本發(fā)明涉及電子軸技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于時(shí)鐘總線播報(bào)機(jī)制的電子軸生成方法。
背景技術(shù)：
電子軸是一種基于控制兩個(gè)以上伺服電機(jī)在多個(gè)傳動點(diǎn)同步運(yùn)轉(zhuǎn),替代機(jī)械傳動主軸的關(guān)鍵性技術(shù)。目前的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在輪轉(zhuǎn)式印刷機(jī)制造領(lǐng)域。
但是，自從1994年博世.力士樂(boschrexroth)公司和德國高寶印刷設(shè)備公司研制出全球第一臺電子軸傳動印刷機(jī)，時(shí)至今日，國內(nèi)所采用的電子軸系統(tǒng)均為進(jìn)口。國內(nèi)的一些院校及工控公司做了大量的探索和研究，但沒有成功的產(chǎn)品上市，只是在進(jìn)口電子軸的基礎(chǔ)上做一些應(yīng)用層面的開發(fā)，包括國內(nèi)幾家代表性的依靠印刷機(jī)套色系統(tǒng)發(fā)展起來的公司，如渭南的科賽，武漢的華茂等。
通過對電子軸控制系統(tǒng)的專利檢索，唯一的一項(xiàng)是西安德高印染自動化工程有限公司于2007年申請的專利。專利授權(quán)公告號：200963929，此新型實(shí)用專利并未體現(xiàn)出電子軸的概念，也就是并未使用運(yùn)動控制領(lǐng)域所公認(rèn)的在系統(tǒng)內(nèi)生成虛擬主軸，然后與虛擬的電子齒輪相嚙合的方法。根本區(qū)別在于，電子軸系統(tǒng)控制的伺服電機(jī)同步運(yùn)算的采樣數(shù)據(jù)是伺服電機(jī)與虛擬軸之間的相位偏差，而此專利同步運(yùn)算的采樣數(shù)據(jù)是光電眼檢測到的印刷品的套色偏差。此專利所采用的技術(shù)方案在理論上錯(cuò)誤，在應(yīng)用中也是失敗。
電子軸是一項(xiàng)軟件和硬件緊密結(jié)合的運(yùn)動控制技術(shù)。因此，目前均由國外生產(chǎn)運(yùn)動控制系統(tǒng)軟件和伺服電機(jī)及驅(qū)動器的大型公司所掌握。并且，出于技術(shù)保密的原因，他們的電子軸控制技術(shù)是非開放性，封閉的。也就是，軟件硬件是個(gè)整體，不能分開使用。它們所使用的通訊協(xié)議都是各成一家，不能通用。這也是國產(chǎn)電子軸系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用艱難的一個(gè)根本性原因。
出于電子軸控制系統(tǒng)的時(shí)鐘要求，國外都采用了集中控制系統(tǒng)，通過一顆cpu的時(shí)鐘生成電子軸，然后通過高速通訊將各個(gè)傳動點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳遞給此cpu(pcc高性能可編程計(jì)算機(jī)控制器)進(jìn)行運(yùn)算，將運(yùn)算后的結(jié)果再反饋給各個(gè)傳動點(diǎn)。這種集中控制系統(tǒng)的運(yùn)算能力相較于分布式系統(tǒng)偏低，僅為后者的20％，同時(shí)程序結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種基于時(shí)鐘總線播報(bào)機(jī)制的電子軸生成方法，其采用分布式系統(tǒng)，具有開放性，融合國產(chǎn)伺服驅(qū)動器，打破國外的技術(shù)壟斷，提高了電子軸系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)和運(yùn)算能力，簡化了程序結(jié)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：一種基于時(shí)鐘總線播報(bào)機(jī)制的電子軸生成方法，包括總站控制器，所述總站控制器設(shè)有脈沖生成模塊和總線通訊模塊，所述總站控制器外設(shè)有人機(jī)界面觸摸屏，并通過總線通訊模塊與多個(gè)分站控制器連接，該分站控制器設(shè)有時(shí)鐘脈沖接收模塊和總線通訊模塊，并與伺服電機(jī)驅(qū)動器和電機(jī)編碼器相連接，各分站控制器通過通訊線連接伺服驅(qū)動器，所述電機(jī)編碼器信號線連接伺服驅(qū)動器，并通過伺服驅(qū)動器將電機(jī)編碼器訊號線連接到總站控制器。
上述電子軸生成機(jī)制和算法包括以下步驟：
1)利用總控制器的脈沖生成模塊生成時(shí)鐘脈沖，并通過時(shí)鐘總線向各分站控制器進(jìn)行發(fā)送，各分站控制器通過時(shí)鐘脈沖接收模塊接收時(shí)鐘脈沖；
2)總站控制器利用通訊模塊向各分站控制器傳送電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度數(shù)值；
3)各分站控制器分別向所連接的伺服驅(qū)動器發(fā)送電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度數(shù)值；
4)伺服電機(jī)編碼器將脈沖信號傳送給伺服電機(jī)驅(qū)動器，伺服電機(jī)驅(qū)動器將編碼器脈沖信號傳送給分站控制器；
5)各分站控制電子軸生成的算法包括以下步驟：
a、利用接收到的速度數(shù)值，計(jì)算在一個(gè)時(shí)鐘周期中，伺服電機(jī)編碼器理論上產(chǎn)生的脈沖數(shù)，該脈沖數(shù)為虛擬電子軸產(chǎn)生的脈沖數(shù)；
b、利用計(jì)數(shù)器讀取在一個(gè)時(shí)鐘周期中，實(shí)際接收到的電機(jī)編碼器脈沖數(shù)；
c、計(jì)算實(shí)際接收到的電機(jī)編碼器脈沖數(shù)與虛擬電子軸產(chǎn)生的脈沖數(shù)的差值，通過該差值結(jié)合控制算法，并以通訊的方式向伺服驅(qū)動器發(fā)送修正后的轉(zhuǎn)速值，伺服驅(qū)動器會調(diào)整電機(jī)追隨此數(shù)值的轉(zhuǎn)速，從而消除偏差。
進(jìn)一步的，所述時(shí)鐘總線依次連接總站控制器的時(shí)鐘脈沖生成模塊和各分站控制的時(shí)鐘脈沖接收模塊，所述通訊總線依次連接總控制器的通訊模塊和各分站控制器的通訊模塊。
優(yōu)選的，所述總線通訊模塊為can通訊模塊。
優(yōu)選的，所述控制算法為pid運(yùn)算調(diào)整轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明的有益效果在于：采用該方法使電子軸控制成為多cpu并行運(yùn)算的先進(jìn)的分布式控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的運(yùn)算速度超過國外的同類產(chǎn)品；采用分布式系統(tǒng)，具有開放性，融合國產(chǎn)伺服驅(qū)動器，打破國外的技術(shù)壟斷，提高了電子軸系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)和運(yùn)算能力，簡化了程序結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了電子軸控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對-實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
結(jié)合圖1所示的一種基于時(shí)鐘總線播報(bào)機(jī)制的電子軸生成方法，包括總站控制器，所述總站控制器設(shè)有脈沖生成模塊和總線通訊模塊，所述總站控制器外設(shè)有人機(jī)界面觸摸屏，并通過總線通訊模塊與多個(gè)分站控制器連接，該分站控制器設(shè)有時(shí)鐘脈沖接收模塊和總線通訊模塊，并與伺服電機(jī)驅(qū)動器和電機(jī)編碼器相連接，各分站控制器通過通訊線連接伺服驅(qū)動器，所述電機(jī)編碼器信號線連接伺服驅(qū)動器，并通過伺服驅(qū)動器將電機(jī)編碼器訊號線連接到總站控制器。
上述電子軸生成機(jī)制和算法包括以下步驟：
1)利用總控制器的脈沖生成模塊生成時(shí)鐘脈沖，并通過時(shí)鐘總線向各分站控制器進(jìn)行發(fā)送，各分站控制器通過時(shí)鐘脈沖接收模塊接收時(shí)鐘脈沖；
2)總站控制器利用通訊模塊向各分站控制器傳送電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度數(shù)值；
3)各分站控制器分別向所連接的伺服驅(qū)動器發(fā)送電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度數(shù)值；
4)伺服電機(jī)編碼器將脈沖信號傳送給伺服電機(jī)驅(qū)動器，伺服電機(jī)驅(qū)動器將編碼器脈沖信號傳送給分站控制器；
5)各分站控制電子軸生成的算法包括以下步驟：
a、利用接收到的速度數(shù)值，計(jì)算在一個(gè)時(shí)鐘周期中，伺服電機(jī)編碼器理論上產(chǎn)生的脈沖數(shù)，這個(gè)脈沖數(shù)就是電子軸，或稱虛擬軸產(chǎn)生的脈沖數(shù)；
b、利用計(jì)數(shù)器讀取在一個(gè)時(shí)鐘周期中，實(shí)際接收到的電機(jī)編碼器脈沖數(shù)；
c、計(jì)算實(shí)際接收到的電機(jī)編碼器脈沖數(shù)與虛擬電子軸產(chǎn)生的脈沖數(shù)的差值，通過該差值結(jié)合控制算法(pid運(yùn)算調(diào)整轉(zhuǎn)速)，并以通訊的方式向伺服驅(qū)動器發(fā)送修正后的轉(zhuǎn)速值，伺服驅(qū)動器會調(diào)整電機(jī)追隨此數(shù)值的轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到消除偏差的目的。
所述時(shí)鐘總線依次連接總站控制器的時(shí)鐘脈沖生成模塊和各分站控制的時(shí)鐘脈沖接收模塊，所述通訊總線依次連接總控制器的通訊模塊和各分站控制器的通訊模塊。
所述總線通訊模塊為can通訊模塊。
本發(fā)明在工作時(shí)，利用接收到的速度數(shù)值，計(jì)算在一個(gè)時(shí)鐘周期中，伺服電機(jī)編碼器理論上產(chǎn)生的脈沖數(shù)和計(jì)數(shù)器讀取在一個(gè)時(shí)鐘周期中，實(shí)際接收到的電機(jī)編碼器脈沖數(shù)，從而計(jì)算實(shí)際接收到的電機(jī)編碼器脈沖數(shù)與虛擬電子軸產(chǎn)生的脈沖數(shù)的差值，通過該差值結(jié)合控制算法(pid運(yùn)算調(diào)整轉(zhuǎn)速)，并以通訊的方式向伺服驅(qū)動器發(fā)送修正后的轉(zhuǎn)速值，伺服驅(qū)動器會調(diào)整電機(jī)追隨此數(shù)值的轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到消除偏差的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。