應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)，包括Powerlink總線、X2X總線、人機(jī)界面和路由器，Powerlink總線分別連接四個(gè)伺服控制器和主軸伺服驅(qū)動(dòng)器；X2X總線分別連接四個(gè)計(jì)數(shù)模塊、三個(gè)開關(guān)量輸入模塊和開關(guān)量輸出模塊。本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)完全解決了多軸向經(jīng)編機(jī)的多軸實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)、機(jī)器最高速度達(dá)到1000r/min和實(shí)時(shí)閉環(huán)調(diào)節(jié)時(shí)間小于千分之一秒的難題。由于系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制模塊和程序相對獨(dú)立，數(shù)據(jù)處理快，可靠性顯著提高，當(dāng)系統(tǒng)中的某程序或模塊出現(xiàn)故障時(shí)，不會影響到其他控制系統(tǒng)，因此系統(tǒng)維修方便、可維護(hù)性強(qiáng)。
【專利說明】應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般經(jīng)編機(jī)是由成圈機(jī)構(gòu)、送經(jīng)機(jī)構(gòu)、梳櫛橫移機(jī)構(gòu)、牽拉機(jī)構(gòu)、卷取機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。機(jī)械式經(jīng)編機(jī)是上述經(jīng)編機(jī)各種機(jī)構(gòu)為機(jī)械式的和以機(jī)械控制為主的經(jīng)編機(jī)。當(dāng)在編織生產(chǎn)復(fù)雜經(jīng)編花紋組織時(shí)，由于花紋完全組織中的每個(gè)橫列(由所有工作織針完成一個(gè)編織循環(huán)所形成的肩并肩的一系列線圈)(橫向上)的送經(jīng)量是不同(切換)的，與之相應(yīng)，牽拉及卷繞量也同樣是不同(切換)的，即每一橫列的送經(jīng)量、牽拉及卷繞量都是不同的，而同時(shí)人們又希望機(jī)器編織速度能提高，在這種情況下，機(jī)械式經(jīng)編機(jī)的各種機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)控制已不能適應(yīng)上述要求。
[0003]隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，對機(jī)械式經(jīng)編機(jī)最薄弱的環(huán)節(jié)變速送經(jīng)機(jī)構(gòu)、恒張力和變速牽拉機(jī)構(gòu)及卷取機(jī)構(gòu)進(jìn)行了 “電子式”的改進(jìn)和計(jì)算機(jī)控制，使其實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。
[0004]目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和經(jīng)編機(jī)的不斷發(fā)展，采用電子式的經(jīng)編機(jī)機(jī)構(gòu)和微機(jī)控制的經(jīng)編機(jī)編織具有多種花型的經(jīng)編織物己相當(dāng)普遍。但它們大多為集中控制，即用一臺計(jì)算機(jī)采用分時(shí)的方法對幾根經(jīng)軸、牽拉軸、卷繞軸等控制單元分別進(jìn)行分時(shí)控制。從微觀上來講分時(shí)控制是斷續(xù)的，要相隔幾個(gè)時(shí)間片才能再次循環(huán)到對該控制單元進(jìn)行一次控制；但由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度很高，從宏觀上來講控制還是連續(xù)的。集中控制方法的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單、性能較好、價(jià)廉，適應(yīng)機(jī)器速度不高，技術(shù)性能及技術(shù)指標(biāo)要求也不很高的情況，已得到廣泛的應(yīng)用。由于集中控制方法的核心是各被控單元循環(huán)分時(shí)共享一臺計(jì)算機(jī)的控制資源，因此一臺計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力的高低將直接影響被控單元多少和循環(huán)分時(shí)的時(shí)間要求，這將會限制機(jī)器速度的提高。
[0005]軸向經(jīng)編機(jī)具有三根經(jīng)軸、六根緯軸、一根牽拉軸、一根拖鏈軸、一根托布軸和一根摩擦卷繞軸等十三根高精度聯(lián)動(dòng)的軸系，并在編織同一橫列時(shí)經(jīng)軸、牽拉軸的速度是不一樣的，加之為了能使其高速地以lOOOr/min運(yùn)轉(zhuǎn)，要求機(jī)器的實(shí)時(shí)閉環(huán)調(diào)節(jié)的時(shí)問要小于千分之一秒。因此，采用一般的集中控制方法已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)其多軸實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)和機(jī)器速度提高的實(shí)時(shí)控制要求。
[0006]多軸向經(jīng)編機(jī)控制過程中最難解決的核心問題就是如何解決十三根軸之間并與主軸之間的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)問題，即它們之間既要有各自的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，又要有相互高速聯(lián)動(dòng)的關(guān)系。一般集中控制方法的控制模型簡單、價(jià)廉，它廣泛應(yīng)用于相對簡單的控制系統(tǒng)。使用一般集中控制方法，對多軸向經(jīng)編機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)控制，系統(tǒng)控制精度低、實(shí)時(shí)性差，不能滿足多軸向經(jīng)編機(jī)的系統(tǒng)控制要求。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng),徹底解決十三根軸之間并與主軸之間的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)問題。
[0008]一種應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)，包括Powerlink總線、X2X總線、人機(jī)界面和路由器，其中:
[0009]Powerlink總線分別連接第一伺服控制器、第二伺服控制器、第三伺服控制器、第四伺服控制器和主軸伺服驅(qū)動(dòng)器，主要用于向伺服系統(tǒng)高速實(shí)時(shí)地傳輸指令和返回執(zhí)行狀態(tài)，其次，執(zhí)行指令的故障、報(bào)警的狀態(tài)信息也從Powerlink總線反饋到人機(jī)界面進(jìn)行集中處理；
[0010]X2X總線分別連接第一計(jì)數(shù)模塊、第二計(jì)數(shù)模塊、第三計(jì)數(shù)模塊、第四計(jì)數(shù)模塊、第一開關(guān)量輸入模塊、第二開關(guān)量輸入模塊、第三開關(guān)量輸入模塊和開關(guān)量輸出模塊，主要用來操縱機(jī)器和傳輸各種測量值；
[0011]人機(jī)界面:進(jìn)行人工輸入輸出和顯示，由計(jì)算機(jī)對各控制單元、總線及路由器進(jìn)行
集中管理；
[0012]路由器:將Powerlink總線、X2X總線兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連起來以交換信息。
[0013]進(jìn)一步地，Powerlink總線中，第一伺服控制器、第二伺服控制器和第三伺服控制器通過交流伺服電機(jī)控制三根經(jīng)軸，第四伺服控制器控制牽拉軸，主軸伺服驅(qū)動(dòng)器通過機(jī)器主軸交流異步電機(jī)控制機(jī)器主軸；
[0014]進(jìn)一步地，X2X總線中，第一計(jì)數(shù)模塊、第二計(jì)數(shù)模塊和第三計(jì)數(shù)模塊分別控制三個(gè)測長編碼器，第四計(jì)數(shù)模塊控制機(jī)器主軸編碼器，第一開關(guān)量輸入模塊、第二開關(guān)量輸入模塊和第三開關(guān)量輸入模塊分別控制開車狀態(tài)、產(chǎn)量計(jì)數(shù)、紗線張力、油流動(dòng)檢測等機(jī)器運(yùn)行狀況，開關(guān)量輸出模塊則輸出緊急停止、斷紗診斷。
[0015]本發(fā)明具有的有益效果是:該系統(tǒng)完全解決了多軸向經(jīng)編機(jī)的多軸實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)、機(jī)器最高速度達(dá)到lOOOr/min和實(shí)時(shí)閉環(huán)調(diào)節(jié)時(shí)間小于千分之一秒的難題。由于系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制模塊和程序相對獨(dú)立，數(shù)據(jù)處理快，可靠性顯著提高，當(dāng)系統(tǒng)中的某程序或模塊出現(xiàn)故障時(shí)，不會影響到其他控制系統(tǒng)，因此系統(tǒng)維修方便、可維護(hù)性強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明框架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中:1、Powerlink總線，1011、第一伺服控制器，1021、第二伺服控制器，1031、第三伺服控制器，1041、第四伺服控制器，1051、主軸伺服驅(qū)動(dòng)器，2、X2X總線，2011、第一計(jì)數(shù)模塊，2012、第二計(jì)數(shù)模塊，2013、第三計(jì)數(shù)模塊，2014、第四計(jì)數(shù)模塊，2015、第一開關(guān)量輸入模塊，2016、第二開關(guān)量輸入模塊,2017、第三開關(guān)量輸入模塊,2018、開關(guān)量輸出模塊,3、人機(jī)界面，4、路由器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，下面通過具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明的功效。
[0019]一種應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)，包括Powerlink總線1、X2X總線2、人機(jī)界面3和路由器4，其中:
[0020]Powerlink總線I主要用于向伺服系統(tǒng)高速實(shí)時(shí)地傳輸指令和返回執(zhí)行狀態(tài)；其次，執(zhí)行指令的故障、報(bào)警的狀態(tài)信息也從Powerlink總線反饋到人機(jī)界面進(jìn)行集中處理。
[0021]Powerlink總線I分別連接第一伺服控制器1011、第二伺服控制器1021、第三伺服控制器2031、第四伺服控制器1041和主軸伺服驅(qū)動(dòng)器1051。
[0022]Powerlink總線I中，第一伺服控制器1011、第二伺服控制器1021和第三伺服控制器1031通過交流伺服電機(jī)控制三根經(jīng)軸，同樣，第四伺服控制器1041控制牽拉軸，主軸伺服驅(qū)動(dòng)器1051通過機(jī)器主軸交流異步電機(jī)控制機(jī)器主軸。
[0023]X2X總線2:主要用來操縱機(jī)器和傳輸各種測量值。
[0024]X2X總線2分別連接第一計(jì)數(shù)模塊2011、第二計(jì)數(shù)模塊2012、第三計(jì)數(shù)模塊2013、第四計(jì)數(shù)模塊2014、第一開關(guān)量輸入模塊2015、第二開關(guān)量輸入模塊2016、第三開關(guān)量輸入模塊2017和開關(guān)量輸出模塊2018。
[0025]X2X總線2中，第一計(jì)數(shù)模塊2011、第二計(jì)數(shù)模塊2012和第三計(jì)數(shù)模塊2013分別控制三個(gè)測長編碼器，第四計(jì)數(shù)模塊2014控制機(jī)器主軸編碼器，第一開關(guān)量輸入模塊2015、第二開關(guān)量輸入模塊2016和第三開關(guān)量輸入模塊2017分別控制開車狀態(tài)、產(chǎn)量計(jì)數(shù)、紗線張力、油流動(dòng)檢測等機(jī)器運(yùn)行狀況等十七個(gè)狀態(tài)，開關(guān)量輸出模塊2018則輸出緊急停止、斷紗診斷等十二種輸出狀態(tài)。
[0026]人機(jī)界面3:進(jìn)行人工輸入輸出和顯示，由計(jì)算機(jī)對各控制單元、總線及路由器進(jìn)行集中管理。
[0027]路由器4:將Powerlink總線1、X2X總線2兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連起來以交換信息。
[0028]在多軸向經(jīng)編機(jī)中，所有伺服電機(jī)都是以主軸為基準(zhǔn)，跟隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，由于主軸轉(zhuǎn)速快，可到20r/s，因此要求每個(gè)伺服控制器嚴(yán)格按程序設(shè)定的比例跟隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，即要求實(shí)時(shí)高速跟蹤，因此須用高速總線Powerlink總線1，以傳輸速率IOOMbps來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)聞速控制的目的。
[0029]而在多軸向經(jīng)編機(jī)中，對每一個(gè)開關(guān)量輸入和輸出的時(shí)間控制要求并不高，如輸入信號延時(shí)幾十毫秒，及輸出信號輸出后延時(shí)幾個(gè)或幾十微秒，均對輸入、輸出不構(gòu)成影響。所以，這些信號都由中速X2X總線2以傳輸速率2Mbp來傳輸實(shí)現(xiàn)。
[0030]在應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)中，Powerlink總線I將人機(jī)界面的指令分別傳入十三根高精度聯(lián)動(dòng)的軸系及主軸，再通過計(jì)算機(jī)中各自的模塊分別控制經(jīng)軸、牽拉軸和主軸等并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步運(yùn)行，同時(shí)將指令執(zhí)行的信息通過Powerlink總線I反饋給人機(jī)界面并顯示出來。
[0031]其核心是采用高速達(dá)到IOOMbps的實(shí)時(shí)總線對快速變化的被控制單元進(jìn)行分布式的控制，采用中速2Mbps的實(shí)時(shí)總線對變化相對較慢的控制單元進(jìn)行信息交換，兩條總線間的信息交換通過路由器進(jìn)行，再通過人機(jī)界面3、計(jì)算機(jī)進(jìn)行人工輸入輸出、顯示，對各控制單元、總線及路由器4進(jìn)行集中管理，構(gòu)成了由二條總線支撐的、由計(jì)算機(jī)組成的集中管理、分布式控制的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。
[0032]在多軸向經(jīng)編機(jī)的實(shí)際控制中，Powerlink總線I將人機(jī)界面3的指令分別傳入十三根高精度聯(lián)動(dòng)的軸系及主軸，再通過計(jì)算機(jī)中各自的模塊分別控制經(jīng)軸、牽拉軸和主軸等并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步運(yùn)行，同時(shí)將指令執(zhí)行的信息通過Powerlink總線I反饋給人機(jī)界面3并顯示出來。
[0033]如以經(jīng)軸控制為例，經(jīng)編指令通過Powerlink總線I傳送到相應(yīng)的經(jīng)軸伺服控制器，由伺服控制器按指令的要求控制交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)及實(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)各自的經(jīng)軸，確保三根經(jīng)軸的送經(jīng)量符合織物的要求。而經(jīng)軸實(shí)際送經(jīng)量則是經(jīng)X2X總線2傳輸?shù)铰酚善?，再由路由器4傳輸?shù)饺藱C(jī)界面3，人機(jī)界面3將由X2X總線2反饋的經(jīng)軸實(shí)際送經(jīng)量與經(jīng)編指令相比較，計(jì)算出經(jīng)軸轉(zhuǎn)速的修正值，并通過Powerlink總線I下達(dá)給相應(yīng)經(jīng)軸伺服控制器，調(diào)整該經(jīng)軸的轉(zhuǎn)速。這種高速實(shí)時(shí)閉環(huán)調(diào)節(jié)的時(shí)間小于千分之一秒。同樣，牽拉指令也通過Powerlink總線I傳送到牽拉軸的伺服控制器,再控制交流伺服電機(jī)將按工藝要求編織的織物以所要求的牽拉速度從經(jīng)編機(jī)上牽拉出來，同時(shí)將指令執(zhí)行的信息通過Powerlink總線I反饋給人機(jī)界面3并顯示出來。X2X總線2的計(jì)數(shù)模塊、開關(guān)量輸入模塊和開關(guān)量輸出模塊相應(yīng)控制紗線張力限位開關(guān)、安全繩開關(guān)、油加熱器開關(guān)、斷紗檢測開關(guān)等，還操控機(jī)器完成快車、慢車、緊急停止、復(fù)位等控制要求。
[0034]總之，應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)是由兩個(gè)高、中速傳輸速率總線與計(jì)算機(jī)組成的集中管理、分布式的高速實(shí)時(shí)閉環(huán)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不但能解決多軸向經(jīng)編機(jī)十三根軸系以及機(jī)器主軸之間有序的實(shí)時(shí)控制，而且完全能達(dá)到多軸向經(jīng)編機(jī)IOOOr / min的高速甚至更高速度的控制要求，以及有效控制高質(zhì)量復(fù)雜工藝組織的織物編織，也能有效地解決一般集中控制方法應(yīng)用于多軸向經(jīng)編機(jī)時(shí)會存在的實(shí)時(shí)誤差、可靠性低、維護(hù)困難、可擴(kuò)展性差等問題。綜上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個(gè)實(shí)施例對本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)，其特征在于，包括Power I ink總線、X2X總線、人機(jī)界面和路由器，其中: Powerlink總線分別連接第一伺服控制器、第二伺服控制器、第三伺服控制器、第四伺服控制器和主軸伺服驅(qū)動(dòng)器，主要用于向伺服系統(tǒng)高速實(shí)時(shí)地傳輸指令和返回執(zhí)行狀態(tài)，其次，執(zhí)行指令的故障、報(bào)警的狀態(tài)信息也從Powerlink總線反饋到人機(jī)界面進(jìn)行集中處理； X2X總線分別連接第一計(jì)數(shù)模塊、第二計(jì)數(shù)模塊、第三計(jì)數(shù)模塊、第四計(jì)數(shù)模塊、第一開關(guān)量輸入模塊、第二開關(guān)量輸入模塊、第三開關(guān)量輸入模塊和開關(guān)量輸出模塊，主要用來操縱機(jī)器和傳輸各種測量值； 人機(jī)界面:進(jìn)行人工輸入輸出和顯示，由計(jì)算機(jī)對各控制單元、總線及路由器進(jìn)行集中管理； 路由器:將Powerlink總線、X2X總線兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連起來以交換信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述Powerlink總線中，第一伺服控制器、第二伺服控制器和第三伺服控制器通過交流伺服電機(jī)控制三根經(jīng)軸，第四伺服控制器控制牽拉軸，主軸伺服驅(qū)動(dòng)器通過機(jī)器主軸交流異步電機(jī)控制機(jī)器主軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用在多軸向經(jīng)編機(jī)上的實(shí)時(shí)雙總線控制系統(tǒng)，其特征在于，所述X2X總線中，第一計(jì)數(shù)模塊、第二計(jì)數(shù)模塊和第三計(jì)數(shù)模塊分別控制三個(gè)測長編碼器，第四計(jì)數(shù)模塊控制機(jī)器主軸編碼器，第一開關(guān)量輸入模塊、第二開關(guān)量輸入模塊和第三開關(guān)量輸入模塊分別控制開車狀態(tài)、產(chǎn)量計(jì)數(shù)、紗線張力、油流動(dòng)檢測等機(jī)器運(yùn)行狀況，開關(guān)量輸出模塊輸出緊急停止、斷紗診斷。
【文檔編號】G05B19/418GK103488142SQ201310410476
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】姚建平 申請人:昆山市萬豐制衣有限責(zé)任公司