專利名稱：一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于真空設(shè)備定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
真空鍍膜設(shè)備在對樣品進(jìn)行鍍膜過程中需要控制樣品在真空室的位置，為實(shí)現(xiàn)定位控制硬件上通常采用PC機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡，或者采用PLC專用的定位模塊實(shí)現(xiàn)，軟件上需要單獨(dú)編程進(jìn)行處理。這種方式軟件編程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器在遠(yuǎn)端，則系統(tǒng)布線工作量很大；擴(kuò)展性差，如果需要增加運(yùn)動(dòng)控制器數(shù)量，就需要對控制系統(tǒng)重新編程。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種使用參數(shù)配置方式進(jìn)行控制的真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)及控制方法，僅需要修改參數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能的設(shè)置更改。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)，其特征在于包括PLC、工控機(jī)、現(xiàn)場設(shè)備及傳感器；其中，PLC為主控部件，其輸入端接收現(xiàn)場傳感器信號，與工控機(jī)進(jìn)行通訊連接，輸出端接現(xiàn)場設(shè)備；工控機(jī)為PLC的上位機(jī)，對PLC的控制程序進(jìn)行編程，通過PLC對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，所述現(xiàn)場設(shè)備包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和/或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)，并通過電機(jī)接現(xiàn)場傳感器輸入端。PLC采用CP系列的小型機(jī)CP1H。所述現(xiàn)場傳感器為圓周運(yùn)動(dòng)的傳感器用于檢測電機(jī)位置狀態(tài)的反饋信號，包括檢測位置的編碼器、接近開關(guān)、光電傳感器。所述檢測位置的編碼器采用PKD或PKT系列編碼器。一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括如下步驟:PLC上電，初始化系統(tǒng)參數(shù)；讀取傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前位置；命令判斷；如果是移動(dòng)到預(yù)定位置，執(zhí)行預(yù)定位置移動(dòng)流程；如果是移動(dòng)到指定位置，執(zhí)行指定位置移動(dòng)流程；如果是修改當(dāng)前位置，執(zhí)行修改位置流程。執(zhí)行預(yù)定位置移動(dòng)流程步驟如下:計(jì)算出傳感器預(yù)定位置；啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；計(jì)算當(dāng)前位置；判斷傳感器狀態(tài)是否到達(dá)預(yù)定位置；當(dāng)傳感器狀態(tài)到達(dá)預(yù)定位置停止電機(jī)運(yùn)行，該流程結(jié)束，返回到總流程讀取傳感器數(shù)據(jù)步驟。如傳感器狀態(tài)沒有到達(dá)預(yù)定位置，返回到計(jì)算傳感器當(dāng)前位置步驟。執(zhí)行指定位置移動(dòng)流程步驟如下:計(jì)算出傳感器指定位置；啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；計(jì)算當(dāng)前位置；判斷傳感器狀態(tài)是否到達(dá)指定位置；當(dāng)傳感器狀態(tài)到達(dá)指定位置后停止電機(jī)運(yùn)行，該流程結(jié)束，返回到總流程讀取傳感器數(shù)據(jù)步驟。如傳感器狀態(tài)沒有到達(dá)指定位置，返回到計(jì)算傳感器當(dāng)前位置步驟。執(zhí)行修改位置流程步驟如下: 計(jì)算傳感器修改位置數(shù)據(jù)；修改傳感器狀態(tài)和當(dāng)前位置，返回到總流程讀取傳感器數(shù)據(jù)步驟。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果如下:1、本發(fā)明系統(tǒng)采用PLC作為主控部件，方便維護(hù)和擴(kuò)展，既可以獨(dú)立使用，也可以組成網(wǎng)絡(luò)在主控PLC的控制下使用，同時(shí)也方便與上位機(jī)的通訊。2、本發(fā)明系統(tǒng)的控制方法:采用參數(shù)配置方式和命令判斷設(shè)計(jì)，系統(tǒng)把各個(gè)動(dòng)作按照命令的形式進(jìn)行處理，這種方法可以簡化設(shè)計(jì)，使硬件設(shè)備配置參數(shù)易于修改，根據(jù)現(xiàn)場情況和工藝要求可以實(shí)現(xiàn)真空運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)圓周定位。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)框圖；圖2為本發(fā)明程序總流程圖；圖3為本發(fā)明預(yù)定位置移動(dòng)流程圖；圖4為本發(fā)明指定位置移動(dòng)流程圖；圖5為本發(fā)明位置修改流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，為本發(fā)明系統(tǒng)框圖。為本發(fā)明系統(tǒng)框圖。本發(fā)明是一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)，其特征在于包括PLC、工控機(jī)、現(xiàn)場設(shè)備及傳感器；其中，PLC為主控部件，其輸入端接收現(xiàn)場傳感器信號，與工控機(jī)進(jìn)行通訊連接，輸出端接現(xiàn)場設(shè)備；工控機(jī)為PLC的上位機(jī)，對PLC的控制程序進(jìn)行編程，通過PLC對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，所述現(xiàn)場設(shè)備包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和/或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)，并通過電機(jī)接現(xiàn)場傳感器輸入端。本實(shí)施例中，PLC使用歐姆龍公司的CP系列的小型高功能機(jī)型CP1H。CPlH具有體積小、速度快，基本指令0.lus、程序容量大為20K、數(shù)據(jù)容量大為32K、擴(kuò)展性強(qiáng)，可擴(kuò)展7個(gè)模塊；運(yùn)動(dòng)處理能力強(qiáng)，具有4軸脈沖輸出，最大為IOOkHz ;4軸高速計(jì)數(shù)，最大為IMHz ;支持USB、串口和以太網(wǎng)通訊，適合運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)使用。所述傳感器為圓周運(yùn)動(dòng)傳感器用于檢測電機(jī)位置的反饋信號，它包括檢測位置的編碼器、接近開關(guān)、光電傳感器。所述傳感器的檢測位置的編碼器采用PKT或PKD系列編碼器；接近開關(guān)采用FL7M或E2E ;光電傳感器采用E3F3。所述編碼器的分辨率經(jīng)過PLC主控部件4倍頻計(jì)數(shù)讀取。所述現(xiàn)場設(shè)備的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用Q3HB220M、Q3HB64MA或MS3ST5/10-S、交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用 ASDA-B2、ASDA-AB、MINAS-A5 或 MINAS-A4。如圖2所示，為本發(fā)明程序總流程圖。一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括如下步驟:PLC上電，初始化系統(tǒng)參數(shù)；讀取傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前位置；命令判斷；如果是移動(dòng)到預(yù)定位置，執(zhí)行預(yù)定位置移動(dòng)流程；如果是移動(dòng)到指定位置，執(zhí)行指定位置移動(dòng)流程；如果是修改當(dāng)前位置，執(zhí)行修改位置流程。基于CPlH的程序控制過程進(jìn)一步描述如下:PLC上電，初始化系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)置編碼器分辨率、電機(jī)初始速度、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)分辨率、預(yù)定位置坐標(biāo)；讀取編碼器的計(jì)數(shù)值，根據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)算當(dāng)前樣品位置；等待上位機(jī)控制命令；如果接收到移動(dòng)到預(yù)定位置命令，則進(jìn)入預(yù)定位置移動(dòng)流程，計(jì)算編碼器預(yù)定位置，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，樣品向預(yù)定位置移動(dòng)；當(dāng)編碼器到達(dá)預(yù)定位置后停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，即樣品到達(dá)預(yù)定位置，返回到讀取編碼器的計(jì)數(shù)值步驟；如果接收到移動(dòng)到指定位置命令，則進(jìn)入指定位置移動(dòng)流程，計(jì)算編碼器指定位置，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，樣品向指定位置移動(dòng)，當(dāng)編碼器到達(dá)位置后停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，返回到讀取編碼器計(jì)數(shù)值程序步驟。如圖3所示，為本發(fā)明預(yù)定位置移動(dòng)流程圖。預(yù)定移動(dòng)流程包括以下步驟:執(zhí)行預(yù)定位置移動(dòng)流程步驟如下:計(jì)算出傳感器預(yù)定位置；啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；讀取傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算傳感器當(dāng)前位置；判斷傳感器狀態(tài)是否到達(dá)預(yù)定位置；當(dāng)傳感器狀態(tài)到達(dá)預(yù)定位置后停止電機(jī)運(yùn)行，該流程結(jié)束，返回到總流程讀取傳感器數(shù)據(jù)步驟。如傳感器狀態(tài)沒有到達(dá)預(yù)定位置，返回到讀取傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算傳感器當(dāng)前位置步驟。如圖4所示，為本發(fā)明指定位置移動(dòng)流程圖.執(zhí)行指定位置移動(dòng)流程步驟如下:計(jì)算出傳感器指定位置；啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行；讀取傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算傳感器當(dāng)前位置；判斷傳感器狀態(tài)是否到達(dá)指定位置；當(dāng)傳感器狀態(tài)到達(dá)指定位置后停止電機(jī)運(yùn)行，該流程結(jié)束，返回到總流程讀取傳感器數(shù)據(jù)步驟。
如傳感器沒有到達(dá)指定位置，返回到讀取傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算傳感器當(dāng)前位置步驟。如圖5所示，為本發(fā)明位置修改流程圖。執(zhí)行修改位置流程步驟如下:計(jì)算傳感器修改位置數(shù)據(jù)；修改傳感器狀態(tài)和當(dāng)前位置，該流程結(jié)束，返回到總流程讀取傳感器數(shù)據(jù)步驟。所述修改傳感器狀態(tài)和當(dāng)前位置過程:當(dāng)意外或錯(cuò)誤操作造成實(shí)際位置與傳感器反饋位置不同時(shí)，需要對當(dāng)前位置進(jìn)行修改。修改時(shí)，先根據(jù)實(shí)際位置計(jì)算出傳感器理論反饋值，再使用高速計(jì)數(shù)端口初始化指令將理論反饋值寫入到端口數(shù)據(jù)，對端口進(jìn)行重新設(shè)置，使傳感器反饋與實(shí)際位置相符。
權(quán)利要求
1.一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)，其特征在于包括PLC、工控機(jī)、傳感器及現(xiàn)場設(shè)備；其中，PLC為主控部件，其輸入端接收現(xiàn)場傳感器信號，與工控機(jī)進(jìn)行通訊連接，輸出端接現(xiàn)場設(shè)備；工控機(jī)為PLC的上位機(jī)，對PLC的控制程序進(jìn)行編程，通過PLC對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，所述現(xiàn)場設(shè)備包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和/或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)，并通過電機(jī)接現(xiàn)場傳感器輸入端。
2.按權(quán)利要求1所述一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)，其特征在于PLC采用CP系列的小型機(jī)CP1H。
3.按權(quán)利要求1或2所述一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)，其特征在于:所述現(xiàn)場傳感器為圓周運(yùn)動(dòng)的傳感器用于檢測電機(jī)位置狀態(tài)的反饋信號，包括檢測位置的編碼器、接近開關(guān)、光電傳感器。
4.按權(quán)利要求3所述一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測位置的編碼器采用PKD或PKT系列編碼器。
5.利用權(quán)利要求1所述的一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括如下步驟: PLC上電，初始化系統(tǒng)參數(shù)； 讀取傳感器數(shù)據(jù)，計(jì)算運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)前位置； 命令判斷； 如果是移動(dòng)到預(yù)定位置，執(zhí)行預(yù)定位置移動(dòng)流程； 如果是移動(dòng)到指定位置，執(zhí)行指定位置移動(dòng)流程； 如果是修改當(dāng)前位置，執(zhí)行修改位置流程。
6.按權(quán)利要求5所述的一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于執(zhí)行預(yù)定位置移動(dòng)流程步驟如下: 計(jì)算出傳感器預(yù)定位置； 啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行； 計(jì)算當(dāng)前位置； 判斷傳感器狀態(tài)是否到達(dá)預(yù)定位置； 當(dāng)傳感器狀態(tài)到達(dá)預(yù)定位置停止電機(jī)運(yùn)行，該流程結(jié)束，返回到總流程讀取傳感器數(shù)據(jù)步驟。
7.按權(quán)利要求6所述的一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于如傳感器狀態(tài)沒有到達(dá)預(yù)定位置，返回到計(jì)算傳感器當(dāng)前位置步驟。
8.按權(quán)利要求5所述的一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于執(zhí)行指定位置移動(dòng)流程步驟如下: 計(jì)算出傳感器指定位置； 啟動(dòng)電機(jī)運(yùn)行； 計(jì)算當(dāng)前位置； 判斷傳感器狀態(tài)是否到達(dá)指定位置； 當(dāng)傳感器狀態(tài)到達(dá)指定位置后停止電機(jī)運(yùn)行，該流程結(jié)束，返回到總流程讀取傳感器數(shù)據(jù)步驟。
9.按權(quán)利要求8所述的一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于如傳感器狀態(tài)沒有到達(dá)指定位置，返回到計(jì)算傳感器當(dāng)前位置步驟。
10.按權(quán)利要求5所述的一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于執(zhí)行修改位置流程步驟如下: 計(jì)算傳感器修改位置數(shù)據(jù)； 修改傳感器狀態(tài)和當(dāng)前位置，返`回到總流程讀取傳感器數(shù)據(jù)步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開一種真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)及控制方法，該真空設(shè)備運(yùn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)包括PLC、工控機(jī)、現(xiàn)場設(shè)備及傳感器；其中，PLC為主控部件，其輸入端接收現(xiàn)場傳感器信號，與工控機(jī)進(jìn)行通訊連接，輸出端接現(xiàn)場設(shè)備，所述現(xiàn)場設(shè)備包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和/或交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)，通過其電機(jī)接現(xiàn)場傳感器輸入端，工控機(jī)為PLC的上位機(jī)，對PLC的控制程序進(jìn)行編程，通過PLC對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制；本發(fā)明系統(tǒng)的控制方法采用參數(shù)配置方式和命令判斷設(shè)計(jì)，系統(tǒng)把各個(gè)動(dòng)作按照命令的形式進(jìn)行處理，這種方法程序設(shè)計(jì)簡單，易于修改，根據(jù)現(xiàn)場情況和工藝要求可以實(shí)現(xiàn)真空運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)圓周定位。
文檔編號G05B19/418GK103105826SQ20111035630
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者戚暉, 耿達(dá), 林秀青, 徐英鳳 申請人:中國科學(xué)院沈陽科學(xué)儀器研制中心有限公司