专利名称：一种控制系统自动生成平台及其方法
技术领域：
本发明涉及自动控制系统生成技术，特别涉及一种控制系统自动生成平台 及其方法。
背景技术：
在我国机械设备的设计主要包含机械系统设计和控制系统设计两部分内 容，控制系统性能的优劣在很大程度上决定了整个机械设备性能的高低。目前 控制系统的设计往往是由精通软硬件设计的电子、计算机工程师来负责完成， 他们在控制系统设计之初往往需要花费大量的时间来弄清设备的工艺过程和 具体的要求，这不仅增加了开发周期，还会由于软硬件设计师不精通机械，在 机电配合和调试时出现许多意想不到的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种控制系统自动生成平台及其方 法，其应用不仅减轻了控制系统设计工作者的工作强度及难度，还能有效的缩
短控制系统开发周期、降低开发成本。
为达到上述目的，本发明所提供的控制系统自动生成平台，其预先固化了 控制软件自动生成程序和控制器的驱动程序，其特征在于，该控制系统自动生 成平台包括
控制对象设定模块，用于根据需要在控制系统界面选定控制对象；
控制器设定模块，用于根据所述选定控制对象的控制要求在控制器参数输 入界面中输入控制参数进行控制器设定 ，
控制器参数下载模块，用于通过计算机串行口，将设定好的控制参数下载 到控制器中。
上述控制系统自动生成平台，其特征在于，还包括一系统仿真运行模块， 用于在计算机控制系统界面上，将已经设定好的控制器和控制对象按照实际工
艺要求连接起来仿真实际控制系统工作。
上述控制系统自动生成平台，其特征在于，还包括一文档保存及打印模块， 用于将已经设定完成的控制系统参数保存/打印输出备用。
上述控制系统自动生成平台，其特征在于，所述控制对象至少包括步进 电机、直流伺服电动机、交流电机、—匕例阀、继电器及换向阀开关、三极管。
上述控制系统自动生成平台，其*征在于，所述控制器至少包括歩进电 机控制器、直流电机控制器、交流电机控制器、输入输出控制器。
进一步的，本发明还提供了一种应用上述控制系统自动生成平台实现的控 制系统自动生成方法，其特征在于，包括
控制对象设定步骤，用于根据需要在控制系统界面选定控制对象；
控制器设定步骤，用于根据所述选定控制对象的控制要求在控制器参数输 入界面中输入控制参数进行控制器设定；
控制器参数下载步骤，用于通过计算机串行口，将设定好的控制参数下载 到控制器中。
上述控制系统自动生成方法，其特征在于，还包括一系统仿真运行步骤， 用于在计算机控制系统界面上，将已经设定好的控制器和控制对象按照实际工 艺要求连接起来仿真实际控制系统工作。
上述控制系统自动生成方法，其特征在于，还包括一文档保存及打印步骤， 用于将已经设定完成的控制系统参数保存/打印输出备用。
上述控制系统自动生成方法，其特征在于，所述控制对象至少包括步进 电机、直流伺服电动机、交流电机、比例阀、继电器及换向阀开关、三极管。
上述控制系统自动生成方法，其特征在于，所述控制器至少包括歩进电 机控制器、直流电机控制器、交流电机控制器、输入输出控制器。
与现有技术相比，本发明提供的是一种开放式的、便于一般系统设计者使 用的通用控制系统生成系统平台，它可使系统设计者即便是在不懂软、硬件设 计的情况下，只需在计算机屏幕上输入工作流程和时序等参数，按照工艺要求 将相应的控制模块连接好，就可以轻松、顺利地设计出符合工艺要求的控制系 统。该平台可以大大减轻系统设计者的工作强度和难度，縮短系统开发周期， 降低开发成本。
图1为本发明控制系统自动生成平台的系统构成图2为应用本发明控制系统自动生成平台实现控制系统自动生成方法流 程图3为本发明引用控制系统自动生成平台生成包装印刷机械控制系统实 施例的开机界面示意图4为图3所示控制系统自动生成平台的设计界面示意图； 图5为图3所示控制系统自动生成平台中的参数设定界面示意图； 图6为图3所示控制系统自动生成平台中的参数设定界面示意图； 图7为图3所示控制系统自动生成平台中的仿真运行界面示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明，以进一歩了解本发明之 目的、方案及功效，但并非作为对本发明后附权利要求保护范围的限制。
参考图l，本发明的控制系统自动生成平台1包括控制对象设定模块10， 用于根据需要在控制系统界面选定控制对象；控制器设定模块20，用于根据 所述选定控制对象的控制要求在控制器参数输入界面中，通过一控制参数设定 模块201输入控制参数进行控制器设定；系统仿真运行模块30，用于在计算 机控制系统界面上，将已经设定好的控制器和控制对象按照实际工艺要求连接 起来仿真实际控制系统工作；控制器参数下载模块40，用于通过计算机串行 口，将设定好的控制参数下载到实际控制器中；文档保存及打印模块50，用 于将已经设定完成的控制系统参数保存/打印输出备用。
参考图2，在结合图l，本发明提供的应用上述控制系统自动生成平台实 现的控制系统自动生成方法，包括
步骤S20，通过一控制对象设定模块10根据需要在控制系统界面选定控制 对象；
步骤S21，通过一控制器设定模块20，根据所述选定控制对象的控制要求 在控制器参数输入界面中,通过一控制参数设定模块201输入控制参数进行控 制器设定；
步骤S23,在计算机控制系统界面上，将已经设定好的控制器和控制对象按
照实际工艺要求连接起来，通过一系统仿真运行模块30仿真实际控制系统工 作；
步骤S24，通过计算机串行口与实际控制器连接，通过一控制器参数下载冲莫 块40将设定好的控制参数下载到实际控制器中。
步骤S25，将已经设定完成的控审j系统参数通过一文档保存/打印模块保存 或打印输出备用。
下面以印刷包装机械的控制系统设计为例进一歩说明本发明的实施方式 通过分析和研究可知包装机械的控制对象主要是歩进电机、直流伺服电动 机、交流电流、比例阀、继电器和换向阀，输入信号主要是开关信号(行程开 关和光传感器)，根据控制对象的不同设计相应的控制器，并将每一种控制器 封装成一个标准模块，每个模块都是一个独立的控制单元，它们内部有自己的 MCU和固化在其中的控制程序，与i十算机之间都有标准的接口，可以接受计 算机发来的控制指令，执行相应的动作。本实施例拟采用单片机和FPGA芯片 完成电路设计，根据不同的标准模块以搭拼积木方式构造符合要求的硬件系 统。该自动生成系统预先固化了控制软件自动生成程序和各种控制器的驱动禾呈 序。在软件设计方面，主要是设计对不同模块编写相应的控制参数输入界面， 控制系统自动生成平台的软件系统可以对各模块的相互连接和控制时序进行 解释，并模拟系统仿真运行。
其中，控制器及控制对象设计t莫块采用VB语言编写的应用程序，包括 各种控制器(歩进电机控制器、直流电机控制器、输入输出控制器)的设计和 控制对象(开关、继电器、三极管、灯等)的设计这两项功能。
控制器参数设定模块可以根据不同的控制器出现相应的参数输入菜单，
用户可以根据实际工作流程的要求，输入控制参数。
参数下载模块计算机通过串fi1。 (RS232)和实际控制器连接，将设计 好的参数下载给控制器。
系统仿真运行模块用户可以在设计界面上设计好各个控制器和控制器对
象，并按实际工艺要求将这些模块连接起来，定义好控制参数，系统可以仿真 实际控制系统的工作。
在系统硬件设计方面，是由步进电机控制器、直流电机控制器、交流电机 控制器和输入输出控制器组成。下面以歩进电机为例进一步说明控制系统的具体生成方式 步进电机控制器的基本功能是 可以输出方向和步进脉冲信号，TTL电平； 电机转速为(K1000转/分；
有8个输入和8个输出信号端，可以连接开关、光电传感器等信号的输入， 也可以根据当前的工作状态输出状态信号或控制信号，信号TTL电平，可以 控制气缸、LED、继电器等设备；
可以控制步进电机完成IO个以内不同的工作状态，电机可以顺序工作， 也可以根据要求进行循环操作；
可以工作在下载模式下，下载计算机传来的控制指令，并固化在控制器中；
也可以工作在运行模式下，按照控制指令，控制歩进电机工作。
控制器采用单片机AT89C51为控制器的核心，采用E2PROM93C46作为 固化下载参数的存储器，输入/输出信号均进行光电隔离。
在控制器设计中， 一个很重要的部分是控制命令字的定义，本系统一共定 义了9个命令字，分别是
Mode旧yte模式字，D7 D4:工作过程数；D3:工序，为1，表示顺序工 作，为0，表示循环工作D2 D0;循环工作时的入口状态号。
ModBytel状态控制字1， D7为方向，0为反转，1为正转；D6:工作
方式，l表示匀速，O表示停止；D5: 1表示按步进电机的拍数计拍，计数为 零结束；D4:停止方式，1表示外来信号触发停止，0表示定时结束停止；D4:
输出信号位，l表示有信号输出，O表示无信号输出；D2 D0，外来信号。 ModByte2， ModByte3: 速度值。 ModByte4, ModByte5: 定时值。 ModByte6、 ModByte7: 运行的拍数。 ModByte8: 输出信号号。
直流电机控制器、交流电机控制器和输入/输出控制器的工作原理均类似 步进电机控制器，不再详细说明。
运行系统设计平台，计算机屏幕上出现系统开机界面如图3，几秒后出现 系统主设计界面如图4所示。在设计菜单中，用户可以给控制系统添加的控 制对象有步进电机控制器(含电机)、直流电机控制器(含电机)、输入输出控制器、继电器、灯、电源、开关等。在选择好对象后，将其拖至合适的位置，
在对象的图标上点击键，出现如图5;^示控制参数设定界面。按照所要设计的
控制系统的工作要求，在参数设定的菜单中，依次填写控制参数。当控制参 数设定后，按下下载按钮，设计好的控制参数即可通过串行口传送给控制器， 并固化在控制器中，如图6所示。
用户按照控制系统的要求，选择^f需要的控制器和控制对象，放置在合适 的位置，并用连接线将之连接好。选择运行模式，系统即可仿真控制系统的工
作。用户可以观察所设计的系统工作是否合乎工作流程的要求，如图7所示。
如果有偏差，用户可以返回设计模式下，修改各个控制器的控制参数。
虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在 不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明 作出各种相应的改变和变形，但这些相J^的改变和变形都应属于本发明所附的
权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种控制系统自动生成平台，其预先固化了控制软件自动生成程序和控制器的驱动程序，其特征在于，该控制系统自动生成平台包括控制对象设定模块，用于根据需要在控制系统界面选定控制对象；控制器设定模块，用于根据所述选定控制对象的控制要求在控制器参数输入界面中输入控制参数进行控制器设定；控制器参数下载模块，用于通过计算机串行口，将设定好的控制参数下载到控制器中。
2、 根据权利要求1所述的控制系统自动生成平台，其特征在于，还包括 一系统仿真运行模块，用于在计算机控制系统界面上，将己经设定好的控制器 和控制对象按照实际工艺要求连接起来仿真实际控制系统工作。
3、 根据权利要求1所述的控制系统自动生成平台，其特征在于，还包括 一文档保存及打印模块，用于将已经设定完成的控制系统参数保存/打印输出备用o
4、 根据权利要求1所述的控制系统自动生成平台，其特征在于，所述控制对象至少包括步进电机、直流伺服电动机、交流电机、比例阀、继电器及 换向阀开关、三极管。
5、 根据权利要求1所述的控制系统自动生成平台，其特征在于，所述控 制器至少包括步进电机控制器、直流电机控制器、交流电机控制器、输入输 出控制器。
6、 一种应用权利要求1 5中任一种所述的控制系统自动生成平台实现的 控制系统自动生成方法，其特征在于，包括控制对象设定步骤，用于根据需要在控制系统界面选定控制对象； 控制器设定步骤，用于根据所述选定控制对象的控制要求在控制器参数输入界面中输入控制参数进行控制器设定；控制器参数下载步骤，用于通过计算机串行口，将设定好的控制参数下载到控制器中。
7、 根据权利要求7所述的控制系统自动生成方 去，其特征在于，还包括 一系统仿真运行步骤，用于在计算机控制系统界面上，将已经设定好的控制器 和控制对象按照实际工艺要求连接起来仿真实际控制系统工作。
8、 根据权利要求7所述的控制系统自动生成方法，其特征在于，还包括 一文档保存及打印歩骤，用于将己经设定完成的控制系统参数保存/打印输出备用。
9、 根据杈利要求l所述的控制系统自动生成方法，其特征在于，所述控 制对象至少包括步进电机、直流伺服电动机、交流电机、比例阀、继电器及 换向阀开关、三极管。
10、 根据权利要求l所述的控制系统自动生成方法，其特征在于，所述控 制器至少包括歩进电机控制器、直流电机控制器、交流电机控制器、输入输 出控制器。
全文摘要
本发明公开了一种控制系统自动生成平台及其方法，该控制系统自动生成平台中预先固化了控制软件自动生成程序和控制器的驱动程序，该控制系统自动生成平台包括控制对象设定模块，用于根据需要在控制系统界面选定控制对象；控制器设定模块，用于根据所述选定控制对象的控制要求在控制器参数输入界面中输入控制参数进行控制器设定；控制器参数下载模块，用于通过计算机串行口，将设定好的控制参数下载到控制器中。
文档编号G05B19/02GK101354571SQ200810211520
公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年8月1日
发明者吴凤路, 唐英杰 申请人:北京印刷学院