一種兩層架構的曝光機專用控制器控制程序開發方法
【專利摘要】本發明涉及一種兩層架構的曝光機專用控制器控制程序開發方法。該方法首先建立整個系統共用的統一的數據空間，邏輯控制程序和算法都基于采用統一的數據空間完成。將曝光機運動控制和安全對決部分獨立出來，通過算法的形式在引擎中實現。在數據空間中分配固定的地址作為算法參數區，算法的執行通過位數據控制。在邏輯控制程序中實現針對應用的邏輯流程定制，在需要運動控制或安全對決時，先完成參數傳遞，然后通過置位算法啟動標志的方式觸發相應算法的執行。本發明能使算法開發人員專注于算法的開發而不需要關心應用細節；面向應用的程序定制開發人員只需熟悉應用，而無需清楚具體技術的實現細節。
【專利說明】一種兩層架構的曝光機專用控制器控制程序開發方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于工業控制領域，特別是涉及一種兩層架構的印制電路板曝光機專用控制器控制程序開發方法。
【背景技術】
[0002]曝光機是現代制造印制電路板⑴⑶)必不可少的設備，它完成制造中的圖形轉移工藝，將圖(⑶即現圖)通過光繪成底片，再將底片影像轉移到裸銅板上，經曝光固化將需要留下的線條、焊盤與需要蝕刻掉的部分區分開來，完成圖形的轉移。早期以手動曝光機為主，底片與板對位是靠人眼評判手工對位，批量對位精度在10011111左右。隨著電子信息工業的飛快發展，高密度板？(?需求量大增，其對位精度要求高達正負1011111左右，已超過人眼分辨極限。因此，近年來各曝光機生產企業和研究機構都在開展全自動曝光機的研究，以高分辨攝像頭代替人員，由伺服電機驅動的自動對位替代人工對位。相應的，控制系統也比傳統曝光機功能更復雜，控制程序開發難度也加大了。
[0003]傳統的曝光機控制系統以？IX為主，也有基于工控機的軟？IX技術。后來隨著曝光機功能的不斷增強，特別是增加了自動對位結構后控制系統需要具備運動控制功能。傳統的？IX控制必須擴展運動控制模塊，成本大幅度上升。有些設備中為了保護昂貴的對位用的高分辨率攝像頭和[￡0光源，增加了防碰撞的限位傳感器。同時為了防止控制系統處理器引腳失效造成的傳感器失效，需要帶安全功能的控制，而帶安全功能的價格昂貴。此外，？IX是通用控制系統，企業無法實現定制化和個性化開發，造成了企業間同質化競爭。隨著生產企業個性化定制和降低成本的需要，逐步以專用控制器代替了通用控制。但是專用控制器的程序以或匯編語言開發，開發難度大。尤其是隨著運動控制功能和安全功能的加入，算法更加復雜。大大超出了一般開發人員的能力范圍，使得大量企業無力完成專用控制系統程序的開發。另一方面，曝光機的用戶經常會提出個性化的定制需要，為了滿足不同的個性化需求，控制程序需要重復編寫，工作量大，周期長，難以及時響應市場需要。企業往往需要培養一批專業的技術人員完成程序的開發，給企業造成了很重的負擔。
[0004]因此比較理想的方案是在采用專用控制器的同時，能降低控制程序的開發難度，將固定的算法和易變的面向應用的控制部分分開，并屏蔽硬件。硬件驅動和算法由專業人員完成，然后提供給面向具體應用的定制人員完成針對用戶特殊需求的產品控制程序定制開發，開發采用圖形化技術和復用技術，最理想的方案是采用原先？IX的程序開發方法，方便應用開發人員快速掌握。
【發明內容】
[0005]本發明的目的就是針對現有采用專用控制器的印制電路板曝光機控制系統控制程序開發中存在的不足，提供了一種基于兩層架構的印制電路板曝光機專用控制系統控制程序開發方法。
[0006]一種兩層架構的曝光機專用控制器控制程序開發方法，將控制程序分成相對穩定的引擎及算法程序模塊和易變的邏輯控制程序模塊。基于統一的數據空間完成算法程序和邏輯控制程序的開發。邏輯控制程序通過圖語言在程序設計環境中，以算法程序模塊為基礎完成程序的開發。
[0007]所述的相對穩定的引擎及算法程序模塊，算法程序模塊在引擎程序中，包括曝光機控制所需的運動控制算法和安全開關及限位信號的安全對決算法。算法只是功能框架，沒有實際參數，無法獨立運行，只能被邏輯控制程序調用執行。
[0008]所述的邏輯控制程序，基于引擎程序中的算法程序模塊，以圖形化的語言作為開發手段，實現設備的邏輯流程控制。邏輯控制程序實現時不涉及硬件環境，只需具體應用需求的控制邏輯流程。邏輯控制程序可執行文件通過引導程序實現動態下載或加載。
[0009]所述的基于引擎程序中的算法程序模塊，當需要運動控制或安全對決時，邏輯控制程序通過調用算法模塊實現，調用時首先傳遞算法所需的參數，然后觸發算法執行。
[0010]所述的基于統一的數據空間，邏輯控制程序和算法程序采用統一的數據空間，實現邏輯控制程序和算法程序間的數據交互、算法驅動和狀態反饋。
[0011]本發明的有益效果是:通過將算法實現和面向應用的邏輯程序分開，使每層開發人員都能專注于各自任務的開發。一方面可以減少高級開發人員數量，減輕企業負擔。另一方面，能快速完成面向特定應用需求的控制程序定制開發，提高快速響應市場變化的能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為曝光機控制程序組成示意圖。
[0013]圖2為兩層式程序結構示意圖。
[0014]圖3為公共數據區示意圖。
[0015]圖4為算法狀態遷移示意圖。
【具體實施方式】
[0016]帶對位機構的印制電路板[￡0曝光機控制系統需要實現光源強度、光源開關、氣泵、開關信號檢測、安全信號檢測、限位信號檢測、上下臺框的運動控制、自動對位機構的運動控制、安全信號對決工作，還需要通過人機界面設置參數。本發明的一種兩層架構的印制電路板曝光機專用控制器控制程序開發方法，將控制系統程序分成邏輯控制程序和引擎程序及其中的算法兩部分，邏輯控制程序可執行文件通過引導程序下載，如圖1所示。將光源強度、光源開關、氣泵、開關信號檢測、安全信號檢測、限位信號檢測控制功能在邏輯控制程序中實現。上下臺框的運動控制、自動對位機構的運動控制和安全信號對決工作等相對獨立和固定的功能，其算法框架在引擎中實現，參數由邏輯控制程序傳入并在邏輯控制程序中觸發執行。與人機界面的通信工作在引擎程序中完成。引擎程序是相對穩定和固化的，不需針對應用需要進行頻繁的更改，除非是改進算法或新增算法時。此外，和底層硬件相關的驅動等也在引擎程序中完成。邏輯控制程序則會根據具體的應用需要進行定制開發，如圖2所示。【具體實施方式】如下:
1、建立統一的數據區首先根據曝光機控制需要，包括輸入輸出點數、運動控制通道數、定時器數、計數器數為程序建立一張數據表，表中記錄了各類資源數，如可用的輸入點數、輸出點數、⑶!)光源強度控制的模擬量控制輸出路數。最大的運動控制通道數，為了實現多路同步控制，為每個通道的運動控制算法分配獨立的參數區和算法的啟動標志及狀態標志。
[0017]在曝光機控制器啟動初始化時，在內存中開辟一塊專用的公共數據區，并將公共數據區按類型分成數字信號輸入數據區數字信號輸出數據區(”、輔助位數據區⑶)、字節數據區(0)等幾個區域，如圖3所示。其中位數據區(1區)中固定兩個數據區，一個是算法執行觸發標志區，用來觸發算法的執行。一個是算法狀態區，用來表示算法的狀態，如停止還是運行。0區表示字節類數據，其中固定兩個區用于算法參數區和數據交換區。算法參數區是算法實現時所需參數的存儲地址。數據交換區用于在邏輯控制程序和引擎程序間交換數據。
[0018]在使用時都以相對于各個區起始地址的偏移量作為數據地址，如01000表示0區數據第1000個字節的地址。在程序中通過計算得到各個數據的絕對地址。
[0019]2、曝光機運動控制算法和安全對決算法框架的實現
曝光機運動控制算法和安全對決算法框架(以下簡稱算法)由專業開發人員通過語言或匯編語言開發。算法在實現時只是功能框架，所有的參數都以算法參數區中的數據地址表示，每個算法的參數地址是獨立的。每個算法都以算法執行觸發標志區的數據為啟動條件，當數據為1時，算法執行，為0時不執行。因此在引擎中實現的算法是無法自主執行的，必須通過邏輯控制程序傳遞參數并設置啟動標志后才能執行。引擎程序啟動后進入無限循環，在每個循環中都判斷算法執行觸發標志區的數據，一旦判斷到有置位的數據時，首先將置位的數據清除，然后啟動對應的算法執行，并在算法對應的狀態標志區中置位，表示算法處于運行狀態。算法執行完以后，清除置位的狀態標記。
[0020]算法的狀態集合如圖4所示。觸發標志值集合13=10！！，0^}，由邏輯控制程序調用觸發，在引擎中清除。運行狀態集合1^=11'皿，001)}，在引擎中設置和清除。當向執行機構發出運行指令后，將運行狀態設置為I'皿，一直到運行結束，運行狀態被設置為#叩，用來表示算法的運行狀態。笛卡爾積13X1^表示所有可能的狀態組合，即對任意算法狀態的取值都是13 X”的元素。
[0021]〈0打，8丨013?表示算法處于義013狀態，在該狀態下當觸發標志從0打被置為011時，〈0！！，0叩? 標記進入卩冊辦狀態，在該狀態下算法隨時可以被調度執行，在執行前觸發標志被清除，防止重復執行，同時將運行標志置為I'皿，表示算法處于運行狀態，然后進入狀態尺皿，當算法運行結束后運行狀態標志被清除，重新進入31:01)狀態。
[0022]3、曝光機邏輯控制程序實現
邏輯控制程序通過圖語言在圖編程環境中實現，可以通過⑶、等圖形化語言作為開發手段。邏輯控制程序功能是根據輸入信號狀態和當前機器狀態確定輸出及按條件啟動算法執行，輸出包括數字量輸出、模擬量輸出或運動輸出。邏輯控制程序通過掃描曝光機輸入信號，包括開關信號、限位信號等，根據控制程序運行結果產生輸出信號。如果需要運動，則需要調用運動控制算法。和運動控制相關的功能通過調用引擎中的運動控制算法模塊實現，首先將算法所需的參數從參數交換區搬移到算法對應的參數區中，然后通過向控制算法執行啟動標志置位實現算法的觸發執行。發出執行標志后，判斷算法的狀態，一直到狀態為停止時，表示運動控制算法已運行結束，然后完成后續的工作。
[0023]參數交換區位于掉電保持區，數據來源于人機界面設置的參數，主要是和運動相關的速度、加減速度、運行距離等參數信息。
[0024]為了保證安全，避免因處理器引腳失效引起的限位信號失效，在控制系統中通過雙處理器對決的方式實現安全控制。在啟動運動前及運動過程中，在邏輯控制程序的每個執行周期內，都要通過調用引擎中的安全對決算法完成直接送入主處理器的安全開發及限位開關信號與通過通信方式從安全從處理器發送過來的安全開關及限位開關信號之間數據的對決。在對決算法執行前，邏輯控制程序先清除上一次的對決結果，然后通過置對決算法啟動位的方式啟動對決算法執行，然后判斷對決算法狀態。當狀態為結束時，讀取對決結果數據區，如果對決結果一致，則完成正常的控制工作。如果對決失敗，則置緊急停止標志，停止設備的運行，并給出告警信息。
[0025]4、引導程序的實現
引導程序完成邏輯控制程序可執行文件的動態下載或加載過程。動態下載通過通信鏈路實現。需要下載時首先由？端的編程平臺發出下載請求，在引擎程序中判斷到有下載請求后進行控制器重啟并進入引導程序，在引導程序中接受？端編程平臺下發的邏輯控制程序可執行文件。還有一種方式是通過30卡等存儲設備實現。在上電啟動時，判斷是否有80卡且30卡中有邏輯控制程序可執行文件，如果存在需要更新的邏輯程序可執行文件，引導程序將可執行文件搬移到控制器幾八別的地址空間中。
[0026]以上所述僅為本發明的一個實施例子，但不能以此限制本發明的范圍，凡依據本發明所做的結構上的變化，只要不失本發明的要義所在，都應視為落入本發明保護范圍之內受到制約。
【權利要求】
1.一種兩層架構的曝光機專用控制器控制程序開發方法，其特征在于:將控制程序分成相對穩定的引擎及算法程序模塊和易變的邏輯控制程序模塊；基于統一的數據空間完成算法程序和邏輯控制程序的開發；邏輯控制程序通過圖語言在程序設計環境中，以算法程序模塊為基礎完成程序的開發。
2.權利要求1所述一種兩層架構的曝光機專用控制器控制程序開發方法，其特征在于:相對穩定的引擎及算法程序模塊是指算法程序模塊在引擎程序中，包括曝光機控制所需的運動控制算法和安全開關及限位信號的安全對決算法；算法只是功能框架，沒有實際參數，無法獨立運行，只能被邏輯控制程序調用執行。
3.權利要求1所述的一種兩層架構的曝光機專用控制器控制程序開發方法，其特征在于:邏輯控制程序是指基于引擎程序中的算法程序模塊，以圖形化的語言作為開發手段，實現設備的邏輯流程控制；邏輯控制程序實現時不涉及硬件環境，只需具體應用需求的控制邏輯流程；邏輯控制程序可執行文件通過引導程序實現動態下載或加載。
4.權利要求2所述的一種兩層架構的曝光機專用控制器控制程序開發方法，其特征在于:基于引擎程序中的算法程序模塊，當需要運動控制或安全對決時，邏輯控制程序通過調用算法程序模塊實現，調用時首先傳遞算法所需的參數，然后觸發算法執行。
5.權利要求1所述的一種兩層架構的曝光機專用控制器控制程序開發方法，其特征在于:基于統一的數據空間是指邏輯控制程序和算法程序采用統一的數據空間，實現邏輯控制程序和算法程序間的數據交互、算法驅動和狀態反饋。
【文檔編號】G03F7/20GK104317560SQ201410486309
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】鄔惠峰 申請人:杭州電子科技大學