一种基于API的工业运动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于API的工业运动控制系统和方法。工业运动控制系统包括工业PC控制子系统和PLC控制子系统，工业PC控制子系统包括控制模块和API库，PLC控制子系统包括PLC运动控制器和多个伺服驱动器；控制模块用于生成运动控制指令以及处理来自PLC控制子系统的反馈数据；API库用于缓存来自控制模块的运动控制指令并将多个运动控制指令一次性发送到PLC控制子系统，以及将PLC控制子系统的反馈数据一次性读取到工业PC控制子系统；PLC运动控制器，用于根据多个运动控制指令控制多个伺服驱动器并生成反馈数据；多个伺服驱动器，用于在PLC运动控制器的控制下，控制相应的电机运动。通过本发明专利技术可以大大减少通信数据冗余，达到了提高通信速度，满足系统需求的目的。

Industrial motion control system and method based on API

The invention discloses an industrial motion control system and method based on API. A motion control system including industrial PC control subsystem and the PLC control subsystem, PC control subsystem comprises a control module and the API library, PLC control subsystem includes a plurality of PLC motion controller and servo driver; the control module is used for feedback data from the PLC control subsystem generates a motion command and control processing; API Library for caching the motion control command from the control module and a number of one-time motion control command is sent to the PLC control subsystem, control subsystem and PLC feedback data one-time read to the industrial PC control system; motion controller PLC, according to a plurality of motion control commands to control multiple servo drives and generates a plurality of servo data feedback; drive, used in the control of PLC motion controller, the corresponding control motor. The invention can greatly reduce communication data redundancy and achieve the purpose of improving communication speed and satisfying system requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种基于API的工业运动控制系统及方法
本专利技术涉及自动化控制
，特别涉及一种基于API(ApplicationProgrammingInterface，应用程序接口)的工业运动控制系统及方法。
技术介绍
目前，在工业运动控制领域中，主要有两种控制方式：一种通过运动控制卡来实现；一种是通过PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)来实现。在通过运动控制卡实现的方式中，通过PCI(PeripheralComponentInterconnect，外设组件互连标准)插槽将控制卡插在PC(PersonalComputer，个人电脑)的主机上；利用高级编程语言C++、C#、VB、VB.NET、LabVIEW等编程语言进行开发；编程中使用运动控制卡厂商提供的控制卡API接口函数，来实现对控制卡资源的使用；运动控制卡通过发送脉冲的方式控制伺服或步进驱动器来控制伺服电机或步进电机、通过读取输入信号、控制输出信号来实现对继电器、传感器、气缸等输入输出设备的控制。运动控制卡主要的优势在于集成PC强大的功能，比如CAD(ComputerAidedDesign，计算机辅助设计)功能、机器视觉功能、软件高级编程等。由于PC机的强大功能，因此与其一起组成的运动控制器的功能最强，但其工作稳定性、可靠性较差。在通过PLC实现的方式中，通过PLC对开关量进行逻辑控制，还可实现运动控制(直线轨迹控制)、运算、数据处理等功能。因此，具有工作可靠、编程简单等优点。但是，由于其通常采用触摸屏做人机界面，这就导致可视化界面受到极大地限制。在实际应用过程中，其最大的问题就是不能实现导图功能；难于与机器视觉等其他应用相结合。因此，如果能将两种方式进行结合，就可以同时兼顾稳定性和可视化。但是，工业PC和PLC是两个不同实体的设备，两者之间通过ModbusTCP协议进行通信。由于ModbusTCP协议是以一问一答式的方式进行通信，通信需要一定的时间，当有很多命令时，通信时间叠加在一起会出现相当明显的延时。而这种延时反映在运动控制上是动作卡顿，这明显不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于API的工业运动控制系统及方法以减少通信数据冗余，达到了提高通信速度。本专利技术为了达到上述目的，采用的技术方案是：一种基于API的工业运动控制系统，包括工业个人PC控制子系统和PLC控制子系统，所述工业PC控制子系统包括控制模块和API库，所述PLC控制子系统包括PLC运动控制器和多个伺服驱动器，其中：所述控制模块，用于生成运动控制指令以及处理来自PLC控制子系统的反馈数据；所述API库，用于缓存来自所述控制模块的运动控制指令并将多个运动控制指令一次性发送到所述PLC控制子系统，以及将所述PLC控制子系统的反馈数据一次性读取到所述工业PC控制子系统；所述PLC运动控制器，用于根据所述多个运动控制指令控制所述多个伺服驱动器并生成反馈数据；所述多个伺服驱动器，用于在所述PLC运动控制器的控制下，控制相应的电机运动。优选地，所述工业PC控制子系统和所述PLC控制子系统之间通过扩展的ModbusTCP协议通信，所述扩展的ModbusTCP协议包括批量读功能码和批量写功能码。优选地，所述PLC运动控制器包括多个数据存储单元，用于存储所述PLC控制子系统的反馈数据；所述PLC控制子系统的反馈数据包括所述多个伺服驱动器控制电机运动的执行结果数据和电机状态数据；所述多个伺服驱动器还用于将所述执行结果数据和所述电机状态数据返回至所述多个数据存储单元。优选地，所述API库包括动态链接库、处理单元、指令存储单元，其中：所述动态链接库，用于为所述控制模块提供API接口函数，以使所述控制模块通过调用所述API接口函数来将多个所述运动控制指令依次存储到所述指令存储单元；所述处理单元，用于将所述指令存储单元存储的所述多个运动控制指令同一次性发送至所述PLC控制子系统，以及一次性读取所述执行结果数据和所述电机状态数据；所述指令存储单元，用于暂存所述多个运动控制指令。优选地，所述处理单元还用于：在所述指令存储单元为空时，将所述电机状态数据一次性读取到所述工业PC控制子系统。相应地，本专利技术还提供一种基于API的工业运动控制方法，包括以下步骤：步骤S1：生成运动控制指令并向PLC控制子系统一次性发送多个运动控制指令；步骤S2：PLC运动控制器根据所述多个运动控制指令控制多个伺服驱动器；步骤S3：所述多个伺服驱动器控制相应的电机运动；步骤S4：将所述PLC控制子系统的反馈数据一次性读取到所述工业PC控制子系统。优选地，所述工业PC控制子系统和所述PLC控制子系统之间通过扩展的ModbusTCP协议通信，所述扩展的ModbusTCP协议包括批量读功能码和批量写功能码。优选地，所述PLC控制子系统的反馈数据包括所述多个伺服驱动器控制电机运动的执行结果数据和电机状态数据；在所述步骤S4中，所述PLC控制子系统将所述执行结果数据和所述电机状态数据同时发送至所述工业PC控制子系统。优选地，所述步骤S1包括：步骤S11：工业PC控制子系统的控制模块生成运动控制指令；步骤S12：调用API库的API接口函数将多个所述运动控制指令依次存储到指令存储单元；步骤S13：将所述指令存储单元存储的所述多个运动控制指令一次性发送至所述PLC控制子系统。优选地，所述基于API的工业运动控制方法还包括：在所述指令存储单元为空时，将所述电机状态数据一次性读取到所述工业PC控制子系统。本专利技术有如下优点：本专利技术提供的基于API的工业运动控制系统和方法，工业PC控制子系统通过API库向PLC控制子系统一次性发送多个运动控制指令；PLC控制子系统根据该多个运动控制指令控制电机轴完成相应的运动后，工业PC控制子系统再一次性读取PLC控制子系统的反馈数据。由此，既可以通过工业PC控制子系统提供可视化功能，又可以利用PLC的稳定性能来实现对电机轴的控制；同时，工业PC控制子系统可以向PLC控制子系统一次性发送多个运动控制指令，且一次性同时读取PLC控制子系统的反馈数据，由此，大大减少了通信数据冗余，达到了提高通信速度，满足系统需求的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1所示是本专利技术一实施例提供的基于API的工业运动控制系统的原理图；图2所示是本专利技术一实施例提供的API库的原理图；图3所示是本专利技术一实施例提供的基于API的工业运动控制方法的流程图；图4所示是本专利技术一实施例提供的步骤S1的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1所示是本专利技术一实施例提供的基于API的工业运动控制系统的原理图。如图1所示，本专利技术的基于AP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于应用程序接口API的工业运动控制系统，其特征在于，包括工业个人电脑PC控制子系统和可编程逻辑控制器PLC控制子系统，所述工业PC控制子系统包括控制模块和API库，所述PLC控制子系统包括PLC运动控制器和多个伺服驱动器，其中：所述控制模块，用于生成运动控制指令以及处理来自PLC控制子系统的反馈数据；所述API库，用于缓存来自所述控制模块的运动控制指令并将多个运动控制指令一次性发送到所述PLC控制子系统，以及将所述PLC控制子系统的反馈数据一次性读取到所述工业PC控制子系统；所述PLC运动控制器，用于根据所述多个运动控制指令控制所述多个伺服驱动器并生成反馈数据；所述多个伺服驱动器，用于在所述PLC运动控制器的控制下，控制相应的电机运动。

【技术特征摘要】
1.一种基于应用程序接口API的工业运动控制系统，其特征在于，包括工业个人电脑PC控制子系统和可编程逻辑控制器PLC控制子系统，所述工业PC控制子系统包括控制模块和API库，所述PLC控制子系统包括PLC运动控制器和多个伺服驱动器，其中：所述控制模块，用于生成运动控制指令以及处理来自PLC控制子系统的反馈数据；所述API库，用于缓存来自所述控制模块的运动控制指令并将多个运动控制指令一次性发送到所述PLC控制子系统，以及将所述PLC控制子系统的反馈数据一次性读取到所述工业PC控制子系统；所述PLC运动控制器，用于根据所述多个运动控制指令控制所述多个伺服驱动器并生成反馈数据；所述多个伺服驱动器，用于在所述PLC运动控制器的控制下，控制相应的电机运动。2.根据权利要求1所述的基于API的工业运动控制系统，其特征在于，所述工业PC控制子系统和所述PLC控制子系统之间通过扩展的ModbusTCP协议通信，所述扩展的ModbusTCP协议包括批量读功能码和批量写功能码。3.根据权利要求1所述的基于API的工业运动控制系统，其特征在于，所述PLC运动控制器包括多个数据存储单元，用于存储所述PLC控制子系统的反馈数据；所述PLC控制子系统的反馈数据包括所述多个伺服驱动器控制电机运动的执行结果数据和电机状态数据；所述多个伺服驱动器还用于将所述执行结果数据和所述电机状态数据返回至所述多个数据存储单元。4.根据权利要求3所述的基于API的工业运动控制系统，其特征在于，所述API库包括动态链接库、处理单元、指令存储单元，其中：所述动态链接库，用于为所述控制模块提供API接口函数，以使所述控制模块通过调用所述API接口函数来将多个所述运动控制指令依次存储到所述指令存储单元；所述处理单元，用于将所述指令存储单元存储的所述多个运动控制指令同一次性发送至所述PLC控制子系统，以及一次...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃永全，
申请(专利权)人：深圳市汇川控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44