CN114035524A - 控制方法和自动控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业自动化领域,提供一种控制方法和自动控制***。自动控制***包括主机设备、总线和包括多个从机设备的从机设备集群,主机设备与从机设备集群通过总线通信连接。当从机设备集群中有新的从机设备加入,主机设备获得每个从机设备的设备标识;主机设备对从机设备集群进行延迟补偿;主机设备发送包括每个从机设备的设备标识和初始数据的初始数据帧;从机设备集群接收初始数据帧,每个从机设备根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据,得到从机设备集群的目标数据帧,该目标数据帧包括所有目标数据;从机设备集群将目标数据帧发送给主机设备,以使主机设备根据该目标数据帧对从机设备进行控制。从而提高了***的同步性和扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化技术领域,具体而言,涉及一种控制方法和自动控制***。
背景技术
随着工业机器人的不断推广,其应用的场合也不断增加,如焊接作业中,是由工业机器人和外接设备所组成的***配合完成的。工业机器人在作业过程中需要扩展外接设备,在相关技术中,外接设备的扩展往往需要配置驱动设备,从而增加了***的成本,导致同步性差。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种控制方法和自动控制***。为了实现上述目的,本发明实施例采用的技术方案如下:
第一方面,本发明提供一种控制方法,应用于自动控制***,所述自动控制***包括主机设备、从机设备集群和总线,所述主机设备与所述从机设备集群通过所述总线通信连接,所述从机设备集群包括多个从机设备;所述方法包括:
当所述从机设备集群中有新的从机设备加入,所述主机设备获得所述从机设备集群中的每个所述从机设备的设备标识;
所述主机设备对所述从机设备集群进行延迟补偿;
所述主机设备发送初始数据帧,所述初始数据帧包括每个所述从机设备的设备标识和初始数据;
所述从机设备集群接收所述初始数据帧,每个所述从机设备根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据,得到所述从机设备集群的目标数据帧,所述目标数据帧包括所有目标数据;
所述从机设备集群将所述目标数据帧发送给所述主机设备,以使所述主机设备根据所述目标数据帧对所述从机设备进行控制。
在可选的实施方式中,所述从机设备集群中的每个所述从机设备依次通信连接,且所述主机设备与所述从机设备集群中的第一个从机设备通过所述总线通信连接;
所述主机设备获得所述从机设备集群中的每个所述从机设备的设备标识的步骤,包括:
所述主机设备发送地址数据帧;
当前从机设备接收地址数据帧,根据所述地址数据帧获得对应的设备标识,并根据所述设备标识更新所述地址数据帧后,传输至下一个从机设备;
其中,所述第一个从机设备接收的地址数据帧是主机发送的,其它从机设备接收的地址数据帧是前一个从机设备发送的;
所述当前从机设备将对应的设备标识发送给所述主机设备。
在可选的实施方式中,所述第一个从机设备接收的地址数据帧包括地址块及所述地址块对应的初始值,所述其它从机设备接收的地址数据帧包括所述地址块和所述地址块对应的更新值;
所述当前从机设备接收地址数据帧,根据所述地址数据帧获得对应的设备标识,并根据所述设备标识更新所述地址数据帧后,传输至下一个从机设备的步骤,包括:
在所述当前从机设备为所述第一个从机设备的情况下,所述当前从机设备接收地址数据帧,将所述地址数据帧中的初始值作为对应的设备标识,并根据所述初始值对所述地址块进行更新后,传输至下一个从机设备;
在所述当前从机设备为所述其它从机设备的情况下,所述当前从机设备接收地址数据帧,将所述地址数据帧中的更新值作为对应的设备标识,并根据所述更新值对所述地址块进行更新后,传输至下一个从机设备。
在可选的实施方式中,在所述主机设备对所述从机设备集群进行延迟补偿的步骤之前,所述方法还包括:
所述第一个从机设备将最后一个从机设备接收到的地址数据帧中的最终更新值发送给所述主机设备,所述最终更新值表征全部从机设备的总个数。
在可选的实施方式中,所述主机设备对所述从机设备集群进行延迟补偿的步骤,包括:
所述主机设备发送N个测试数据帧;N为大于2的自然数;
所述从机设备集群中的任意一个目标从机设备依次接收到N个测试数据帧;
当所述目标从机设备接收到第一个测试数据帧,记录起始时刻;
所述目标从机设备接收第n个测试数据帧,根据所述起始时刻获得所述第n个测试数据帧的延迟时长,得到N-1个延迟时长;n为大于等于2且小于等于N的自然数;
所述目标从机设备根据N-1个延迟时长,进行延迟补偿。
在可选的实施方式中,所述从机设备集群接收所述初始数据帧,每个所述从机设备根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据的步骤,包括:
所述当前从机设备接收初始数据帧,根据所述初始数据帧中对应的设备标识获取初始数据,根据所述初始数据从所述当前从机设备中获得目标数据,并将所述初始数据帧发送至下一个从机设备;
其中,所述第一个从机设备接收的初始数据帧是主机发送的,其它从机设备接收的初始数据帧是前一个从机设备发送的。
在可选的实施方式中,所述目标数据帧还包括校验块,在所述从机设备集群将所述目标数据帧发送给所述主机设备的步骤之后,所述方法还包括:
所述主机设备根据所述目标数据帧中的校验块,确定出异常的从机设备。
在可选的实施方式中,所述地址数据帧还包括数据长度块,所述初始数据帧还包括每个所述从机设备对应的有效数据块;所述数据长度块用于表示所述有效数据块的长度范围。
在可选的实施方式中,所述初始数据帧还包括数据类型块,所述数据类型块用于表征所述有效数据块的类型。
第二方面,本发明提供一种自动控制***,所述自动控制***包括主机设备、从机设备集群和总线,所述主机设备与所述从机设备集群通过所述总线通信连接,所述从机设备集群包括多个从机设备;
所述主机设备用于当所述从机设备集群中有新的从机设备加入,获得所述从机设备集群中的每个所述从机设备的设备标识;
所述主机设备用于对所述从机设备集群进行延迟补偿;
所述主机设备用于发送初始数据帧,所述初始数据帧包括每个所述从机设备的设备标识和初始数据;
所述从机设备集群用于接收所述初始数据帧,得到所述从机设备集群的目标数据帧,所述目标数据帧包括所有目标数据;
所述从机设备用于根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据;
所述从机设备集群用于将所述目标数据帧发送给所述主机设备,以使所述主机设备根据所述目标数据帧对所述从机设备进行控制。
本发明实施例提供的一种控制方法和自动控制***。自动控制***包括主机设备、从机设备集群和总线,主机设备与从机设备集群通过总线通信连接,该从机设备集群包括多个从机设备。当从机设备集群中有新的从机设备加入,主机设备获得从机设备集群中每个从机设备的设备标识;主机设备对从机设备集群进行延迟补偿;主机设备发送初始数据帧,该初始数据帧包括每个从机设备的设备标识和初始数据;从机设备集群接收初始数据帧,每个从机设备根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据,得到从机设备集群的目标数据帧,该目标数据帧包括所有目标数据;从机设备集群将目标数据帧发送给主机设备,以使主机设备根据该目标数据帧对从机设备进行控制。从而在新增从机设备的情况下,可以给从机设备分配设备标识,通过延时补偿,提高了***的同步性,并且不需要专用的驱动设备,提高了***的扩展性,节省了成本,可以满足多种作业需求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1示出了现有的控制***的方框示意图;
图2示出了本发明实施例提供的一种自动控制***的方框示意图;
图3示出了本发明实施例提供的控制方法的一种流程示意图;
图4示出了本发明实施例提供的又一种自动控制***的方框示意图;
图5示出了本发明实施例提供的控制方法的一个示例图;
图6示出了本发明实施例提供的控制方法的又一种流程示意图;
图7示出了本发明实施例提供的控制方法的又一个示例图;
图8示出了本发明实施例提供的控制方法的又一种流程示意图;
图9示出了本发明实施例提供的控制方法的又一个示例图;
图10示出了本发明实施例提供的控制方法的又一种流程示意图;
图11示出了本发明实施例提供的控制方法的又一个示例图。
图标:110-总线;120-主机设备;130-从机设备集群;131-从机设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在工业自动化中,往往将工业机器人与外接设备组成控制***,用于各种作业场景,如分炼、焊接等场景。请参阅图1,是现有的控制***的示意图。该控制***中包括主机设备即机器人、多个从机设备即外接设备、以及总线,主机设备通过总线与每个从机设备连接。
针对这种控制***,由于主机设备与每个从机设备都通过总线通信连接,从而对总线的实效性要求较高。并且,当需要扩展从机设备时,必须要为添加的从机设备配置驱动设备,从而导致***的成本增加。虽然目前也有采用EtherCAT即基于以太网的现场总线,以缓解***的延迟。但是采用EtherCAT,需要配置专用的芯片,使得***具有较大的局限性,还涉及到应用层的协议开发,开发难度较大且需要耗费大量的成本。
进而,本发明实施例提供了一种控制方法和自动控制***,以解决上述相关技术中的问题。
请参阅图2,是本发明实施例提供的一种自动控制***的示意图。该自动控制***中包主机设备120、从机设备集群130和总线110,主机设备120与从机设备集群130通过总线110通信连接,从机设备集群130包括多个从机设备131。
其中,总线110可以是将上述设备相互连接并在上述设备之间传递通信(例如控制消息)的电路。
主机设备120可以通过总线110从上述从机设备集群130接收命令,可以解释接收到的命令,并可以根据所解释的命令来执行计算或数据处理。
主机设备120中可以包括一种集成电路芯片,具有信号处理能力。其可以是通用处理器,如中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可选地,主机设备120可以是工业机器人,其可以包括运行控制模块、驱动模块、通信模块、视觉模块和工艺包模块。
其中,运动控制模块用于执行运动轨迹规划及运动学算法,并生成指令发送至驱动模块。驱动模块用于根据接收到的指令控制各个从机设备131。通信模块用于与从机设备集群130实现通信交互。视觉模块进行图像识别处理。工艺包模块用于存储执行各种作业所需的应用程序。
从机设备131可以存储从主机设备120接收的命令或数据或者由主机设备120产生的命令或数据。
从机设备131可以包括存储器,该存储器可以是但不限于,随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),只读存储器(Read Only Memory,ROM),可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory,PROM),可擦除只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory,EPROM),电可擦除只读存储器(Electric Erasable ProgrammableRead-Only Memory,EEPROM)等。
从机设备131可以是外接设备,也可以是IO设备。
若从机设备131是外接设备且其运行需要借助电机设备。外接设备可以包括电流环控制模块、编码器采集模块、电流采样模块。该外接设备可以通过这几个功能模块计算出占空比。占空比是指高电平在一个周期内占的时间比率。外接设备将该占空比传输至该电机设备,以使电机设备的功率开关模块控制电机设备进行转动,用于给该外接设备提供运行能源。
下面将结合上述图2中所示的自动化控制***,对本发明实施例提供的各个方法中的各个步骤以及实现的技术效果,进行介绍。
在自动控制***由于新增作业需求,需要在从机设备集群中扩展新的从机设备,以实现相应的作业。若有新的从机设备添加到该从机设备集群中,为了实现主机设备对从机设备的控制,可以执行本发明实施例提供的控制方法。
请参阅图3,图3是本发明实施例提供的一种控制方法的流程示意图。
步骤S202,当从机设备集群中有新的从机设备加入,主机设备获得从机设备集群中的每个从机设备的设备标识;
其中,从机设备集群中包括多个从机设备,设备标识是从机设备的唯一标识,可以是ID号,用于区别不同的从机设备。
可选地,若有新的从机设备添加到该从机设备集群中,主机设备可以给每个从机设备分配ID号即设备标识,以使主机设备获取到每个从机设备的设备标识,同时使每个从机设备得到其对应的设备标识。
步骤S204,主机设备对从机设备集群进行延迟补偿;
可以理解的是,自动控制***中主机设备在与从机设备进行通信交互过程中存在延迟,在延迟较大的情况下会影响主机设备控制从机设备的效率,导致作业的效率低。
可选地,本发明实施例中,在确定每个从机设备的设备标识后,主机设备与从机设备集群可以进行延迟测试,基于该延迟测试,主机设备可以对从机设备集群进行延迟补偿,以减小该自动控制***的延迟。
步骤S206,主机设备发送初始数据帧;
其中,初始数据帧包括每个从机设备的设备标识和初始数据;
可选地,在执行延迟补偿之后,主机设备可以向从机设备集群发送初始数据帧,该初始数据帧中包括每个从机设备的设备表示和初始数据。可以理解为,主机设备通过该初始数据帧对从机设备进行初始化操作。
步骤S208,从机设备集群接收初始数据帧,每个从机设备根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据,得到从机设备集群的目标数据帧;
其中,目标数据帧包括所有目标数据;
可选地,从机设备集群接收主机设备发送的初始数据帧,该初始数据帧传输至每个从机设备,每个从机设备根据该初始数据帧中对应的设备标识和初始数据获取目标数据,可以得到包括所有目标数据的目标数据帧。
步骤S210,从机设备集群将目标数据帧发送给主机设备,以使主机设备根据目标数据帧对从机设备进行控制;
可选地,得到目标数据帧之后,从机设备集群将该目标数据帧发送给主机设备,主机设备可以根据该目标数据帧对从机设备进行控制,可以控制从机设备的工作状态,如调整从机设备的电流、电压、功率参数等。
可以理解的是,主机设备每次发送初始数据帧,其主机设备与从机设备集群的通信交互过程均相同。本发明实施例是以一个初始数据帧为进行介绍的。该初始数据帧可以为多个,本发明实施例不对其进行限定。
可见基于上述设计,本发明实施例提供的控制方法应用于自动控制***,该自动控制***包括主机设备、从机设备集群和总线,主机设备与从机设备集群通过总线通信连接,该从机设备集群包括多个从机设备。当从机设备集群中有新的从机设备加入,主机设备获得从机设备集群中每个从机设备的设备标识;主机设备对从机设备集群进行延迟补偿;主机设备发送初始数据帧,该初始数据帧包括每个从机设备的设备标识和初始数据;从机设备集群接收初始数据帧,每个从机设备根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据,得到从机设备集群的目标数据帧,该目标数据帧包括所有目标数据;从机设备集群将目标数据帧发送给主机设备,以使主机设备根据该目标数据帧对从机设备进行控制。从而在新增从机设备的情况下,可以给从机设备分配设备标识,通过延时补偿,提高了***的同步性,并且不需要专用的驱动设备,提高了***的扩展性,节省了成本,可以满足多种作业需求。
基于上述图2所示的自动控制***,本发明实施例提供的又一种自动控制***的示意图。请参阅图4,其中从机设备集群130中的每个从机设备131依次通信连接,且主机设备120与从机设备集群中的第一个从机设备131A通过总线110通信连接。
可以理解的是,图4所示的自动控制***,除第一从机设备131A以外,其他的从机设备131与主机设备120不是直接通过总线110连接的,其可以减小总线的传输压力、降低延迟,从而提高***的同步性。
可以理解的是,主机设备120与从机设备131通过总线110进行通信交互的过程中,可以通过传输数据帧的方式实现通信交互。在本发明实施例中的,涉及到三种类型的数据帧。下面将对这三种数据帧进行简单介绍。
第一种是地址数据帧,其是用于确定每个从机设备的设备标识。
第二种是测试数据帧,其是用于对自动控制***进行延迟补偿。
第三种是初始数据帧,其是用于检测主机设备与从机设备之间的数据传输。
可以理解的是,若有新的从机设备加入到从机设备集群中,主机设备与从机设备之间的通信交互可以分为三个阶段,这三个阶段分别对应基于上述三种类型数据帧的通信过程,且这三个阶段具有时间先后顺序,即先第一阶段是基于地址数据帧进行通信,然后第二阶段是基于测试数据帧进行通信,最后第三阶段是基于初始数据帧进行通信。
基于上述图4所示的自动控制***,以及上述三种类型的数据帧,本发明实施例提供了一种数据帧的结构。为了便于理解本发明实施例中的各个步骤,下面将对该数据帧的结构进行介绍。
请参阅图5,是本发明实施例提供的一种数据帧的结构示意图。
(1)Preamble与Sfd表示起始块,其用于标记一个数据帧的开始。基于数据帧的类型,起始块中的数据可以不同。
可选地,对于地址数据帧,起始块中的数据可以是AA_AA_AA_EA;对于测试数据帧和初始数据帧,起始块中的数据可以是55_55_55_D5。
(2)Frame type表示帧类型块,其用于表示数据帧的类型。
可选地,若帧类型块中的数据是00,则表示初始数据帧;若帧类型块中的数据是01,则表示测试数据帧;若帧类型块中的数据是11,则表示地址数据帧;若帧数据块中的数据是10,则表示其他数据帧,即10为预留的,可以用于定义其他类型的数据帧。
(3)Slave num表示设备数目块,其用于定义自动控制***中从机设备的总个数。该设备数据目块仅在地址数据帧有效,即当帧类型块中的数据是11的情况才有效。
可以理解的是,若自动控制***中从机设备的总个数变化,则需要重新设定该设备数目块中的数据。可选地,该设备数目块中的数据最大可为64,其表示自动控制***最多可支持64个从机设备。
(4)Slave ID表示地址块,其用于定义每个从机设备的设备标识。
(5)Slave data表示有效数据块,其用于实现主机设备和从机设备的数据交互。每个从机设备均有对应的有效数据块。
(6)Frame num表示数据类型块,其用于表示有效数据块的类型。可以理解为,数据类型块可以用于区分有效数据块中的不同数据。
可选地,该数据类型块中的数据是1,则表示有效数据块的类型是电流,即该有效数据块中的数据是电流值;
(7)Slave byte表示数据长度块,其用于表示有效数据块的长度范围。可以理解为,数据长度块用于定义有效数据块中数据的长度范围。可选地,可以将数据长度块中的数据值设置为0-255,其表示有效数据块中数据的长度范围为1至256个字节。
该数据长度块仅在地址数据帧有效,即当帧类型块中的数据是11的情况才有效。
(8)FCS与ERR表示校验块,其用于记录主机设备和从机设备在通信过程中,出现异常的总次数和出现异常的从机设备。
下面将基于上述图5所示的数据帧结构,对主机设备与从机设备的通信过程中的三个阶段分别进行介绍。
针对上述步骤S202,可以通过地址数据帧确定出每个从机设备的设备标识,即第一阶段。本发明实施例提供了一种可能的实现方式,请参阅图6,其中,步骤S202可以包括以下步骤:
步骤202-1,主机设备发送地址数据帧;
例如,主机设备发送如图7所示的地址数据帧。该地址数据帧的中的起始块即Preamble与Sfd为AA_AA_AA_EA;帧类型块即Frame type为11。
设备数目块即Slave num为16,表示该自动控制***中共有16个从机设备。
数据长度块即Slave byte为0-255,表示定义的每个从机设备对应的有效数据块的长度范围为1至256个字节。
地址块即Slave ID为1,表示该地址数据帧的地址块的初始值为1。
步骤202-3,当前从机设备接收地址数据帧,根据地址数据帧获得对应的设备标识,并根据设备标识更新地址数据帧后,传输至下一个从机设备;
其中,第一个从机设备接收的地址数据帧是主机发送的,其它从机设备接收的地址数据帧是前一个从机设备发送的。
例如,当前从机设备为第一个从机设备,即如图4中的从机设备131A。
该从机设备131A接收到主机设备120发送的地址数据帧,将该地址数据帧中地址块对应的初始值即1作为其对应的设备标识。并且,对该初始值进行加1即对该地址块进行更新后,将地址数据帧传输给下一个从机设备即从机设备131B。
当从机设备为其它从机设备,即如4图中的从机设备131B。
该从机设备131B接收到前一个从机设备即从机设备131A发送的地址数据帧,将地址数据帧中地址块对应的更新值即2作为其对应的设备标识。并且,对该更新值进行加1即对该地址进行更新后,将地址数据帧传输给下一个从机设备。
步骤S202-5,当前从机设备将对应的设备标识发送给主机设备;
可选地,所有从机设备均得到对应的设备标识后,该从机设备集群可以向主机设备发送地址反馈帧,其地址反馈帧中包括每个从机设备的设备标识,主机设备根据该地址反馈帧,可以获得每个从机设备的设备标识。
可选地,在步骤S202-2中,地址数据帧传输至最后一个从机设备,如图4中的从机设备131X,该从机设备131X将地址数据帧中地址块对应的最终更新值作为其对应的设备标识且无需对地址块进行更新。
该从机设备131X将地址数据帧发送至第一个从机设备即从机设备131A,然后从机设备131A将地址数据帧中地址块对应的最终更新值发送给主机设备,主机设备根据该最终更新值可以确定该自动控制***中从机设备的总个数。
在确定出每个从机设备的设备标识后,执行上述步骤S204,主机设备对从机设备集群进行延迟补偿,即第二阶段。本发明实施例提供了一种可能的实现方式,请参图8,步骤S204可以包括以下步骤:
步骤S204-1,主机设备发送N个测试数据帧;
其中,N为大于2的自然数;
例如,主机设备依次发送3个如图9所示的测试数据帧。该测试数据帧的中的起始块即Preamble与Sfd为55_55_55_D5;帧类型块即Frame type为01。
数据类型块即Frame num为1,表示有效数据块中的数据为电流值。
该自动控制***中共有16个从机设备,则有16个有效数据块,即Slave-1data至Slave-16data。
步骤S204-3,从机设备集群中的任意一个目标从机设备依次接收到N个测试数据帧;
例如,从机设备集群中的任意一个目标从机设备,即每个从机设备均会依次接收到3个测试数据帧。
步骤S204-5,当目标从机设备接收到第一个测试数据帧,记录起始时刻;
例如,当每个从机设备接收到第一个测试数据帧时,记录接收到该第一个测试数据帧的时刻即为起始时刻。
步骤S204-7,目标从机设备接收第n个测试数据帧,根据起始时刻获得第n个测试数据帧的延迟时长,得到N-1个延迟时长;
其中,n为大于等于2且小于等于N的自然数;
例如,每个从机设备在接到第2个测试数据帧时,记录第2个测试数据帧对应的接收时刻,根据起始时刻计算出第2个测试数据帧的延迟时长。
每个从机设备在接收到第3个测试数据帧时,记录第3个测试数据帧对应的接收时刻。根据第2个测试数据帧对应的接收时刻,计算出第3个测试数据帧的延迟时长。每个从机设备得到2个延迟时长。
步骤S204-9,目标从机设备根据N-1个延迟时长,进行延迟补偿。
可选地,每个从机设备根据该N-1个延迟时长中的最大延迟时长进行延迟补偿,以确保自动控制***的同步性。如可以根据2个延迟时长中的最大延迟时长进行延迟补偿。
可选地,还可以根据每个从机设备的最大延迟时长,得到该自动控制***的延迟时长。
在进行延迟补偿后,主机设备与从机设备基于初始数据帧进行通信即第三阶段,针对上述步骤S208,本发明实施例提供了一种可能的实现方式。
请参阅图10,步骤S208可以包括以下步骤:
步骤S208A,当前从机设备接收初始数据帧,根据初始数据帧中对应的设备标识获取初始数据,根据初始数据从当前从机设备中获得目标数据,并将初始数据帧发送至下一个从机设备;
其中,第一个从机设备接收的初始数据帧是主机发送的,其它从机设备接收的初始数据帧是前一个从机设备发送的。
例如,主机设备发送如图11所示的初始数据帧。该初始数据帧的中的起始块即Preamble与Sfd为55_55_55_D5;帧类型块即Frame type为00。数据类型块即Frame num为1,表示有效数据块中的数据为电流值。该自动控制***中共有16个从机设备,则有16个有效数据块,即Slave-1data至Slave-16data。
当前从机设备为第一个从机设备,即如图4中的从机设备131A。
该从机设备131A接收到主机设备120发送的初始数据帧,根据该初始数据帧中其对应的设备标识,从有效数据块Slave-1data中获取到初始数据,且根据初始数据从其从机设备131A的本地存储空间中获取到目标数据,然后将初始数据帧传输至下一个从机设备即从机设备131B。
当前从机设备为其他从机设备,即如图4中的从机设备131B。
该从机设备131B接收到前一个从机设备即从机设备131A发送的初始数据帧,根据该初始数据帧中其对应的设备标识,从有效数据块Slave-2data中获取到初始数据,且根据初始数据从其从机设备131A的其本地存储空间中获取到目标数据,然后将该初始数据帧传输至下一个从机设备。
初始数据帧依次在每个从机设备间传输,以使每个从机设备根据其对应的设备标识得到初始数据,并根据该初始数据从自身本地存储空间中获取到目标数据,直至传输到最后一个从机设备,即如图4中的从机设备131X。
该从机设备131X获取到目标数据后,将该初始数据帧中的Slave-16data中的初始数据替换为目标数据,将该替换后的初始数据帧传输给其前一个从机设备。
每个从机设备接收到后一个从机设备传输的替换后的初始数据帧,将其对应的有效数据块中的初始数据替换为该从机设备的目标数据后,传输至前一个从机设备,直至传输到第一个从机设备如从机设备131A,该从机设备131A将包含所有目标数据的目标数据帧发送给主机设备120,以使主机设备120根据该目标数据帧控制从机设备131。
可选地,主机设备与从机设备基于初始数据帧进行通信过程中,可能从机设备会出现异常,从机设备集群基于初始数据帧得到目标数据帧后,可以将该目标数据帧发送给主机设备。
第一个从机设备将目标数据帧发送给主机设备,其目标数据帧中校验块即FCS与ERR记录有出现异常的总数和出现异常的从机设备。主机设备可以根据该目标数据中的校验块确定出现异常的从机设备,以对该异常的从机设备进行控制。
基于上述实施例中提供的自动控制***,若该自动控制***中从机设备总个数为16,数据帧的传输速率为100Mbps,有效数据块中的数据长度为29个字节,该自动控制***的延迟可以维持在500ns以内。即基于本发明实施例提高的控制方法和自动控制***,可以提高了***的同步性和扩展性。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤,下面给出一种自动控制***的实现方式。需要说明的是,本实施例所提供的自动控制***,其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同,为简要描述,本实施例部分未提及之处,可参考上述的实施例中相应内容。
自动控制***包括:主机设备、从机设备集群和总线,主机设备与从机设备集群通过总线通信连接,从机设备集群包括多个从机设备;
主机设备用于当从机设备集群中有新的从机设备加入,获得从机设备集群中的每个从机设备的设备标识;
主机设备用于对从机设备集群进行延迟补偿;
主机设备用于发送初始数据帧,初始数据帧包括每个从机设备的设备标识和初始数据;
从机设备集群用于接收初始数据帧,得到从机设备集群的目标数据帧,目标数据帧包括所有目标数据;
从机设备用于根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据。
从机设备集群用于将目标数据帧发送给主机设备,以使主机设备根据目标数据帧对从机设备进行控制。
可选地,主机设备还用于发送地址数据帧;
从机设备还用于接收地址数据帧,根据地址数据帧获得对应的设备标识,并根据设备标识更新地址数据帧后,传输至下一个从机设备;并且将从机设备将对应的设备标识发送给主机设备。其中,从机设备集群中的第一个从机设备接收的地址数据帧是主机发送的,其它从机设备接收的地址数据帧是前一个从机设备发送的。
可选地,从机设备集群中的第一个从机设备用于接收地址数据帧,将地址数据帧中的初始值作为对应的设备标识,并根据初始值对地址块进行更新后,传输至下一个从机设备;
从机设备集群中的其它从机设备用于接收地址数据帧,将地址数据帧中的更新值作为对应的设备标识,并根据更新值对地址块进行更新后,传输至下一个从机设备。
可选地,从机设备集群中的第一个从机设备还用于将最后一个从机设备接收到的地址数据帧中的最终更新值发送给主机设备,最终更新值表征全部从机设备的总个数。
可选地,主机设备还用于发送N个测试数据帧;N为大于2的自然数;
从机设备还用于依次接收到N个测试数据帧;当接收到第一个测试数据帧,记录起始时刻;当接收到第n个测试数据帧,根据起始时刻获得第n个测试数据帧的延迟时长,得到N-1个延迟时长;根据N-1个延迟时长,进行延迟补偿;n为大于等于2且小于等于N的自然数。
可选地,从机设备还用于接收初始数据帧,根据初始数据帧中对应的设备标识获取初始数据,根据初始数据从当前从机设备中获得目标数据,并将初始数据帧发送至下一个从机设备;其中,第一个从机设备接收的初始数据帧是主机发送的,其它从机设备接收的初始数据帧是前一个从机设备发送的。
可选地,主机设备还用于根据目标数据帧中的校验块,确定出异常的从机设备。
综上所述,本发明实施例提供了一种控制方法和自动控制***。动控制***包括主机设备、从机设备集群和总线,主机设备与从机设备集群通过总线通信连接,该从机设备集群包括多个从机设备。当从机设备集群中有新的从机设备加入,主机设备获得从机设备集群中每个从机设备的设备标识;主机设备对从机设备集群进行延迟补偿;主机设备发送初始数据帧,该初始数据帧包括每个从机设备的设备标识和初始数据;从机设备集群接收初始数据帧,每个从机设备根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据,得到从机设备集群的目标数据帧,该目标数据帧包括所有目标数据;从机设备集群将目标数据帧发送给主机设备,以使主机设备根据该目标数据帧对从机设备进行控制。从而在新增从机设备的情况下,可以给从机设备分配设备标识,通过延时补偿,提高了***的同步性,并且不需要专用的驱动设备,提高了***的扩展性,节省了成本,可以满足多种作业需求。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分,所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现方式中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外,在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种控制方法,其特征在于,应用于自动控制***,所述自动控制***包括主机设备、从机设备集群和总线,所述主机设备与所述从机设备集群通过所述总线通信连接,所述从机设备集群包括多个从机设备;所述方法包括:
当所述从机设备集群中有新的从机设备加入,所述主机设备获得所述从机设备集群中的每个所述从机设备的设备标识;
所述主机设备对所述从机设备集群进行延迟补偿;
所述主机设备发送初始数据帧,所述初始数据帧包括每个所述从机设备的设备标识和初始数据;
所述从机设备集群接收所述初始数据帧,每个所述从机设备根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据,得到所述从机设备集群的目标数据帧,所述目标数据帧包括所有目标数据;
所述从机设备集群将所述目标数据帧发送给所述主机设备,以使所述主机设备根据所述目标数据帧对所述从机设备进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述从机设备集群中的每个所述从机设备依次通信连接,且所述主机设备与所述从机设备集群中的第一个从机设备通过所述总线通信连接;
所述主机设备获得所述从机设备集群中的每个所述从机设备的设备标识的步骤,包括:
所述主机设备发送地址数据帧;
当前从机设备接收地址数据帧,根据所述地址数据帧获得对应的设备标识,并根据所述设备标识更新所述地址数据帧后,传输至下一个从机设备;
其中,所述第一个从机设备接收的地址数据帧是主机发送的,其它从机设备接收的地址数据帧是前一个从机设备发送的;
所述当前从机设备将对应的设备标识发送给所述主机设备。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一个从机设备接收的地址数据帧包括地址块及所述地址块对应的初始值,所述其它从机设备接收的地址数据帧包括所述地址块和所述地址块对应的更新值;
所述当前从机设备接收地址数据帧,根据所述地址数据帧获得对应的设备标识,并根据所述设备标识更新所述地址数据帧后,传输至下一个从机设备的步骤,包括:
在所述当前从机设备为所述第一个从机设备的情况下,所述当前从机设备接收地址数据帧,将所述地址数据帧中的初始值作为对应的设备标识,并根据所述初始值对所述地址块进行更新后,传输至下一个从机设备;
在所述当前从机设备为所述其它从机设备的情况下,所述当前从机设备接收地址数据帧,将所述地址数据帧中的更新值作为对应的设备标识,并根据所述更新值对所述地址块进行更新后,传输至下一个从机设备。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在所述主机设备对所述从机设备集群进行延迟补偿的步骤之前,所述方法还包括:
所述第一个从机设备将最后一个从机设备接收到的地址数据帧中的最终更新值发送给所述主机设备,所述最终更新值表征全部从机设备的总个数。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述主机设备对所述从机设备集群进行延迟补偿的步骤,包括:
所述主机设备发送N个测试数据帧;N为大于2的自然数;
所述从机设备集群中的任意一个目标从机设备依次接收到N个测试数据帧;
当所述目标从机设备接收到第一个测试数据帧,记录起始时刻;
所述目标从机设备接收第n个测试数据帧,根据所述起始时刻获得所述第n个测试数据帧的延迟时长,得到N-1个延迟时长;n为大于等于2且小于等于N的自然数;
所述目标从机设备根据N-1个延迟时长,进行延迟补偿。
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述从机设备集群接收所述初始数据帧,每个所述从机设备根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据的步骤,包括:
所述当前从机设备接收初始数据帧,根据所述初始数据帧中对应的设备标识获取初始数据,根据所述初始数据从所述当前从机设备中获得目标数据,并将所述初始数据帧发送至下一个从机设备;
其中,所述第一个从机设备接收的初始数据帧是主机发送的,其它从机设备接收的初始数据帧是前一个从机设备发送的。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标数据帧还包括校验块,在所述从机设备集群将所述目标数据帧发送给所述主机设备的步骤之后,所述方法还包括:
所述主机设备根据所述目标数据帧中的校验块,确定出异常的从机设备。
8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述地址数据帧还包括数据长度块,所述初始数据帧还包括每个所述从机设备对应的有效数据块;所述数据长度块用于表示所述有效数据块的长度范围。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述初始数据帧还包括数据类型块,所述数据类型块用于表征所述有效数据块的类型。
10.一种自动控制***,其特征在于,所述自动控制***包括主机设备、从机设备集群和总线,所述主机设备与所述从机设备集群通过所述总线通信连接,所述从机设备集群包括多个从机设备;
所述主机设备用于当所述从机设备集群中有新的从机设备加入,获得所述从机设备集群中的每个所述从机设备的设备标识;
所述主机设备用于对所述从机设备集群进行延迟补偿;
所述主机设备用于发送初始数据帧,所述初始数据帧包括每个所述从机设备的设备标识和初始数据;
所述从机设备集群用于接收所述初始数据帧,得到所述从机设备集群的目标数据帧,所述目标数据帧包括所有目标数据;
所述从机设备用于根据各自的设备标识和初始数据获得目标数据;
所述从机设备集群用于将所述目标数据帧发送给所述主机设备,以使所述主机设备根据所述目标数据帧对所述从机设备进行控制。
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