圓網(wǎng)印花機(jī)是織物印染后續(xù)處理機(jī)電設(shè)備烙欧，對織物進(jìn)行上色印花并烘干澡腾，其關(guān)鍵部件是印花單元凯亮，主要完成多種花色的自動套印功能。傳統(tǒng)印花單元采用機(jī)械傳動控制须尚，在工藝更改或織物發(fā)生變化時(shí)崖堤，機(jī)械調(diào)整工作量大，操作流程較復(fù)雜耐床。設(shè)備經(jīng)過一段時(shí)間使用后密幔，由于機(jī)械磨損楔脯，印花精度和速度都大為降低，并且升降速跑花胯甩。20世紀(jì)90年代末昧廷，國產(chǎn)圓網(wǎng)印花機(jī)開始采用分電機(jī)獨(dú)立傳動控制模式，雖然印花精度和速度有明顯提高偎箫，但升降速有跑花現(xiàn)象姚熊，與之配套的控制系統(tǒng)構(gòu)成方式也比較復(fù)雜。其中有單片機(jī)總線擴(kuò)展方式莱检、計(jì)算機(jī)分布式控制红最、plc控制等。因其控制方式復(fù)雜或成本較高斗赘，這些控制方式?jīng)]有得到大量推廣拟艳。

在深入分析各種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)后，2005年本文作者利用黃石市科威自控有限公司的嵌入式plc芯片組肄酬，設(shè)計(jì)出了kp3-05m06r型運(yùn)動控制器陈售。該控制器集plc川麦、can總線显憾、rs485/232等功能于一體，與步進(jìn)驅(qū)動器或伺服驅(qū)動器配套使用善歌，具有對步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動件塌、定位、脈沖正反插補(bǔ)吸哩、脈沖分頻等功能漱凝。多個(gè)運(yùn)動控制器通過can通信接口互連，其中一臺運(yùn)動控制器作為主站诸迟，其余運(yùn)動控制器均作從站茸炒。該系統(tǒng)可接人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)工藝集中顯示阵苇、控制和管理壁公，如配備web服務(wù)器還可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷。

2 運(yùn)動控制器的功能

自2005年至今绅项，kp3-05m06r型運(yùn)動控制器在紡織紊册、印染行業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用了數(shù)千臺。實(shí)踐證明該款控制器不但性能優(yōu)越快耿，而且使用和維護(hù)非常簡便囊陡。其中主要參數(shù)如下：

輸入：5路光耦+1路最高100khz脈沖信號。

輸出：6路繼電器+5路晶體管+1路0～10vdc +1路級連脈沖+1路分頻脈沖掀亥。

通信功能：

can接口撞反，波特率160kbit/s妥色，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動控制器互連；

串口0遏片，可完成梯形圖下載叛始、監(jiān)控、接字符屏或人機(jī)界面轴及；

串口1绣坛，支持三菱fx2n計(jì)算機(jī)鏈接方式格式1的部分主從協(xié)議，按此協(xié)議可實(shí)現(xiàn)本運(yùn)動控

制器與fx2n系列plc塑渤、操作終端或其他設(shè)備互連巢的，完成信息交換、參數(shù)設(shè)置饱舆、異地操作等功能嘴符。

控制功能：

脈沖分頻，頻率=輸入脈沖頻率/k稻蒂，其中4.000≤k＜∞蒿荤，小數(shù)點(diǎn)后有效數(shù)字為3位；

脈沖點(diǎn)動秒牙，自動定位禾绊，直線插補(bǔ)；

編程語言：

梯型圖語言攻臀，與三菱fx2n指令兼容焕数。

3 硬件設(shè)計(jì)方案

3.1 主控制器及外圍電路框圖

主控制器及外圍電路框圖如圖1所示。

圖1 主控制器及外圍電路框圖

3.2 從控制器及外圍電路框圖

從控制器及外圍電路框圖如圖2所示刨啸。

圖2 從控制器及外圍電路框圖

4 軟件設(shè)計(jì)方案

4.1 主控制器軟件設(shè)計(jì)

主控制器采用嵌入式plc芯片組堡赔，完成開關(guān)量輸入輸出、uart0设联、uart1善已、can、rs485/232互連和通信功能离例』煌牛基本軟件框架由以下七個(gè)子程序組成。

init-config：端口初始化程序粘招，完成輸入輸出端口配置啥寇，中間變量初始化，啟動spi洒扎。

init-start：上電初始化程序辑甜，復(fù)位所有輸出口。

init-set：設(shè)置初始化程序，復(fù)位所有輸出口蝎业。

init-run：運(yùn)行初始化程序增珠。

step：指令周期掃描程序

tms：2.5ms周期掃描程序，采樣輸入口狀態(tài)捣卵、刷新輸出口狀態(tài)弓并、spi通信報(bào)文的發(fā)送和接收。

scan：演算周期掃描程序借陕，輸入口狀態(tài)濾波远丸，spi通信報(bào)文的解讀。

4.2 從控制器軟件設(shè)計(jì)

從控制器采用c8051f330單片機(jī)册安，指令運(yùn)算速度高達(dá)25mips喜毅。從控制器對輸入脈沖采樣，接受主控制器發(fā)送的命令并進(jìn)行相應(yīng)的處理烫奏，輸入脈沖經(jīng)過分頻后苇皂，輸出相應(yīng)頻率的脈沖，并將有關(guān)信息發(fā)送給主站控制器耙肖。從控制器的作用相當(dāng)于一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)仰铃，它接受主控制器的命令執(zhí)行不同的動作，并把執(zhí)行的狀態(tài)反饋給主控制器授瘦，主要由以下5個(gè)功能程序組成醋界。

start：上電復(fù)位初始化程序，輸入輸出端口配置奥务，復(fù)位中間變量單元物独，啟動spi、int0中斷氯葬。

int-int0：外部中斷0服務(wù)程序，對輸入脈沖進(jìn)行分頻處理及脈沖插補(bǔ)婉陷。

int-spi：spi中斷服務(wù)程序帚称，spi通信報(bào)文的接收和發(fā)送。

int-t3：定時(shí)器t3中斷服務(wù)程序秽澳，監(jiān)控spi通信狀態(tài)和主程序執(zhí)行狀態(tài)闯睹。

main：主程序，解讀spi通信報(bào)文担神，完成脈沖點(diǎn)動楼吃、定位。

4.3主從控制器的組合設(shè)計(jì)

主入驮、從控制器之間以spi接口連接路统，spi通訊速率為500kbit/s，因此有利于提高系統(tǒng)的快速性和實(shí)時(shí)性抚送。

主站采用定時(shí)發(fā)送/接收模式乞审，嵌入程序初始化時(shí)绎噩，啟動spi發(fā)送，定時(shí)時(shí)間到鸠丸，先接收一字節(jié)數(shù)據(jù)缨诱，然后發(fā)送下一字節(jié)數(shù)據(jù)。當(dāng)所有報(bào)文發(fā)送完成后赡脚，暫停發(fā)送等待主程序處理報(bào)文纳倒，報(bào)文處理完后才啟動下一輪發(fā)送。

從站采用中斷接收/發(fā)送模式幸持，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后你义，先接收一字節(jié)數(shù)據(jù)，然后發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)摩潮，當(dāng)所有報(bào)文接收完成后况既，對應(yīng)的有相同字節(jié)的報(bào)文發(fā)送完成。此時(shí)從站停止接收報(bào)文组民，等待主程序處理接收到的報(bào)文棒仍，報(bào)文處理完后，又啟動下一輪報(bào)文接收過程臭胜。

報(bào)文結(jié)構(gòu)：stx+報(bào)文內(nèi)容+etx+crc莫其。

stx：報(bào)文起始代碼，固定為02h耸三。

報(bào)文內(nèi)容：起始2個(gè)字節(jié)為命令字對應(yīng)的ascii碼乱陡，以區(qū)別不同的報(bào)文，后面為報(bào)文實(shí)際 數(shù)據(jù)仪壮，全部采用ascii碼憨颠。

etx：報(bào)文結(jié)束代碼，固定為03h积锅。

crc：校驗(yàn)和爽彤，報(bào)文內(nèi)容所有字節(jié)相加后再加etx的數(shù)值，然后轉(zhuǎn)換成ascii碼缚陷。

5 應(yīng)用舉例

5.1控制設(shè)備名稱

控制設(shè)備名稱：4套色圓網(wǎng)印花機(jī)控制系統(tǒng)适篙。

5.2技術(shù)要求

同步傳動包括兩部分：主傳動同步主要是進(jìn)布電機(jī)與超喂電機(jī)、印花電機(jī)拱矫、烘房電機(jī)漂手、立柱烘焙電機(jī)(含立柱烘焙電機(jī)與落布電機(jī)等單元之間的同步)之間的同步傳動；分同步傳動則是實(shí)現(xiàn)印花電機(jī)與網(wǎng)頭分電機(jī)之間的同步傳動牌聋，要求同步精度高曼散。

電控系統(tǒng)由主軸運(yùn)動控制噐(即主站)、從軸控制噐(4合)、人機(jī)界面等組成, 方便用戶編輯工藝程序(程序可保密)搪古。

5.3控制系統(tǒng)框圖

控制系統(tǒng)框圖如圖3所示冻款。

5.4控制方案

5.4.1同步控制

kp3-05m06r型運(yùn)動控制器接收到由編碼器檢測的主電機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理后，輸出頻率可調(diào)的赁霉、用于控制網(wǎng)頭分電機(jī)的脈沖筝赶，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)帶與網(wǎng)頭同步。

主傳動是由嵌入式plc與同步控制器共同完成同步調(diào)節(jié)功能的谬碱。

5.4.2自動對花控制

自動對花不需要安裝高故障率的接近開關(guān)舰桑，只要編寫梯形圖程序并用觸摸屏輸入的步數(shù)傳送到d5904和d5905寄存器，且將自動回零控制字d5907置1即可實(shí)現(xiàn)自動對花蠢挡。

5.4.3插步控制

因?yàn)橛』ň纫蟾呋≡溃a(chǎn)現(xiàn)場必須經(jīng)常修改插步數(shù)據(jù)，既耗時(shí)又達(dá)不到要求业踏。使用該款運(yùn)動控器后禽炬，只需對d5902和d5903寄存器賦值就能實(shí)現(xiàn)插步控制。

因篇幅所限勤家，控制方案不能祥細(xì)介紹腹尖。

6 結(jié)論

該款運(yùn)動控制器雖然是針對圓網(wǎng)印花機(jī)控制系統(tǒng)定型設(shè)計(jì)，但由于用戶可采用標(biāo)準(zhǔn)梯形圖進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)不同的功能伐脖，所以也可運(yùn)用于其它運(yùn)動控制系統(tǒng)热幔。運(yùn)用嵌入式plc芯片組進(jìn)行組合設(shè)計(jì)是一種全新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路,設(shè)計(jì)者只專注于接口部件的軟硬件設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程縮短2/3的時(shí)間讼庇，且可靠性高绎巨。嵌入式plc芯片組給廣大的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員帶來一種快捷、高效蠕啄、可靠的設(shè)計(jì)方案场勤。

實(shí)踐證明，采用基于嵌入式plc芯片組設(shè)計(jì)的運(yùn)動控制噐柿癞，印花精度高来鸟、傳動速度快、生產(chǎn)效率高哩讶、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益巨大劈产，深受客戶好評誊配。該設(shè)計(jì)方案具有推廣價(jià)值。

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