舞台用多点伺服驱动的协同控制方法技术

本发明专利技术公开了一种舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，基于舞台控制系统实现对舞台上各设备运动的协同控制；具体为，监控调度PC通过周期性时间驱动搜索以及对节点指令集中当前节点的相关条件判定后，通过以太网向PLC控制器下发所述当前节点指令所包含的多个伺服运动指令，PLC控制器以点对点、分组或广播的形式通过控制网络与伺服运动指令相关的独立伺服驱动器进行实时通讯，独立伺服驱动器通过伺服电机带动机械传动结构进一步控制舞台上各设备协同运动。本发明专利技术既能在预设定时间、位置及输入情况下，保证舞台、帘幕、灯光照明等系统能够呈现出特定的形状或显示效果，又能在现场突然断电的情况下实现现场恢复功能，极大提高了舞台设备运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
舞台用多点伺服驱动的协同控制方法
本专利技术涉及协同控制
，特别是一种应用于舞台、幕帘、灯光照明灯系统中的协同控制方法。
技术介绍
现代舞台集声、光、电、LED显示以及完成各种机械运动等功能于一体，因此现代舞台控制技术包含了液压、机械传动、电气、自动化等多方面的控制，传统意义上的舞台机械设备体系及其控制系统已不能满足人们以及社会对其的需求。随着舞台系统的复杂程度越来越高，舞台系统的机械结构和电气控制趋于复杂化，要实现舞台效果的完美呈现，重点在于各执行机构的可靠性控制、实时性控制、可管理性控制以及容错性控制。但在现场传统舞台实际运行中，舞台设备高速运行且各执行机构之间相距较远时，各执行机构将会产生不同程度的位移偏差；另一方面，传统舞台不能满足组合多变的控制方式，当用户操作错误、各种通讯线的接口连接失败或者突然掉电时，传统的控制方法不能自动恢复目标位置且不能进行错误监控与清除，且当通讯出现故障时，传统的控制系统不能中断掉线驱动器正在执行的指令，从而造成安全隐患；加之，现今舞台对于实时性、稳定性、精度性的严苛要求，传统的控制方法只能对少数的设备完成控制要求，远远达不到社会的需求量。由于现场舞台对于不同区域的分时或同时控制的要求，传统的控制系统不能实现在同一控制系统下同时对不同舞台区域进行实时控制。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种功能完善、运行稳定的舞台协同控制方法，以提高舞台设备运行稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，该协同控制方法基于舞台控制系统实现对舞台上各设备运动的协同控制；所述舞台控制系统包括多个由独立伺服驱动器驱动的伺服电机以及一个PLC控制器和一个监控调度PC，所述监控调度PC与PLC控制器之间通过以太网进行数据通信，所述PLC控制器与独立伺服驱动器之间以及相邻的独立伺服驱动器之间分别通过有线网络相互通信构成控制网络；所述协同控制方法为，监控调度PC通过周期性时间驱动搜索以及对节点指令集中当前节点的相关条件判定后，通过以太网向PLC控制器下发所述当前节点指令所包含的多个伺服运动指令，PLC控制器以点对点、分组或广播的形式通过控制网络与伺服运动指令相关的独立伺服驱动器进行实时通讯，独立伺服驱动器通过伺服电机带动机械传动结构进一步控制舞台上各设备协同运动。上述舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，所述节点指令集是一个树状结构存储的、由多个节点以及所包含节点指令和相关判断条件而构成的集合，每个节点均标识有该节点在树状结构中的节点连接形式、该节点的节点指令以及执行该节点指令所必须满足的相关判断条件。上述舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，所述节点指令包含了一条或多条能够改变所述独立伺服驱动器运动状态的伺服运动指令；所述相关判断条件是基于时间、循环次数、电机位移、外部开关量状态以及上述条件相互之间的组合关系。上述舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，所述监控调度PC的周期性时间驱动是通过编程而设定的周期性定时器驱动；每次定时到达后，依据所保存的节点指令集中一个或若干当前节点是否满足相关判断条件，进而来决定是否执行当前节点中的节点指令，若满足对应节点的相关判断条件，则将当前节点向下一层子节点推进；若不满足对应节点的相关判断条件，则继续等待下次定时周期到达。上述舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，所述监控调度PC至少包含网络通讯功能模块、运动设定与状态监控模块、控制算法模块；所述网络通讯功能模块用于与所述独立伺服驱动器和PLC控制器构成控制网络以实现实时通信；所述运动设定与状态监控模块用于实现系统参数、各个独立伺服驱动器参数、节点指令集的设置及状态监控；所述控制算法模块用于在周期性时间驱动模式下，依据已设定的节点指令集的当前节点相关判断条件进行判定并向下递推搜索。上述舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，所述控制网络设置有心跳监控机制，对于掉线失连且正在运行的伺服驱动指令立即丢弃并停止。上述舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，所述协同控制方法具体包括以下步骤：1）根据舞台结构中各设备的运行状态建立由各伺服电机、伺服驱动器以及PLC控制器相互通信构成的控制网络，并建立控制网络中PLC控制器与监控调度PC的链接；2）监控调度PC创建指令缓存和命令缓存，指令缓存中又分别建立“运行指令缓存”和“等待指令缓存”；3）启动检测定时器，遍历根指令下的“运行指令缓存”队列；4）判断根指令下的“运行指令缓存”中的运行指令是否运行完成，若运行指令完成，则指令的停止时间加1，若根指令下的“运行指令缓存”中的运行指令没有完成，则指令的运行时间加1，继续遍历根指令下的“运行指令缓存”队列；5）当根指令下的“运行指令缓存”中的运行指令全部完成后，判断根指令下的“运行指令缓存”队列中是否有子节点，如有子节点继续向下运行子节点，直到各子节点运行完成；如无子节点则删除指令本身；6）将根指令下的“运行指令缓存”内各指令的电机运动记录投入到命令缓存中；7）根据触发条件判断并触发“等待指令缓存”中的指令；8）“等待指令缓存”队列中满足触发条件的指令运行完成后，在命令缓存中查找子指令，并根据子指令触发条件分别投入“运行指令缓存”和“等待指令缓存”；9）判断“运行指令缓存”队列和“等待指令缓存”队列是否为空，如不为空，则等待下一次定时器触发后重复步骤3）至步骤8）；如为空，则停止定时器，提示所有指令运行完毕。上述舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，所述队列中指令的运行方法为：S1）监控调度PC发送控制数据包到PLC控制器；所述数据包包含有触发设备轴伺服电机的使能信号、节点指令集的运行速度与运行位置；S2）PLC控制器接收到数据包后写入内存单元，并判断数据包中的伺服电机轴号是否正确，如正确，将使能写入信号，并反馈至监控调度PC，监控调度PC发送同步使能信号，并进行步骤S3；如有误，进行步骤S5；S3）PLC控制器接收到同步使能信号后，控制相应的伺服电机驱动器驱动伺服电机执行相应的指令；同时，伺服电机驱动器将伺服电机的实施状态信息经PLC控制器反馈至监控调度PC；S4）监控调度PC判断返回的信息是否有误，如无误，发送下一条指令集，如有误运行步骤S5；S5）监控调度PC接收到反馈的错误信息后，发送终止命令，PLC控制器接到停止使能信号，立即触发停止命令，伺服电机停止运转。由于采用了以上技术方案，本专利技术所取得技术进步如下。本专利技术结合数据库、计算机控制和伺服控制等技术，设计了良好的监控软件界面与驱动控制系统，既能在预设定时间、位置及输入情况下，保证舞台、帘幕、灯光照明等系统能够呈现出特定的形状或显示效果，又能在现场突然断电的情况下实现现场恢复功能，并且在节目运行中对各执行机构进行实时监控，若出现错误能及时反馈并处理，极大提高了舞台设备运行的稳定性。另外，本专利技术的应用，还实现了对多台伺服电机的定时、定位和定速的协同控制，不仅组合形式灵活多样，使得功能得到了极大完善，而且运行更加稳定。附图说明图1为本专利技术所述协同控制方法的原理图；图2为本专利技术中驱动器闭环控制模块示意图；图3为本专利技术中舞台通讯的结构示意图；图4为本专利技术中节点指令集的结构示意图；图5为本专利技术中运行指令与逻辑程序的流程图；图6为本专利技术中运动设本文档来自技高网...

【技术保护点】
舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，其特征在于：该协同控制方法基于舞台控制系统实现对舞台上各设备运动的协同控制；所述舞台控制系统包括多个由独立伺服驱动器（10）驱动的伺服电机以及一个PLC控制器（20）和一个监控调度PC（30），所述监控调度PC与PLC控制器之间通过以太网进行数据通信，所述PLC控制器与独立伺服驱动器之间以及相邻的独立伺服驱动器之间分别通过有线网络相互通信构成控制网络；所述协同控制方法为，监控调度PC通过周期性时间驱动搜索以及对节点指令集中当前节点的相关条件判定后，通过以太网向PLC控制器下发所述当前节点指令所包含的多个伺服运动指令，PLC控制器以点对点、分组或广播的形式通过控制网络与伺服运动指令相关的独立伺服驱动器（10）进行实时通讯，独立伺服驱动器（10）通过伺服电机带动机械传动结构进一步控制舞台上各设备协同运动。

【技术特征摘要】
1.舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，其特征在于：该协同控制方法基于舞台控制系统实现对舞台上各设备运动的协同控制；所述舞台控制系统包括多个由独立伺服驱动器（10）驱动的伺服电机以及一个PLC控制器（20）和一个监控调度PC（30），所述监控调度PC与PLC控制器之间通过以太网进行数据通信，所述PLC控制器与独立伺服驱动器之间以及相邻的独立伺服驱动器之间分别通过有线网络相互通信构成控制网络；所述协同控制方法为，监控调度PC通过周期性时间驱动搜索以及对节点指令集中当前节点的相关条件判定后，通过以太网向PLC控制器下发所述当前节点指令所包含的多个伺服运动指令，PLC控制器以点对点、分组或广播的形式通过控制网络与伺服运动指令相关的独立伺服驱动器（10）进行实时通讯，独立伺服驱动器（10）通过伺服电机带动机械传动结构进一步控制舞台上各设备协同运动。2.根据权利要求1所述的舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，其特征在于：所述节点指令集是一个树状结构存储的、由多个节点（201）以及所包含节点指令（202）和相关判断条件（203）而构成的集合，每个节点（201）均标识有该节点在树状结构中的节点连接形式、该节点的节点指令以及执行该节点指令所必须满足的相关判断条件。3.根据权利要求2所述的舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，其特征在于：所述节点指令包含了一条或多条能够改变所述独立伺服驱动器（10）运动状态的伺服运动指令；所述相关判断条件（203）是基于时间、循环次数、电机位移、外部开关量状态以及上述条件相互之间的组合关系。4.根据权利要求1所述的舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，其特征在于：所述监控调度PC（30）的周期性时间驱动是通过编程而设定的周期性定时器驱动；每次定时到达后，依据所保存的节点指令集中一个或若干当前节点是否满足相关判断条件（203），进而来决定是否执行当前节点中的节点指令（202），若满足对应节点的相关判断条件，则将当前节点向下一层子节点推进；若不满足对应节点的相关判断条件，则继续等待下次定时周期到达。5.根据权利要求4所述的舞台用多点伺服驱动的协同控制方法，其特征在于：所述监控调度PC（30）至少包含网络通讯功能模块、运动设定与状态监控模块、控制算法模块；所述网络通讯功能模块用于与所述独立伺服驱动器和PLC控制器构成控制网络以实现实时通信；所述运动设定与状态监控模块用于实现系统参数、各个独立伺服驱动器参数、节点指令集的设置及状态监控；所述控制算法模块用于在周期性时间驱动模式下，依据已设定的节点指令集的当前节点相关判断条件进行判定并...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭可，王文潮，黄毅，陈练，赵卓，周琴琴，邵添，陈晓杰，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43