应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统，包括Powerlink总线、X2X总线、人机界面和路由器，Powerlink总线分别连接四个伺服控制器和主轴伺服驱动器；X2X总线分别连接四个计数模块、三个开关量输入模块和开关量输出模块。本发明的有益效果是：该系统完全解决了多轴向经编机的多轴实时联动、机器最高速度达到1000r/min和实时闭环调节时间小于千分之一秒的难题。由于系统的计算机控制模块和程序相对独立，数据处理快，可靠性显著提高，当系统中的某程序或模块出现故障时，不会影响到其他控制系统，因此系统维修方便、可维护性强。
【专利说明】应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统
【技术领域】
[0001]本发明属于纺织机械【技术领域】，具体涉及一种应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统。
【背景技术】
[0002]—般经编机是由成圈机构、送经机构、梳栉横移机构、牵拉机构、卷取机构和传动机构等组成。机械式经编机是上述经编机各种机构为机械式的和以机械控制为主的经编机。当在编织生产复杂经编花纹组织时，由于花纹完全组织中的每个横列(由所有工作织针完成一个编织循环所形成的肩并肩的一系列线圈)(横向上)的送经量是不同(切换)的，与之相应，牵拉及卷绕量也同样是不同(切换)的，即每一横列的送经量、牵拉及卷绕量都是不同的，而同时人们又希望机器编织速度能提高，在这种情况下，机械式经编机的各种机构和传动控制已不能适应上述要求。
[0003]随着计算机和自动化控制技术的发展，对机械式经编机最薄弱的环节变速送经机构、恒张力和变速牵拉机构及卷取机构进行了 “电子式”的改进和计算机控制，使其实现机电一体化。
[0004]目前，随着计算机技术和经编机的不断发展，采用电子式的经编机机构和微机控制的经编机编织具有多种花型的经编织物己相当普遍。但它们大多为集中控制，即用一台计算机采用分时的方法对几根经轴、牵拉轴、卷绕轴等控制单元分别进行分时控制。从微观上来讲分时控制是断续的，要相隔几个时间片才能再次循环到对该控制单元进行一次控制；但由于计算机的运算速度很高，从宏观上来讲控制还是连续的。集中控制方法的优点是系统简单、性能较好、价廉，适应机器速度不高，技术性能及技术指标要求也不很高的情况，已得到广泛的应用。由于集中控制方法的核心是各被控单元循环分时共享一台计算机的控制资源，因此一台计算机的运算能力的高低将直接影响被控单元多少和循环分时的时间要求，这将会限制机器速度的提高。
[0005]轴向经编机具有三根经轴、六根纬轴、一根牵拉轴、一根拖链轴、一根托布轴和一根摩擦卷绕轴等十三根高精度联动的轴系，并在编织同一横列时经轴、牵拉轴的速度是不一样的，加之为了能使其高速地以lOOOr/min运转，要求机器的实时闭环调节的时问要小于千分之一秒。因此，采用一般的集中控制方法已经不能实现其多轴实时联动和机器速度提高的实时控制要求。
[0006]多轴向经编机控制过程中最难解决的核心问题就是如何解决十三根轴之间并与主轴之间的实时联动问题，即它们之间既要有各自的独立运动，又要有相互高速联动的关系。一般集中控制方法的控制模型简单、价廉，它广泛应用于相对简单的控制系统。使用一般集中控制方法，对多轴向经编机进行系统控制，系统控制精度低、实时性差，不能满足多轴向经编机的系统控制要求。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统,彻底解决十三根轴之间并与主轴之间的实时联动问题。
[0008]一种应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统，包括Powerlink总线、X2X总线、人机界面和路由器，其中:
[0009]Powerlink总线分别连接第一伺服控制器、第二伺服控制器、第三伺服控制器、第四伺服控制器和主轴伺服驱动器，主要用于向伺服系统高速实时地传输指令和返回执行状态，其次，执行指令的故障、报警的状态信息也从Powerlink总线反馈到人机界面进行集中处理；
[0010]X2X总线分别连接第一计数模块、第二计数模块、第三计数模块、第四计数模块、第一开关量输入模块、第二开关量输入模块、第三开关量输入模块和开关量输出模块，主要用来操纵机器和传输各种测量值；
[0011]人机界面:进行人工输入输出和显示，由计算机对各控制单元、总线及路由器进行
集中管理；
[0012]路由器:将Powerlink总线、X2X总线两个网络互连起来以交换信息。
[0013]进一步地，Powerlink总线中，第一伺服控制器、第二伺服控制器和第三伺服控制器通过交流伺服电机控制三根经轴，第四伺服控制器控制牵拉轴，主轴伺服驱动器通过机器主轴交流异步电机控制机器主轴；
[0014]进一步地，X2X总线中，第一计数模块、第二计数模块和第三计数模块分别控制三个测长编码器，第四计数模块控制机器主轴编码器，第一开关量输入模块、第二开关量输入模块和第三开关量输入模块分别控制开车状态、产量计数、纱线张力、油流动检测等机器运行状况，开关量输出模块则输出紧急停止、断纱诊断。
[0015]本发明具有的有益效果是:该系统完全解决了多轴向经编机的多轴实时联动、机器最高速度达到lOOOr/min和实时闭环调节时间小于千分之一秒的难题。由于系统的计算机控制模块和程序相对独立，数据处理快，可靠性显著提高，当系统中的某程序或模块出现故障时，不会影响到其他控制系统，因此系统维修方便、可维护性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明框架结构示意图。
[0017]其中:1、Powerlink总线，1011、第一伺服控制器，1021、第二伺服控制器，1031、第三伺服控制器，1041、第四伺服控制器，1051、主轴伺服驱动器，2、X2X总线，2011、第一计数模块，2012、第二计数模块，2013、第三计数模块，2014、第四计数模块，2015、第一开关量输入模块，2016、第二开关量输入模块,2017、第三开关量输入模块,2018、开关量输出模块,3、人机界面，4、路由器。
【具体实施方式】
[0018]为了进一步理解本发明的优点，下面通过具体的实施例来说明本发明的功效。
[0019]一种应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统，包括Powerlink总线1、X2X总线2、人机界面3和路由器4，其中:
[0020]Powerlink总线I主要用于向伺服系统高速实时地传输指令和返回执行状态；其次，执行指令的故障、报警的状态信息也从Powerlink总线反馈到人机界面进行集中处理。
[0021]Powerlink总线I分别连接第一伺服控制器1011、第二伺服控制器1021、第三伺服控制器2031、第四伺服控制器1041和主轴伺服驱动器1051。
[0022]Powerlink总线I中，第一伺服控制器1011、第二伺服控制器1021和第三伺服控制器1031通过交流伺服电机控制三根经轴，同样，第四伺服控制器1041控制牵拉轴，主轴伺服驱动器1051通过机器主轴交流异步电机控制机器主轴。
[0023]X2X总线2:主要用来操纵机器和传输各种测量值。
[0024]X2X总线2分别连接第一计数模块2011、第二计数模块2012、第三计数模块2013、第四计数模块2014、第一开关量输入模块2015、第二开关量输入模块2016、第三开关量输入模块2017和开关量输出模块2018。
[0025]X2X总线2中，第一计数模块2011、第二计数模块2012和第三计数模块2013分别控制三个测长编码器，第四计数模块2014控制机器主轴编码器，第一开关量输入模块2015、第二开关量输入模块2016和第三开关量输入模块2017分别控制开车状态、产量计数、纱线张力、油流动检测等机器运行状况等十七个状态，开关量输出模块2018则输出紧急停止、断纱诊断等十二种输出状态。
[0026]人机界面3:进行人工输入输出和显示，由计算机对各控制单元、总线及路由器进行集中管理。
[0027]路由器4:将Powerlink总线1、X2X总线2两个网络互连起来以交换信息。
[0028]在多轴向经编机中，所有伺服电机都是以主轴为基准，跟随主轴转动而转动，由于主轴转速快，可到20r/s，因此要求每个伺服控制器严格按程序设定的比例跟随其转动，即要求实时高速跟踪，因此须用高速总线Powerlink总线1，以传输速率IOOMbps来实现实时闻速控制的目的。
[0029]而在多轴向经编机中，对每一个开关量输入和输出的时间控制要求并不高，如输入信号延时几十毫秒，及输出信号输出后延时几个或几十微秒，均对输入、输出不构成影响。所以，这些信号都由中速X2X总线2以传输速率2Mbp来传输实现。
[0030]在应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统中，Powerlink总线I将人机界面的指令分别传入十三根高精度联动的轴系及主轴，再通过计算机中各自的模块分别控制经轴、牵拉轴和主轴等并实现实时同步运行，同时将指令执行的信息通过Powerlink总线I反馈给人机界面并显示出来。
[0031]其核心是采用高速达到IOOMbps的实时总线对快速变化的被控制单元进行分布式的控制，采用中速2Mbps的实时总线对变化相对较慢的控制单元进行信息交换，两条总线间的信息交换通过路由器进行，再通过人机界面3、计算机进行人工输入输出、显示，对各控制单元、总线及路由器4进行集中管理，构成了由二条总线支撑的、由计算机组成的集中管理、分布式控制的实时系统。
[0032]在多轴向经编机的实际控制中，Powerlink总线I将人机界面3的指令分别传入十三根高精度联动的轴系及主轴，再通过计算机中各自的模块分别控制经轴、牵拉轴和主轴等并实现实时同步运行，同时将指令执行的信息通过Powerlink总线I反馈给人机界面3并显示出来。
[0033]如以经轴控制为例，经编指令通过Powerlink总线I传送到相应的经轴伺服控制器，由伺服控制器按指令的要求控制交流伺服电机的转动及实时调整转速驱动各自的经轴，确保三根经轴的送经量符合织物的要求。而经轴实际送经量则是经X2X总线2传输到路由器4，再由路由器4传输到人机界面3，人机界面3将由X2X总线2反馈的经轴实际送经量与经编指令相比较，计算出经轴转速的修正值，并通过Powerlink总线I下达给相应经轴伺服控制器，调整该经轴的转速。这种高速实时闭环调节的时间小于千分之一秒。同样，牵拉指令也通过Powerlink总线I传送到牵拉轴的伺服控制器,再控制交流伺服电机将按工艺要求编织的织物以所要求的牵拉速度从经编机上牵拉出来，同时将指令执行的信息通过Powerlink总线I反馈给人机界面3并显示出来。X2X总线2的计数模块、开关量输入模块和开关量输出模块相应控制纱线张力限位开关、安全绳开关、油加热器开关、断纱检测开关等，还操控机器完成快车、慢车、紧急停止、复位等控制要求。
[0034]总之，应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统是由两个高、中速传输速率总线与计算机组成的集中管理、分布式的高速实时闭环调节控制系统。该系统不但能解决多轴向经编机十三根轴系以及机器主轴之间有序的实时控制，而且完全能达到多轴向经编机IOOOr / min的高速甚至更高速度的控制要求，以及有效控制高质量复杂工艺组织的织物编织，也能有效地解决一般集中控制方法应用于多轴向经编机时会存在的实时误差、可靠性低、维护困难、可扩展性差等问题。综上所述，以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
【权利要求】
1.一种应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统，其特征在于，包括Power I ink总线、X2X总线、人机界面和路由器，其中: Powerlink总线分别连接第一伺服控制器、第二伺服控制器、第三伺服控制器、第四伺服控制器和主轴伺服驱动器，主要用于向伺服系统高速实时地传输指令和返回执行状态，其次，执行指令的故障、报警的状态信息也从Powerlink总线反馈到人机界面进行集中处理； X2X总线分别连接第一计数模块、第二计数模块、第三计数模块、第四计数模块、第一开关量输入模块、第二开关量输入模块、第三开关量输入模块和开关量输出模块，主要用来操纵机器和传输各种测量值； 人机界面:进行人工输入输出和显示，由计算机对各控制单元、总线及路由器进行集中管理； 路由器:将Powerlink总线、X2X总线两个网络互连起来以交换信息。
2.根据权利要求1所述的应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统，其特征在于，所述Powerlink总线中，第一伺服控制器、第二伺服控制器和第三伺服控制器通过交流伺服电机控制三根经轴，第四伺服控制器控制牵拉轴，主轴伺服驱动器通过机器主轴交流异步电机控制机器主轴。
3.根据权利要求1所述的应用在多轴向经编机上的实时双总线控制系统，其特征在于，所述X2X总线中，第一计数模块、第二计数模块和第三计数模块分别控制三个测长编码器，第四计数模块控制机器主轴编码器，第一开关量输入模块、第二开关量输入模块和第三开关量输入模块分别控制开车状态、产量计数、纱线张力、油流动检测等机器运行状况，开关量输出模块输出紧急停止、断纱诊断。
【文档编号】G05B19/418GK103488142SQ201310410476
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】姚建平 申请人:昆山市万丰制衣有限责任公司