實(shí)時總線多軸運(yùn)動控制平臺在交叉鋪網(wǎng)機(jī)控制的應(yīng)用
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1．4 鋪網(wǎng)小車速度調(diào)整設(shè)定
通常鋪網(wǎng)小車的速度要不斷采集跟蹤前道工序（梳理機(jī)）的輸入速度。為了使針刺后的纖網(wǎng)橫向勻度處于最佳狀態(tài)，在整個鋪網(wǎng)行程中設(shè)有20個(前進(jìn)10個，后退10個)速度調(diào)整點(diǎn)，速度調(diào)整點(diǎn)的速度一般在梳理機(jī)速度的8O％～120％之間設(shè)定，用戶可以根據(jù)要求設(shè)計鋪網(wǎng)曲線。PC機(jī)根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行微調(diào)點(diǎn)之間的速度平滑計算，控制各個電機(jī)的運(yùn)動，獲得預(yù)期的鋪網(wǎng)曲線。
1．5 糾偏控制與安全互鎖
在鋪網(wǎng)過程皮簾會發(fā)生偏移，若不及時糾正有可能損壞皮簾。在鋪網(wǎng)機(jī)的前后簾各有一個糾偏機(jī)構(gòu)，在簾的兩端放有兩組光電傳感器，用來檢測前后簾的偏斜，若發(fā)生偏斜，則用糾偏機(jī)構(gòu)上的液壓缸來調(diào)節(jié)糾偏機(jī)構(gòu)的高度，以達(dá)到調(diào)節(jié)前后簾偏斜的目的。鋪網(wǎng)機(jī)的糾偏通過PLC I/O進(jìn)行控制，該控制系統(tǒng)通過一種自行設(shè)計的獨(dú)特糾偏機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行配合，在系統(tǒng)的軟件和硬件中采用雙重I/O互鎖來保證機(jī)構(gòu)的安全和可靠性，防止誤動作的發(fā)生，試驗(yàn)證明糾偏動作少，皮簾位置準(zhǔn)確，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
2、RTSB總線多軸運(yùn)動控制平臺
RTSB總線運(yùn)動控制平臺是我們自主開發(fā)的一項技術(shù)。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)驅(qū)動和PLC I/O與控制器是直接相連的，一個伺服電機(jī)至少有11根線，當(dāng)軸數(shù)和I/O點(diǎn)多時，布線相當(dāng)多，出于可靠性考慮，線長有限（一般3-5米），擴(kuò)展不易，可靠性低，維護(hù)困難。而現(xiàn)場總線用一根通訊線或光纖將所有的驅(qū)動和I/O級連起來，傳送各種信號，以實(shí)現(xiàn)對伺服驅(qū)動的智能化控制。這種方式連線少，可靠性高，擴(kuò)展方便，易維護(hù)，易于實(shí)現(xiàn)重配置，是控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。我們自主研究的高速實(shí)時串行通訊總線（RTSB），它具有完全同步的四端口，系統(tǒng)帶寬48Mbps，可同步控制128軸（每個端口的通訊速率為12Mbps，可連接32個設(shè)備），無實(shí)時操作系統(tǒng)時周期抖動500ns，最小循環(huán)時間500us（3軸），最大傳輸距離可達(dá)100米，數(shù)字I/O點(diǎn)可達(dá)2048/2048，模擬I/O可達(dá)32/32點(diǎn)，具有可重構(gòu)配置系統(tǒng)和實(shí)時任務(wù)二次開發(fā)功能。所有的控制功能全部由上位PC機(jī)完成，這為在一個強(qiáng)大的CPU下支持復(fù)雜中央控制模型和智能化控制實(shí)現(xiàn)卓越的運(yùn)動性能并確保機(jī)器運(yùn)行的高可靠性提供了可能。
圖4. 智能開放運(yùn)動控制平臺的體系結(jié)構(gòu)
為了滿足當(dāng)前廣大中小企業(yè)對控制器二次開發(fā)形成具有企業(yè)自主知識產(chǎn)權(quán)控制器，提升企業(yè)產(chǎn)品的核心競爭力的要求。我們以RTSB總線為基礎(chǔ)，開發(fā)了基于高速實(shí)時同步運(yùn)動控制網(wǎng)絡(luò)的軟件化智能控制通用平臺，為流程工業(yè)和以運(yùn)動系統(tǒng)應(yīng)用為主的各類設(shè)備的運(yùn)動控制提供一個體系開放、性能優(yōu)良、功能柔性、適合高速高精控制、融合智能的網(wǎng)絡(luò)化通用控制平臺。該平臺綜合了運(yùn)動控制和PLC控制的優(yōu)點(diǎn)，具有成本低、軟件化、開放性和智能化的優(yōu)點(diǎn)，滿足當(dāng)前企業(yè)對控制器二次開發(fā)的迫切要求。智能開放運(yùn)動控制平臺的體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。開放結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制平臺由一系列結(jié)構(gòu)對象構(gòu)成。根據(jù)它們在控制中的功能不同，這些對象可以歸納為四個不同的層次模型，構(gòu)成開放智能運(yùn)動控制系統(tǒng)面向?qū)ο蟮目傮w結(jié)構(gòu)。該模型將分布于不同地點(diǎn)，不同控制模塊的I/O以及驅(qū)動系統(tǒng)，集中于中央控制器集中控制，構(gòu)成節(jié)點(diǎn)分布，控制集中的通用總線式軟件化智能運(yùn)動控制平臺。
GUI接口層：實(shí)現(xiàn)非實(shí)時控制任務(wù)的處理，形成調(diào)度運(yùn)動控制和邏輯控制等實(shí)時任務(wù)的執(zhí)行序列；同時也是對用戶智能開放的界面層，通過用戶自定義智能接口，將各種新工藝、新技術(shù)、新方法集成于控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺。
界面訪問層：通過Windows 動態(tài)鏈接庫形式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)NC內(nèi)核的開放，構(gòu)造應(yīng)用程序訪問系統(tǒng)內(nèi)核的接口通道。
設(shè)備驅(qū)動層：實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時控制，通過DMA或Windows 消息實(shí)現(xiàn)信息的交換。
控制節(jié)點(diǎn)層：節(jié)點(diǎn)功能可以動態(tài)配置的智能設(shè)備終端控制器或具有自治功能的獨(dú)立功能模塊，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動量控制以及I/O狀態(tài)處理。將中央智能控制模型分布執(zhí)行的物理設(shè)備。
3、系統(tǒng)的軟硬件組成
鋪網(wǎng)機(jī)的控制系統(tǒng)組成如圖5。上位機(jī)采用工控機(jī)，配15”觸摸屏，在控制箱中插有一塊PCI的RTSB通訊主卡，通過通訊電纜與總線接口機(jī)箱相連，總線接口機(jī)箱將接受到的信號分別控制五個伺服電機(jī)和PLC的輸出點(diǎn)（包括糾偏電機(jī)），并同時將電機(jī)的編碼器信息、上下小車的絕對編碼器位置及PLC的輸入狀態(tài)返回到PC機(jī)。PC機(jī)完成系統(tǒng)的人機(jī)界面、運(yùn)動規(guī)劃、I/O邏輯運(yùn)算、故障診斷及通訊等功能。
系統(tǒng)的任務(wù)主要由實(shí)時性任務(wù)和非實(shí)時任務(wù)兩部分：
實(shí)時任務(wù)：當(dāng)1ms定時到達(dá)后，由硬件通知系統(tǒng)發(fā)生中斷，進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送處理。
非實(shí)時任務(wù)：系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)界面的更新、參數(shù)輸入的掃描與處理以及系統(tǒng)得運(yùn)動規(guī)劃等。
在鋪網(wǎng)機(jī)的操作主界面，可完成系統(tǒng)的手動自動操作，通過不同密碼分級，設(shè)備操作工人可配置設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、機(jī)械參數(shù)和控制系統(tǒng)參數(shù)。
4、結(jié)論
高速交叉鋪網(wǎng)機(jī)的控制是一項綜合技術(shù)，它涉及到機(jī)械與電器的配合與控制。本系統(tǒng)的開放性和高速總線通訊功能為高速交叉鋪網(wǎng)機(jī)提供了一種有效的控制方案。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行證明，系統(tǒng)操作方便、控制效果好，產(chǎn)品質(zhì)量高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
參考文獻(xiàn)：
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