專利名稱：一種控制系統(tǒng)自動生成平臺及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制系統(tǒng)生成技術，特別涉及一種控制系統(tǒng)自動生成平臺 及其方法。
背景技術：
在我國機械設備的設計主要包含機械系統(tǒng)設計和控制系統(tǒng)設計兩部分內 容，控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個機械設備性能的高低。目前 控制系統(tǒng)的設計往往是由精通軟硬件設計的電子、計算機工程師來負責完成， 他們在控制系統(tǒng)設計之初往往需要花費大量的時間來弄清設備的工藝過程和 具體的要求，這不僅增加了開發(fā)周期，還會由于軟硬件設計師不精通機械，在 機電配合和調試時出現(xiàn)許多意想不到的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種控制系統(tǒng)自動生成平臺及其方 法，其應用不僅減輕了控制系統(tǒng)設計工作者的工作強度及難度，還能有效的縮
短控制系統(tǒng)開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。
為達到上述目的，本發(fā)明所提供的控制系統(tǒng)自動生成平臺，其預先固化了 控制軟件自動生成程序和控制器的驅動程序，其特征在于，該控制系統(tǒng)自動生 成平臺包括
控制對象設定模塊，用于根據需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對象；
控制器設定模塊，用于根據所述選定控制對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)進行控制器設定 ，
控制器參數(shù)下載模塊，用于通過計算機串行口，將設定好的控制參數(shù)下載 到控制器中。
上述控制系統(tǒng)自動生成平臺，其特征在于，還包括一系統(tǒng)仿真運行模塊， 用于在計算機控制系統(tǒng)界面上，將已經設定好的控制器和控制對象按照實際工
藝要求連接起來仿真實際控制系統(tǒng)工作。
上述控制系統(tǒng)自動生成平臺，其特征在于，還包括一文檔保存及打印模塊， 用于將已經設定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用。
上述控制系統(tǒng)自動生成平臺，其特征在于，所述控制對象至少包括步進 電機、直流伺服電動機、交流電機、—匕例閥、繼電器及換向閥開關、三極管。
上述控制系統(tǒng)自動生成平臺，其*征在于，所述控制器至少包括歩進電 機控制器、直流電機控制器、交流電機控制器、輸入輸出控制器。
進一步的，本發(fā)明還提供了一種應用上述控制系統(tǒng)自動生成平臺實現(xiàn)的控 制系統(tǒng)自動生成方法，其特征在于，包括
控制對象設定步驟，用于根據需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對象；
控制器設定步驟，用于根據所述選定控制對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)進行控制器設定；
控制器參數(shù)下載步驟，用于通過計算機串行口，將設定好的控制參數(shù)下載 到控制器中。
上述控制系統(tǒng)自動生成方法，其特征在于，還包括一系統(tǒng)仿真運行步驟， 用于在計算機控制系統(tǒng)界面上，將已經設定好的控制器和控制對象按照實際工 藝要求連接起來仿真實際控制系統(tǒng)工作。
上述控制系統(tǒng)自動生成方法，其特征在于，還包括一文檔保存及打印步驟， 用于將已經設定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用。
上述控制系統(tǒng)自動生成方法，其特征在于，所述控制對象至少包括步進 電機、直流伺服電動機、交流電機、比例閥、繼電器及換向閥開關、三極管。
上述控制系統(tǒng)自動生成方法，其特征在于，所述控制器至少包括歩進電 機控制器、直流電機控制器、交流電機控制器、輸入輸出控制器。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的是一種開放式的、便于一般系統(tǒng)設計者使 用的通用控制系統(tǒng)生成系統(tǒng)平臺，它可使系統(tǒng)設計者即便是在不懂軟、硬件設 計的情況下，只需在計算機屏幕上輸入工作流程和時序等參數(shù)，按照工藝要求 將相應的控制模塊連接好，就可以輕松、順利地設計出符合工藝要求的控制系 統(tǒng)。該平臺可以大大減輕系統(tǒng)設計者的工作強度和難度，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)自動生成平臺的系統(tǒng)構成圖2為應用本發(fā)明控制系統(tǒng)自動生成平臺實現(xiàn)控制系統(tǒng)自動生成方法流 程圖3為本發(fā)明引用控制系統(tǒng)自動生成平臺生成包裝印刷機械控制系統(tǒng)實 施例的開機界面示意圖4為圖3所示控制系統(tǒng)自動生成平臺的設計界面示意圖； 圖5為圖3所示控制系統(tǒng)自動生成平臺中的參數(shù)設定界面示意圖； 圖6為圖3所示控制系統(tǒng)自動生成平臺中的參數(shù)設定界面示意圖； 圖7為圖3所示控制系統(tǒng)自動生成平臺中的仿真運行界面示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做詳細說明，以進一歩了解本發(fā)明之 目的、方案及功效，但并非作為對本發(fā)明后附權利要求保護范圍的限制。
參考圖l，本發(fā)明的控制系統(tǒng)自動生成平臺1包括控制對象設定模塊10， 用于根據需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對象；控制器設定模塊20，用于根據 所述選定控制對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)設定 模塊201輸入控制參數(shù)進行控制器設定；系統(tǒng)仿真運行模塊30，用于在計算 機控制系統(tǒng)界面上，將已經設定好的控制器和控制對象按照實際工藝要求連接 起來仿真實際控制系統(tǒng)工作；控制器參數(shù)下載模塊40，用于通過計算機串行 口，將設定好的控制參數(shù)下載到實際控制器中；文檔保存及打印模塊50，用 于將已經設定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用。
參考圖2，在結合圖l，本發(fā)明提供的應用上述控制系統(tǒng)自動生成平臺實 現(xiàn)的控制系統(tǒng)自動生成方法，包括
步驟S20，通過一控制對象設定模塊10根據需要在控制系統(tǒng)界面選定控制 對象；
步驟S21，通過一控制器設定模塊20，根據所述選定控制對象的控制要求 在控制器參數(shù)輸入界面中,通過一控制參數(shù)設定模塊201輸入控制參數(shù)進行控 制器設定；
步驟S23,在計算機控制系統(tǒng)界面上，將已經設定好的控制器和控制對象按
照實際工藝要求連接起來，通過一系統(tǒng)仿真運行模塊30仿真實際控制系統(tǒng)工 作；
步驟S24，通過計算機串行口與實際控制器連接，通過一控制器參數(shù)下載沖莫 塊40將設定好的控制參數(shù)下載到實際控制器中。
步驟S25，將已經設定完成的控審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。
下面以印刷包裝機械的控制系統(tǒng)設計為例進一歩說明本發(fā)明的實施方式 通過分析和研究可知包裝機械的控制對象主要是歩進電機、直流伺服電動 機、交流電流、比例閥、繼電器和換向閥，輸入信號主要是開關信號(行程開 關和光傳感器)，根據控制對象的不同設計相應的控制器，并將每一種控制器 封裝成一個標準模塊，每個模塊都是一個獨立的控制單元，它們內部有自己的 MCU和固化在其中的控制程序，與i十算機之間都有標準的接口，可以接受計 算機發(fā)來的控制指令，執(zhí)行相應的動作。本實施例擬采用單片機和FPGA芯片 完成電路設計，根據不同的標準模塊以搭拼積木方式構造符合要求的硬件系 統(tǒng)。該自動生成系統(tǒng)預先固化了控制軟件自動生成程序和各種控制器的驅動禾呈 序。在軟件設計方面，主要是設計對不同模塊編寫相應的控制參數(shù)輸入界面， 控制系統(tǒng)自動生成平臺的軟件系統(tǒng)可以對各模塊的相互連接和控制時序進行 解釋，并模擬系統(tǒng)仿真運行。
其中，控制器及控制對象設計t莫塊采用VB語言編寫的應用程序，包括 各種控制器(歩進電機控制器、直流電機控制器、輸入輸出控制器)的設計和 控制對象(開關、繼電器、三極管、燈等)的設計這兩項功能。
控制器參數(shù)設定模塊可以根據不同的控制器出現(xiàn)相應的參數(shù)輸入菜單，
用戶可以根據實際工作流程的要求，輸入控制參數(shù)。
參數(shù)下載模塊計算機通過串fi1。 (RS232)和實際控制器連接，將設計 好的參數(shù)下載給控制器。
系統(tǒng)仿真運行模塊用戶可以在設計界面上設計好各個控制器和控制器對
象，并按實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 實際控制系統(tǒng)的工作。
在系統(tǒng)硬件設計方面，是由步進電機控制器、直流電機控制器、交流電機 控制器和輸入輸出控制器組成。下面以歩進電機為例進一步說明控制系統(tǒng)的具體生成方式 步進電機控制器的基本功能是 可以輸出方向和步進脈沖信號，TTL電平； 電機轉速為(K1000轉/分；
有8個輸入和8個輸出信號端，可以連接開關、光電傳感器等信號的輸入， 也可以根據當前的工作狀態(tài)輸出狀態(tài)信號或控制信號，信號TTL電平，可以 控制氣缸、LED、繼電器等設備；
可以控制步進電機完成IO個以內不同的工作狀態(tài)，電機可以順序工作， 也可以根據要求進行循環(huán)操作；
可以工作在下載模式下，下載計算機傳來的控制指令，并固化在控制器中；
也可以工作在運行模式下，按照控制指令，控制歩進電機工作。
控制器采用單片機AT89C51為控制器的核心，采用E2PROM93C46作為 固化下載參數(shù)的存儲器，輸入/輸出信號均進行光電隔離。
在控制器設計中， 一個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)工作時的入口狀態(tài)號。
ModBytel狀態(tài)控制字1， D7為方向，0為反轉，1為正轉；D6:工作
方式，l表示勻速，O表示停止；D5: 1表示按步進電機的拍數(shù)計拍，計數(shù)為 零結束；D4:停止方式，1表示外來信號觸發(fā)停止，0表示定時結束停止；D4:
輸出信號位，l表示有信號輸出，O表示無信號輸出；D2 D0，外來信號。 ModByte2， ModByte3: 速度值。 ModByte4, ModByte5: 定時值。 ModByte6、 ModByte7: 運行的拍數(shù)。 ModByte8: 輸出信號號。
直流電機控制器、交流電機控制器和輸入/輸出控制器的工作原理均類似 步進電機控制器，不再詳細說明。
運行系統(tǒng)設計平臺，計算機屏幕上出現(xiàn)系統(tǒng)開機界面如圖3，幾秒后出現(xiàn) 系統(tǒng)主設計界面如圖4所示。在設計菜單中，用戶可以給控制系統(tǒng)添加的控 制對象有步進電機控制器(含電機)、直流電機控制器(含電機)、輸入輸出控制器、繼電器、燈、電源、開關等。在選擇好對象后，將其拖至合適的位置，
在對象的圖標上點擊鍵，出現(xiàn)如圖5;^示控制參數(shù)設定界面。按照所要設計的
控制系統(tǒng)的工作要求，在參數(shù)設定的菜單中，依次填寫控制參數(shù)。當控制參 數(shù)設定后，按下下載按鈕，設計好的控制參數(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象，放置在合適 的位置，并用連接線將之連接好。選擇運行模式，系統(tǒng)即可仿真控制系統(tǒng)的工
作。用戶可以觀察所設計的系統(tǒng)工作是否合乎工作流程的要求，如圖7所示。
如果有偏差，用戶可以返回設計模式下，修改各個控制器的控制參數(shù)。
雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在 不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發(fā)明 作出各種相應的改變和變形，但這些相J^的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的
權利要求的保護范圍。
權利要求
1、一種控制系統(tǒng)自動生成平臺，其預先固化了控制軟件自動生成程序和控制器的驅動程序，其特征在于，該控制系統(tǒng)自動生成平臺包括控制對象設定模塊，用于根據需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對象；控制器設定模塊，用于根據所述選定控制對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)進行控制器設定；控制器參數(shù)下載模塊，用于通過計算機串行口，將設定好的控制參數(shù)下載到控制器中。
2、 根據權利要求1所述的控制系統(tǒng)自動生成平臺，其特征在于，還包括 一系統(tǒng)仿真運行模塊，用于在計算機控制系統(tǒng)界面上，將己經設定好的控制器 和控制對象按照實際工藝要求連接起來仿真實際控制系統(tǒng)工作。
3、 根據權利要求1所述的控制系統(tǒng)自動生成平臺，其特征在于，還包括 一文檔保存及打印模塊，用于將已經設定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用o
4、 根據權利要求1所述的控制系統(tǒng)自動生成平臺，其特征在于，所述控制對象至少包括步進電機、直流伺服電動機、交流電機、比例閥、繼電器及 換向閥開關、三極管。
5、 根據權利要求1所述的控制系統(tǒng)自動生成平臺，其特征在于，所述控 制器至少包括步進電機控制器、直流電機控制器、交流電機控制器、輸入輸 出控制器。
6、 一種應用權利要求1 5中任一種所述的控制系統(tǒng)自動生成平臺實現(xiàn)的 控制系統(tǒng)自動生成方法，其特征在于，包括控制對象設定步驟，用于根據需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對象； 控制器設定步驟，用于根據所述選定控制對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)進行控制器設定；控制器參數(shù)下載步驟，用于通過計算機串行口，將設定好的控制參數(shù)下載到控制器中。
7、 根據權利要求7所述的控制系統(tǒng)自動生成方 去，其特征在于，還包括 一系統(tǒng)仿真運行步驟，用于在計算機控制系統(tǒng)界面上，將已經設定好的控制器 和控制對象按照實際工藝要求連接起來仿真實際控制系統(tǒng)工作。
8、 根據權利要求7所述的控制系統(tǒng)自動生成方法，其特征在于，還包括 一文檔保存及打印歩驟，用于將己經設定完成的控制系統(tǒng)參數(shù)保存/打印輸出備用。
9、 根據杈利要求l所述的控制系統(tǒng)自動生成方法，其特征在于，所述控 制對象至少包括步進電機、直流伺服電動機、交流電機、比例閥、繼電器及 換向閥開關、三極管。
10、 根據權利要求l所述的控制系統(tǒng)自動生成方法，其特征在于，所述控 制器至少包括歩進電機控制器、直流電機控制器、交流電機控制器、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)自動生成平臺及其方法，該控制系統(tǒng)自動生成平臺中預先固化了控制軟件自動生成程序和控制器的驅動程序，該控制系統(tǒng)自動生成平臺包括控制對象設定模塊，用于根據需要在控制系統(tǒng)界面選定控制對象；控制器設定模塊，用于根據所述選定控制對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)進行控制器設定；控制器參數(shù)下載模塊，用于通過計算機串行口，將設定好的控制參數(shù)下載到控制器中。
文檔編號G05B19/02GK101354571SQ200810211520
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權日2008年8月1日
發(fā)明者吳鳳路, 唐英杰 申請人:北京印刷學院