CN115167259A - 通过双控制器有效补偿控制的控制系统、控制方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统、控制方法及设备，其包括：第一控制器和第二控制器；第一控制器包括信号接收模块、中央处理模块、输出控制模块和通讯模块，第一控制器通过信号接收模块接收控制信号，控制信号被中央处理模块接收后进行信号处理，经信号处理后的控制信号被输出控制模块接收后与预存信号进行比较，若控制信号的信号名称在预存信号的识别范围内，则第一控制器通过通讯模块向第二控制器发出控制指令，第二控制器自输出控制模块接收控制信号后对该控制信号进行处理，并根据处理结果控制外部设备的执行机构动作。本发明通过两个控制器混合控制，缩短了控制周期，提升运算能力，显著提升了外部设备的运行速度。

Description

通过双控制器有效补偿控制的控制系统、控制方法及设备

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统、控制方法及设备。

背景技术

现有工业自动化控制技术中基本都是通过PLC(可编程逻辑控制器)完成单独控制，但是现有的PLC控制系统因自身扫描周期的限制无法达到更高的控制速度，在设备功能不变的情况下，单独的PLC控制系统无法实现测包机生产速度的提升，阻碍了生产，不利于生产效率的提升。

因此，亟需提出一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

现有的PLC控制系统因自身扫描周期的限制无法达到更高的控制速度，在设备功能不变的情况下，单独的PLC控制系统无法实现测包机生产速度的提升。本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统、控制方法及设备，采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统，其包括：第一控制器；第二控制器；所述第一控制器包括信号接收模块、中央处理模块、输出控制模块和通讯模块，所述第一控制器通过所述信号接收模块接收控制信号，所述控制信号被所述中央处理模块接收后进行信号处理，经信号处理后的控制信号被所述输出控制模块接收后与预存信号进行比较，若所述控制信号的信号名称在所述预存信号的识别范围内，则所述输出控制模块根据接收到的控制信号发出开关量控制信号，所述开关量控制信号控制外部设备的执行机构动作；

若所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内，则所述第一控制器通过所述通讯模块向所述第二控制器发出控制指令，所述第二控制器自所述输出控制模块接收所述控制信号后对该控制信号进行处理，并根据处理结果控制外部设备的PLC程序发出相应的处理指令。

上述技术方案进一步的，所述第一控制器的所述信号接收模块与人机交互界面信号连接，用户通过所述人机交互界面实现对所述第一控制器发出控制信号；所述中央处理模块内储存有所述预存信号，所述预存信号为所述第一控制器的可识别信号；所述输出控制模块包括逻辑运算单元，所述输出控制模块通过逻辑运算单元对接收到控制信号和所述预存信号进行比较。

进一步的，所述第一控制器自所述信号接收模块接收到的所述控制信号为数字量信号，所述第一控制器的中央处理模块将接收到的所述控制信号转换为逻辑指令，经所述中央处理模块进行运算后的控制信号被传送至所述输出控制模块，所述输出控制模块根据所述控制信号与所述预存信号的运算结果发出开关量控制信号；所述开关量控制信号是Ⅰ/O信号，所述Ⅰ/O信号控制所述外部设备的执行机构动作；所述外部设备包括测包机，所述开关量控制信号控制所述测包机关于插入部的真空吸嘴动作，若所述开关量控制信号为高电平，则所述开关量控制信号控制插入部真空吸嘴继续动作；若所述开关量控制信号为低电平，则所述开关量控制信号控制插入部真空吸嘴停止动作。

进一步的，当所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内时，所述输出控制模块向所述中央处理模块发送信号，所述中央处理模块接收所述信号并通过所述通讯模块向所述第二控制器发出控制指令，所述第二控制器接收该指令后自所述输出控制模块接收所述控制信号。

进一步的，所述第二控制器包括中央控制模块和高速驱动模块，所述中央控制模块包括微控制器处理单元、高速脉冲计数单元、高速时钟单元、高速光耦隔离输入单元、高速光耦隔离输出单元、调试单元、安全单元、电源管理单元和通信单元；所述第二控制器的所述中央控制模块接收自所述输出控制模块发出的控制信号，并在对所述控制信号进行解析后发出动作控制信号，所述第二控制器的所述高速驱动模块接收所述动作控制信号。

进一步的，所述中央控制模块通过所述高速光耦隔离输入单元接收控制信号，并通过所述微控制器处理单元对所述控制信号进行解析得到动作控制信号，所述动作控制信号通过所述高速光耦隔离输出单元发送至所述高速驱动模块；所述微控制器处理单元对所述控制信号进行解析时，通过所述高速时钟单元调整系统的时钟节拍，并通过所述高速脉冲计数单元变换产生高速脉冲，解析得到高速的动作控制信号；所述通信单元与所述第一控制器的通讯模块信号连接；所述高速驱动模块接收到所述动作控制信号后根据所述动作控制信号向外部设备发出驱动指令，所述外部设备根据所述驱动指令高速动作。

另一方面，本发明还提供一种通过双控制器有效补偿控制的控制方法，其包括：通过第一控制器的人机交互界面向所述第一控制器发出一个控制信号，所述第一控制器接收所述控制信号后进行信号处理，并将处理完成的控制信号发送至输出控制模块，所述输出控制模块将所述控制信号与所述第一控制器内存储的预存信号进行比较，若所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内，则所述第一控制器通过所述输出控制模块将所述控制信号发送至第二控制器，所述第二控制器接收所述控制信号后对其进行信号处理，并根据处理结果控制外部设备的执行机构动作；所述第一控制器内存储的预存信号为所述第一控制器的可识别信号。

上述技术方案进一步的，所述第一控制器与人机交互界面信号连接，用户通过所述人机交互界面向所述第一控制器发出控制信号，所述第一控制器接收所述控制信号后进行信号处理，并将处理完成的控制信号发送至输出控制模块，所述输出控制模块将所述控制信号与所述第一控制器内存储的预存信号进行逻辑运算，若所述控制信号的信号名称在所述预存信号的识别范围内，则所述输出控制模块根据接收到的控制信号发出开关量控制信号，所述开关量控制信号控制外部设备的PLC程序动作发出相应的处理指令。

进一步的，当所述输出控制模块比较得到所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内时，所述输出控制模块向所述第一控制器的中央处理模块发送信号，所述中央处理模块接收所述信号并通过所述第一控制器的通讯模块向所述第二控制器发出控制指令，所述第二控制器接收该指令后自所述输出控制模块接收所述控制信号，并对所述控制信号进行信号处理得到动作控制信号。

进一步的，所述第二控制器将处理得到的所述动作控制信号发送至所述第二控制器的高速驱动模块中，所述高速驱动模块根据所述动作控制信号向外部设备发出驱动指令，所述驱动指令控制外部设备的PLC程序发出指令，所述外部设备在其PLC程序的指令控制下调整对应执行机构的运行状态，所述高速驱动模块将所述外部设备的动作状态信号发送至所述第二控制器，所述第二控制器根据所述外部设备的动作状态信号调整发送至所述高速驱动模块的驱动指令，进而调整所述执行机构的运行状态。

再一方面，本发明还提供一种自动化包装设备，其包括上述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统；其还包括元器件处理装置，所述元器件处理装置用于将元器件植入至包装所述元器件的载带的收纳槽中，完成对所述元器件的安置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果中的一个或多个：

1.本发明提供一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统，该控制系统包括两个控制器，当第一个控制器满足控制需求时，直接通过第一个控制器完成控制要求，当第一个控制器不能满足控制需求时，通过第一个控制器向第二个控制器发出指令，此时，第二个控制器启动，并单独完成控制要求，因此，本发明所述的控制系统通过两个控制器混合控制，实现了缩短控制周期，提升运算能力的目标，在成本增加不大的情况下，显著提升了外部设备(测包机)的运行速度。

2.本发明所述第一控制器可以是PLC(可编程逻辑控制器)，第二控制器可以是MCU(微控制器)，两种控制器配合补偿控制可以显著提升控制速度，可在低成本的情况下提升约30％测包机的运行速度，有效提升行业生产效率。

3.本发明将可编程逻辑控制器作为第一控制器实现了人机界面的显示、信号控制以及设备主体运行逻辑的控制，将微控制器作为第二控制器实现了对超出可编程逻辑控制器运行速度的动作部分，可编程逻辑单元向微控制器控制单元发出相应指令，则微控制器的控制单元对该超出可编程逻辑控制器运行速度的动作部分进行补偿控制，该微控制器可以单独完成控制要求，第一控制器和第二控制器以此协作实现设备运行速度的大幅提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。

图1是本发明所述控制系统的作用原理系统框图；

图2为本发明所述控制系统的结构原理框图；

图3是在一种实施例中利用本发明所述控制系统控制测包机的多个执行机构的原理架构图；

图4是在一种实施例中本发明所述执行机构的结构示意图。其中：

01-CPU程序；02-PLC CPU模块；03-PLC扩展模块；04-仪表及传感器；

05-中间盘马达驱动板；06-中间盘马达编码器；07-高速控制基板；08-输出轨道马达驱动板(FEED马达驱动板)；09-输出轨道马达编码器(FEED马达编码器)；

010-电磁铁驱动板；011-执行机构；012-IO辅组基板；

100-第一控制器、110-中央处理模块、120-输出控制模块、130-通讯模块；

200-人机交互界面；

300-第二控制器、310-中央控制模块、311-微控制器处理单元、312-通信单元、313-高速脉冲计数单元、314-高速时钟单元、315-高速光耦隔离输入单元、316-高速光耦隔离输出单元、317-调试单元、318-安全单元、319-电源管理单元、320-高速驱动模块；

400-外部设备；

500-电磁铁轴；510-电磁铁；520-弹片；530-第一挡片；540-第二挡片；550-马达；560-编码器；570-齿轮；580-传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清查、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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

下面结合附图与实施例进一步说明本发明要旨。

实施例1：

现有的PLC控制系统因自身扫描周期的限制无法达到更高的控制速度，在设备功能不变的情况下，单独的PLC控制系统无法实现测包机生产速度的提升。为了解决上述问题，本发明提供一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统。可参见图1-4，图1是本发明所述控制系统的作用原理系统框图；图2为本发明所述控制系统的结构原理框图；图3是在一种实施例中利用本发明所述控制系统控制测包机的多个执行机构的原理架构图；图4是在一种实施例中本发明所述执行机构的结构示意图。

本发明所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统包括：第一控制器100和第二控制器300，所述第一控制器100包括信号接收模块、中央处理模块110、输出控制模块120和通讯模块130，所述第一控制器100通过所述信号接收模块接收控制信号，所述控制信号被所述中央处理模块110接收后进行信号处理，经信号处理后的控制信号被所述输出控制模块120接收后与预存信号进行比较，若所述控制信号的信号名称在所述预存信号的识别范围内，则所述输出控制模块120根据接收到的控制信号发出开关量控制信号，所述开关量控制信号控制外部设备400的执行机构动作。

若所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内，则所述第一控制器100通过所述通讯模块130向所述第二控制器300发出控制指令，所述第二控制器300自所述输出控制模块120接收所述控制信号后对该控制信号进行处理，并根据处理结果控制外部设备400的PLC程序发出相应的处理指令。

在一种实施例中，本发明所述的控制信号具有相应的命名，第一控制器内部存储有相应的信号处理规则，第一控制器通过对比信号名称来判断此控制信号是否需要交给第二控制器来处理。

在一种实施例中，将本发明所述的控制系统应用在测包机的系统控制上，则，上述第一控制器100可以是PLC(可编程逻辑控制器)，第二控制器300可以是MCU(微控制器)，外部设备400即为测包机。

那么，利用本发明所述的控制系统实现对测包机的系统控制，则该控制系统包括：

PLC(可编程逻辑控制器)和MCU(微控制器)，所述PLC(可编程逻辑控制器)包括信号接收模块、中央处理模块110、输出控制模块120和通讯模块130，所述PLC(可编程逻辑控制器)通过所述信号接收模块接收控制信号，所述控制信号被所述中央处理模块110接收后进行信号处理，经信号处理后的控制信号被所述输出控制模块120接收后与预存信号进行逻辑运算，若所述控制信号的信号名称在所述预存信号的识别范围内，则所述输出控制模块120根据接收到的控制信号发出开关量控制信号，所述开关量控制信号控制外部设备400的执行机构动作；

若所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内，则所述PLC(可编程逻辑控制器)通过所述通讯模块130向所述MCU(微控制器)发出控制指令，所述MCU(微控制器)自所述输出控制模块120接收所述控制信号后对该控制信号进行处理，并根据处理结果控制外部设备400的执行机构动作。该两种控制器配合补偿控制可以显著提升控制速度，可在低成本的情况下提升约30％测包机的运行速度，有效提升行业生产效率，现有测包机的运行速度大致在3600rpm/min，利用本发明所述控制系统的测包机的运行速度可达到4800rpm/min。

继续参见图1，本发明所述第一控制器100的所述信号接收模块与人机交互界面200信号连接，用户通过所述人机交互界面200实现对所述第一控制器100发出控制信号(该控制信号包括执行参数及控制指令)，这种人机交互的方式可以提高自动化程度，减少人工成本。

在一种实施例中，本发明所述中央处理模块110内储存有所述预存信号，所述预存信号可以是所述第一控制器100的可识别信号，也可以是信号处理规则，当控制信号不在第一控制器100的可识别信号内时，第一控制器100将该控制信号发送给第二控制器进行处理，或者第一控制器通过信号处理规则对比控制信号的信号名称来判断此控制信号是否需要交给第二控制器来处理。

在一种实施例中，本发明所述输出控制模块120包括逻辑运算单元，所述输出控制模块120通过逻辑运算单元对接收到控制信号和所述预存信号进行比较(比较也是逻辑运算的一种情况，进行比较运算，在此情况下也可将所述逻辑运算单元简称为比较器)。

在一种实施例中，本发明所述第一控制器100自所述信号接收模块接收到的所述控制信号为数字量信号，所述第一控制器100的中央处理模块110将接收到的所述控制信号转换为逻辑指令(该逻辑指令包括逻辑时序及运行参数)，经所述中央处理模块110进行运算后的控制信号被传送至所述输出控制模块120，所述输出控制模块120根据所述控制信号与所述预存信号的运算结果发出开关量控制信号。

在一种实施例中，本发明所述开关量控制信号是Ⅰ/O信号，所述Ⅰ/O信号控制所述外部设备400的执行机构动作。

在一种实施例中，本发明所述外部设备400可以是测包机，通过该控制系统进行控制的可以是测包机的插入部，也可以是测包机的其他部位，本实施例以控制测包机的插入部为例进行说明，那么在这种应用环境下，所述开关量控制信号可以控制所述测包机关于插入部的真空吸嘴的PLC程序，若所述开关量控制信号为高电平，则所述开关量控制信号控制插入部真空吸嘴的PLC程序以使得插入部真空吸嘴继续动作；若所述开关量控制信号为低电平，则所述开关量控制信号控制插入部真空吸嘴的PLC程序以使得插入部真空吸嘴停止动作。

在一种实施例中，当所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内时，所述输出控制模块120向所述中央处理模块110发送信号，所述中央处理模块110接收所述信号并通过所述通讯模块130向所述第二控制器300发出控制指令，所述第二控制器300接收该指令后自所述输出控制模块120接收所述控制信号。即控制信号要求的控制速度超出所述第一控制器100可控制的运行速度后，第二控制器300启动对该控制信号进行控制。

在一种实施例中，参见图2，本发明所述第二控制器300包括中央控制模块310和高速驱动模块320，所述中央控制模块310包括微控制器处理单元311、高速脉冲计数单元313、高速时钟单元314、高速光耦隔离输入单元315、高速光耦隔离输出单元316、调试单元317、安全单元318、电源管理单元319和通信单元312。所述第二控制器300的所述中央控制模块310接收自所述输出控制模块120发出的控制信号，并在对所述控制信号进行解析后发出动作控制信号，所述第二控制器300的所述高速驱动模块320接收所述动作控制信号。

本发明所述高速光耦隔离输入单元315/输出单元316可以对信号进行隔离、电平匹配，以增强系统稳定性；所述高速脉冲计数单元313可以实现高速脉冲的产生、变换、计算等功能；所述高速时钟单元314是整个系统的时钟节拍发生单元；所述电源管理单元319可以对整个系统的电源状态进行监控，确保系统的稳定性；所述通信单元312是第一控制器和第二控制器的通信桥梁可以实现通信协议的匹配、数据的发送接收与缓存；所述安全单元318可对控制板的状态信息进行匹配，确保软硬件的匹配；所述调试单元317是第一控制器和外部PC的通信接口，实现控制板的仿真、调试和编程等功能，总而言之，第二控制器的中央控制模块主要负责数据运算，逻辑时序，通信单元负责与第一控制器实时数据交互，高速脉冲计数单元负责高精度时序脉冲产生，高速时钟单元是系统的时钟发生器，光耦输入输出隔离是设备安全稳定要求电路，调试单元是程序烧写和调试功能，安全单元是实现电气防护功能，为了系统的稳定运行，上述结构组件需同时良好运行。

参见图1-2，设备通电后，电源管理单元319、高速时钟单元314随即启动，为整个系统提供工作条件。第二控制器300启动后进行内部初始化，将对安全单元318做必要的匹配和验证，此后根据程序逻辑，与第一控制器100通过通信单元312将必要运转参数相互设定与匹配，高速输入接口接收到第一控制器100的IO触发信号，第二控制器300的微控制器处理单元311进行运算，使得高速脉冲计数单元313根据一定的参数将高速脉冲通过输出口输出给高速驱动模块320。

在一种实施例中，本发明所述中央控制模块310通过所述高速光耦隔离输入单元315接收控制信号，并通过所述微控制器处理单元311对所述控制信号进行解析得到动作控制信号，所述动作控制信号通过所述高速光耦隔离输出单元316发送至所述高速驱动模块320；所述微控制器处理单元311对所述控制信号进行解析时，通过所述高速时钟单元314调整系统的时钟节拍，并通过所述高速脉冲计数单元313变换产生高速脉冲，解析得到高速的动作控制信号；所述通信单元312与所述第一控制器100的通讯模块130信号连接；所述高速驱动模块320接收到所述动作控制信号后根据所述动作控制信号向外部设备400发出驱动指令，所述外部设备400根据所述驱动指令高速动作。即该外部设备400接收该驱动信号后会根据该驱动信号传输的指令对自身执行机构的运行状态做出调整。

由上可知，本发明提供的一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统包括两个控制器，当第一个控制器满足控制需求时，直接通过第一个控制器完成控制要求，当第一个控制器不能满足控制需求时，通过第一个控制器向第二个控制器发出指令，此时，第二个控制器启动，并单独完成控制要求，因此，本发明所述的控制系统通过两个控制器混合控制，实现了缩短控制周期，提升运算能力的目标，在成本增加不大的情况下，显著提升了外部设备(测包机)的运行速度。

当然，本发明所述第一控制器100可以是PLC(可编程逻辑控制器)，第二控制器300可以是MCU(微控制器)，MCU(微控制器)的运算周期及运算速率较PLC(可编程逻辑控制器)为高，两种控制器配合补偿控制可以显著提升控制速度，可在低成本的情况下提升约30％测包机的运行速度，有效提升行业生产效率。

本发明将可编程逻辑控制器作为第一控制器实现了人机界面的显示、信号控制以及设备主体运行逻辑的控制，将微控制器作为第二控制器实现了对超出可编程逻辑控制器运行速度的动作部分，可编程逻辑单元向微控制器控制单元发出相应指令，则微控制器的控制单元对该超出可编程逻辑控制器运行速度的动作部分进行补偿控制，该微控制器可以单独完成控制要求，第一控制器和第二控制器以此协作实现设备运行速度的大幅提升。

实施例2：

本发明还提供一种通过双控制器有效补偿控制的控制方法，该控制方法建立在上述的控制系统之上，可以结合图1-4进行说明。该控制方法包括：

1、通过第一控制器100的人机交互界面200向所述第一控制器100发出一个控制信号；

2、所述第一控制器100接收所述控制信号后进行信号处理，并将处理完成的控制信号发送至输出控制模块120；

3、所述输出控制模块120将所述控制信号与所述第一控制器100内存储的预存信号进行比较，若所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内，则所述第一控制器100通过所述输出控制模块120将所述控制信号发送至第二控制器300，所述第二控制器300接收所述控制信号后对其进行信号处理，并根据处理结果控制外部设备400的执行机构动作。

上述的控制方法中，所述的第一控制器100内存储的预存信号为所述第一控制器100的可识别信号，该预存信号的存在是为了监测出超出第一控制器100能够控制的运行速度的控制信号，一旦接受到该种控制信号，则第一控制器100唤醒第二控制器300接收该控制信号，并通过第二控制器300实现控制要求。

在一种实施例中，可以将上述的第一控制器100与人机交互界面200信号连接，用户通过所述人机交互界面200向所述第一控制器100发出控制信号(该控制信号可以包括执行参数及控制指令)，所述第一控制器100接收所述控制信号后进行信号处理，并将处理完成的控制信号发送至输出控制模块120，所述输出控制模块120将所述控制信号与所述第一控制器100内存储的预存信号进行逻辑运算，若所述控制信号的信号名称在所述预存信号的识别范围内，则所述输出控制模块120根据接收到的控制信号发出开关量控制信号，所述开关量控制信号控制外部设备400的PLC程序动作发出相应的处理指令。即当控制信号是第一控制器100能够控制的运行速度的控制信号，那么可以通过第一控制器100直接进行控制，此时第二控制器300不参与控制。

在一种实施例中，当所述输出控制模块120比较得到所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内，所述输出控制模块120向所述第一控制器100的中央处理模块110发送信号，所述中央处理模块110接收所述信号并通过所述第一控制器100的通讯模块130向所述第二控制器300发出控制指令，所述第二控制器300接收该指令后自所述输出控制模块120接收所述控制信号，并对所述控制信号进行信号处理得到动作控制信号。

在一种实施例中，所述第二控制器300将处理得到的所述动作控制信号发送至所述第二控制器300的高速驱动模块320中，所述高速驱动模块320根据所述动作控制信号向外部设备400发出驱动指令，所述驱动指令控制外部设备400的PLC程序发出指令，所述外部设备400在其PLC程序的指令控制下调整对应执行机构的运行状态，所述高速驱动模块320将所述外部设备400的动作状态信号发送至所述第二控制器300，所述第二控制器300根据所述外部设备400的动作状态信号调整发送至所述高速驱动模块的驱动指令，进而调整所述执行机构的运行状态。

在一种实施例中，可利用本发明所述控制系统控制测包机的多个执行机构，可参见图3，本发明所述控制系统可控制测包机的中间盘马达驱动板05动作、驱动输出轨道马达驱动板08动作，以及测包机某个执行机构011动作，当第一控制器100的CPU程序01接收到一个控制信号后，第一控制器100的PLC CPU模块02可对控制信号进行识别或监测，若监测到该控制信号需由第二控制器300进行处理，则将信号发送至PLC扩展模块03，PLC扩展模块03相当于第二控制器300，PLC扩展模块03自仪表及传感器04中获取控制信号相关的其他参数，之后对中控制号进行解析，得到动作控制信号，并将该动作控制信号发送至高速控制基板07，高速控制基板07相当于第二控制器300的高速驱动模块320，高速控制基板07将该动作控制信号分别对应发送至输出轨道马达驱动板08的控制程序中，以及中间盘马达驱动板05的控制程序中。在一种情况下，在输出轨道马达驱动板08的动作过程中，输出轨道马达编码器09对输出轨道马达驱动板08的动作状态进行监控，得到动作状态信号，并通过该动作状态信号反作用调整输出轨道马达驱动板08的动作状态；在另一种情况下，在中间盘马达驱动板05的动作过程中，中间盘马达编码器06对中间盘马达驱动板05的动作状态进行监控，得到动作状态信号，并通过该动作状态信号反作用调整中间盘马达驱动板05的动作状态；在又一种情况下，高速控制基板07将动作控制信号发送至电磁铁驱动板010的控制程序中，电磁铁驱动板010根据该动作控制信号进行动作，进而控制与其相连的其它执行机构的动作，各个执行机构可以通过IO辅组基板012接收信号。

参见图4，所述电磁铁510安装在第一挡片530上，所述电磁铁510的电磁铁轴500穿过所述第一挡片530进而再穿过与所述第一挡片530相对设置的第二挡片540上，所述电磁铁轴500靠近所述第二挡片540的一端通过联轴器与测包机插入部真空吸嘴的一端相连，所述联轴器与所述第二挡片540之间还设置有一个弹簧，所述电磁铁轴510上还设置有金属弹片520，所述金属弹片520靠近所述电磁铁510的一端，且所述金属弹片520的两侧还分别设置有一个缓冲垫，可在所述第一挡片530和第二挡片540上分别设置有一个传感器探头，两个传感器探头相对设置，连接在所述电磁铁轴500上的金属弹片520在该两个传感器探头之间运动。当所述电磁铁510收到一个动作信号后，电磁铁510带动真空吸嘴向上运动(以图为例进行说明，其中向“上”或向“下”均是对照图示进行方向上的原理表述，不能理解为对运动方向上的限制)，此时，弹簧置于联轴器和第二挡片540之间被压缩，而电磁铁510的上移使得金属弹片520也更靠近第一挡片530上的传感器探头。

在另一种实施例中，图3中的执行机构可以是测包机插入部真空吸嘴，图3中的输出轨道马达驱动板08可以和另一个马达相连，将图3和图4结合，所述高速控制基板07将动作控制信号发送至电磁铁驱动板010的控制程序中，电磁铁驱动板010根据该动作控制信号进行动作，进而控制与其相连的电磁铁510上下往复运动，该高速控制基板07可以与一个编码器560相连，该编码器560对高速控制基板07的动作状态进行监控，得到动作状态信号，并通过该动作状态信号反作用调整高速控制基板07的动作状态；在一种情况下，输出轨道马达驱动板08可以和另一个马达550相连，该输出轨道马达驱动板08可控制马达550的动作状态，进而调整与马达550相连的齿轮570的运动状态。当然，在一台测包机中可以有多路电磁铁相关的执行机构，也可以有两路甚至更多路步进马达机构，总体的控制方法如本发明所述。

实施例3：

本发明还提供一种自动化包装设备，其不仅包括上述实施例所述的通过双控制器有效补偿控制的控制系统，其还包括元器件处理装置，所述元器件处理装置用于将元器件植入至包装所述元器件的载带的收纳槽中，完成对所述元器件的安置。

在一种实施例中，本发明所述的元器件处理装置，其能够实现对元器件的拾取、转运、检测以及植入，并将植入元器件的载带输送至后道工位处，以接收后道操作。

在一种实施例中，该元器件处理装置可以被用作物料封装装置的上料装置，从而将已植入元器件待被封装的载带输送至物料封装装置内。当然，该元器件处理装置也可能被用作其他元器件操作装置的上料装置，本实施例不作特别限制。

本发明提供的元器件处理装置，可采用真空管理方案，可以为元器件处理装置的使用、维护和维修提供非常有效的帮助，实现机器的智能化管理。需要注意的是，在本实施例中，所述元器件处理装置中的“处理”一词具有广义上的含义，对元器件的拾取、转运、检测、排除、下料、安置、贴装等，都可以称之为对元器件的处理。本实施例中的元器件可以包括芯片、电阻、电容等小型的元器件。

当然，所述元器件处理装置有很多种。有的元器件处理装置可以利用真空吸附的原理将元器件包装入载带内的收纳槽中，其中涉及元器件的上料(即元器件的拾取)、元器件的转运、元器件的检测、检测异常的元器件的排除、检测正常的元器件的植入(即元器件的安置)，其中的多个动作都需要通过真空吸附来完成。另外，也有的元器件处理装置的目的不是将所述元器件包装入载带中，而是将检测合格的元件器挑选出来，挑选出来的元器件被直接装入相关的容器中即可，其中涉及元器件的上料(即元器件的拾取)、元器件的转运、元器件的检测、检测异常的元器件的排除、检测正常的元器件的下料(将挑选出来的元器件被直接装入相关的容器中)等，其中的多个动作都需要通过真空吸附来完成。此外，还有的元器件处理装置用来将元器件贴装于比如电路板的载板上，其中涉及元器件的上料(即元器件的拾取)、元器件的转运、元器件的贴装等，其中的多个动作都需要通过真空吸附来完成。

本实施例提供的元器件处理装置接收载带上料装置上料的载带，同时也接收元器件上料装置上料的元器件，而元器件处理装置的主要功能即是将元器件植入至载带中，但为了保证产品质量，还于元器件处理装置中增加了检测功能，目的便是将不良控制在生产前端，减少返工成本。

所述元器件处理装置中设置有物料植入工位，于物料植入工位将上料的元器件植入载带中。也可将电气性能检测工序置于物料植入工位一并完成。当然，为了保证质量，也可于元器件上料过程中及物料植入工位处均进行电气性能检测，以此来大大降低植入坏料的概率。

下面详细说明将元器件包装入载带内的收纳槽中的过程：

在一种实施例中，所述元器件处理装置可以将元器件包装入载带内的收纳槽中。所述元器件可以是芯片等小型被动元器件。于元器件处理装置中设置有物料植入工位，元器件处理装置包括机台，以及设置于机台上的转盘、入料部、排料部、植入部和物料检测装置。

在一种实施例中，所述转盘在工作时被驱动的以转盘中心为轴进行单向转动，所述转盘包括设置于边缘上的多个凹槽。所述转盘的边缘部分上都均匀设置有凹槽。

在一种实施例中，元器件处理装置的所述入料部包括设置于机台上的入料真空吸嘴、设置于机台上的入料轨道、分离针和入位检测器。所述植入真空吸嘴通过管道与真空泵相连通。所述分离针受控的在阻挡位置和敞开位置之间移动。在所述分离针处于阻挡位置时阻挡所述入料轨道上的元器件。在所述分离针处于敞开位置时，所述分离针的顶端低于或等高于所述入料轨道的轨道面，所述入料真空吸嘴通过真空吸力将所述入料轨道上的元器件吸入位于所述入料真空吸嘴处的凹槽内，之后所述分离针再由常开位置恢复至阻挡位置。所述入位检测器被配置的检测所述元器件是否进入位于所述入料真空吸嘴处的凹槽内。所述转盘转动时，所述转盘的凹槽依次经过所述入料真空吸嘴，配合所述分离针在阻挡位置和敞开位置之间的往复运动，所述元器件逐个的被吸附至所述转盘的凹槽内。

在一种实施例中，随着所述转盘的转动，所述物料检测装置可以对被吸附至所述转盘的凹槽内的所述元器件依次进行电气性能检测及外观检测，比如阻值检测或容值检测，外观颜色检测及元器件摆位检测等。对于检测异常的元器件需要被从所述转盘中排除，所述排料部可以被配置来执行检测异常的元器件的排除工作。当然，对于检测正常的元器件，所述排料部不进行排除动作，需要吸附检测正常的元器件。

在一种实施例中，所述排料部包括设置于机台上的排料真空吸嘴、收料腔和电磁阀。所述电磁阀的第一端口与排料真空吸嘴连通，所述电磁阀的第二端口与所述真空泵连通，所述电磁阀的第三端口与出气泵连通。所述电磁阀受控可选的将第一端口与第二端口和第三端口中的一个连通。所述排料真空吸嘴通过电磁阀受控可选的与所述真空泵和出气泵中的一个连通。

在一种实施例中，对于检测正常的元器件，所述电磁阀使得所述排料真空吸嘴与所述真空泵连通，所述排料真空吸嘴通过真空吸力将检测正常的元器件吸附在位于所述排料真空吸嘴处的凹槽内。对于检测异常的元器件，所述电磁阀使得所述排料真空吸嘴与所述出气泵连通，所述排料真空吸嘴通过吹气推力将检测异常的元器件从位于所述排料真空吸嘴处的凹槽内吹出，被吹出的元器件掉落到所述收料腔中。随着所述转盘的转动，所述转盘边缘的凹槽会依次经过所述排料部的排料真空吸嘴，配合所述电磁阀的动作控制可以将检测正常的元器件保留住，将检测异常的元器件排除。

在一种实施例中，所述植入部包括植入真空吸嘴和植入驱动部。所述植入真空吸嘴通过管道与真空泵相连通。所述植入真空吸嘴将通过真空吸力将位于所述植入真空吸嘴处的凹槽内的元器件吸住并植入载带的收纳槽中。所述植入驱动部驱动所述植入真空吸嘴在取料位置和植入位置之间往复运动。所述植入真空吸嘴位于取料位置时，所述植入真空吸嘴向下运动后到达植入位置。所述植入真空吸嘴在所述取料位置时从将位于所述植入真空吸嘴处的凹槽内的元器件吸住，在植入位置时将吸住的元器件植入所述载带的收纳槽中。本实施例所述的植入真空吸嘴相当于上述实施例1所述的插入部真空吸嘴。

在一种实施例中，随着所述转盘的转动，所述转盘边缘的凹槽会依次先后经过所述入料真空吸嘴、所述排料真空吸嘴和所述植入真空吸嘴，配合所述分离针在阻挡位置和敞开位置之间的往复运动，所述元器件逐个的被吸附至所述转盘的凹槽内，配合所述电磁阀的动作控制可以将检测正常的元器件保留住，将检测异常的元器件排除，配合所述植入真空吸嘴的往复运动以及载带的向前运动，所述植入真空吸嘴可以将所述转盘边缘的凹槽内的元器件依次放入所述载带的容纳槽内，至此元器件处理装置完成元器件植入母带(载带)的工作。

在一种实施例中，本发明所述的元器件处理装置还包括载带驱动部。所述载带驱动部驱动载带经过所述植入部。所述载带上包括排成列的多个收纳槽以及排成列的载带孔。所述载带驱动部通过所述载带上的载带孔向前驱动所述载带的收纳槽依次经过所述植入真空吸嘴。

在一种实施例中，所述载带驱动部驱动载带经过所述植入部，并在元器件植入载带后带着载带继续向前移动到达机台上的外观检测工位，所述外观检测工位设置有检测窗口，检测窗口的正上方设置有图像检测装置，所述检测窗口具有一个放大镜片，该放大镜片可以放大收纳槽内的元器件，便于图像检测装置对元器件的图像识别，通过图像检测装置对元器件进行外观检查和摆位检查，确定元器件外观合格且正面朝上正确收纳于收纳槽内，若检测到元器件的外观不合格或摆位不正确，则任载带继续向前移动至筛除工位，所述筛除工位上设置有一个推拉板，当不合格的元器件移动到筛除工位后，开启推拉板将不合格的元器件取出，若未检测到元器件的不良，则载带经过筛除工位并继续向下一工位移动。

本实施例提供的元器件处理装置可以作为一组成部分，与载带上料装置、元器件上料装置及物料封装装置集成在一起构成整套物料自动包装设备使用。当元器件处理装置为作为整套物料自动包装设备的一个组成部分使用时，该元器件处理装置将收纳有元器件的载带上料至物料封装装置以接受后续的包装操作。

当然，该元器件处理装置也可以被作为其他类型的物料处理装置的上料装置使用，也可以单独作为一个元器件的处理设备来投入生产，在此不做特别限制。

将本发明所述的通过双控制器有效补偿控制的控制系统应用于本发明所述的自动化包装设备中，则可以实现设备提速，提升设备的控制效率提升产能。

综上所述，本发明提供一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统及控制方法，该控制系统包括两个控制器，当第一个控制器满足控制需求时，直接通过第一个控制器完成控制要求，当第一个控制器不能满足控制需求时，通过第一个控制器向第二个控制器发出指令，此时，第二个控制器启动，并单独完成控制要求，第二个控制器较第一控制器，其运算周期短且运算能力强，因此，本发明所述的控制系统通过两个控制器混合控制，实现了缩短控制周期，提升运算能力的目标，在成本增加不大的情况下，显著提升了外部设备(测包机)的运行速度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。

Claims (11)

1.一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统，其特征在于，其包括：

第一控制器；

第二控制器；

所述第一控制器包括信号接收模块、中央处理模块、输出控制模块和通讯模块，所述第一控制器通过所述信号接收模块接收控制信号，所述控制信号被所述中央处理模块接收后进行信号处理，经信号处理后的控制信号被所述输出控制模块接收后与预存信号进行比较，若所述控制信号的信号名称在所述预存信号的识别范围内，则所述输出控制模块根据接收到的控制信号发出开关量控制信号，所述开关量控制信号控制外部设备的执行机构动作；

若所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内，则所述第一控制器通过所述通讯模块向所述第二控制器发出控制指令，所述第二控制器自所述输出控制模块接收所述控制信号后对该控制信号进行处理，并根据处理结果控制外部设备的PLC程序发出相应的处理指令。

2.根据权利要求1所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统，其特征在于，所述第一控制器的所述信号接收模块与人机交互界面信号连接，用户通过所述人机交互界面实现对所述第一控制器发出控制信号；

所述中央处理模块内储存有所述预存信号，所述预存信号为所述第一控制器的可识别信号；

所述输出控制模块包括逻辑运算单元，所述输出控制模块通过逻辑运算单元对接收到控制信号和所述预存信号进行比较。

3.根据权利要求1所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统，其特征在于，所述第一控制器自所述信号接收模块接收到的所述控制信号为数字量信号，所述第一控制器的中央处理模块将接收到的所述控制信号转换为逻辑指令，经所述中央处理模块进行运算后的控制信号被传送至所述输出控制模块，所述输出控制模块根据所述控制信号与所述预存信号的运算结果发出开关量控制信号；

所述开关量控制信号是Ⅰ/O信号，所述Ⅰ/O信号控制所述外部设备的执行机构动作；

所述外部设备包括测包机，所述开关量控制信号控制所述测包机关于插入部的真空吸嘴动作，若所述开关量控制信号为高电平，则所述开关量控制信号控制插入部真空吸嘴继续动作；若所述开关量控制信号为低电平，则所述开关量控制信号控制插入部真空吸嘴停止动作。

4.根据权利要求1所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统，其特征在于，当所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内时，所述输出控制模块向所述中央处理模块发送信号，所述中央处理模块接收所述信号并通过所述通讯模块向所述第二控制器发出控制指令，所述第二控制器接收该指令后自所述输出控制模块接收所述控制信号。

5.根据权利要求1所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统，其特征在于，所述第二控制器包括中央控制模块和高速驱动模块，所述中央控制模块包括微控制器处理单元、高速脉冲计数单元、高速时钟单元、高速光耦隔离输入单元、高速光耦隔离输出单元、调试单元、安全单元、电源管理单元和通信单元；

所述第二控制器的所述中央控制模块接收自所述输出控制模块发出的控制信号，并在对所述控制信号进行解析后发出动作控制信号，所述第二控制器的所述高速驱动模块接收所述动作控制信号。

6.根据权利要求5所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统，其特征在于，

所述中央控制模块通过所述高速光耦隔离输入单元接收控制信号，并通过所述微控制器处理单元对所述控制信号进行解析得到动作控制信号，所述动作控制信号通过所述高速光耦隔离输出单元发送至所述高速驱动模块；

所述微控制器处理单元对所述控制信号进行解析时，通过所述高速时钟单元调整系统的时钟节拍，并通过所述高速脉冲计数单元变换产生高速脉冲，解析得到高速的动作控制信号；

所述通信单元与所述第一控制器的通讯模块信号连接；

所述高速驱动模块接收到所述动作控制信号后根据所述动作控制信号向外部设备发出驱动指令，所述外部设备根据所述驱动指令高速动作。

7.一种通过双控制器有效补偿控制的控制方法，其特征在于，其包括：

通过第一控制器的人机交互界面向所述第一控制器发出一个控制信号，所述第一控制器接收所述控制信号后进行信号处理，并将处理完成的控制信号发送至输出控制模块，所述输出控制模块将所述控制信号与所述第一控制器内存储的预存信号进行比较，若所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内，则所述第一控制器通过所述输出控制模块将所述控制信号发送至第二控制器，所述第二控制器接收所述控制信号后对其进行信号处理，并根据处理结果控制外部设备的执行机构动作；

所述第一控制器内存储的预存信号为所述第一控制器的可识别信号。

8.根据权利要求7所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制方法，其特征在于，所述第一控制器与人机交互界面信号连接，用户通过所述人机交互界面向所述第一控制器发出控制信号，所述第一控制器接收所述控制信号后进行信号处理，并将处理完成的控制信号发送至输出控制模块，所述输出控制模块将所述控制信号与所述第一控制器内存储的预存信号进行逻辑运算，若所述控制信号的信号名称在所述预存信号的识别范围内，则所述输出控制模块根据接收到的控制信号发出开关量控制信号，所述开关量控制信号控制外部设备的PLC程序动作发出相应的处理指令。

9.根据权利要求7所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制方法，其特征在于，当所述输出控制模块比较得到所述控制信号的信号名称不在所述预存信号的识别范围内时，所述输出控制模块向所述第一控制器的中央处理模块发送信号，所述中央处理模块接收所述信号并通过所述第一控制器的通讯模块向所述第二控制器发出控制指令，所述第二控制器接收该指令后自所述输出控制模块接收所述控制信号，并对所述控制信号进行信号处理得到动作控制信号。

10.根据权利要求9所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制方法，其特征在于，所述第二控制器将处理得到的所述动作控制信号发送至所述第二控制器的高速驱动模块中，所述高速驱动模块根据所述动作控制信号向外部设备发出驱动指令，所述驱动指令控制外部设备的PLC程序发出指令，所述外部设备在其PLC程序的指令控制下调整对应执行机构的运行状态，所述高速驱动模块将所述外部设备的动作状态信号发送至所述第二控制器，所述第二控制器根据所述外部设备的动作状态信号调整发送至所述高速驱动模块的驱动指令，进而调整所述执行机构的运行状态。

11.一种自动化包装设备，其特征在于，其包括权利要求1-6任一所述的一种通过双控制器有效补偿控制的控制系统；

其还包括元器件处理装置，所述元器件处理装置用于将元器件植入至包装所述元器件的载带的收纳槽中，完成对所述元器件的安置。

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