雙伺服同步控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙伺服同步控制系統(tǒng)，包括計算機控制單元以及由計算機控制單元控制的針?biāo)欧刂茊卧退笏欧刂茊卧?，通過設(shè)置相對獨立的針運行模塊以及梭運行模塊，實現(xiàn)針運行模塊以及梭運行模塊的獨立運行，通過計算機控制實現(xiàn)針運行模塊以及梭運行模塊運行的同步性，并在針運行模塊與梭運行模塊之間設(shè)置通訊模塊，實時測算針運行模塊與梭運行模塊之間的位置誤差進行調(diào)整并發(fā)出驅(qū)動針運動模塊以及梭運動模塊運行的驅(qū)動指令脈沖。實現(xiàn)獨立運行以及同步運行的自由切換，根據(jù)反饋信號進行位置誤差判斷調(diào)整，使用更加靈活，通用性強，在高速模式下降低誤差，降低成本。
【專利說明】
雙伺服同步控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及印刷以及紡織行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種印刷以及紡織行業(yè)中設(shè)備用雙伺服同步控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]雙伺服同步系統(tǒng)在印刷行業(yè)與紡織行業(yè)有較為廣泛的應(yīng)用。在印刷行業(yè)以往都是以機械長軸作為動力源的同步控制，但機械長軸的同步控制方案易出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，各個機組之間互相干擾，而且系統(tǒng)中有較為多的機械零件，對于系統(tǒng)維護及使用造成了諸多的不便。在紡織行業(yè)中的家紡業(yè)目前一般都是使用雙伺服隨動系統(tǒng)，隨動系統(tǒng)顧名思義:以一臺伺服電機作為主機，另一臺伺服伺服電機作為從機，當(dāng)主機運行時，從機跟隨主機進行轉(zhuǎn)動，從而使得此雙伺服系統(tǒng)具有一定的精度。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響，此隨動系統(tǒng)具有一個固有的隨動誤差，另外對構(gòu)建系統(tǒng)的靈活性上也受到一定的影響，主從兩臺伺服同時失去了獨立控制的能力，基于上述原因需要考慮能否設(shè)計一套同步方案能夠既可以雙伺服獨立控制運行，又可以雙伺服同步運行控制，同時在運行精度上也可以作一個提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種即可以獨立控制運行又可以同步控制運行且提升運行精度的雙伺服同步控制系統(tǒng)。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種雙伺服同步控制系統(tǒng)，包括計算機控制單元以及由計算機控制單元控制的針?biāo)欧刂茊卧退笏欧刂茊卧?br>[0005]所述的針?biāo)欧刂茊卧ㄡ樏}沖發(fā)送模塊、針反饋脈沖接收模塊、針?biāo)欧?qū)動器，針電機編碼器以及針?biāo)欧姍C，針脈沖發(fā)送模塊發(fā)送針運行信號給針?biāo)欧?qū)動器，針?biāo)欧?qū)動器驅(qū)動針?biāo)欧姍C運行，針電機編碼器將針?biāo)欧姍C運行信號通過針?biāo)欧?qū)動器反饋到針反饋脈沖接收模塊；
[0006]所述的梭伺服控制單元包括梭脈沖發(fā)送模塊、梭反饋脈沖接收模塊、梭伺服驅(qū)動器、梭電機編碼器以及梭伺服電機，梭脈沖發(fā)送模塊發(fā)送梭運行信號給梭伺服驅(qū)動器，梭伺服驅(qū)動器驅(qū)動梭伺服電機運行，梭電機編碼器將梭伺服電機運行信號通過梭伺服驅(qū)動器反饋到梭反饋脈沖接收模塊；
[0007]所述的計算機控制單元包括安裝有控制軟件的控制主機、針?biāo)笮盘柼幚砟K以及針?biāo)筮\行通訊模塊，針?biāo)笮盘柼幚砟K將接收到的針反饋脈沖和梭反饋脈沖信號以及針?biāo)筮\行通訊模塊的信號進行處理傳遞給控制主機，控制主機通過針脈沖發(fā)送模塊以及梭脈沖發(fā)送模塊發(fā)送相應(yīng)的脈沖信號。
[0008]進一步，所述的針脈沖發(fā)送模塊、針反饋脈沖接收模塊、針?biāo)筮\行通訊模塊、梭脈沖發(fā)送模塊、梭反饋脈沖接收模塊以及針?biāo)笮盘柼幚砟K集成于控制板卡上，所述的控制板卡上設(shè)有連接計算機的PC接口。
[0009]進一步，所述的控制板卡內(nèi)通過Verilog HDL語言寫入針對針?biāo)欧?qū)動器和梭伺服驅(qū)動器的倍頻模塊。
[0010]進一步，所述的倍頻模塊對針?biāo)欧?qū)動器和梭伺服驅(qū)動器達(dá)到4倍頻。
[0011]進一步，所述的倍頻模塊將針?biāo)欧?qū)動器和梭伺服驅(qū)動器從2500線/圈倍頻到10000線/圈。
[0012]進一步，所述的PC接口通過PC104總線與計算機主機連接。
[0013]進一步，所述的控制板卡內(nèi)采用FPGA芯片控制。
[0014]進一步，所述的FPGA芯片內(nèi)通過Verilog HDL語言寫入一組在時序和占空比上完全一致的同步脈沖模塊。
[0015]本實用新型的有益效果是:與隨動模式的系統(tǒng)相比較，本伺服同步系統(tǒng)的特點:
[0016]1、針、梭以同步脈沖驅(qū)動，配合伺服驅(qū)動的參數(shù)調(diào)整可以將同步精度調(diào)整至最佳狀態(tài)，避開了隨動模式下固有誤差的存在；
[0017]2、針、梭可以有2種模式運行:同步模式與獨立模式，在控制靈活度上比隨動模式強；
[0018]3、具有對應(yīng)的伺服驅(qū)動編碼器反饋位置輸入口，可以對針?biāo)蟮膶崟r位置數(shù)據(jù)進行讀取，通過此功能可以擴展多項衍生的功能，擴大的應(yīng)用范圍；
[0019]4、對于伺服驅(qū)動器來講，并沒有像隨動模式那樣需要修改通用伺服驅(qū)動器內(nèi)部軟件，可以使用市場上的普通伺服驅(qū)動器，所以在系統(tǒng)的通用性上要強于隨動模式的同步伺服系統(tǒng)；
[0020]5、在同步模式下，可以根據(jù)相應(yīng)的伺服反饋位置信號，組成一個自檢系統(tǒng)，實時檢測針、梭的同步性能，對于出現(xiàn)的同步故障提供一個高響應(yīng)的保護。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本實用新型的模塊信號傳遞框圖。
【具體實施方式】
[0022]—種雙伺服同步控制方法，所述的控制方法為，通過設(shè)置相對獨立的針運行模塊以及梭運行模塊，實現(xiàn)針運行模塊以及梭運行模塊的獨立運行，通過計算機控制實現(xiàn)針運行模塊以及梭運行模塊運行的同步性，并在針運行模塊與梭運行模塊之間設(shè)置通訊模塊，實時測算針運行模塊與梭運行模塊之間的運行位置誤差進行調(diào)整并發(fā)出驅(qū)動針運動模塊以及梭運動模塊運行的驅(qū)動指令脈沖，從而達(dá)到對針、梭同步精度進行控制以及保證的要求;所述的計算機設(shè)置獨立運行模式以及同步運行模式并實現(xiàn)自由切換，為了達(dá)到既能獨立控制針、梭運動又能同步控制針、梭運動的目的，增加了一個控制位，可以將針、梭運行模式自由切換成獨立運行模式與同步運行模式;在獨立運行模式下，針、梭可以獨立控制，針、梭之間沒有任何的聯(lián)系，針、梭可以根據(jù)指令單獨運行；在同步模式下，針、梭只能同步運行，即控制針、梭的指令為時序與占空比完全相同的一組脈沖。
[0023]根據(jù)上述方法設(shè)計制作了一款雙伺服同步控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括計算機控制單元以及由計算機控制單元控制的針?biāo)欧刂茊卧退笏欧刂茊卧?br>[0024]所述的針?biāo)欧刂茊卧ㄡ樏}沖發(fā)送模塊、針反饋脈沖接收模塊、針?biāo)欧?qū)動器，針電機編碼器以及針?biāo)欧姍C，針脈沖發(fā)送模塊發(fā)送針運行信號給針?biāo)欧?qū)動器，針?biāo)欧?qū)動器驅(qū)動針?biāo)欧姍C運行，針電機編碼器將針?biāo)欧姍C運行信號通過針?biāo)欧?qū)動器反饋到針反饋脈沖接收模塊；
[0025]所述的梭伺服控制單元包括梭脈沖發(fā)送模塊、梭反饋脈沖接收模塊、梭伺服驅(qū)動器、梭電機編碼器以及梭伺服電機，梭脈沖發(fā)送模塊發(fā)送梭運行信號給梭伺服驅(qū)動器，梭伺服驅(qū)動器驅(qū)動梭伺服電機運行，梭電機編碼器將梭伺服電機運行信號通過梭伺服驅(qū)動器反饋到梭反饋脈沖接收模塊；
[0026]所述的計算機控制單元包括安裝有控制軟件的控制主機、針?biāo)笮盘柼幚砟K以及針?biāo)筮\行通訊模塊，針?biāo)笮盘柼幚砟K將接收到的針反饋脈沖和梭反饋脈沖信號以及針?biāo)筮\行通訊模塊的信號進行處理傳遞給控制主機，控制主機通過針脈沖發(fā)送模塊以及梭脈沖發(fā)送模塊發(fā)送相應(yīng)的脈沖信號。
[0027]所述的針脈沖發(fā)送模塊、針反饋脈沖接收模塊、針?biāo)筮\行通訊模塊、梭脈沖發(fā)送模塊、梭反饋脈沖接收模塊以及針?biāo)笮盘柼幚砟K集成于控制板卡上，所述的控制板卡上設(shè)有連接計算機的PC接口并通過PCl 04總線連接計算機。
[0028]系統(tǒng)在設(shè)計的時候，為了保證系統(tǒng)的通用性，必須使脈沖發(fā)送規(guī)格滿足大部分伺服驅(qū)動器的要求(包含進口伺服驅(qū)動與國產(chǎn)伺服驅(qū)動)，故脈沖指令發(fā)送模式采用差分脈沖形式。對于伺服驅(qū)動脈沖反饋接收部分也需要滿足通用性要求，由于國產(chǎn)部分伺服驅(qū)動的反饋脈沖一般采用2500線/圈并沒有倍頻的功能，而2500線/圈的分辨率并不能滿足當(dāng)前系統(tǒng)對于反饋位置脈沖的精度要求，必須對當(dāng)前2500線/圈的反饋脈沖加以倍頻，理想狀態(tài)為對2500線/圈進行4倍頻將其變?yōu)?0000線/圈，故將倍頻的功能模塊必須做在控制板卡功能之中。利用Verilog HDL硬件語言的靈活性對原始2500線/圈的反饋脈沖的上升沿與下降沿進行一系列的計數(shù)處理可以方便的實現(xiàn)對2500線/圈的4倍頻為10000線/圈。
[0029]在針、梭指令脈沖方面為了保證針、梭在高速運行時同步精度，在設(shè)計這組脈沖時需要滿足針、梭脈沖在時序和占空比上應(yīng)該完全一致，故利用Verilog HDL硬件語言在主芯片(FPGA芯片)內(nèi)部設(shè)計一組在時序和占空比上完全一致的同步脈沖模塊，用于針?biāo)欧?qū)動與梭伺服驅(qū)動的指令脈沖。
[0030]在接受外部位置反饋的性能方面，系統(tǒng)能夠接收來自伺服驅(qū)動的編碼器反饋脈沖信號，從而達(dá)到對針、梭的實時位置進行讀取的功能，通過這個反饋信號對針、梭的目標(biāo)位置進行精確的定位，同時也可以對針、梭運行在同步模式下的同步精度進行精確的測定，利用這個功能實現(xiàn)了在高速運行模式下，設(shè)定一個誤差的上限值進行保護，當(dāng)外部環(huán)境影響到針或者梭的實際狀態(tài)出現(xiàn)誤差后，當(dāng)誤差超出這個設(shè)定的誤差上限值后，系統(tǒng)會給與一個高速的響應(yīng)，停止當(dāng)前針、梭脈沖指令的輸出，從而起到一個保護的作用。
[0031]由于伺服驅(qū)動的反饋脈沖信號一般都伴有相應(yīng)程度的干擾，所以在硬件處理與軟件濾波上都使用了相應(yīng)的處理，保證了對伺服驅(qū)動反饋脈沖的準(zhǔn)確識別。
[0032]與之前的隨動結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)相比，本伺服同步系統(tǒng)的具有高度的靈活性使得適用范圍得以擴大，除了紡織行業(yè)外，能夠滿足其他有著相同需求的行業(yè)，比如印刷業(yè)，煉鋼行業(yè)等等。
[0033]需要強調(diào)的是:以上僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種雙伺服同步控制系統(tǒng)，包括計算機控制單元以及由計算機控制單元控制的針?biāo)欧刂茊卧退笏欧刂茊卧涮卣髟谟冢?所述的針?biāo)欧刂茊卧ㄡ樏}沖發(fā)送模塊、針反饋脈沖接收模塊、針?biāo)欧?qū)動器，針電機編碼器以及針?biāo)欧姍C，針脈沖發(fā)送模塊發(fā)送針運行信號給針?biāo)欧?qū)動器，針?biāo)欧?qū)動器驅(qū)動針?biāo)欧姍C運行，針電機編碼器將針?biāo)欧姍C運行信號通過針?biāo)欧?qū)動器反饋到針反饋脈沖接收模塊； 所述的梭伺服控制單元包括梭脈沖發(fā)送模塊、梭反饋脈沖接收模塊、梭伺服驅(qū)動器、梭電機編碼器以及梭伺服電機，梭脈沖發(fā)送模塊發(fā)送梭運行信號給梭伺服驅(qū)動器，梭伺服驅(qū)動器驅(qū)動梭伺服電機運行，梭電機編碼器將梭伺服電機運行信號通過梭伺服驅(qū)動器反饋到梭反饋脈沖接收模塊； 所述的計算機控制單元包括安裝有控制軟件的控制主機、針?biāo)笮盘柼幚砟K以及針?biāo)筮\行通訊模塊，針?biāo)笮盘柼幚砟K將接收到的針反饋脈沖和梭反饋脈沖信號以及針?biāo)筮\行通訊模塊的信號進行處理傳遞給控制主機，控制主機通過針脈沖發(fā)送模塊以及梭脈沖發(fā)送模塊發(fā)送相應(yīng)的脈沖信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙伺服同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的針脈沖發(fā)送模塊、針反饋脈沖接收模塊、針?biāo)筮\行通訊模塊、梭脈沖發(fā)送模塊、梭反饋脈沖接收模塊以及針?biāo)笮盘柼幚砟K集成于控制板卡上，所述的控制板卡上設(shè)有連接計算機的PC接口。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙伺服同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制板卡內(nèi)通過Verilog HDL語言寫入針對針?biāo)欧?qū)動器和梭伺服驅(qū)動器的倍頻模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙伺服同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的倍頻模塊對針?biāo)欧?qū)動器和梭伺服驅(qū)動器達(dá)到4倍頻。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙伺服同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的倍頻模塊將針?biāo)欧?qū)動器和梭伺服驅(qū)動器從2500線/圈倍頻到10000線/圈。6.根據(jù)權(quán)利要求2?5中任意一項所述的雙伺服同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的PC接口通過PC104總線與計算機主機連接。7.根據(jù)權(quán)利要求2?5中任意一項所述的雙伺服同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制板卡內(nèi)采用FPGA芯片控制。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙伺服同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的FPGA芯片內(nèi)通過Verilog HDL語言寫入一組在時序和占空比上完全一致的同步脈沖模塊。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙伺服同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制板卡內(nèi)采用FPGA芯片控制。
【文檔編號】G05B19/042GK205507449SQ201620227288
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】陸黎明
【申請人】蘇州市正步機器制造有限公司