位差。周期差測定器22根據(jù)來自主控裝置1的定時信號的周期(下降沿之間的長度)與在從控裝置的周期設定寄存器27中設定的缺省定時信號的周期的差，求出周期差。
從周期差測定期22輸出的周期差和從相位比較器23輸出的相位差在分別通過數(shù)字濾波器24、25后由加法器26進行相加，求出周期調(diào)整量。周期信號生成器21對缺省周期相加該求出的周期調(diào)整量來調(diào)整周期，生成定時信號。
相位比較器23的結構與所述特開2006-244264號公報中記載的、用于求出來自主控裝置1的定時信號與從控裝置21、22、……2n自身的定時信號之間的相位差的結構相同，考慮從主控裝置1到從控裝置21、22、……2n的通信路徑的延遲時間等來求出兩個定時信號之間的相位差。
另外，周期差測定器22對主控裝置1的定時信號的下降沿之間的時鐘信號數(shù)進行計數(shù)來求出周期時間，并且，作為周期差求出該求出的周期時間與缺省周期的差。如果主控裝置1的定時信號的周期長于缺省的定時信號的周期，則輸出正的周期差，相反則輸出負的周期差。
使周期差測定器22輸出的周期差通過數(shù)字濾波器24，并且使位置比較器23輸出的相位差通過數(shù)字濾波器25的目的是抑制噪聲。在通信路徑4中也進行通常的數(shù)據(jù)通信，與通信路徑4的狀態(tài)無關，無需沒有延遲地收發(fā)定時信號，另外，可以不使用沒有延遲地進行收發(fā)的特殊協(xié)議。
如此，從控裝置21、22、……2n接收的來自主控裝置1的定時信號的到達時刻發(fā)生波動，為了使周期差或相位差不受該干擾的影響，此外為了抑制這樣的干擾，設置了數(shù)字濾波器24、25。此外，通過使該數(shù)字濾波器24、25的特性可變，來使其符合通信路徑4或系統(tǒng)的結構、特性。
由加法器26對周期差與相位差進行相加來求出周期調(diào)整量，根據(jù)該求出的周期調(diào)整量，周期信號生成器21對定時信號生成周期進行調(diào)整。
根據(jù)相位比較器23求出的相位差，與所述特開2006-244264號公報中記載的發(fā)明相同，對主控裝置1的定時信號與從控裝置21、22、……2n自身的定時信號之間的相位差進行修正。而且，在所述相位差上相加周期差測定器22求出的周期差。該相加值是對從控裝置21、22、……2n的周期信號生成器21生成的定時信號的生成周期進行調(diào)整的周期調(diào)整量。結果，主控裝置1的定時信號與從控裝置21、22、……2n自身的定時信號之間的相位差和周期差都被調(diào)整為‘0’，對主控裝置1及從控裝置21、22、……2n的各電動機M高精度、同步地進行驅(qū)動控制。
權利要求
1.一種控制系統(tǒng)，其通過通信路徑連接成為主控裝置的1臺控制裝置與成為從控裝置的一臺以上的控制裝置，進行由這些控制裝置控制的電動機之間的同步控制，其特征在于，所述主控裝置以及所述從控裝置分別具有生成定時信號的周期信號生成器，并且，所述從控裝置具有修正量生成單元，其取得由所述主控裝置的周期信號生成器生成的定時信號，求出其與自身的周期信號生成器生成的定時信號之間的相位差以及周期差，根據(jù)該求出的相位差以及周期差，求出用于使該從控裝置側(cè)的定時信號跟蹤所述主控裝置側(cè)的定時信號的修正量，所述從控裝置的周期信號生成器通過由所述修正量生成單元求出的修正量對定時信號的生成周期進行修正來輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置為數(shù)值控制裝置或機器人控制器。
3.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述修正量生成單元具有相位比較器，其對從所述主控裝置發(fā)送的、由所述從控裝置接收的定時信號與所述從控裝置生成的定時信號之間的相位差進行計量；周期差測定器，其對從所述主控裝置發(fā)送的、由所述從控裝置接收的定時信號與所述從控裝置生成的定時信號之間的周期差進行計量，由此，根據(jù)所述周期差測定器的輸出和所述相位比較器的輸出生成修正量。
4.根據(jù)權利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述修正量生成單元中設置濾波單元，根據(jù)對所述相位比較器的輸出進行濾波后的結果和對所述周期差測定器的輸出進行濾波后的結果，求出所述修正量。
5.根據(jù)權利要求4所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波單元的特性可變。
全文摘要
經(jīng)由通信路徑連接主控裝置與多個從控裝置。主控裝置通過通信路徑將自身的周期信號生成器生成的定時信號發(fā)送給各從控裝置。各從控裝置求出自身的周期信號生成器生成的定時信號與主控裝置發(fā)送來的定時信號之間的周期差以及相位差，根據(jù)這些求出周期調(diào)整量。各從控裝置的周期信號生成器根據(jù)該周期調(diào)整量調(diào)整定時信號的周期。
文檔編號G05B19/414GK101021727SQ20071000559
公開日2007年8月22日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權日2006年2月14日
發(fā)明者青山一成, 中村稔, 小松孝彰 申請人:發(fā)那科株式會社