2 系統(tǒng)工作原理

　　系統(tǒng)的工作原理主要包括4部分：系統(tǒng)的工作前的調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的啟動(dòng)，工作中的時(shí)時(shí)同步調(diào)節(jié)以及對(duì)故障的處理。

　　（1）在系統(tǒng)工作前，因?yàn)橛∪驹O(shè)備的各電機(jī)單元機(jī)械部分屬性不可能都相同，所以要在傳送布匹前調(diào)節(jié)各個(gè)部分的運(yùn)轉(zhuǎn)同步系數(shù)Li使其沒(méi)有負(fù)載時(shí)線速度一樣。在這里一般設(shè)置第1個(gè)單元控制器的第1個(gè)電機(jī)單元為主令單元，其他的為從動(dòng)單元。需要調(diào)節(jié)個(gè)從動(dòng)電機(jī)單元的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與主動(dòng)單元的線速度一致。這個(gè)系數(shù)Li設(shè)置后就在以后的運(yùn)行中固定下來(lái)。

　　（2）系統(tǒng)的啟動(dòng)是由主控制器先向各單元控制器發(fā)出控制命令，包括設(shè)置布速V，以及達(dá)到布速v的上升時(shí)間間隔，然后主控制器給出總的啟動(dòng)命令，單元控制器根據(jù)主控制器的命令設(shè)置對(duì)應(yīng)的8路信號(hào)輸出，從而控制各電機(jī)單元按照預(yù)先的設(shè)置的上升時(shí)間間隔運(yùn)轉(zhuǎn)至設(shè)定的轉(zhuǎn)速。

　　（3）系統(tǒng)工作中的調(diào)節(jié)，根據(jù)印染聯(lián)合機(jī)的實(shí)際工作中，當(dāng)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，會(huì)改變張力傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。根據(jù)公式：

　　Vout=V0Li+KiFi （1）

　　式中：Vout為D／A轉(zhuǎn)化的輸出電壓；Li為系統(tǒng)啟動(dòng)前設(shè)置的運(yùn)轉(zhuǎn)同步系數(shù)；V0為主動(dòng)電機(jī)單元的D／A輸出電壓；Fi為張力傳感器的輸出；Ki為VOUT輸出對(duì)張力傳感器輸出反饋Fi的靈敏性。通過(guò)輸出反饋Fi，在電機(jī)的控制端組成了一個(gè)小的閉環(huán)系統(tǒng)。張力傳感器示意圖如圖4所示。

　　圖4　張力傳感器示意圖

　　張力傳感器反饋調(diào)節(jié)同步的基本原理：在正常狀態(tài)，傳感器的觸點(diǎn)停在中間狀態(tài)，這是傳感器的輸出電壓為零，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，造成布匹的張力變大時(shí)，會(huì)造成張力傳感器的觸點(diǎn)向下移動(dòng)，這是傳感器的輸出會(huì)變?yōu)樨?fù)值，這是根據(jù)式（1），Vout的值會(huì)減小，也就減慢了相應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣就可以達(dá)到同步的目的。

　　（4）對(duì)故障的處理：在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，不能絕對(duì)保證系統(tǒng)會(huì)毫無(wú)故障的運(yùn)行，根據(jù)以往的印染聯(lián)合機(jī)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，張力傳感器是里面可能會(huì)出故障部分，所以根據(jù)實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)了張力傳感器的共享機(jī)制，以及電機(jī)輸出通道的自由配置功能，如果張力傳感器Fi不能夠正常工作，也就是說(shuō)它所對(duì)應(yīng)輸出（Vout），沒(méi)有輸出調(diào)節(jié)功能。這時(shí)單元控制器會(huì)把他相鄰的電機(jī)控制電壓（Vout）i-1輸出到（Vout）i。

　　3 系統(tǒng)主要部分的的軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)思想，主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)模塊：主機(jī)人機(jī)交換界面，系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控模塊，各單元控制器CAN總線通信模塊，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，單元控制器電機(jī)控制調(diào)節(jié)模塊，故障分析判斷處理模塊以及運(yùn)行數(shù)據(jù)保存模塊。其中CAN總線通信模塊，以及各模塊間的協(xié)調(diào)是難點(diǎn)。

　　3．1 CAN總線通信模塊設(shè)計(jì)

　　CAN總線通信模塊的主要作用是傳輸主控制器發(fā)出的控制命令，以及各單元控制器上傳各自的狀態(tài)數(shù)據(jù)。CAN節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，得到相應(yīng)的命令與數(shù)據(jù)。

　　CAN總線節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要包括3部分：CAN節(jié)點(diǎn)初始化、報(bào)文發(fā)送和報(bào)文接收。初始化程序設(shè)計(jì)對(duì)于CAN總線節(jié)點(diǎn)的正常工作相當(dāng)重要。它主要包括工作方式、時(shí)鐘輸出寄存器、接收屏蔽寄存器、接收代碼寄存器、總線定時(shí)器、輸出控制寄存器和中斷允許寄存器的設(shè)置。

　　3．2 系統(tǒng)各軟件模塊間的工作協(xié)調(diào)

　　（1）主控制器通過(guò)把控制命令發(fā)送到CAN總線上面，相應(yīng)節(jié)點(diǎn)接收并提取相應(yīng)的命令，按照命令進(jìn)行相應(yīng)的操作。

　　（2）各單元控制器循環(huán)采集各張力傳感器的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)調(diào)整相應(yīng)電機(jī)的工作狀態(tài)。

　　（3）各單元控制器每隔一定時(shí)間把各自下屬的8個(gè)電機(jī)狀態(tài)通過(guò)CAN總線發(fā)送給主控制器，主控制器提取里面的狀態(tài)信息，記錄各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，并顯示在人機(jī)界面上面。

　　（4）人們可以根據(jù)具體的情況設(shè)置各個(gè)電機(jī)的工作狀態(tài)。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　從系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)可以看出，這種印染聯(lián)合機(jī)設(shè)計(jì)，采用主頻為72 MHz的處理器，可以把數(shù)據(jù)的處理在各單元控制器上面完成。采用由張力傳感器組成的最小反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的時(shí)時(shí)同步。改變了把狀態(tài)信息傳遞各總控制器后，由總控制器實(shí)施同步的大循環(huán)反饋方式。另外，這種設(shè)計(jì)采用了集成度比較高的MCU，有12位的A／D，D／A轉(zhuǎn)換通道，這樣系統(tǒng)就沒(méi)有外圍采樣電路，避免了工廠復(fù)雜環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響。

　　總之，這種印染聯(lián)合機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有高性能處理器與先進(jìn)的CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，并且硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，軟件模塊化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用小的反饋回路，一方面減少了總線上面的數(shù)據(jù)流量，另一方面避免了總線上面的傳輸延時(shí)，使得電機(jī)同步更加及時(shí)準(zhǔn)確。