專(zhuān)利名稱：基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)控制技術(shù)，尤其涉及一種基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)。
背景技術(shù)：
紡織工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)傳統(tǒng)的支柱產(chǎn)業(yè)、重要的民生產(chǎn)業(yè)，也是我國(guó)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中具有比較優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)。2010年，中國(guó)紡織品服裝出口額2065億美元，占全球紡織品服裝貿(mào)易額的比重超過(guò)30%。“十二五”時(shí)期，我國(guó)紡織工業(yè)面臨發(fā)達(dá)國(guó)家在產(chǎn)業(yè)鏈高端、發(fā)展中國(guó)家在產(chǎn)業(yè)鏈低端的雙重競(jìng)爭(zhēng)?！凹徔椆I(yè)十二五規(guī)劃”將“提升傳統(tǒng)紡織機(jī)械的生產(chǎn)效率和自動(dòng)控制水平，增強(qiáng)產(chǎn)品可靠性”列入規(guī)劃的重點(diǎn)。全球紡織生產(chǎn)中印花產(chǎn)品占11% 13%，印花紡織品的58%由圓網(wǎng)印花機(jī)生產(chǎn)，平網(wǎng)印花占28% ;平網(wǎng)印花機(jī)以其花回大，·適印大型圖案，對(duì)花精度高，花型清晰，既適用于輕、薄織物(如絲綢類(lèi))，又適合厚、重織物(如毛毯、毛巾被類(lèi))，而在紡織品印花領(lǐng)域中占有一席之地。平網(wǎng)印花機(jī)可再細(xì)分為移動(dòng)/固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)，移動(dòng)(布動(dòng))式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)貢獻(xiàn)平網(wǎng)印花份額的8成、余額2成落在固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)和人工印花；我國(guó)紡織企業(yè)購(gòu)置的大多是移動(dòng)式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)，其生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度較固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)高。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷(xiāo)售平網(wǎng)印花機(jī)的廠商眾多，國(guó)外的有日本TosinJ^i Buser、奧地利zinmler、意大利Reggiani ;國(guó)內(nèi)的有鄭州紡機(jī)、上印機(jī)、新昌紡機(jī)，以及臺(tái)灣的奇正、宗龍、佑盛等廠家。廠商的重點(diǎn)是移動(dòng)式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)，很少甚至完全不顧及固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)。無(wú)論是瑞士 BUSER公司發(fā)明、至今己有70余年歷史的全球首臺(tái)自動(dòng)平網(wǎng)印花機(jī)，還是該公司近期推出的e8型平網(wǎng)印花機(jī)；奧地利齊瑪(ZIMMR)的magnoprint、西安德高的FSM-B、福建信龍和韓國(guó)大銥合作的DHP9900S型平網(wǎng)印花機(jī)等，無(wú)一例外指向移動(dòng)式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)。截止2007年，固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)的市場(chǎng)容量仍相當(dāng)有限；取之不盡的廉價(jià)熟練工、加上固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)自身尚存在諸多技術(shù)上的不足，機(jī)器PK農(nóng)民工、農(nóng)民工勝出；2008年，PK場(chǎng)風(fēng)云突變！
2008年I月I月，新勞動(dòng)法實(shí)施，勞動(dòng)力成本上升了 1(Γ20%;其后勞動(dòng)力成本呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2012年I月I月的勞動(dòng)力成本是4年前的2. 5倍，廉價(jià)勞動(dòng)力的時(shí)代從此宣告終結(jié)；2012年3月，杭州地區(qū)的臺(tái)板平網(wǎng)印花工月薪己突破3000大關(guān)；目前印花工的月薪仍處在逐月攀升的通道之中。2009年，凸現(xiàn)的民工荒使平網(wǎng)印花工的招聘陷入困境；隨著80后農(nóng)民工取代父輩逐漸成為農(nóng)民工的主力，新生代農(nóng)民工有別于父輩的最大不同點(diǎn)是更關(guān)注自身的發(fā)展和價(jià)值，追求有尊嚴(yán)的工作與生活，而不僅僅是賺錢(qián)養(yǎng)家。印花工每個(gè)工班要步行4. 5km，卸下、裝上5. 5kg嵌鑲鏤空花紋篩網(wǎng)的網(wǎng)框500次，奮力刮印2000次；總之，人工印花的工作單調(diào)枯燥、繁重乏味。勿庸置疑這份差亊不會(huì)落入80后農(nóng)民工的法眼成為“有尊嚴(yán)的工作與生活”，從而導(dǎo)致招聘平網(wǎng)印花工生力軍的工作陷入絕境；偶有80后農(nóng)民工進(jìn)入這一行，淺嘗輒止，或“打醬油”或成“浮云”;孤獨(dú)的守望者幾乎清一色為奔50的老一代農(nóng)民工。固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花業(yè)到了“最危險(xiǎn)的時(shí)刻”一后繼乏人！敢問(wèn)固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花業(yè)的“路在何方”？路在技術(shù)創(chuàng)新。固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一是滿足印花工藝要求的高對(duì)花精度，巡航導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)理念為本發(fā)明揭示了問(wèn)題的解決之道。對(duì)比V2火箭，人們驚奇的發(fā)現(xiàn)巡航導(dǎo)彈的慣性導(dǎo)航儀精度在V2之下，而導(dǎo)航精度卻遠(yuǎn)在V2之上；奧妙就在巡航導(dǎo)彈的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)技術(shù)一巡航導(dǎo)彈飛行過(guò)程中實(shí)時(shí)獲取GPS定位信息修正航線，或根據(jù)電子地圖的地標(biāo)定點(diǎn)修正航線。本發(fā)明提出簡(jiǎn)化版的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)解決方案一在臺(tái)車(chē)一個(gè)花回的移動(dòng)末端進(jìn)行一次位置校準(zhǔn)一位移(置)脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置末端位移值，即清除臺(tái)車(chē)該花回移動(dòng)末端前的誤差，類(lèi)似巡航導(dǎo)彈的地標(biāo)定點(diǎn)修正，滿足印花工藝的高對(duì)花精度要求。鑒于我國(guó)的固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)生產(chǎn)廠商，以及使用該產(chǎn)品的印染廠商多為中小型企業(yè)，因此固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)的設(shè)計(jì)必須遵循以下準(zhǔn)則
I、固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)的生產(chǎn)、安裝和調(diào)試，技術(shù)門(mén)檻須適中；日常的保養(yǎng)和使用要簡(jiǎn)單快捷。2、固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)需借鑒圓網(wǎng)印花機(jī)、移動(dòng)式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)的最新技術(shù)成果，占據(jù)技術(shù)制高點(diǎn)；而不拘泥于傳統(tǒng)的純機(jī)械或普通電機(jī)解決方案。 3、綜合應(yīng)用微電子、控制等領(lǐng)域的研究成果，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)印花產(chǎn)品的高效生產(chǎn)。固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)的研究成果相對(duì)匱乏，本發(fā)明旨在補(bǔ)上這一課。較有代表性的知識(shí)產(chǎn)權(quán)成果綜述如下
I、發(fā)明專(zhuān)利“移動(dòng)式全自動(dòng)平網(wǎng)印花機(jī)”(ZL99111736. O )，提出采用電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)蝸桿、蝸輪減速傳遞給凸輪控制機(jī)構(gòu)、行程升降機(jī)構(gòu)、正反刮印機(jī)構(gòu)的平網(wǎng)印花機(jī)機(jī)械式自動(dòng)化解決方案。2、發(fā)明專(zhuān)利“一種基于手工臺(tái)板的平網(wǎng)印花裝置”(ZL200710018269. 2)，提出一種基于手工臺(tái)板的平網(wǎng)印花裝置，平網(wǎng)印花機(jī)設(shè)置在手工臺(tái)板上方，位于印花機(jī)座的底部安裝有行走輪，行走輪設(shè)置在軌道上，軌道沿手工臺(tái)板的長(zhǎng)度方向架設(shè)。上述有益探索，提出了固定式臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)純機(jī)械或普通電機(jī)解決方案，有一定的參考價(jià)值，但探索成果仍存在局限技術(shù)相對(duì)陳舊、效能有限、且高精度對(duì)花技術(shù)缺位；因此，有必要在現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)上作深入的研究與創(chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，借鑒電梯行業(yè)的“理想速度曲線”、以及用于臺(tái)車(chē)一個(gè)花回末端位置處的“預(yù)減速度值”修正的“理想速度曲線”，在分層協(xié)同體系的印花機(jī)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)上，提供一種基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)，由固定臺(tái)板和印花臺(tái)車(chē)(印花單元)組成；敷設(shè)電加熱溫控系統(tǒng)的固定臺(tái)板由支撐底座、臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶、直線導(dǎo)軌、長(zhǎng)且平整的臺(tái)板面構(gòu)成，印花臺(tái)車(chē)由臺(tái)車(chē)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制盒、臺(tái)車(chē)基座、網(wǎng)框架、安裝鏤空花紋高分子膜篩網(wǎng)的網(wǎng)框、刮刀交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和刮刀固定架、刮刀、抬升步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和抬升機(jī)構(gòu)、位置檢測(cè)器組成；位置檢測(cè)器包括左軸承及配套的軸承座、位置檢測(cè)同步帶輪、軸、右軸承及配套的軸承座、聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)編碼器，位置檢測(cè)同步帶輪與固定于臺(tái)板上的臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶嚙合、位置檢測(cè)同步帶輪的軸通過(guò)聯(lián)軸器連到旋轉(zhuǎn)編碼器、檢測(cè)位置檢測(cè)同步帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，因位置檢測(cè)同步帶輪無(wú)負(fù)載、保證了旋轉(zhuǎn)編碼測(cè)量的高精度；印花機(jī)控制系統(tǒng)的硬件采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu)，下位機(jī)則基于MCU+CPLD的多機(jī)協(xié)同硬件架構(gòu)；印花機(jī)的控制系統(tǒng)由并列的速度開(kāi)環(huán)控制和位置閉環(huán)控制兩部分組成，印花臺(tái)車(chē)移動(dòng)的一個(gè)花回由速度開(kāi)環(huán)控制的位移及位置閉環(huán)控制的位移構(gòu)成，兩位移分別參照電梯行業(yè)的“理想速度曲線”、經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度曲線”進(jìn)行；位置檢測(cè)器撿測(cè)到臺(tái)車(chē)移至花回的末端位置時(shí)，位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置末端位移值、清除速度開(kāi)環(huán)控制段的誤差，速度開(kāi)環(huán)切換到位置閉環(huán)控制模式完成臺(tái)車(chē)末端的位移。印花機(jī)控制系統(tǒng)的硬件采用上下位機(jī)分層結(jié)構(gòu)，兩者通過(guò)RS232接口進(jìn)行信息交互；上位機(jī)是配置觸摸屏的嵌入式控制器，用戶通過(guò)上位機(jī)人機(jī)交互界面設(shè)定平網(wǎng)印花機(jī)的工藝參數(shù)、借助上位機(jī)按鍵下發(fā)控制命令和工藝參數(shù)，上位機(jī)同時(shí)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、顯示下位機(jī)上傳的各種信息；下位機(jī)接收上位機(jī)發(fā)送的參數(shù)、命令等信息，轉(zhuǎn)化成速度指令、開(kāi)環(huán)控制臺(tái)車(chē)伺服電機(jī)并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)；根據(jù)印花臺(tái)車(chē)上安裝的位置檢測(cè)器獲取臺(tái)車(chē)移至花回的末端位置信號(hào)，位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置末端位移值、清除速度開(kāi)環(huán)控制段的誤差，速度開(kāi)環(huán)控制立即切換到第2種控制模式一位置閉環(huán)控制，完成臺(tái)車(chē)末端的位移；根據(jù)印花工位的定 位就緒信號(hào)，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)印花臺(tái)車(chē)的抬升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)網(wǎng)框運(yùn)動(dòng)；根據(jù)網(wǎng)框的就位信號(hào)，啟動(dòng)刮刀翻轉(zhuǎn)、刮刀伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)刮刀印花；輸入的開(kāi)關(guān)量有各軸的限位信號(hào)，緊急停止，人靠近傳感器信號(hào)，刮刀到位傳感器檢測(cè)信號(hào)等；輸出的開(kāi)關(guān)量有通過(guò)繼電器實(shí)現(xiàn)的啟動(dòng)和關(guān)閉動(dòng)作。下位機(jī)基于MCU+CPLD的多機(jī)協(xié)同硬件架構(gòu)；MCU (P89LV51RD2)負(fù)責(zé)與上位機(jī)通信、獲取運(yùn)行參數(shù)和命令，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和運(yùn)行狀態(tài)的管理、協(xié)調(diào)印花工藝流程的進(jìn)程，將控制命令下傳給CPLD (EPM1270T144C5N)、實(shí)時(shí)讀取CPLD的運(yùn)行狀態(tài)、上傳給上位機(jī)顯示；CPLD控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)雙路高速光耦與外設(shè)相連，讀取外設(shè)的輸入，輸出外設(shè)所需的脈沖、開(kāi)關(guān)量等；MCU與CPLD采用總線方式(19根IO 口線)互連:MCU的PO 口與CPLD的管腳73—81相連、MCU的P2 口與CPLD的管腳102—93相連、ALE用作鎖存信號(hào)、CPLD產(chǎn)生的中斷信號(hào)通過(guò)管腳84、85分別接入MCU的引腳INTO和INTl，提升下位機(jī)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。下位機(jī)的電源設(shè)計(jì)方案伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的工作電壓為兩相交流220V，直接取自動(dòng)力電；伺服驅(qū)動(dòng)器信號(hào)電源需24V直流，采用型號(hào)S-120W-24V/5A的AC-DC開(kāi)關(guān)電源；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的5V直流電源，將S-120W-24V/5A輸出的24V直流與LM2596開(kāi)關(guān)電源芯片的管腳I (VIN)相連、電容C71和CP1并聯(lián)后一端接地另一端與管腳I相連，LM2596的管腳3、6接地，管腳2與穩(wěn)壓管仏(1N5822)、電感L1 (330uh)相連，穩(wěn)壓管D2的另一端接地、電感L1的另一端與LM2596管腳4相連輸出5V電源，5V電源輸出端并接CP2接地電容。下位機(jī)的CPLD借助VHDL描述CPLD的邏輯功能，CPLD包含主控制模塊、總線接口模塊、外設(shè)控制模塊；外設(shè)控制模塊包括伺服電機(jī)控制模塊、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、位置計(jì)數(shù)處理模塊和輸入輸出模塊；主控制模塊處理、存儲(chǔ)和管理MCU下傳的數(shù)據(jù)，響應(yīng)MCU下傳的控制命令，通過(guò)外設(shè)控制模塊控制外設(shè)。雙控模式固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)的“理想速度曲線”和經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度曲線”借鑒的是電梯行業(yè)的“理想速度曲線”；“理想速度曲線”的加減速過(guò)程可分為加加速、勻加速、減加速、勻速、加減速、勻減速、減減速7個(gè)階段，又可分成起動(dòng)加速、勻速運(yùn)行和制動(dòng)減速三部分，理想速度曲線無(wú)加速度的突變和加速度突變弓I起的沖擊；“預(yù)減速度值”修正“理想速度曲線”的內(nèi)涵是理想速度值減去預(yù)設(shè)的固定微小速度值，目的是確保臺(tái)車(chē)移動(dòng)方向的單一性。
印花機(jī)控制系統(tǒng)的雙控模式由并列的速度開(kāi)環(huán)控制和位置閉環(huán)控制組成；印花臺(tái)車(chē)移動(dòng)的一個(gè)花回由速度開(kāi)環(huán)控制的位移及位置閉環(huán)控制的位移構(gòu)成，兩位移分別參照電梯行業(yè)的“理想速度曲線”、經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度曲線”進(jìn)行控制；控制流程按時(shí)間先后排序第一步，臺(tái)車(chē)啟動(dòng)至臺(tái)車(chē)移動(dòng)至該花回的末端，即“理想速度曲線”的加加速、勻加速、減加速、勻速、加減速、勻減速段及減減速段的前段，雙控模式中的開(kāi)環(huán)控制使能，CPLD讀取“理想速度曲線”對(duì)應(yīng)的“理想速度頻率表”、速度開(kāi)環(huán)控制臺(tái)車(chē)移動(dòng)；第二步，位置檢測(cè)器撿測(cè)臺(tái)車(chē)到達(dá)該花回的末端位置，位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置臺(tái)車(chē)花回的末端位移值(驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的脈沖數(shù))，消除速度開(kāi)環(huán)控制段的誤差，控制切換至第2種控制模式一位置閉環(huán)控制；第三步，CPLD讀取經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度頻率表”，位置閉環(huán)控制臺(tái)車(chē)移動(dòng)=CPLD逐一讀取修正的“理想速度頻率表”的脈沖頻率，脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置的位移值減去脈沖頻率*采樣周期，直至讀完“理想速度頻率表”；此時(shí)，預(yù)置的伺服電機(jī)脈沖數(shù)仍大于0，按理想速度頻率表的最小值繼續(xù)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，并從脈沖計(jì)數(shù)器中扣除脈沖數(shù)，直至位移脈沖計(jì)數(shù)器為零。本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是印花機(jī)控制系統(tǒng)的硬件采用上下位 機(jī)分層結(jié)構(gòu)，下位機(jī)基于MCU+CPLD的多機(jī)協(xié)同架構(gòu)；分層協(xié)同體系使實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)任務(wù)能在各處理單元間合理分配，硬邏輯門(mén)電路則提升了系統(tǒng)的可靠性。臺(tái)車(chē)移動(dòng)的一個(gè)花回由速度開(kāi)環(huán)/位置閉環(huán)控制的位移構(gòu)成，兩位移分別參照電梯業(yè)的“理想速度曲線”、經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度曲線”實(shí)現(xiàn)；“理想速度曲線”無(wú)加速度突變、消除了加速度突變引起的沖擊，修正的“理想速度曲線”確保臺(tái)車(chē)移動(dòng)方向的單一性、降低了機(jī)械傳動(dòng)副的間隙誤差。位置檢測(cè)器撿測(cè)到臺(tái)車(chē)移至花回的末端位置時(shí)、位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置臺(tái)車(chē)花回的末端位移值、清除速度開(kāi)環(huán)控制段的誤差，速度開(kāi)環(huán)控制切換到第2種控制模式一位置閉環(huán)控制，完成臺(tái)車(chē)花回末端的位移；速度開(kāi)環(huán)控制在一定精度前提下、保證了印花效率，位置閉環(huán)控制在一定效率前提下、保證了印花品質(zhì)。


圖I是基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)結(jié)構(gòu) 圖2是旋轉(zhuǎn)編碼器安裝結(jié)構(gòu) 圖3是平網(wǎng)印花機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框 圖4是平網(wǎng)印花機(jī)下位機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框 圖5是P89LV51RD2連接EPM1270T144C5N的電路原理 圖6是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電源電路 圖7是CPLD功能模塊結(jié)構(gòu) 圖8是CPLD主控制模塊的結(jié)構(gòu) 圖9是印花方向的臺(tái)車(chē)速度/時(shí)間、加速度/時(shí)間曲線 圖10是雙控模式平網(wǎng)印花機(jī)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中，支撐底座I、位置檢測(cè)器2、臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶3、直線導(dǎo)軌4、臺(tái)板面5、控制盒6、臺(tái)車(chē)基座7、網(wǎng)框架8、具有鏤空花紋高分子膜篩網(wǎng)的網(wǎng)框9、刮刀固定架10、刮刀11、抬升機(jī)構(gòu)
12、刮刀行走支撐座13、左軸承座21、位置檢測(cè)同步帶輪22、軸23、右軸承座24、聯(lián)軸器25、旋轉(zhuǎn)編碼器26。
具體實(shí)施例方式
如圖1、2所示，本發(fā)明基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)包括固定臺(tái)板和印花臺(tái)車(chē)(印花單元)兩部分；固定臺(tái)板主要由支撐底座I、臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶3、直線導(dǎo)軌4和臺(tái)板面5組成；印花臺(tái)車(chē)主要由臺(tái)車(chē)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(臺(tái)車(chē)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在圖背面，圖中未顯示)和控制盒6、臺(tái)車(chē)基座7、網(wǎng)框架8、網(wǎng)框9、刮刀交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(刮刀交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在圖背面，圖中未顯示)和刮刀固定架10、刮刀11、抬升步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(抬升步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在圖背面，圖中未顯示)、抬升機(jī)構(gòu)12、刮刀行走支撐座13和位置檢測(cè)器2組成；位置檢測(cè)器2包括左軸承及配套的左軸承座21、位置檢測(cè)同步帶輪22、軸23、右軸承及配套的右軸承座24、聯(lián)軸器25和旋轉(zhuǎn)編碼器26。位置檢測(cè)同步帶輪22與固定于臺(tái)板上的臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶3嚙合、位置檢測(cè)器2的軸23通過(guò)聯(lián)軸器25連到旋轉(zhuǎn)編碼器26、旋轉(zhuǎn)編碼器26檢測(cè)位置檢測(cè)同步帶輪22的轉(zhuǎn)動(dòng)，因位置檢測(cè)同步帶輪22無(wú)負(fù)載、保證了旋轉(zhuǎn)編碼測(cè)量的高精度。印有鏤空花紋的高分子膜篩網(wǎng)(花版)固定在網(wǎng)框9上，篩網(wǎng)的鏤空花紋區(qū)域可以透過(guò)色漿，而無(wú)花紋區(qū)域因高分子膜的存在徹底阻斷了色漿到達(dá)織物的通道。印花工藝的第一步，待印織物粘貼在固定臺(tái)板上固定不動(dòng)，印花臺(tái)車(chē)的臺(tái)車(chē)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶3通過(guò)齒輪嚙合驅(qū)動(dòng)臺(tái)車(chē)、使其精確定位到相應(yīng)的印花工位，直線導(dǎo)軌4的作用是支撐印花臺(tái)車(chē)、且在其運(yùn)動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用；印花工藝的第二步，抬升步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)抬升機(jī)構(gòu)12，從而帶動(dòng)網(wǎng)框9下降緊壓織物，再由刮刀交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)刮刀11、推動(dòng)網(wǎng)框9上的色漿反復(fù)刮印，色漿透過(guò)網(wǎng)框9完成一個(gè)花色(套色)的印花，網(wǎng)框9抬起、待 篩網(wǎng)面與織物分離后，印花臺(tái)車(chē)移動(dòng)一個(gè)花回、到下一個(gè)印花工位，直至固定臺(tái)板上的最后一個(gè)印花工位；印花工藝的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)“花回”是指印花臺(tái)車(chē)在織物上所印圖案的長(zhǎng)度。平網(wǎng)印花機(jī)根據(jù)織物印制圖案的套色要求，通常需配置幾個(gè)或幾十個(gè)不同鏤空花紋的套色篩網(wǎng)；一旦完成一個(gè)套色的全部印花工序，就更換下一個(gè)不同花色的篩網(wǎng)和不同顏色的色漿進(jìn)行下一輪印花；直至完成最后一個(gè)不同花色(套色)篩網(wǎng)的印花；印花工藝的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)“對(duì)花精度”是指臺(tái)車(chē)不同套色篩網(wǎng)到達(dá)同一印花工位的位置精度，亦稱重復(fù)定位精度。固定臺(tái)板下敷設(shè)電加熱溫控系統(tǒng)，確保第N+1套色印花時(shí)、第N (N>0)套色印花的色漿已完全干透，從而杜絕了織物上不同色漿間的串色、有助于獲取高清晰的精細(xì)織物圖案。如圖3所示，平網(wǎng)印花機(jī)控制系統(tǒng)屬典型的上下位機(jī)分層結(jié)構(gòu)，兩者通過(guò)RS232接口進(jìn)行信息交互。上位機(jī)是配置觸摸屏的嵌入式控制器，用戶通過(guò)上位機(jī)人機(jī)交互界面設(shè)定平網(wǎng)印花機(jī)的工藝參數(shù)，借助上位機(jī)按鍵下發(fā)控制命令和工藝參數(shù)；上位機(jī)同時(shí)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、顯示下位機(jī)上傳的各種信息。下位機(jī)接收上位機(jī)發(fā)送的參數(shù)、命令等信息，轉(zhuǎn)化成速度指令、開(kāi)環(huán)控制臺(tái)車(chē)伺服電機(jī)并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)；根據(jù)印花臺(tái)車(chē)上安裝的位置檢測(cè)器獲取臺(tái)車(chē)移至花回末端的位置信號(hào)，位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置末端位移值、清除速度開(kāi)環(huán)控制段的誤差，速度開(kāi)環(huán)控制立即切換到第2種控制模式一印花臺(tái)車(chē)花回末端的位置閉環(huán)控制。根據(jù)印花工位的定位就緒信號(hào)，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)印花臺(tái)車(chē)的抬升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)網(wǎng)框運(yùn)動(dòng)；根據(jù)網(wǎng)框的就位信號(hào)，啟動(dòng)刮刀翻轉(zhuǎn)、刮刀伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)刮刀印花。輸入的開(kāi)關(guān)量有各軸的限位信號(hào)，緊急停止，人靠近傳感器信號(hào)，刮刀到位傳感器檢測(cè)信號(hào)等；輸出的開(kāi)關(guān)量有通過(guò)繼電器實(shí)現(xiàn)的啟動(dòng)和關(guān)閉動(dòng)作，例如電機(jī)緊急剎車(chē)、刮刀翻轉(zhuǎn)等。臺(tái)車(chē)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以采用杭州日鼎控制技術(shù)有限公司的伺服電機(jī)130ST-M077C2C及配套的數(shù)字式交流伺服驅(qū)動(dòng)器DAS3206，系統(tǒng)自帶內(nèi)嵌的“三控制環(huán)”電流環(huán)、速度環(huán)及位置環(huán)(杭州日鼎控制有限公司.伺服驅(qū)動(dòng)器說(shuō)明書(shū)，2008);抬升步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以采用杭州思科賽電子有限公司的85BYGH250B兩相混合式步進(jìn)電機(jī)及配套的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器HB-5030，驅(qū)動(dòng)器采用雙極性恒流斬波驅(qū)動(dòng)技術(shù)，提高了步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力(杭州思科賽電子有限公司.HB-5030使用手冊(cè)，2008)。印花臺(tái)車(chē)在臺(tái)車(chē)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶3共同作用下移動(dòng)，帶動(dòng)位置檢測(cè)同步帶輪22和旋轉(zhuǎn)編碼器26 —起轉(zhuǎn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)編碼器26可以采用歐姆龍的增量型編碼器E6D-CWZ1E，分辨率6000脈沖/轉(zhuǎn)，響應(yīng)頻率200kHz (歐姆龍，E6D-C說(shuō)明書(shū)，2007);刮刀11的刮刀到位傳感器可以采用南京施科傳感器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的電渦流傳感器LG4-S12-3E1，檢測(cè)距離4mm。如圖4所示，下位機(jī)基于MCU+CPLD的多機(jī)協(xié)同架構(gòu)MCU可以采用飛利浦公司P89LV51RD2的產(chǎn)品，P89LV51RD2是一款以80C51為內(nèi)核的微控制器，CPLD可以選用ALTERA公司MAXII系列的EPM1270T144C5N—內(nèi)含1270個(gè)邏輯單元(LE)、等價(jià)于980宏單元、最大用戶可用I/O 212 ；MCU負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通信，獲得運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行命令、負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和運(yùn)行狀態(tài)的管理、協(xié)調(diào)印花工藝流程的進(jìn)程，將控制命令下傳給CPLD、實(shí)時(shí)讀取CPLD的運(yùn)行狀態(tài)、上傳給上位機(jī)顯示；CPLD控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)雙路高速光耦HCPL2630與 外設(shè)相連，讀取外設(shè)的輸入，輸出外設(shè)所需要的脈沖、開(kāi)關(guān)量等。如圖5所示，EPM1270T144C5N采用總線方式接入P89LV51RD2、通過(guò)19根IO 口線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與控制信息的傳輸；MCU P89LV51RD2的PO 口作為地址總線低8位地址且和數(shù)據(jù)總線復(fù)用、P2 口定義為地址總線的高8位，CPLD EPM1270T144C5N的管腳73—81分配給地址總線的低8位且和數(shù)據(jù)總線復(fù)用、102-93管腳配置成地址總線的高8位；CPLD產(chǎn)生的中斷信號(hào)通過(guò)管腳84、85分別接入MCU的引腳INTO和INT1，從而有效提升了下位機(jī)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。MCU在第一個(gè)讀寫(xiě)周期開(kāi)始后，把低8位地址送到PO 口總線、高8位地址送至P2 口總線，ALE用作鎖存信號(hào)、在其下降沿時(shí)刻把低8位地址鎖存到地址鎖存器中，而高8位地址信息一直鎖存在P2 口鎖存器中；在第二個(gè)讀寫(xiě)周期，讀寫(xiě)信號(hào)WR/RD有效(低電平)時(shí)，選通外部存儲(chǔ)器芯片，然后從PO 口讀入外部存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫(xiě)入到外部存儲(chǔ)器。下位機(jī)的電源設(shè)計(jì)方案伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的工作電壓為兩相交流220V，直接取自動(dòng)力電；伺服驅(qū)動(dòng)器信號(hào)電源需24V直流電，采用杭州普星電器有限公司的AC-DC開(kāi)關(guān)電源(S-120W-24V/5A)，輸入交流220V，輸出直流24VU20W ;步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)電源為5V直流、電路如圖6所示，S-120W-24V/5A輸出的24V直流與LM2596開(kāi)關(guān)電源芯片的管腳I(VIN)相連、電容C71和CP1并聯(lián)后一端接地另一端與管腳I相連，LM2596的管腳3、6接地，管腳2與穩(wěn)壓管仏(1N5822)、電感L1 (330uh)相連，穩(wěn)壓管D2的另一端接地、電感L1的另一端與LM2596管腳4相連輸出5 V電源，5V電源輸出端并接CP2接地電容。如圖7虛線框內(nèi)所示,借助硬件描述語(yǔ)言VHDL (Very high speed integratedcircuit HDL)描述CPLD的邏輯功能，包含主控制模塊、總線接口模塊、外設(shè)控制模塊；外設(shè)控制模塊包括伺服電機(jī)控制模塊、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、位置計(jì)數(shù)處理模塊和輸入輸出模塊；主控制模塊處理、存儲(chǔ)和管理MCU下傳的數(shù)據(jù)，響應(yīng)MCU下傳的控制命令，通過(guò)外設(shè)控制模塊控制外設(shè)。印花機(jī)控制系統(tǒng)雙控模式的CPLD VHDL示例代碼的說(shuō)明如下SpeedOpenloop_end為速度開(kāi)環(huán)控制結(jié)束標(biāo)志符,值為I時(shí)表明速度開(kāi)環(huán)控制結(jié)束,O表不未結(jié)束；P0Siti0nL00p_begin為位置閉環(huán)控制開(kāi)始標(biāo)志符，值為I時(shí)表明位置閉環(huán)控制開(kāi)始，O表示未開(kāi)始。VHDL模塊根據(jù)“速度開(kāi)環(huán)控制結(jié)束標(biāo)志符” SpeedOpenloop_end和“閉環(huán)控制開(kāi)始標(biāo)志符”P(pán)ositionLoop_begin的值對(duì)“理想速度頻率表”的地址進(jìn)行操作；速度開(kāi)環(huán)控制時(shí)，從理想速度頻率表的起始地址讀取理想速度頻率，SpeedOpenloopTable_addr是理想速度頻率表的地址指針，輸出預(yù)存的“理想速度頻率表”中相應(yīng)的頻率值，SpeedOpenIoopTabIe_addr 遞增。當(dāng)速度開(kāi)環(huán)控制結(jié)束，SpeedOpenIoopTabIe_addr 返回理想速度頻率表的起始地址，位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置臺(tái)車(chē)花回末端位置的末端位移值(位移脈沖數(shù))；從位置閉環(huán)速度曲線對(duì)應(yīng)的頻率表地址PositionLoopTable_addr開(kāi)始、即經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度頻率表”的起始地址讀取頻率值一位置閉環(huán)速度頻率值，輸出相應(yīng)的脈沖，PositionLoopTable_addr遞增；脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置的花回末端位移脈沖數(shù)減去脈沖頻率*采樣周期，直至讀完“理想速度頻率表”；此時(shí)，預(yù)置的伺服電機(jī)脈沖數(shù)仍大于0，按最小速度繼續(xù)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，并從脈沖計(jì)數(shù)器的位移脈沖數(shù)中扣除脈沖數(shù)，直至脈沖計(jì)數(shù)器為零；PositionLoopTable_addr返回經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度頻率表”的起始地址。示例代碼如下
PROCESS(Scant_lms, Scan_begin)
BEGIN
IF (Scan_begin = ’ 0’)THEN
Sp e e dOp enIoopTabIe_addr <= (OTHERS => ’ 0’)；
PositionLoopTabIe_addr <= (OTHERS => ’ 0’)；
ELSE
IF Scant_lms' event and Scant_10us = ' Γ THEN
CASE (Speed0penloop_end & PositionLoop_begin ) ISWHEN//00//=>Speed0penloopTable_addr<=Speed0penloopTable_addr + I ；
WHEN 〃11〃 => Sp e e dOp enIoopTabIe_addr <= SpeedOpenloopTable_addr;
PositionLoopTabIe_addr <= PositionLoopTabIe_addr
+ I
WHEN 〃10〃 => PositionLoopTabIe_addr <= PositionLoopTable_addr;
WHEN OTHERS => NULL;
END CASE;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
如圖8所示，主控制模塊由命令緩沖區(qū)、命令解碼分配器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)組成；命令緩沖區(qū)將總線接口模塊獲得的命令進(jìn)行緩沖同步，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)按照地址存放數(shù)據(jù)；命令解碼分配器將命令緩沖區(qū)的16位命令碼進(jìn)行解碼分配給各個(gè)外設(shè)控制模塊，同時(shí)命令解碼分配器還根據(jù)命令碼確定數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)的數(shù)據(jù)流向，當(dāng)命令碼要求上傳信息時(shí)，命令解碼分配器將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)中的位置信息和運(yùn)行狀態(tài)發(fā)送給總線接口模塊；當(dāng)命令碼要求運(yùn)行外設(shè)時(shí)，命令解碼分配器按照地址分配數(shù)據(jù)給外設(shè)模塊。印花方向的臺(tái)車(chē)速度/時(shí)間、加速度/時(shí)間曲線如圖9所示，圖9 (a)借鑒的是電梯行業(yè)推崇的“理想速度曲線”，俗稱“梯形速度曲線”，始自點(diǎn)O、終至點(diǎn)G。從臺(tái)車(chē)的加速度視角，V0-Va, Va-Vb, Vb-Vc, Vc-Vd, Vd-Ve, Ve-Vf和VF-Ve將臺(tái)車(chē)運(yùn)行中的加減速過(guò)程分為7個(gè)階段加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段、減減速段(參閱圖9(b)); “梯形速度曲線”避免了加速度的突變，消除了印花過(guò)程中因加速度突變引起的沖擊，有助于減少伺服/同步電機(jī)丟步的發(fā)生率、延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命、提升印花的質(zhì)量。從臺(tái)車(chē)的速度視角，“梯形速度曲線”又分為起動(dòng)加速、勻速運(yùn)行和制動(dòng)減速三段，而且起、制動(dòng)段曲線呈鏡像對(duì)稱；要提高印花機(jī)效率，勢(shì)必要增大臺(tái)車(chē)的運(yùn)行速度、以縮短印花機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，但提升運(yùn)行速度對(duì)印花品質(zhì)造成的影響是負(fù)面的一對(duì)花精度下降，因此印花效率和印花品質(zhì)是印花機(jī)設(shè)計(jì)中的一對(duì)矛盾?，F(xiàn)以固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)的典型運(yùn)行參數(shù)為例展開(kāi)討論。給定花回2. 5m, “梯形速度曲線”的勻速運(yùn)行距離2m，起動(dòng)加速和制動(dòng)減速距離均為
O.25m ;勻速速度值2m/S，勻加速值20m/S2?？赏茖?dǎo)出加加速值和減加速值，以及加加速、勻加速和減加速的運(yùn)行距離。本發(fā)明的勻速值升至2. 5m/S，其它參數(shù)同上，不難得出加加速值和減加速的絕對(duì)值，以及加加速、勻加速和減加速的運(yùn)行距離，制動(dòng)減速與起動(dòng)加速段類(lèi) 似，其中末端最后5mm處的速度值=0. 1997m/s。高清晰精細(xì)織物圖案的平網(wǎng)印花工藝要求“對(duì)花精度”< O. 1_，換言之，系統(tǒng)精度為O. Imm+ (2. 5m*1000mm/m) =0. 00004、即O. 04%。。近十年來(lái)，全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)日趨成熟，諸如零漂、抗干擾、可靠性、精度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均取得重大進(jìn)步，0.4%。精度的開(kāi)環(huán)速度伺服系統(tǒng)技術(shù)已完全成熟；但綜合考慮電氣傳動(dòng)，網(wǎng)框制作精度、平網(wǎng)印花機(jī)安裝的平直度，齒輪間隙或驅(qū)動(dòng)軸扭力形變、以及長(zhǎng)期連續(xù)作業(yè)導(dǎo)致的臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶拉長(zhǎng)和機(jī)械磨損等造成的誤差，平網(wǎng)印花機(jī)的綜合“對(duì)花精度”一般只能達(dá)到1%。。因此，在印花臺(tái)車(chē)移動(dòng)末端一最后5_處，采用位置檢測(cè)器撿測(cè)臺(tái)車(chē)位置，并將速度開(kāi)環(huán)控制切換到位置閉環(huán)控制。顯然，一個(gè)2. 5m花回行程的前2. 495m執(zhí)行的是高效的開(kāi)環(huán)速度伺服控制，即按圖9Ca)的“理想速度曲線”運(yùn)行；目的是提高印花機(jī)的工作效率。對(duì)開(kāi)環(huán)速度伺服控制可能造成的千分之一誤差土 2. 495_，則在啟動(dòng)位置閉環(huán)控制時(shí)設(shè)定臺(tái)車(chē)花回的末端位置(移)值(伺服電機(jī)的脈沖數(shù)K>0)時(shí)予以消除；借助“預(yù)減速度值”技術(shù)措施、確保臺(tái)車(chē)移動(dòng)方向的單一性，避免臺(tái)車(chē)移動(dòng)變向引入機(jī)械傳動(dòng)副的間隙誤差；圖9 (a)臺(tái)車(chē)花回末端的虛線速度曲線僅是移動(dòng)的理論曲線，實(shí)際速度的取值略小于理論值。所謂的“預(yù)減速度值”，其內(nèi)涵是位置閉環(huán)控制啟動(dòng)后，伺服電機(jī)的給定脈沖頻率f (t)=fs(t)-Af ;式中的fs(t)正是圖9Ca) “理想速度曲線”速度值對(duì)應(yīng)的伺服電機(jī)脈沖頻率，是預(yù)設(shè)的固定微小脈沖頻率值；弓丨入，能確保讀完“理想速度頻率表”時(shí)，上述預(yù)置的伺服電機(jī)脈沖數(shù)K >0;按fmin (等價(jià)臺(tái)車(chē)速度Vmin)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，并從K中扣除脈沖數(shù)(fmin*Ts，Ts為采樣周期)，直至K為零；此處借鑒的是電梯行業(yè)的“橋廂對(duì)平爬行技術(shù)”。必須指出，伺服驅(qū)動(dòng)器輸出的是2路脈沖，憑借2路脈沖的相位決定伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向。印花臺(tái)車(chē)的“理想速度曲線”采用靜態(tài)曲線法生成，上位機(jī)輸入的印花工藝參數(shù)如下花回長(zhǎng)度、勻速運(yùn)行的位移、起動(dòng)加速和制動(dòng)減速的位移、勻速速度值和勻加速值 ’離線計(jì)算出“理想速度曲線”，再以采樣周期Ts=Ims離散速度曲線，取出各采樣點(diǎn)的速度并換示示成對(duì)應(yīng)的頻率值，形成“理想速度頻率表”;對(duì)印花臺(tái)車(chē)移動(dòng)末端最后5mm對(duì)應(yīng)的頻率值進(jìn)行“預(yù)減速度值”頻率修正，即減去預(yù)設(shè)的固定微小脈沖頻率值(本發(fā)明中)，“理想速度頻率表”見(jiàn)表I。
權(quán)利要求
1.一種基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)，它由固定臺(tái)板、印花臺(tái)車(chē)和印花機(jī)控制系統(tǒng)組成；其中，固定臺(tái)板由支撐底座(I)、臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶(3)、直線導(dǎo)軌(4)和長(zhǎng)且平整的臺(tái)板面(5)構(gòu)成，印花臺(tái)車(chē)由臺(tái)車(chē)交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制盒(6)、臺(tái)車(chē)基座(7)、網(wǎng)框架(8)、安裝鏤空花紋高分子膜篩網(wǎng)的網(wǎng)框(9)、刮刀交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、刮刀固定架(10)、刮刀(11)、抬升步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、抬升機(jī)構(gòu)(12)、刮刀行走支撐座(13)和位置檢測(cè)器(2)組成；所述位置檢測(cè)器(2)包括左軸承及配套的左軸承座(21)、位置檢測(cè)同步帶輪(22)、軸(23)、右軸承及配套的右軸承座(24)、聯(lián)軸器(25)和旋轉(zhuǎn)編碼器(26);位置檢測(cè)同步帶輪(22)與固定于臺(tái)板上的臺(tái)車(chē)驅(qū)動(dòng)同步帶(3)嚙合、位置檢測(cè)器(2)的軸(23)通過(guò)聯(lián)軸器(25)連到旋轉(zhuǎn)編碼器(26)，旋轉(zhuǎn)編碼器(26)檢測(cè)位置檢測(cè)同步帶輪(22)的轉(zhuǎn)動(dòng)；其特征在于，印花機(jī)控制系統(tǒng)的硬件采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu)，上下位機(jī)通過(guò)RS232接口進(jìn)行信息交互，上位機(jī)是配置觸摸屏的嵌入式控制器，下位機(jī)則基于MCU+CPLD的多機(jī)協(xié)同硬件架構(gòu)；印花機(jī)的控制系統(tǒng)由并列的速度開(kāi)環(huán)控制和位置閉環(huán)控制兩部分組成，印花臺(tái)車(chē)移動(dòng)的一個(gè)花回由速度開(kāi)環(huán)控制的位移及位置閉環(huán)控制的位移構(gòu)成，兩位移分別參照電梯行業(yè)的“理想速度曲線”、經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度曲線”進(jìn)行；位置檢測(cè)器(2)檢測(cè)到臺(tái)車(chē)移至花回的末端位置時(shí)，位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置末端位移值、清除速度開(kāi)環(huán)控制段的誤差，速度開(kāi)環(huán)切換到位置閉環(huán)控制模式完成臺(tái)車(chē)末端的位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)，其特征在于，所述印花機(jī)控制系統(tǒng)的硬件采用上下位機(jī)分層結(jié)構(gòu)，兩者通過(guò)RS232接口進(jìn)行信息交互；上位機(jī)是配置觸摸屏的嵌入式控制器，用戶通過(guò)上位機(jī)人機(jī)交互界面設(shè)定平網(wǎng)印花機(jī)的工藝參數(shù)、借助上位機(jī)按鍵下發(fā)控制命令和工藝參數(shù)，上位機(jī)同時(shí)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、顯示下位機(jī)上傳的各種信息；下位機(jī)接收上位機(jī)發(fā)送的參數(shù)、命令等信息，轉(zhuǎn)化成速度指令、開(kāi)環(huán)控制臺(tái)車(chē)伺服電機(jī)并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)；根據(jù)印花臺(tái)車(chē)上安裝的位置檢測(cè)器獲取臺(tái)車(chē)移至花回的末端位置信號(hào)，位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置末端位移值、清除速度開(kāi)環(huán)控制段的誤差，速度開(kāi)環(huán)控制立即切換到第2種控制模式，即位置閉環(huán)控制，完成臺(tái)車(chē)末端的位移；根據(jù)印花工位的定位就緒信號(hào)，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)印花臺(tái)車(chē)的抬升機(jī)構(gòu)帶動(dòng)網(wǎng)框運(yùn)動(dòng)；根據(jù)網(wǎng)框的就位信號(hào)，啟動(dòng)刮刀翻轉(zhuǎn)、刮刀伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)刮刀印花；輸入的開(kāi)關(guān)量有各軸的限位信號(hào)、緊急停止信號(hào)、人靠近傳感器信號(hào)和刮刀到位傳感器檢測(cè)信號(hào)等；輸出的開(kāi)關(guān)量有通過(guò)繼電器實(shí)現(xiàn)的啟動(dòng)和關(guān)閉動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的下位機(jī)，其特征在于，所述下位機(jī)基于MCU+CPLD的多機(jī)協(xié)同硬件架構(gòu)；MCU負(fù)責(zé)與上位機(jī)通信、獲取運(yùn)行參數(shù)和命令，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和運(yùn)行狀態(tài)的管理、協(xié)調(diào)印花工藝流程的進(jìn)程，將控制命令下傳給CPLD、實(shí)時(shí)讀取CPLD的運(yùn)行狀態(tài)、上傳給上位機(jī)顯示；CPLD控制伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)雙路高速光耦與外設(shè)相連，讀取外設(shè)的輸入，輸出外設(shè)所需的脈沖、開(kāi)關(guān)量等；MCU與CPLD采用總線方式互連:MCU的PO 口與CPLD的管腳73-80相連、MCU的P2 口與CPLD的管腳93-98、101-102相連、ALE用作鎖存信號(hào)、CPLD產(chǎn)生的中斷信號(hào)通過(guò)管腳84、85分別接入MCU的引腳INTO和INTl，提升下位機(jī)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的下位機(jī)，其特征在于，所述下位機(jī)的電源設(shè)計(jì)方案伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的工作電壓為兩相交流220V，直接取自動(dòng)力電；伺服驅(qū)動(dòng)器信號(hào)電源需24V直流，采用型號(hào)S-120W-24V/5A的AC-DC開(kāi)關(guān)電源；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的5V直流電源，將S-120W-24V/5A輸出的24V直流與LM2596開(kāi)關(guān)電源芯片的管腳I (VIN)相連、電容C71和CP1并聯(lián)后一端接地另一端與管腳I相連，LM2596的管腳3、6接地，管腳2與穩(wěn)壓管D2、電感L1相連，穩(wěn)壓管D2的另一端接地、電感L1的另一端與LM2596管腳4相連輸出5V電源，5V電源輸出端并接CP2接地電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的下位機(jī)，其特征在于，所述下位機(jī)的CPLD借助VHDL描述CPLD的邏輯功能，CPLD包含主控制模塊、總線接口模塊、外設(shè)控制模塊；外設(shè)控制模塊包括伺服電機(jī)控制模塊、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、位置計(jì)數(shù)處理模塊和輸入輸出模塊；主控制模塊處理、存儲(chǔ)和管理MCU下傳的數(shù)據(jù)，響應(yīng)MCU下傳的控制命令，通過(guò)外設(shè)控制模塊控制外設(shè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)，其特征在于，所述的“理想速度曲線”和經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度曲線”借鑒的是電梯行業(yè)的“理想速度曲線”;“理想速度曲線”的加減速過(guò)程可分為加加速、勻加速、減加速、勻速、加減速、勻減速、減減速7個(gè)階段，又可分成起動(dòng)加速、勻速運(yùn)行和制動(dòng)減速三部分，理想速度曲線無(wú)加速度的突變和加速度突變引起的沖擊；“預(yù)減速度值”修正“理想速度曲線”的內(nèi)涵是理想速度值減去預(yù)設(shè)的固定微小速度值，目的是確保臺(tái)車(chē)移動(dòng)方向的單一性。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)，其特征在于，所述的印花機(jī)控制系統(tǒng)由并列的速度開(kāi)環(huán)控制和位置閉環(huán)控制的雙控模式組成；印花臺(tái)車(chē)移動(dòng)的一個(gè)花回由速度開(kāi)環(huán)控制的位移及位置閉環(huán)控制的位移構(gòu)成，兩位移分別參照電梯行業(yè)的“理想速度曲線”、經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度曲線”進(jìn)行控制；控制流程按時(shí)間先后排序第一步，臺(tái)車(chē)啟動(dòng)至臺(tái)車(chē)移動(dòng)至該花回的末端，即“理想速度曲線”的加加速、勻加速、減加速、勻速、加減速、勻減速段及減減速段的前段，雙控模式中的開(kāi)環(huán)控制使能，CPLD讀取“理想速度曲線”對(duì)應(yīng)的“理想速度頻率表”、速度開(kāi)環(huán)控制臺(tái)車(chē)移動(dòng)；第二步，位置檢測(cè)器撿測(cè)臺(tái)車(chē)到達(dá)該花回的末端位置，位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置臺(tái)車(chē)花回的末端位移值(驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的脈沖數(shù))，消除速度開(kāi)環(huán)控制段的誤差，控制切換至第2種控制模式，即位置閉環(huán)控制；第三步，CPLD讀取經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度頻率表”，位置閉環(huán)控制臺(tái)車(chē)移動(dòng)=CPLD逐一讀取修正的“理想速度頻率表”的脈沖頻率，脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置的位移值減去脈沖頻率*采樣周期，直至讀完“理想速度頻率表”；此時(shí)，預(yù)置的伺服電機(jī)脈沖數(shù)仍大于O，按理想速度頻率表的最小值繼續(xù)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，并從脈沖計(jì)數(shù)器中扣除脈沖數(shù)，直至位移脈沖計(jì)數(shù)器為零。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種基于雙控模式的固定臺(tái)板平網(wǎng)印花機(jī)，印花機(jī)包括固定臺(tái)板和印花臺(tái)車(chē)；伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)臺(tái)車(chē)和刮刀，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)框抬升機(jī)構(gòu)?？刂葡到y(tǒng)硬件為上下位機(jī)分層結(jié)構(gòu)，下位機(jī)基于MCU+CPLD的多機(jī)協(xié)同架構(gòu)；分層協(xié)同體系將實(shí)時(shí)/非實(shí)時(shí)任務(wù)分配至各處理單元，硬邏輯門(mén)電路則提升了系統(tǒng)的可靠性。臺(tái)車(chē)移動(dòng)的一個(gè)花回由速度開(kāi)環(huán)/位置閉環(huán)控制的位移構(gòu)成，兩位移分別按電梯業(yè)的“理想速度曲線”、經(jīng)“預(yù)減速度值”修正的“理想速度曲線”實(shí)現(xiàn)；“理想速度曲線”無(wú)加速度突變和突變引起的沖擊，修正的“理想速度曲線”確保臺(tái)車(chē)單一方向移動(dòng)、降低了傳動(dòng)副的間隙誤差；位置檢測(cè)器檢測(cè)到臺(tái)車(chē)移至花回的末端、位移脈沖計(jì)數(shù)器預(yù)置末端位移值、消除速度開(kāi)環(huán)控制段的誤差，速度開(kāi)環(huán)切換到位置閉環(huán)控制模式完成臺(tái)車(chē)末端的位移。
文檔編號(hào)B41F15/08GK102774128SQ201210116129
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者吳明光, 李俊寧, 蔣坤, 陳則煌, 黃克強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)