專利名稱：具有分布式運動規(guī)劃的工業(yè)控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于實時控制電動機的位置和/或速度的工業(yè)控制系統(tǒng)，更具體地， 涉及允許從中央控制器向驅動器分配對這樣的驅動器的運動規(guī)劃的工業(yè)控制器。
背景技術：
工業(yè)控制器是用于例如在工廠環(huán)境下控制工業(yè)過程或機器的專用計算機系統(tǒng)。通 常，工業(yè)控制器執(zhí)行從與受控過程和機器相關聯(lián)并感測過程或機器的條件的各種傳感器讀 取輸入的、存儲的控制程序，并且基于那些輸入和存儲的控制程序，計算用于控制對過程或 機器進行控制的致動器的一組輸出。
工業(yè)控制器與傳統(tǒng)計算機在很多方面不同。物理上，與傳統(tǒng)計算機相比，這些工業(yè) 控制器被構造成對沖擊和損壞具有更充分的魯棒性并且更好地抵抗外部污染物和極端環(huán) 境條件。處理器和操作系統(tǒng)被優(yōu)化用于實時控制，并且用被設計為允許快速開發(fā)控制程序 的語言來對處理器和操作系統(tǒng)編程，其中，控制程序被定制為適于不斷變化的機器控制或 過程控制應用的集合。
通常，控制器例如具有高度模塊化的架構，該架構允許不同數(shù)量和類型的輸入模 塊和輸出模塊用于將控制器連接至要控制的過程或機器。通過使用適合于可靠性和可用性 高的實時通信的特定“控制網(wǎng)絡”而便于進行這種模塊化。這樣的控制網(wǎng)絡(例如，控制網(wǎng)、 以太網(wǎng)/IP)與標準通信網(wǎng)絡(例如，以太網(wǎng))不同之處在于，通過預先安排網(wǎng)絡的通信容 量來保證最大通信延遲，以及/或者為了高可用性提供冗余通信能力。
作為其增強的模塊化的一部分，工業(yè)控制器可采用專用于特定類型電信號和功能 (例如，檢測輸入的AC或DC信號或者控制輸出的AC或DC信號)的I/O模塊。這些I/O模 塊中的每一個均可具有允許它們連同所選擇的其他I/O模塊一起以不同組合安裝在殼體 或機架中的連接器系統(tǒng)，以與特定應用的要求匹配。多個或單個I/O模塊可位于受控過程 或機器附近的便利的控制點處，以經(jīng)由特定控制網(wǎng)絡與中央工業(yè)控制器通信。
一種類型的I/O模塊是可與正執(zhí)行運動指令的工業(yè)控制器通信的馬達驅動器，并 且可將電信號提供給電動機，該電動機根據(jù)運動指令調整馬達的位置或速度。示例性運動 指令當由控制器執(zhí)行時，可在速度和加速度的預定義約束內(nèi)啟動馬達在第一位置與第二位 置之間的移動。運動指令命令可由工業(yè)控制器中的運動規(guī)劃器接收，該運動規(guī)劃器基于運 動指令數(shù)據(jù)而生成以時刻為單位精確地描述馬達的運動的運動輪廓(motion profile),以 控制速度和加速度變化，例如，以限制“加加速度(jerk) ”、加速度的一階導數(shù)，其中加速度 的一階導數(shù)可對馬達和附接部件產(chǎn)生不期望的磨損。
由于生成并傳送多個高速馬達的運動輪廓所需的數(shù)據(jù)傳遞速率高，因此，工業(yè)控 制環(huán)境下的運動控制對控制器和通信網(wǎng)絡的要求極其苛刻。通過從控制器向驅動器發(fā)送粗 略版本的運動輪廓數(shù)據(jù)而在一定程度上緩解了該問題，該粗略版本具有相對慢的粗略更新 速率與減少的帶寬要求。接著，該驅動器可內(nèi)插提供平滑的精確運動的、更高分辨率版本的 運動輪廓。即使利用該方法，粗略更新速率對于這些驅動器必須高到足以符合性能要求，因 此，當處理大量遠程驅動器時會用完控制器的數(shù)據(jù)處理容量和控制網(wǎng)絡帶寬。
對該問題的一種解決方案是將運動規(guī)劃任務分配給驅動器本身。這可以通過將特 定指令插入到控制程序中來完成，其中，這些特定指令當被執(zhí)行時使得工業(yè)控制器傳輸在 驅動器中激活運動規(guī)劃所需的命令。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明允許以對于編寫控制程序的編程員而言大部分不可見的方式在硬件裝置 之間分配運動規(guī)劃，從而使得單個控制程序為多次硬件安裝服務。本發(fā)明通過修改工業(yè)控 制器中的運動控制功能來提供該特征，以使得其確定特定馬達驅動器是否可以實現(xiàn)運動規(guī) 劃，并且如果是，則直接與馬達驅動器中的運動規(guī)劃器傳遞運動命令，而如果不是，則與工 業(yè)控制器內(nèi)的運動規(guī)劃器傳遞運動命令。通過修改工業(yè)控制器中的現(xiàn)有運動功能，控制程 序中不需要特定運動控制指令。
本發(fā)明的一些實施例還允許實現(xiàn)運動規(guī)劃器的驅動器與用來有助于分布式運動 控制的其他部件之間的對等通信。這些實施例可進一步提供針對時間臨界運動信息允許快 速響應時間與低網(wǎng)絡負擔的事件驅動通信。
具體地，本發(fā)明可提供一種工業(yè)控制器，該工業(yè)控制器具有網(wǎng)絡接口和電子計算 機，其中該網(wǎng)絡接口被適配成與一個或多個連接的馬達驅動器通信，該電子計算機與網(wǎng)絡 接口通信并執(zhí)行存儲的程序(例如，固件)，以接收提供運動控制指令的控制程序。可通過 識別與運動指令相關聯(lián)的馬達驅動器并確定所識別的馬達驅動器是否能夠執(zhí)行運動規(guī)劃 器來執(zhí)行運動控制指令，該運動規(guī)劃器提供用于利用運動控制指令根據(jù)運動命令來控制馬 達的時序運動數(shù)據(jù)。如果存在該能力，則工業(yè)控制器將運動命令經(jīng)由至所識別的驅動器的 網(wǎng)絡接口傳輸?shù)剿R別的馬達驅動器，否則，工業(yè)控制器將運動命令傳輸?shù)焦I(yè)控制器中 的運動規(guī)劃器。
因而，本發(fā)明的至少一個實施例的特征是允許個人利用運動指令創(chuàng)建控制程序而 不考慮在驅動器之間分配運動規(guī)劃功能。本發(fā)明的至少一個實施例的另一特征是允許單個 控制程序與不同類型的馬達驅動器一起統(tǒng)一工作。
控制程序指令可通過對不依賴控制程序的、存儲在工業(yè)控制器中的功能的調用來 執(zhí)行，例如，如同固件一樣。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的特征在于提供運動規(guī)劃的分配作為工業(yè)控制器 硬件的功能，而無需對控制程序本身的特定編譯或其他預先修改。
網(wǎng)絡接口可被適配成實現(xiàn)控制器與馬達驅動器之間的連接消息接發(fā)，從而在連接 之間預先分配網(wǎng)絡通信容量。電子計算機執(zhí)行存儲的程序以打開控制器與驅動器之間的連 接，從而傳遞運動命令或運動數(shù)據(jù)。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的特征在于不僅減小在進行一個或多個相關聯(lián)的驅動器的運動規(guī)劃器計算時對控制器的負擔，而且減小網(wǎng)絡通信量，因此，減少對在工業(yè)控 制器與這些驅動器之間大量分配控制器數(shù)據(jù)處理容量和通信容量的需要。
對于通信容量，電子計算機可分配網(wǎng)絡通信容量的第一部分以與能夠執(zhí)行運動規(guī) 劃器的馬達驅動器通信，其中，網(wǎng)絡通信容量的第一部分小于為了與不能執(zhí)行運動規(guī)劃器 的馬達驅動器通信而分配的網(wǎng)絡通信容量的第二部分。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的特征在于，即使在具有混合的遺留裝置 (legacy)和有運動規(guī)劃能力的驅動器的環(huán)境下，也考慮到減小對網(wǎng)絡的負擔根據(jù)驅動器能 力來定制網(wǎng)絡容量。
網(wǎng)絡通信容量的第一部分可提供周期性數(shù)據(jù)傳遞與事件驅動數(shù)據(jù)傳遞的組合，事 件驅動數(shù)據(jù)傳遞是通過生成運動命令而觸發(fā)的，并且網(wǎng)絡通信容量的第二部分可以是根據(jù) 預定義的運動數(shù)據(jù)間隔的周期性數(shù)據(jù)傳遞。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的特征在于，即使當分配相對小的網(wǎng)絡容量時，也 能提供對馬達相關命令的快速響應。非周期性傳輸?shù)氖褂迷试S對運動命令的快速響應，從 而消除不必要的周期性通信。
工業(yè)控制器可包括表示每個馬達驅動器是否均包括固件的運動規(guī)劃器的驅動器 簡檔。驅動器簡檔可由工業(yè)控制器用來確定所識別的馬達驅動器是否能夠執(zhí)行運動。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的特征在于提供一種使用普通數(shù)據(jù)結構(諸如， 工業(yè)控制內(nèi)的驅動器簡檔)來自動確定馬達驅動器的能力的簡單方法。
類似地，應理解，本發(fā)明可提供一種馬達驅動器，其可與上述工業(yè)控制器一起工 作，其中，馬達驅動器包括用于合成至馬達的電源電壓的開關電路、用于與工業(yè)控制器通信 的網(wǎng)絡接口、以及與開關電路和網(wǎng)絡接口通信并執(zhí)行存儲的程序(例如，固件)的電子計算 機。存儲的程序可使得馬達驅動器經(jīng)由網(wǎng)絡接口接收來自工業(yè)控制器的運動命令，并且響 應于該運動命令，使用運動規(guī)劃器生成用于開關電路的時序運動數(shù)據(jù)，其中該運動命令表 示工業(yè)控制器對運動指令的執(zhí)行。當運動輪廓結束時，馬達驅動器可與工業(yè)控制器進行通 信以表示運動輪廓的結束。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的特征在于允許分布式運動規(guī)劃，同時利用取決 于運動指令的結束的、保留在工業(yè)控制器中的指令來提供S切協(xié)調。
運動規(guī)劃器可以以固件存儲在馬達驅動器中。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的特征在于消除對控制程序中的特定運動指令的 需要，以配置馬達驅動器或者實現(xiàn)分布式運動規(guī)劃。
電子計算機還可執(zhí)行存儲的程序以實現(xiàn)從非控制器裝置到一個或多個非控制器 裝置的連接消息接發(fā)，從而產(chǎn)生至消耗裝置的時序運動數(shù)據(jù)。
因此，本發(fā)明的至少一個實施例的特征在于，在例如為了同步目的將運動數(shù)據(jù)轉 發(fā)至工業(yè)控制器并然后返回至需要該運動數(shù)據(jù)的其他裝置時，提供分布式運動規(guī)劃而不會 招致額外開銷。通過允許馬達驅動器與其他非控制器裝置之間的對等通信，可減小額外網(wǎng) 絡通信量和數(shù)據(jù)傳遞延遲。
電子計算機還可執(zhí)行存儲的程序以加載并執(zhí)行來自控制程序的指令，這些指令不 是運動指令而是與運動指令相互依賴。因此，本發(fā)明的至少一個實施例的特征在于，當運動 規(guī)劃被分配給驅動器時，減少標準控制指令與相關聯(lián)的運動控制指令之間的時間臨界協(xié)調信號。
通常，應理解，本發(fā)明通過向馬達驅動器本身分配運動規(guī)劃部件(根據(jù)運動指令 命令生成運動輪廓)來充分地減少遠程運動控制所需的控制器數(shù)據(jù)處理努力和網(wǎng)絡帶寬， 同時在沒有改進整體系統(tǒng)性能的情況下保持控制器數(shù)據(jù)處理努力和網(wǎng)絡帶寬。以此方式， 不需要經(jīng)由網(wǎng)絡傳輸運動數(shù)據(jù)，而是僅傳輸啟動運動規(guī)劃器的高級運動命令?？赏ㄟ^以下 方式解決對大量遠程驅動器的運動控制與控制程序的其他方面的高速協(xié)調的問題(通常， 當在控制器內(nèi)處理這兩者時是簡單問題)(1)通過允許驅動器從其他部件直接接收數(shù)據(jù) 而無需控制器作為媒介的對等通信系統(tǒng)，以及(2)利用針對標準運動事件在驅動器與控制 器之間傳遞的特定高速事件消息，以及(3)通過由驅動器創(chuàng)建傳遞運動結束的、新穎的運 動結束指令事件。
這些特殊目的和優(yōu)點可僅適用于落入權利要求范圍內(nèi)的一些實施例，并且因此， 沒有限定本發(fā)明的范圍。


圖1是具有控制器的工業(yè)控制系統(tǒng)的簡化透視圖，該控制器通過通信網(wǎng)絡與多個 遠程馬達驅動器通信，該圖還示出了連接的配置計算機終端；
圖2是圖1的工業(yè)控制系統(tǒng)的部件的框圖，其示出了以分布式方式執(zhí)行所存儲的 程序的各種部件的多個交互處理器；
圖3是包括配置計算機終端在配置圖1的工業(yè)控制系統(tǒng)時所使用的數(shù)據(jù)結構和配 置程序的程序的存儲器圖4是示出根據(jù)本發(fā)明對這種功能的內(nèi)部實現(xiàn)的修改的、控制程序中的運動指令 的執(zhí)行的流程圖5是在分配與分布式運動指令密切相關的邏輯指令時的配置程序的操作的流 程圖6是與圖5類似的、示出用于分布式運動的對等通信的建立的流程圖7至9是示出根據(jù)配置計算機終端對圖4的程序的執(zhí)行的運動規(guī)劃器和運動指 令的不同分配的、具有一個馬達驅動器的控制器的簡化圖10是圖4的運動規(guī)劃器的功能框圖11是示出根據(jù)用于接收運動規(guī)劃或運動指令下載的各個驅動器的能力的、在 圖1的控制器與兩個不同的馬達驅動器之間的相互通信的通信時序圖12是示出可由圖6的配置程序實現(xiàn)的對等通信的、與圖8的圖類似的圖13是示出與非驅動器裝置的對等通信的、與圖12類似的圖14是示出運動指令和運動規(guī)劃器的下載的、與圖9類似的圖，其中該運動規(guī)劃 器包括沒有馬達驅動能力但是可使用PWM或PTO輸出提供馬達控制的兩個I/O模塊；
圖15是示出運動數(shù)據(jù)到凸輪運動數(shù)據(jù)的映射的凸輪系統(tǒng)功能的實現(xiàn)的圖16是示出用于捕獲關于I/O事件的運動數(shù)據(jù)的I/O模塊處的登記命令的實現(xiàn) 的流程圖；以及
圖17是示出用于基于運動事件捕獲I/O數(shù)據(jù)的I/O模塊處的觀察命令的實現(xiàn)的 流程圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參照圖1，工業(yè)控制系統(tǒng)10可包括一般設置有殼體14的工業(yè)控制器單元12， 殼體14具有總線16，總線16提供安裝在殼體14中的多個模塊18之間的相互通信。模 塊可包括例如供電模塊20、控制器22、一個或多個I/O模塊24以及網(wǎng)絡部件26。網(wǎng)絡部 件26或控制器22可在提供連接消息接發(fā)的類型的工業(yè)控制網(wǎng)絡28上通信，例如，控制網(wǎng) (ControlNet)或以太網(wǎng)/IP (公知的開放標準)，該連接消息接發(fā)提供了消息結束時間、低 等待時間以及丟失消息檢測的保證。
工業(yè)控制網(wǎng)絡28可將工業(yè)控制器單元12結合到遠程I/O模塊(未示出)和一個 或多個遠程馬達驅動器30，一個或多個遠程馬達驅動器30可與相應的電動機32和位置傳 感器34通信，以提供電動機32的受控運動，從而控制相關聯(lián)的工業(yè)機器或過程36。網(wǎng)絡 28還可結合其它裝置31，例如，提供例如輸出凸輪功能(基于遠程馬達32的位置的輸出信 號)或者登記輸入功能(基于馬達32驅動的機構的對準的輸入信號)或者PWM或PTO輸 出以及高速計數(shù)器輸入、編碼器輸入、攝像裝置輸入以及編碼器輸出的標準I/O模塊。
配置計算機40可通過工業(yè)控制網(wǎng)絡28或經(jīng)由例如與控制器22連接的專用通信 信道42與控制器22和/或馬達驅動器30通信。如以下將描述的，配置計算機40可以是 標準的臺式計算機或便攜式計算機，并且包括鍵盤44、顯示屏46等，以允許數(shù)據(jù)的輸入和 顯示以及人類操作者對配置程序的操作。
現(xiàn)在參照圖2，控制器22可包括處理器48，處理器48與儲存存儲器50通信，以執(zhí) 行一般用于控制控制器22的操作的操作系統(tǒng)程序52和控制程序54，控制程序54描述了對 工業(yè)機器或過程36的期望控制并且通常對于工業(yè)控制系統(tǒng)10的給定應用來說是唯一的。 存儲器50還可包括數(shù)據(jù)表，例如，控制程序54所使用的并且如以下將描述的I/O表和服務 例程(圖2中未示出)。
控制器22可通過底板或處理器間通信總線16與網(wǎng)絡部件26通信，網(wǎng)絡部件26 包括操作電路55 (例如，處理器以及所存儲的程序和/或專用電路(諸如，現(xiàn)場可編程門陣 列))。操作電路55可與網(wǎng)絡接口電路56通信，網(wǎng)絡接口電路56提供在工業(yè)控制網(wǎng)絡28 上對低層電氣協(xié)議的執(zhí)行。
類似的網(wǎng)絡接口電路56可設置在馬達驅動器30中，以與內(nèi)部馬達控制處理器58 通信，內(nèi)部馬達控制處理器58可例如執(zhí)行伺服控制器或頻率控制算法。內(nèi)部處理器58還 可與開關電路60和I/O電路62通信。該開關電路60例如可根據(jù)本領域公知的方法提供 脈寬控制或類似的輸出，以提供驅動馬達32的線圈的直接電力。開關電路60—般包括確 定馬達以及可合成電壓(例如，一個或多個AC電壓波形)的固態(tài)裝置和驅動器的控制參數(shù) 的馬達控制功能，該固態(tài)裝置和驅動器可連接到馬達繞組，該馬達繞組向馬達提供控制馬 達位置、扭矩、速率等的功率。I/O電路62可從馬達32上的傳感器34 (例如，從編碼器等) 接收反饋信號64，并且還可從例如其它基于機器的傳感器66 (例如，提供登記傳感器、限制 開關、光學斷續(xù)器等)接收其它輸入。
處理器58還可與存儲器68通信，存儲器68保存如下將描述的操作系統(tǒng)程序70 和下載的控制程序54的程序元素72。
如以上指出的，配置計算機40可以是標準的臺式計算機，其具有與存儲器76通信的處理器74，存儲器76保存操作系統(tǒng)程序78以及各種數(shù)據(jù)結構和程序80，包括用于配置工業(yè)控制系統(tǒng)10的程序82和如以下全面描述的調制機控制程序。計算機40還可根據(jù)本領域公知的方法，提供例如處理器74與工業(yè)網(wǎng)絡28或到控制器22的單獨通信信道42之間以及與屏幕46和鍵盤44的通信的接口電路。
現(xiàn)在參照圖3，計算機40中的數(shù)據(jù)結構和程序80可包括控制程序54的副本，控制程序54具有包括運動指令87的多個控制指令86。一般，控制指令可以是例如以多種不同的語言(包括繼電器梯形圖語言、功能塊語言和結構化文本語言，這都是本領域公知的) 表達的、實現(xiàn)定時器、邏輯門、觸發(fā)器、計數(shù)器、算術運算等的指令。運動指令可包括根據(jù)諸如最大速度、加速度和加加速度的約束控制馬達32例如在第一位置與第二位置之間的移動的移動指令、引起馬達以預定速度移動的慢移指令以及與第二馬達同步地或以凸輪指令或者齒輪指令確定的預定比率或其它函數(shù)關系提供馬達32的移動的協(xié)調運動指令。一般地，這些指令中的每個指令均實現(xiàn)如以下將討論的由運動規(guī)劃器生成的定義一系列運動位置和時間的運動輪廓。
計算機40中的數(shù)據(jù)結構和程序80還可包括描述工業(yè)控制系統(tǒng)10的各種部件的能力(例如，包括各個馬達驅動器30、I/O模塊24以及控制器22的能力)的硬件表88。特別地，對于馬達驅動器30，硬件表88將指示馬達驅動器30是否具有接收控制程序54的下載部分和執(zhí)行該部分的能力(包括執(zhí)行對運動指令的運動規(guī)劃的能力)。一般地，用戶通過基于工業(yè)控制系統(tǒng)10的部件的知識在預定義硬件類型的菜單當中進行選擇來輸入該信息；然而，該信息也可從裝置本身抽出。
數(shù)據(jù)結構和程序80還可包括根據(jù)連接消息接發(fā)的慣例描述工業(yè)控制系統(tǒng)10的裝置(例如包括各個馬達驅動器30、控制器22以及I/O模塊31)之間的連接的連接列表90。 一般地，各個連接均表示工業(yè)控制網(wǎng)絡28的預分配部分。這些連接通?；谟脩糨斎氲?、 指示各個連接的起源和目標的數(shù)據(jù)。連接列表90還可描述例如定義通過連接傳送的數(shù)據(jù)的更新速率的期望連接帶寬。
數(shù)據(jù)結構和程序80還可包括關聯(lián)列表92，關聯(lián)列表92將控制程序54中的輸入和輸出標簽(表示從傳感器接收的 數(shù)據(jù)所反映的控制程序54中使用的變量和到致動器和馬達的輸出)與用戶指派的特定硬件元件相關聯(lián)。因此，例如，與傳感器66 (圖2中示出)相關聯(lián)的標簽可與物理連接到傳感器66的馬達驅動器30相關聯(lián)。
數(shù)據(jù)結構和程序80還可包括用于執(zhí)行控制程序54的指令的各種功能、任務或服務96。這些功能、任務或服務96通常以固件存儲在控制器22中，并且包括實現(xiàn)控制程序 54的指令86的功能101以及這些功能調用的服務，例如，實現(xiàn)運動指令87的功能101調用的運動規(guī)劃器100。運動規(guī)劃器100當被功能101調用時生成時序運動數(shù)據(jù)(例如，位置、 速度等)的運動輪廓。其它功能、任務或服務96包括處理控制器與各種裝置之間的通信的通信服務108。這些功能、任務或服務96通常是控制器22的本地環(huán)境的一部分，但是它們可在開發(fā)控制程序的正常處理之外定期地更新。
現(xiàn)在參照圖3、圖4和圖7，在執(zhí)彳丁控制程序54中的運動指令87期間，指令87調用在控制器22的硬件中實現(xiàn)指令87的功能101。在本發(fā)明中，實現(xiàn)運動指令的功能101被修改為包括判定塊102，以經(jīng)由關聯(lián)列表92確定與運動指令87相關聯(lián)的馬達驅動器30是否具有執(zhí)行運動規(guī)劃器100和/或邏輯指令的能力。
如果沒有，則配置程序82前進到處理塊104，并且調用本地運動規(guī)劃器100。然后， 運動規(guī)劃器100基于從運動指令87傳遞的參數(shù)，為通信服務108生成一系列運動數(shù)據(jù)110， 通信服務108通過工業(yè)網(wǎng)絡28將時序運動數(shù)據(jù)110發(fā)送到馬達驅動器30。以可以為毫秒 級的粗略更新間隔來發(fā)送該時序運動數(shù)據(jù)110，并且在馬達驅動器30處通過相應通信服務 108接收該時序運動數(shù)據(jù)，相應通信服務108將該該時序運動數(shù)據(jù)提供到精插補器111，精 插補器111從運動數(shù)據(jù)110內(nèi)插具有百微秒級的細微更新間隔的高分辨率運動輪廓。來自 精插補器111的數(shù)據(jù)被提供到開關電路60，如以上描述的，開關電路60可提供用于合成驅 動馬達32的必要波形的固態(tài)裝置和驅動器以及馬達控制算法，并且例如使用PID控制算 法、基于來自反饋傳感器34的信息而實現(xiàn)反饋控制例程。
現(xiàn)在參照圖3、圖4和圖8，如果在判定塊102確定與運動指令87相關聯(lián)的馬達驅 動器30包括運動規(guī)劃器，則配置程序82前進到判定塊103，判定塊103將運動命令120 ( — 般表示以上發(fā)送到本地運動規(guī)劃器100的相同數(shù)據(jù))直接發(fā)送到通信服務108，通信服務 108將該運動命令120直接轉發(fā)到驅動器30。運動命令120通過以比粗略更新速率慢得多 的速率運行的連接發(fā)送，并且如以下將描述的，一般可基于驅動的事件來發(fā)送。運動命令 120的相對低帶寬(低連接更新速率)傳輸?shù)氖褂没旧蠝p輕了對工業(yè)控制網(wǎng)絡28以及對 控制器22 (其不需要運行運動規(guī)劃器100)及其通信服務108的要求，從而增加了控制系統(tǒng) 10可以處理的軸(馬達32)的數(shù)量。
盡管將運動規(guī)劃器100的功能移動到馬達驅動器30大大簡化了控制器22的任 務，但是另外的修改可能是必要的或有助于減少由該移動引起的網(wǎng)絡通信量的間接增加。 參照圖3、圖5和圖9，由于控制程序54中的運動指令87與其它指令86之間的密切耦合而 會產(chǎn)生一些額外的通信量。如果指令間通信的迅速通信被延遲，則該耦合會以額外的網(wǎng)絡 通信量以及以不期望的處理延遲體現(xiàn)。因此，配置程序82可將控制程序54的指令86視為 配置處理的一部分，以識別運動指令87并且可選地識別用戶或以機器區(qū)分的相關聯(lián)的邏 輯指令(鏈接的非運動指令89)，該以機器區(qū)分的相關聯(lián)的邏輯指令對于給定軸(馬達32) 在與一個或多個運動指令87 —起執(zhí)行時基本上是自我包含的。這些鏈接的非運動指令89 將是如下指令其執(zhí)行依賴于其關于運動指令87的輸出的自變量，并且提供支配運動指令 87的執(zhí)行并且因此可以容易地與控制程序54的剩余部分隔離的輸出。在更廣泛的選項中， 這些鏈接的非運動指令89可接收輸入并且提供對于馬達驅動器30為本地的輸出，從而處 理根據(jù)關聯(lián)列表92確定的相關聯(lián)的運動指令87。在另一更廣泛的選項中，這些鏈接的非運 動指令89可通過如以下將描述的對等連接來接收輸入并將輸出提供到其它裝置(諸如其 它馬達驅動器30)。
仍然參照圖3、圖5和圖9，當經(jīng)由處理塊107識別運動指令87或多個鏈接的非運 動指令89時，配置程序82前進到判定塊112，以確定經(jīng)由關聯(lián)列表92與運動指令87相關 聯(lián)的馬達驅動器30是否具有執(zhí)行運動規(guī)劃器100和/或執(zhí)行邏輯指令的能力。
如果沒有，則配置程序82前進到其它配置任務，否則在處理塊116處，包含運動指 令87和鏈接的非運動指令89的算術/邏輯指令86兩者的處理塊124與用于協(xié)調馬達驅 動器30中的運動指令87和算術邏輯指令86的執(zhí)行的任何必要服務的配置一起被傳遞到 馬達驅動器30。經(jīng)由處理塊118修改下載到控制器22的控制程序54，以移除處理塊124 的這些指令(或插入其代理)，這是由于這些指令要在馬達驅動器30中執(zhí)行，其中為了控制器22處的調試目的，代理為用戶提供實時程序流動畫等。
現(xiàn)在參照圖6和圖12，在僅將運動指令87傳遞到馬達驅動器30或者將運動指令 87和鏈接的非運動指令89傳遞到馬達驅動器30的兩種情況下，配置程序82前進到判定 塊121，以例如使用凸輪指令或齒輪指令識別運動指令87是否意味著協(xié)調的運動，其中凸 輪指令或齒輪指令將馬達32的運動或其它移動鏈接在一起，如同通過軸、齒輪系或凸輪系 統(tǒng)連接一樣。如果是，則配置程序82經(jīng)由判定塊122檢查用戶先前定義的并且存儲在圖3 的連接列表90中的必要對等連接129，并且如果沒找到，則經(jīng)由處理塊124通知用戶或者自 動建立必要的對等連接以支持協(xié)調的運動。這些對等連接129 —般提供限于常規(guī)運動數(shù)據(jù) 并且排除運動命令和事件的連接單路通信。這樣，對等連接129可容易地從生產(chǎn)者多播到 多個消耗裝置。對等連接129 —般可在非控制器裝置之間、控制器與非控制器裝置之間以 及控制器裝置之間，并且提供聚集除一個所產(chǎn)生的連接中的一個或多個消耗裝置之外所需 的數(shù)據(jù)以及將該數(shù)據(jù)多播到所有消耗裝置的能力。
如圖12所示，對等連接129建立在兩個不同的馬達驅動器30和30’的通信服務 108之間，并且提供進行中的數(shù)據(jù)傳遞，而無需控制器22的干預。例如在處理塊124處斷開 的該直接對等連接129用于通過消除上至控制器22然后下至相關的馬達驅動器30的數(shù)據(jù) 傳遞，顯著地減少工業(yè)控制網(wǎng)絡28的網(wǎng)絡通信量和相關聯(lián)的數(shù)據(jù)處理。一般地，對等連接 是一對多(多播)，因此在一個生產(chǎn)者對多個消費者的情況下，與到每個消耗驅動器的點對 點連接相比，它們占用較少的網(wǎng)絡帶寬。一般，這些對等連接129還可用于馬達驅動器30 和30’處理的標準I/O數(shù)據(jù)的通信。
現(xiàn)在參照圖13，對等連接129不限于馬達驅動器30之間的通信，而是還可提供馬 達驅動器30與其它I/O裝置(例如，基于通過對等連接129所接收的運動數(shù)據(jù)110實現(xiàn)凸 輪輸出125的I/O模塊31)之間的通信。運動數(shù)據(jù)110可由凸輪功能109使用，從而基于 運動數(shù)據(jù)110的特定值或范圍經(jīng)由標準I/O模塊、I/O電路127生成輸出125。
暫時參照圖15，凸輪功能109可接收運動數(shù)據(jù)110并且將該運動數(shù)據(jù)應用于凸輪 表114，凸輪表114將所存儲的運動主位置115映射到凸輪輸出117。一般地，凸輪功能109 將包括內(nèi)插器123，內(nèi)插器123基于當前的和先前的主位置115而在凸輪輸出117之間進行 內(nèi)插。然后，該凸輪運動輸出117可被應用于開關電路60，如以上針對到32的輸出信號的 生成描述的，開關電路60 —般包括馬達控制功能以及固態(tài)裝置和驅動器。
更一般地，對等連接129可以是到I/O模塊31’，I/O模塊31’借助于I/O模塊31’ 中的登記/觀察功能131而實現(xiàn)登記指令或觀察指令。同樣參照圖16，如處理塊132指示 的，登記/觀察功能131在例如從工業(yè)控制器22接收到登記命令時，如處理塊137所指示 的，可針對該輸入信號中的預定模式而監(jiān)視來自I/O電路127的輸入信號。該模式可以是 例如同時的數(shù)據(jù)值或數(shù)據(jù)值的序列。特定模式可以并入登記命令中(作為自變量或參數(shù)) 或者可例如從工業(yè)控制器22預先發(fā)送以傳送登記命令。
當模式匹配時，如處理塊137所指示的，登記/觀察功能131捕獲通過對等連接所 接收的運動數(shù)據(jù)。在該捕獲結束時，如處理塊139所指示的，登記結束事件154 (如以下將 更詳細地描述的)可與處理塊143指示的捕獲數(shù)據(jù)一起返回到控制器22。
替選地并且還參照圖17，登記/觀察功能131可如處理塊155所指示的那樣接收 觀察命令(例如，從工業(yè)控制器22)，并且可如處理塊156所指示的那樣監(jiān)視通過對等連接所接收的運動數(shù)據(jù)值以越過預定閾值。特定閾值可以并入觀察命令中或者可例如從如上所 述的工業(yè)控制器22預先發(fā)送。當如處理塊158所指示的那樣越過閾值時，登記/觀察功能 131經(jīng)由處理塊158捕獲從I/O電路127接收的輸入數(shù)據(jù)。在該捕獲結束時，觀察結束事件 154如處理塊160所指示的那樣與處理塊162指示的記錄數(shù)據(jù)一起再次返回到控制器22。
在所有這些情況下，I/O模塊31和31’可通過對等連接從控制器22或從對等裝 置(諸如，上述馬達驅動器)接收運動數(shù)據(jù)110。通過分布登記命令或觀察命令，消除了轉 移執(zhí)行控制器中的登記和觀察功能的需要。
現(xiàn)在參照圖10，控制器22可使用的或者馬達驅動器30選擇的運動規(guī)劃器100合 并通過輸入133根據(jù)各種運動指令87 (如圖10示意性地示出的那樣接收的)的參數(shù)生成 時序運動數(shù)據(jù)110所需的所有編程。一般地，每個運動指令87可調用與該指令87相關聯(lián) 的單獨的運動發(fā)生器135，從而執(zhí)行將期望運動描述為時間的函數(shù)的運動輪廓134。這些用 于不同指令的運動輪廓134可通過加法器136相加在一起并經(jīng)由輸出138輸出作為一般包 括如下命令的任一形式的時序運動數(shù)據(jù)110 :馬達位置命令、馬達速度命令以及馬達加速 度命令。
在協(xié)調的運動指令的情況(其中，給定的運動規(guī)劃器100表示主軸)下，輸出138 可施加于到控制器22的運動規(guī)劃器100的齒輪或位置凸輪發(fā)生器135的輸入133，控制器 22將其輸出138發(fā)送到其它驅動器30中的從軸。替選地，當配備有運動規(guī)劃器100時，主 軸輸出138可通過以上關于處理塊130描述的對等連接129直接傳送到從軸的馬達驅動器 30。在針對主軸建立輸出凸輪系統(tǒng)關系的情況下，主軸的運動規(guī)劃器100還提供凸輪輸出 140，從而提供規(guī)劃器命令輸出138與凸輪輸出140之間的期望函數(shù)關系。
如以下將描述的，在關于工作在馬達驅動器中的每個運動發(fā)生器135的每個運動 輪廓134結束時，可生成運動結束事件154以傳送回至工業(yè)控制器。
通過將運動規(guī)劃器100移動到馬達驅動器30，工業(yè)控制網(wǎng)絡28可優(yōu)選地用于運動 指令87對運動規(guī)劃器調用的相對低帶寬通信，并且避免時序運動數(shù)據(jù)110的高數(shù)據(jù)速率。
現(xiàn)在參照圖11，本發(fā)明更一般地允許通過將不同帶寬連接用于不同的馬達驅動器 30而改進網(wǎng)絡28的帶寬利用率?？刂破?2與馬達驅動器30之間的該帶寬調整不僅可在 運動規(guī)劃器100移動到馬達驅動器30時完成，而且可在運動規(guī)劃器100保留在對于運動輪 廓134(圖10所示)具有不同分辨率要求的控制器22中的情況下完成。
如上所述，一般地，粗略更新速率144用于控制器22與不支持運動規(guī)劃器100的 典型馬達驅動器30之間的雙向消息142中的運動數(shù)據(jù)110(圖7所示)的傳輸。相反地， “動態(tài)更新速率” 146可用于控制器22與本發(fā)明的馬達驅動器30’之間的雙向動態(tài)速率分 組120中的運動數(shù)據(jù)110的傳輸，本發(fā)明的馬達驅動器30’支持運動規(guī)劃器100，因此不需 要傳送高頻時域運動數(shù)據(jù)110而僅需傳送運動命令120。該動態(tài)更新速率146基本上平均 低于粗略更新速率144。
盡管控制器22與馬達驅動器30’之間的帶寬要求相對低，然而重要的是，運動指 令87的執(zhí)行是迅速的。動態(tài)更新速率146通過提供可以通過引入新動態(tài)速率分組對141 而響應于時間臨界“事件”的事件驅動的動態(tài)分組傳遞機制，解決了低平均帶寬使用與對特 定事件的迅速通信的需要之間的這種緊張狀態(tài)。
因此，例如，控制器22與使用動態(tài)更新速率146 (表示平均帶寬使用率)的馬達驅動器30’之間的通信可按需(例如，當發(fā)生控制器22產(chǎn)生的運動命令調用150或者發(fā)生驅 動器30’產(chǎn)生的驅動事件152時)插入事件驅動的動態(tài)速率分組141’。驅動事件152可 以是由驅動器產(chǎn)生的時間臨界數(shù)據(jù)，例如，指示驅動器已到達了馬達32的登記位置(從圖1所示的傳感器34得到)。這樣的登記信息需要快速被傳輸以觸發(fā)其它邏輯和運動指令。
參照圖7、圖8和圖11，本發(fā)明還提供了運動結束事件154形式的額外驅動事件 152，運動結束事件154指示當運動規(guī)劃器100遠程地設置在驅動器30中時對于給定運動 指令87的運動規(guī)劃服務的結束。該運動結束事件154由驅動器30中的運動規(guī)劃器100產(chǎn) 生并且被返回到控制器22。與驅動事件152類似，運動結束事件154觸發(fā)額外的動態(tài)速率 分組對141，以用信號通知控制器22對于運動指令87結束時伴隨的控制程序54的指令86 完成了運動指令87。動態(tài)速率分組120是通過開拓這種連接消息接發(fā)系統(tǒng)的能力而在連接 消息接發(fā)系統(tǒng)環(huán)境中實現(xiàn)的，以將關于該平均值波動的平均帶寬容納在給定帶寬連接內(nèi)。
如上所述，應理解，動態(tài)速率分組對141也可以用在運動數(shù)據(jù)110正從控制器22 傳送到多個馬達驅動器30但是不同速率的馬達驅動器30所表示的不同軸需要運動數(shù)據(jù) 110的情況下。即，一些軸可能需要較不精確的控制或較不頻繁的更新。在該情況下，使用 動態(tài)速率分組120加上事件觸發(fā)可以增加工業(yè)控制網(wǎng)絡28的帶寬利用率的效率。
現(xiàn)在參照圖14，例如如以上關于圖9描述的運動指令87和運動規(guī)劃器100的下載 也可在I/O模塊31中實現(xiàn)，I/O模塊31不具有開關電路60提供的傳統(tǒng)馬達驅動能力，開 關電路60可合成直接驅動馬達線圈的高功率馬達驅動信號。取而代之，I/O模塊31可具 有標準的低功率輸出電路，該標準的低功率輸出電路可產(chǎn)生脈寬調制(PWM)或脈沖串輸出 (PTO)信號，該脈寬調制(PWM)或脈沖串輸出(PTO)信號可被提供到例如接收方向信號和 脈沖串的步進馬達驅動器以操作步進馬達，或者提供到接收脈寬調制或模擬信號的扭矩馬 達驅動器等以控制到馬達的電功率。在該情況下，如在以上關于圖9描述的情況下，經(jīng)由圖 5的處理塊107，識別運動指令87和/或多個鏈接的非運動指令89，并且在判定塊112，確 定經(jīng)由關聯(lián)列表92與運動指令87相關聯(lián)的I/O模塊31是否具有執(zhí)行運動規(guī)劃器100和 /或執(zhí)行邏輯指令的能力。
如果不是，則配置程序82前進到其它配置任務，否則在處理塊116處，包含運動指 令87和鏈接的非運動指令89的算術/邏輯指令兩者的處理塊124與用于在馬達驅動器 30中協(xié)調運動指令87和算術邏輯指令86的執(zhí)行的任何必要服務的配置一起被傳遞到I/O 模塊31。經(jīng)由處理塊118，修改下載到控制器22的控制程序54，以移除(或代理)處理塊 124的這些指令，這是由于這些指令要在馬達驅動器30中執(zhí)行。
某些術語在這里僅用于引用目的，因此不旨在為限制性的。例如，諸如“上面”、“下 面”、“在...以上”和“在...以下”的術語指的是所參照的圖中的方向。諸如“前面”、“后 面”、“背面”、“底部”和“側面”的術語描述了一致的但是任意的參照系內(nèi)的部件的部分的定 向，這通過參考描述所討論的部件的文本和相關聯(lián)的圖而變得清楚。這樣的術語可包括以 上具體提及的詞、其派生詞以及類似意思的詞。類似地，涉及結構的術語“第一”、“第二”以 及其它這樣的數(shù)字術語不意味著序列或順序，除非上下文明確指出。
當介紹本公開內(nèi)容和示例性實施例的元件或特征時，冠詞“一(a) ”、“一個(an) ”、 “該(the)”和“所述(said)”旨在表示存在一個或多個這樣的元件或特征。術語“包括 (comprising) ”、“包括(including) ”和“具有”旨在為包括性的并且表示可存在除具體指出的那些元件或特征之外的另外的元件或特征。還應理解，這里描述的方法步驟、處理以及 操作不應被解釋為必須需要按照所討論或說明的特定順序來執(zhí)行，除非具體標識為執(zhí)行順 序。還應理解，可采用另外的或替選的步驟。
對“微處理器”和“處理器”或者“該微處理器”和“該處理器”的引用可以理解為包 括可以在單機環(huán)境和/或分布式環(huán)境中通信的一個或多個微處理器，因此可以被配置成經(jīng) 由有線或無線通信與其它處理器通信，其中，這樣的一個或多個處理器可以被配置成對可 以為類似的或不同的裝置的一個或多個處理器控制的裝置進行操作。此外，除非相反規(guī)定， 否則對存儲器的引用可以包括一個或多個處理器可讀且可訪問的存儲器元件和/或部件， 該處理器可讀且可訪問的存儲器元件和/或部件可以在處理器控制的裝置內(nèi)部、在處理器 控制的裝置外部，并且可以經(jīng)由有線或無線網(wǎng)絡來訪問。
本申請通過引用合并與本申請同一日期提交的且受讓給與本發(fā)明相同的受讓 人的、題為 Output Module for an Industrial Controller 和 Input Module for an Industrial Controller 的美國申請。
具體地，本發(fā)明不限于這里包含的實施例和說明，并且權利要求應被理解為包括 這些實施例的修改形式，其包括落入所附權利要求的范圍內(nèi)的實施例的部分和不同實施例 的元素的組合。這里描述的所有公開(包括專利和非專利文獻)在此通過引用將其全部內(nèi) 容合并于此。
權利要求
1.一種工業(yè)控制器，包括 網(wǎng)絡接口，被適配成與一個或多個連接的馬達驅動器通信； 電子計算機，與所述網(wǎng)絡接口通信并執(zhí)行存儲在非暫態(tài)存儲介質中的程序，以 (1)接收提供運動控制指令的控制程序； (2)通過以下步驟執(zhí)行所述運動控制指令 (a)識別與運動指令相關聯(lián)的馬達驅動器； (b)確定所識別的馬達驅動器是否能夠執(zhí)行運動規(guī)劃器，所述運動規(guī)劃器在由通過執(zhí)行運動控制指令引起的運動命令啟動時提供用于控制馬達的時序運動數(shù)據(jù)，并且如果能夠，則將所述運動命令經(jīng)由至所識別的驅動器的網(wǎng)絡接口傳輸至所識別的馬達驅動器，否貝1J，將所述運動命令傳輸至所述工業(yè)控制器中的運動規(guī)劃器。
2.根據(jù)權利要求1所述的工業(yè)控制器，其中，所述控制程序的指令通過對存儲在所述工業(yè)控制器中的、獨立于所述控制程序的功能的調用來執(zhí)行。
3.根據(jù)權利要求2所述的工業(yè)控制器，其中，所述功能和運動規(guī)劃器以固件存儲在所述工業(yè)控制器中。
4.根據(jù)權利要求3所述的工業(yè)控制器，其中，所述網(wǎng)絡接口被適配成實現(xiàn)所述控制器與所述馬達驅動器之間的連接消息接發(fā)，從而在連接之間預先分配網(wǎng)絡通信容量，并且其中，所述電子計算機執(zhí)行所存儲的程序以打開所述控制器與所述驅動器之間的連接，從而傳遞運動命令或運動數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求4所述的工業(yè)控制器，其中，所述電子計算機執(zhí)行所存儲的程序以分配所述網(wǎng)絡通信容量的第一部分，從而與能夠執(zhí)行運動規(guī)劃器的馬達驅動器通信，其中，所述網(wǎng)絡通信容量的第一部分小于為了與不能執(zhí)行所述運動規(guī)劃器的馬達驅動器通信而分配的所述網(wǎng)絡通信容量的第二部分。
6.根據(jù)權利要求5所述的工業(yè)控制器，其中，所述網(wǎng)絡通信容量的第一部分是根據(jù)第一預定義的時間間隔的周期性的和由生成所述運動命令而觸發(fā)的事件驅動的，并且所述網(wǎng)絡通信容量的第二部分是根據(jù)小于所述第一預定義的時間間隔的第二預定義的時間間隔的周期性的。
7.根據(jù)權利要求6所述的工業(yè)控制器，其中，所述控制器包括驅動器簡檔，所述驅動器簡檔表示每個馬達驅動器是否均包括固件的運動規(guī)劃器并且接著確定能夠執(zhí)行運動規(guī)劃器的所識別的馬達驅動器是否是指所述驅動器簡檔。
8.根據(jù)權利要求7所述的工業(yè)控制器，其中，所述運動規(guī)劃器對根據(jù)運動命令生成的運動輪廓進行總計，以提供作為多個運動輪廓的總和的、用于控制馬達的時序運動數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權利要求8所述的工業(yè)控制器，其中，所述運動指令包括用于在定義的位置之間移動馬達的指令、用于以定義的速度移動馬達的指令、以及用于使馬達與另一馬達協(xié)調地移動的指令。
10.根據(jù)權利要求9所述的工業(yè)控制器，其中，所述控制程序是使用選自繼電器梯形圖邏輯、結構化文本和順序功能圖的編程語言生成的程序。
11.一種馬達驅動器，包括 開關電路，用于合成至馬達的電源電壓； 網(wǎng)絡接口，用于與工業(yè)控制器通信；電子計算機，與所述開關電路和所述網(wǎng)絡接口通信，并且執(zhí)行存儲在非暫態(tài)存儲介質中的程序，以 (1)經(jīng)由所述網(wǎng)絡接口從工業(yè)控制器接收運動命令，所述運動命令表示所述工業(yè)控制器對運動指令的執(zhí)行； (2)響應于所述運動命令，使用運動規(guī)劃器來生成用于所述開關電路的時序運動數(shù)據(jù)；以及 (3)與所述工業(yè)控制器傳遞表示所述時序運動數(shù)據(jù)的至少一部分的運動輪廓的結束。
12.根據(jù)權利要求11所述的馬達驅動器，其中，所述運動規(guī)劃器以固件存儲在所述馬達驅動器中。
13.根據(jù)權利要求12所述的馬達驅動器，其中，所述網(wǎng)絡接口被適配成實現(xiàn)所述馬達驅動器與所述控制器之間的連接消息接發(fā)，從而在連接之間預先分配網(wǎng)絡通信容量，并且其中，所述電子計算機執(zhí)行所存儲的程序以接收所述控制器與所述驅動器之間的連接，從而傳遞運動命令或運動數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權利要求13所述的馬達驅動器，其中，所述運動規(guī)劃器對根據(jù)運動命令所生成的運動輪廓進行總計，以提供作為多個運動輪廓的總和的、用于控制馬達的時序運動數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權利要求13所述的馬達驅動器，其中，所述電子計算機還執(zhí)行所存儲的程序，以實現(xiàn)與其他裝置的單向連接消息接發(fā)，從而產(chǎn)生從所述馬達驅動器到所述其他裝置的時序運動數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權利要求15所述的馬達驅動器，其中，所述其他裝置選自控制器、另一馬達驅動器和I/O模塊。
17.根據(jù)權利要求11所述的馬達驅動器，其中，所述電子計算機還執(zhí)行所存儲的程序，以從控制程序加載并執(zhí)行不是運動指令的指令。
18.根據(jù)權利要求13所述的馬達驅動器，其中，所述連接是非周期性的，以提供與所述時序運動數(shù)據(jù)的周期性數(shù)據(jù)傳遞速率一樣快的短期數(shù)據(jù)傳遞速率以及比所述時序運動數(shù)據(jù)的周期性數(shù)據(jù)傳遞速率小的長期數(shù)據(jù)傳遞速率。
19.一種輸出模塊,包括 電輸出端，被適配用于與外部設備連接； 網(wǎng)絡接口，用于與其他裝置通信； 電子計算機，與所述電輸出端和所述網(wǎng)絡接口通信，并且執(zhí)行存儲在非暫態(tài)存儲介質中的程序，以 (1)經(jīng)由所述網(wǎng)絡接口接收提供表示裝置的運動的時序數(shù)據(jù)值的運動數(shù)據(jù)； (2)經(jīng)由所述網(wǎng)絡接口接收經(jīng)由所述網(wǎng)絡接口從工業(yè)控制器輸出的凸輪系統(tǒng)命令； (3)響應于所述凸輪系統(tǒng)命令，在電輸出端處生成提供表示裝置的期望運動的周期的時序數(shù)據(jù)值的凸輪數(shù)據(jù)，所述凸輪數(shù)據(jù)基于所接收到的運動數(shù)據(jù)和保存在所述輸出模塊中的、將運動數(shù)據(jù)映射成凸輪數(shù)據(jù)的凸輪函數(shù)；以及 (4)在生成凸輪數(shù)據(jù)的周期后經(jīng)由所述網(wǎng)絡接口將結束信號發(fā)送至所述工業(yè)控制器。
20.根據(jù)權利要求19所述的輸出模塊，其中，所述凸輪函數(shù)以固件存儲在所述裝置中。
21.根據(jù)權利要求19所述的輸出模塊，其中，所述網(wǎng)絡接口被適配成實現(xiàn)所述輸出模塊與所述工業(yè)控制器之間的連接消息接發(fā)，并且其中，所述電子計算機執(zhí)行所存儲的程序以打開所述工業(yè)控制器與所述輸出模塊之間的連接，從而經(jīng)由所述連接傳遞運動數(shù)據(jù)和凸輪系統(tǒng)命令。
22.根據(jù)權利要求19所述的輸出模塊，其中，所述電子計算機還執(zhí)行所存儲的程序，以從控制程序的一部分加載并執(zhí)行指令。
23.根據(jù)權利要求19所述的輸出模塊，其中，所述電子計算機還執(zhí)行所存儲的程序以實現(xiàn)與非控制器裝置的連接消息接發(fā)，從而在所述輸出模塊與另一非控制器裝置之間共享時序運動數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權利要求23所述的輸出模塊，其中，所述非控制器裝置選自馬達驅動器和從輸入裝置接收編碼器信號的I/O模塊。
25.根據(jù)權利要求19所述的輸出模塊，其中，所述連接是非周期性的，以提供與所述時序運動數(shù)據(jù)的周期性數(shù)據(jù)傳遞速率一樣快的短期數(shù)據(jù)傳遞速率以及比所述時序運動數(shù)據(jù)的周期性數(shù)據(jù)傳遞速率小的長期數(shù)據(jù)傳遞速率。
26.—種輸入模塊,包括 電輸入端，被適配用于與外部設備連接以從所述外部設備接收電信號； 網(wǎng)絡接口，用于與其他裝置通信； 電子計算機，與所述電輸入端和所述網(wǎng)絡接口通信，并且執(zhí)行存儲在非暫態(tài)存儲介質中的程序，以 (1)經(jīng)由所述網(wǎng)絡接口接收提供表示所述裝置的運動的時序數(shù)據(jù)值的運動數(shù)據(jù)和登記命令； (2)響應于登記命令，基于來自電輸入端的電信號的預定狀態(tài)而控制運動數(shù)據(jù)的記錄; (3)在運動數(shù)據(jù)的記錄結束后，經(jīng)由所述網(wǎng)絡接口將結束信號連同所記錄的運動數(shù)據(jù)一起發(fā)送至所述工業(yè)控制器。
27.—種輸入模塊,包括 電輸入端，被適配用于與外部設備連接以從所述外部設備接收電信號； 網(wǎng)絡接口，用于與其他裝置通信； 電子計算機，與所述電輸入端和所述網(wǎng)絡接口通信，并且執(zhí)行存儲在非暫態(tài)存儲介質中的程序，以 (1)經(jīng)由所述網(wǎng)絡接口接收提供表示所述裝置的運動的時序數(shù)據(jù)值的運動數(shù)據(jù)和觀察命令； (2)響應于所述觀察命令，基于所述運動數(shù)據(jù)的預定狀態(tài)而控制對來自電輸入端的電信號的記錄； (3)在對電信號的記錄結束后，經(jīng)由所述網(wǎng)絡接口將結束信號連同所記錄的電信號一起發(fā)送到所述工業(yè)控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有分布式運動規(guī)劃的工業(yè)控制系統(tǒng)，該工業(yè)控制系統(tǒng)提供了可基于存儲的驅動器簡檔將運動規(guī)劃任務分配給有能力的馬達驅動器和運動裝置的運動控制功能。輪廓得知(profile-aware)功能允許控制程序用于能夠和不能夠適當?shù)乩靡?guī)劃任務的自動分配而執(zhí)行運動規(guī)劃的這兩種馬達驅動器?？赏ㄟ^驅動器與非控制器裝置之間的對等通信適應當分配運動規(guī)劃時在工業(yè)控制系統(tǒng)中的不同裝置之間的協(xié)調。
文檔編號G05B19/418GK103019163SQ20121010634
公開日2013年4月3日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權日2011年4月11日
發(fā)明者馬克·A·查菲 申請人:洛克威爾自動控制技術股份有限公司