一种力标准机的网络控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于力标准机控制领域，具体涉及一种力标准机的网络控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国国民经济的快速发展，工业以及生活智能化程度越来越高，力值传感器 在各个领域的使用也越来越多。因此，力值传感器的大量使用和生产都需要有更多的力标 准机投入使用。目前，力标准机行业正向着高度自动化和智能化以及精密化方向发展，尤其 在力标准机控制领域，发展更是突飞猛进。在传统的力标准机的控制中，主要采用简单控制 电路或简单的可编程控制器来对设备进行控制，比如上世纪八九十年代的产品。近十年左 右，随着电子信息行业水平的整体提升，多轴运动控制卡和伺服控制单元越来越普及，渐渐 成为力标准机控制领域的主流。
[0003] 但是，伴随着多轴运动控制卡，多套伺服驱动单元甚至多套步进驱动单元的使用， 在单点可控性提高的同时，整台力标准机控制系统的设计安排乃至布线安装都比传统的设 备复杂许多，同时，大量的控制系统的布线一方面降低整个电控系统的可靠性，另一方面也 造成了设备成本的大幅提高。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种力标准机的网络控制方法，该 控制方法引入一种新的控制系统模型，其用以太网来搭建控制系统，通过控制系统来控制 独立的驱动单元取代原有用多轴运动控制卡与独立驱动单元的模型以适应更复杂的控制 系统设计，解决控制系统设计复杂，布线复杂，系统可靠性低且成本高的缺陷。
[0005] 实现本发明目的而采用的技术方案为：一种力标准机的网络控制方法，该方法具 体步骤为：
[0006] 1)搭建控制系统中枢，用于收发、处理所有控制指令和数据；
[0007] 2)搭建工业级交互式以太网平台，用于实时汇集和传输所有双向通讯数据；
[0008] 3)搭建信号转换单元，用于转换网络平台与执行中枢的通讯数据，实现网络数据 与串口数据的无缝对接；
[0009] 4)搭建执行中枢，用于收发转换单元的数据；
[0010] 5)搭建反馈装置和执行装置，该两装置都处于控制系统末端，执行装置用于接收 行动命令并给出相应动作，反馈装置用于向上一级反馈机械设备的工作状态；
[0011] 6)搭建输出单元，用于实时显示测试数据和打印测试结果；
[0012] 7)搭建备用接口，用于系统扩展。
[0013] 本发明的技术效果在于：
[0014] 本发明提供了一种新型的力标准机控制方法，采用此方法之后，第一，可以简化控 制系统的设计和开发，降低控制系统软件开发难度，既可缩短开发周期，又可降低开发成 本。第二，使力标准机无线化控制变为可能，这样既可简化布线方案，降低布线成本，又可以 提高系统稳定性，降低不确定性。第三，应用此控制方法之后，可以发展成为适应多种规格 型号力标准机的平台型控制系统，有助于降低成本，提高精度和稳定性。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明控制系统选用的拓扑结构。
[0016] 图2为本发明控制系统的以太网通讯模型。
[0017] 图3为本发明应用于静重式力标准机的网络控制系统结构图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本发明做进一步地描述。
[0019] 图1为本发明选用的星型拓扑结构。构成局域网络的拓扑结构有很多种，其中最 常见的是总线型（BUS)拓扑、星型（STAR)拓朴和环型（RING)拓朴。根据力标准机的多单 元相互独立控制的要求，以及实时与主控计算机通讯的要求，星型（STAR)拓扑结构最能够 满足要求。因此，本发明选用星型拓扑结构作为控制系统结构基础。
[0020] 图2为本发明的控制系统以太网通讯模型，该模型在星型拓扑结构的基础上搭 建。上位机可以采用工控机或者PC机，作为文件服务器和工作站。通过网络接口卡与以有 线网络或者无线网络搭建的交换式以太网局域网来通讯，进而与网络中作为独立节点的伺 服驱动单元或者步进驱动单元通讯。因此，通过此模型可以顺利地实现主控机与被控单元 的网络全双工通讯。
[0021] 从开放的以太网到独立的驱动单元的往往采用不同的通讯制式，因此不能够直接 通讯。本发明中采用串口服务器作为通讯转接模块。通过安装此模块，每套驱动单元不再 单单是驱动单元，而是独立的具有不同MAC地址和IP地址的网络节点。而且在本发明中， 既可采用高级程序语言编写控制程序，也可采用中级甚至初级程序语言进行编写。同时，采 用工业级无线式串口服务器和工业级无线路由器之后，即可实现整个力标准机控制系统无 线化。
[0022] 图3为本发明应用于静重式力标准机的网络控制系统结构图。本发明一种力标准 机的网络控制方法，该方法具体步骤为：
[0023] 1)搭建控制系统中枢，用于收发、处理所有控制指令和数据，这里可选用配有有线 或无线网卡的普通PC机或者专业工控机。
[0024] 2)搭建工业级交互式以太网平台。用于实时汇集和传输所有双向通讯数据。为避 免工业环境产生的干扰，保障通讯畅通无误，这里务必选用工业级以太网交换机来搭建该 平台。
[0025] 3)搭建信号转换单元。用于转换网络平台与执行中枢的通讯数据，实现网络数据 与串口数据的无缝对接，从而实现执行中枢的全双工网络接入。这里选用有线或无线的工 业级串口服务器来实现此功能。
[0026] 4)搭建执行中枢。用于收发转换单元的数据，一方面发送行动命令数据给相应执 行元器件，如电动机；另一方面接受反馈单元实时数据，并打包发送给上级转换单元。这里 选用工业常用伺服驱动器即可。
[0027] 5)搭建反馈装置和执行装置。该两装置都处于控制系统末端，执行装置用于接收 行动命令并给出相应动作，反馈装置用于向上一级反馈机械设备的工作状态。这里根据不 同机型需要，可以选择不同类型电机和传感器。
[0028] 6)搭建输出单元。用于实时显示测试数据和打印测试结果。这里根据实际情况 的选用数据仪表和打印设备根据需要即可接入到交换式以太网平台，也可接入到串口服务 器。
[0029] 7)搭建备用接口。用于系统扩展，如加入其它控制设备或单元。这里在工业级以 太网平台和信号转化单元都要预留此备用接口。
[0030] 下面结合实施例对本发明做进一步地描述。
[0031] 实例一
[0032] 本发明应用于静重式力标准机。系统搭建如图3所示，其中共有59套独立的伺服 驱动控制单元，每个伺服驱动控制单元通过串口服务器接入由交换机组以有线方式建