专利名称：一种真空设备运动定位控制系统及控制方法
技术领域：
本发明属于真空设备定位技术领域，特别是涉及一种真空设备运动定位控制系统及控制方法。
背景技术：
真空镀膜设备在对样品进行镀膜过程中需要控制样品在真空室的位置，为实现定位控制硬件上通常采用PC机+运动控制卡，或者采用PLC专用的定位模块实现，软件上需要单独编程进行处理。这种方式软件编程结构复杂，如果电机驱动控制器在远端，则系统布线工作量很大；扩展性差，如果需要增加运动控制器数量，就需要对控制系统重新编程。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种使用参数配置方式进行控制的真空设备运动定位控制系统及控制方法，仅需要修改参数，就能实现运动控制功能的设置更改。为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下:一种真空设备运动定位控制系统，其特征在于包括PLC、工控机、现场设备及传感器；其中，PLC为主控部件，其输入端接收现场传感器信号，与工控机进行通讯连接，输出端接现场设备；工控机为PLC的上位机，对PLC的控制程序进行编程，通过PLC对现场设备进行控制，所述现场设备包括步进电机驱动器和/或交流伺服电机驱动器和电机，并通过电机接现场传感器输入端。PLC采用CP系列的小型机CP1H。所述现场传感器为圆周运动的传感器用于检测电机位置状态的反馈信号，包括检测位置的编码器、接近开关、光电传感器。所述检测位置的编码器采用PKD或PKT系列编码器。一种真空设备运动定位控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤:PLC上电，初始化系统参数；读取传感器数据，计算运动系统当前位置；命令判断；如果是移动到预定位置，执行预定位置移动流程；如果是移动到指定位置，执行指定位置移动流程；如果是修改当前位置，执行修改位置流程。执行预定位置移动流程步骤如下:计算出传感器预定位置；启动电机运行；计算当前位置；判断传感器状态是否到达预定位置；当传感器状态到达预定位置停止电机运行，该流程结束，返回到总流程读取传感器数据步骤。如传感器状态没有到达预定位置，返回到计算传感器当前位置步骤。执行指定位置移动流程步骤如下:计算出传感器指定位置；启动电机运行；计算当前位置；判断传感器状态是否到达指定位置；当传感器状态到达指定位置后停止电机运行，该流程结束，返回到总流程读取传感器数据步骤。如传感器状态没有到达指定位置，返回到计算传感器当前位置步骤。执行修改位置流程步骤如下: 计算传感器修改位置数据；修改传感器状态和当前位置，返回到总流程读取传感器数据步骤。本发明与现有技术相比有益效果如下:1、本发明系统采用PLC作为主控部件，方便维护和扩展，既可以独立使用，也可以组成网络在主控PLC的控制下使用，同时也方便与上位机的通讯。2、本发明系统的控制方法:采用参数配置方式和命令判断设计，系统把各个动作按照命令的形式进行处理，这种方法可以简化设计，使硬件设备配置参数易于修改，根据现场情况和工艺要求可以实现真空运动系统圆周定位。
图1为本发明系统框图；图2为本发明程序总流程图；图3为本发明预定位置移动流程图；图4为本发明指定位置移动流程图；图5为本发明位置修改流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施方式对本发明方案作进一步详细说明。如图1所示，为本发明系统框图。为本发明系统框图。本发明是一种真空设备运动定位控制系统，其特征在于包括PLC、工控机、现场设备及传感器；其中，PLC为主控部件，其输入端接收现场传感器信号，与工控机进行通讯连接，输出端接现场设备；工控机为PLC的上位机，对PLC的控制程序进行编程，通过PLC对现场设备进行控制，所述现场设备包括步进电机驱动器和/或交流伺服电机驱动器和电机，并通过电机接现场传感器输入端。本实施例中，PLC使用欧姆龙公司的CP系列的小型高功能机型CP1H。CPlH具有体积小、速度快，基本指令0.lus、程序容量大为20K、数据容量大为32K、扩展性强，可扩展7个模块；运动处理能力强，具有4轴脉冲输出，最大为IOOkHz ;4轴高速计数，最大为IMHz ;支持USB、串口和以太网通讯，适合运动定位控制系统使用。所述传感器为圆周运动传感器用于检测电机位置的反馈信号，它包括检测位置的编码器、接近开关、光电传感器。所述传感器的检测位置的编码器采用PKT或PKD系列编码器；接近开关采用FL7M或E2E ;光电传感器采用E3F3。所述编码器的分辨率经过PLC主控部件4倍频计数读取。所述现场设备的步进电机驱动器采用Q3HB220M、Q3HB64MA或MS3ST5/10-S、交流伺服电机驱动器采用 ASDA-B2、ASDA-AB、MINAS-A5 或 MINAS-A4。如图2所示，为本发明程序总流程图。一种真空设备运动定位控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤:PLC上电，初始化系统参数；读取传感器数据，计算运动系统当前位置；命令判断；如果是移动到预定位置，执行预定位置移动流程；如果是移动到指定位置，执行指定位置移动流程；如果是修改当前位置，执行修改位置流程。基于CPlH的程序控制过程进一步描述如下:PLC上电，初始化系统参数，设置编码器分辨率、电机初始速度、电机转动分辨率、预定位置坐标；读取编码器的计数值，根据计数值计算当前样品位置；等待上位机控制命令；如果接收到移动到预定位置命令，则进入预定位置移动流程，计算编码器预定位置，电机开始转动，样品向预定位置移动；当编码器到达预定位置后停止电机转动，即样品到达预定位置，返回到读取编码器的计数值步骤；如果接收到移动到指定位置命令，则进入指定位置移动流程，计算编码器指定位置，电机开始转动，样品向指定位置移动，当编码器到达位置后停止电机转动，返回到读取编码器计数值程序步骤。如图3所示，为本发明预定位置移动流程图。预定移动流程包括以下步骤:执行预定位置移动流程步骤如下:计算出传感器预定位置；启动电机运行；读取传感器数据，计算传感器当前位置；判断传感器状态是否到达预定位置；当传感器状态到达预定位置后停止电机运行，该流程结束，返回到总流程读取传感器数据步骤。如传感器状态没有到达预定位置，返回到读取传感器数据，计算传感器当前位置步骤。如图4所示，为本发明指定位置移动流程图.执行指定位置移动流程步骤如下:计算出传感器指定位置；启动电机运行；读取传感器数据，计算传感器当前位置；判断传感器状态是否到达指定位置；当传感器状态到达指定位置后停止电机运行，该流程结束，返回到总流程读取传感器数据步骤。
如传感器没有到达指定位置，返回到读取传感器数据，计算传感器当前位置步骤。如图5所示，为本发明位置修改流程图。执行修改位置流程步骤如下:计算传感器修改位置数据；修改传感器状态和当前位置，该流程结束，返回到总流程读取传感器数据步骤。所述修改传感器状态和当前位置过程:当意外或错误操作造成实际位置与传感器反馈位置不同时，需要对当前位置进行修改。修改时，先根据实际位置计算出传感器理论反馈值，再使用高速计数端口初始化指令将理论反馈值写入到端口数据，对端口进行重新设置，使传感器反馈与实际位置相符。
权利要求
1.一种真空设备运动定位控制系统，其特征在于包括PLC、工控机、传感器及现场设备；其中，PLC为主控部件，其输入端接收现场传感器信号，与工控机进行通讯连接，输出端接现场设备；工控机为PLC的上位机，对PLC的控制程序进行编程，通过PLC对现场设备进行控制，所述现场设备包括步进电机驱动器和/或交流伺服电机驱动器和电机，并通过电机接现场传感器输入端。
2.按权利要求1所述一种真空设备运动定位控制系统，其特征在于PLC采用CP系列的小型机CP1H。
3.按权利要求1或2所述一种真空设备运动定位控制系统，其特征在于:所述现场传感器为圆周运动的传感器用于检测电机位置状态的反馈信号，包括检测位置的编码器、接近开关、光电传感器。
4.按权利要求3所述一种真空设备运动定位控制系统，其特征在于:所述检测位置的编码器采用PKD或PKT系列编码器。
5.利用权利要求1所述的一种真空设备运动定位控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤: PLC上电，初始化系统参数； 读取传感器数据，计算运动系统当前位置； 命令判断； 如果是移动到预定位置，执行预定位置移动流程； 如果是移动到指定位置，执行指定位置移动流程； 如果是修改当前位置，执行修改位置流程。
6.按权利要求5所述的一种真空设备运动定位控制系统的控制方法，其特征在于执行预定位置移动流程步骤如下: 计算出传感器预定位置； 启动电机运行； 计算当前位置； 判断传感器状态是否到达预定位置； 当传感器状态到达预定位置停止电机运行，该流程结束，返回到总流程读取传感器数据步骤。
7.按权利要求6所述的一种真空设备运动定位控制系统的控制方法，其特征在于如传感器状态没有到达预定位置，返回到计算传感器当前位置步骤。
8.按权利要求5所述的一种真空设备运动定位控制系统的控制方法，其特征在于执行指定位置移动流程步骤如下: 计算出传感器指定位置； 启动电机运行； 计算当前位置； 判断传感器状态是否到达指定位置； 当传感器状态到达指定位置后停止电机运行，该流程结束，返回到总流程读取传感器数据步骤。
9.按权利要求8所述的一种真空设备运动定位控制系统的控制方法，其特征在于如传感器状态没有到达指定位置，返回到计算传感器当前位置步骤。
10.按权利要求5所述的一种真空设备运动定位控制系统的控制方法，其特征在于执行修改位置流程步骤如下: 计算传感器修改位置数据； 修改传感器状态和当前位置，返`回到总流程读取传感器数据步骤。
全文摘要
本发明公开一种真空设备运动定位控制系统及控制方法，该真空设备运动定位控制系统包括PLC、工控机、现场设备及传感器；其中，PLC为主控部件，其输入端接收现场传感器信号，与工控机进行通讯连接，输出端接现场设备，所述现场设备包括步进电机驱动器和/或交流伺服电机驱动器和电机，通过其电机接现场传感器输入端，工控机为PLC的上位机，对PLC的控制程序进行编程，通过PLC对现场设备进行控制；本发明系统的控制方法采用参数配置方式和命令判断设计，系统把各个动作按照命令的形式进行处理，这种方法程序设计简单，易于修改，根据现场情况和工艺要求可以实现真空运动系统圆周定位。
文档编号G05B19/418GK103105826SQ20111035630
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者戚晖, 耿达, 林秀青, 徐英凤 申请人:中国科学院沈阳科学仪器研制中心有限公司