專利名稱：一種高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，特別是一種借助超高速現(xiàn)場總線技術 將實時數(shù)據處理單元內嵌于現(xiàn)場驅動單元，并將花型數(shù)據轉換成電子凸輪以替代機械花盤的 高速經編機橫移控制系統(tǒng)。它適用于經編機的電子橫移控制，尤其是高速經編機的大花高電 子橫移控制。
背景技術：
隨著經編機電子化進程的不斷深入，采用計算機和伺服驅動系統(tǒng)來實現(xiàn)經編機梳櫛橫移 系統(tǒng)的技術提升已經很普遍，目前經編機電子橫移控制系統(tǒng)有集中式控制和分散式控制兩種， 都是將主軸的位置信號作為唯一的信號源，利用主軸位置信號的周期性變化來驅動各梳櫛橫 移執(zhí)行機構按照花型數(shù)據完成工藝要求的位移，但目前現(xiàn)有技術的梳櫛橫移控制系統(tǒng)結構都 是將核心控制器，即實時數(shù)據處理單元與位于工作現(xiàn)場的伺服驅動系統(tǒng)分開，這樣作雖然便 于工程實現(xiàn)，但實際卻增加了主軸位置信號源到實時數(shù)據處理單元的傳輸延遲，這種細微的 差別從源頭上消耗了本來就極短的橫移時間，從根本上限制了經編機主軸速度的提高，因此 采用現(xiàn)有技術的梳櫛橫移控制系統(tǒng)難以適應高速經編機的運行需求；而對于使用目前機械花 盤的高速經編機來說，雖然凸輪式機械花盤良好的光滑外周曲線可以保證很高的機器主軸轉 速，但機械花盤的外形尺寸大大限制了花型數(shù)據的長度，不可能實現(xiàn)高速下大花高工藝的編
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題，就是利用內嵌技術，改變現(xiàn)有經編機梳櫛橫移控制系統(tǒng)中 實時數(shù)據處理單元的功能位置，并借助高速實時的現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)數(shù)據共享，最大程度減 少信號傳輸延遲，同時采用電子凸輪模擬機械花盤技術，以實現(xiàn)高轉速下大花高的編織。
本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是首先，利用總線的分時復用技術，即當 傳輸花型數(shù)據的高速總線(2)上進行花型數(shù)據傳輸時，在聯(lián)結各伺服驅動單元的超高速現(xiàn)場實 時數(shù)據總線(7)上不進行實時數(shù)據共享，當大批量的花型數(shù)據下載完畢后，超高速現(xiàn)場實時數(shù) 據總線(7)的數(shù)據共享功能才正式啟動，這樣即使當傳輸花型數(shù)據的高速總線(2)和超高速現(xiàn)
場實時數(shù)據總線(7)采用相同的總線類型且在物理上直接相連，也不會在大批量花型下載和實200910024570.3
時數(shù)據共享時因帶寬問題而影響總線速度。其次，將上位花型計算機(l)只作為花型計算機和 監(jiān)控界面，不參與實時控制，而將完成本系統(tǒng)內所有實時運算和控制的核心控制器，即實時 數(shù)據處理單元(5)內嵌于主伺服驅動單元(3)內部，并借助現(xiàn)場總線的高速實時性，將直接送 至主伺服驅動單元(5)的主軸位置和速度信號在從伺服驅動單元(4)內共享，從而降低因系統(tǒng) 結構造成的信號傳輸延遲和運算滯后，取消了提高主軸轉速的瓶頸；同時，利用伺服驅動系 統(tǒng)特有的電子凸輪功能，將在經編機機器主軸開機前就下載完畢的工藝花型數(shù)據在實時數(shù)據 處理單元(5)內轉換成各伺服驅動單元的電子凸輪曲線，利用理論上無限大的數(shù)據存儲空間替 代了外形尺寸受限制的機械花盤外輪廓長度，從而突破了機械花盤工藝花高受限制的約束； 利用以上兩大創(chuàng)新性技術改進，突破了普通經編機和高速經編機上梳櫛橫移控制系統(tǒng)各自面 臨的技術約束，實現(xiàn)了高速經編機上高速大花高的梳櫛橫移控制。
當實時數(shù)據處理單元(5)內嵌于主伺服驅動器(3)內部進行高速實時運算時，考慮到所述 超高速現(xiàn)場實時數(shù)據總線(7)在進行實時數(shù)據共享時總線負荷較大，且傳輸花型數(shù)據的高速總 線(2)上此時會有部分無實時性要求的監(jiān)控數(shù)據傳輸，為了確保實時數(shù)據的傳輸帶寬和數(shù)據共 享的可靠，從伺服驅動單元(4)的數(shù)量限定為3套，即由a、 b、 c三套伺服驅動器和伺服電機 組成所述伺服驅動單元(4)。
作為本發(fā)明的另一種改進，所述傳輸花型數(shù)據的高速總線(2)和超高速現(xiàn)場實時數(shù)據總線 (7)分別采用不同的總線類型，即將二者的物理聯(lián)結完全分開，這樣可從物理介質上保證傳輸 花型數(shù)據的高速總線(2)和超高速現(xiàn)場實時數(shù)據總線(7)各自的最高帶寬和數(shù)據速率，在這種 情況下，所述從伺服驅動單元(4)的數(shù)量最多可擴展為7套伺服驅動器和伺服電機。
本發(fā)明實現(xiàn)上述技術方案的控制系統(tǒng)包括存儲花型數(shù)據并完成監(jiān)控的上位花型計算機 (1)，傳輸花型數(shù)據的高速總線(2)，控制各梳櫛橫向移動的主伺服驅動單元(3)和從伺服驅動 單元(4)、內嵌于主伺服驅動單元(3)內的實時數(shù)據處理單元(5)及各1/0卡和通訊卡(6)，各 伺服驅動單元之間采用超高速現(xiàn)場實時數(shù)據總線(7)聯(lián)結，主軸位置絕對編碼器(8)和主軸速 度增量編碼器(9)分別直接與主伺服驅動單元(3)相連，并為實時數(shù)據處理單元(5)的運算提供 實時的位置和速度信號。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及效果1、核心數(shù)據處理單元內嵌于位于現(xiàn)場層 的伺服驅動系統(tǒng)，整個控制系統(tǒng)結構簡潔高效，性能先進穩(wěn)定；2、用電子凸輪模擬機械花盤， 既實現(xiàn)了花型工藝的高速連續(xù)運行，又突破了機械花盤安裝尺寸限制工藝花高的約束；
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結構示意具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的控制結構和控制原理進行詳細說明。
本發(fā)明控制結構如圖l所示，(l)為存儲花型數(shù)據并完成監(jiān)控的上位花型計算機，(2)為 傳輸花型數(shù)據的高速總線，(3)為控制梳櫛橫向移動并內嵌各種控制卡的主伺服驅動單元，(4) 為控制余下各梳櫛橫向移動的從伺服驅動單元，(5)為內嵌于主伺服驅動單元的實時數(shù)據處理 單元，(6)為內嵌于主伺服驅動單元的各1/0卡和通訊卡，(7)為各伺服驅動單元之間互聯(lián)的 超高速現(xiàn)場實時數(shù)據總線，(8)為主軸位置絕對編碼器，(9)為主軸速度增量編碼器。
本發(fā)明控制原理為將大批量工藝花型數(shù)據的傳輸時間和大量實時數(shù)據信息的共享時間 分割成片相互錯開，并將工藝花型數(shù)據在實時數(shù)據處理單元(l)內被預先處理成主伺服驅動單 元(3)和從伺服驅動單元(4)可獨立使用的電子凸輪曲線，當主軸位置絕對編碼器(8)輸出信號 發(fā)生周期性變化時，主伺服驅動單元(3)和從伺服驅動單元(4)內的電子凸輪發(fā)生轉動，隨主 軸速度增量編碼器(9)的實時值不同，實時修正凸輪曲線上各點之間的過渡加減速，即用電子 凸輪模擬高速經編機上機械花盤的運行，同時對電子凸輪上各離散點間的過渡速度實時調整。
本發(fā)明實施例一為上位花型計算機(l)釆用研華工控機IPC，花型傳輸高速總線(2)采 用雙向IOOM工業(yè)用EtherCat, I/O卡和通訊卡(6)采用EtherCat-Master，主伺服驅動單元(3) 采用包米勒4000系列伺服驅動器1臺和2. 0千瓦超低慣量高速伺服電機1臺，從伺服驅動單 元(4)采用包米勒3000系列伺服驅動器3臺和2. 0千瓦超低慣量高速伺服電機3臺，各驅動 單元間的高速實時現(xiàn)場總線(7)也采用雙向IOOM工業(yè)用EtherCat，主軸位置絕對編碼器(8) 采用SRS50M正余弦編碼器，實時數(shù)據處理單元(5)采用包米勒Drive-PLC嵌入卡，整個經編機 梳櫛橫移控制系統(tǒng)共控制4把梳櫛的高速大花高電子橫移。
本發(fā)明實施例二為上位花型計算機(l)采用研華工控機IPC,花型傳輸高速總線(2)采 用全雙工CAN通訊，1/0卡和通訊卡(6)采用CANopen—Slave及EtherCat-Master,主伺服驅 動單元(3)采用包米勒4000系列伺服驅動器1臺和1. 6千瓦超低慣量高速伺服電機1臺，從 伺服驅動單元(4)采用包米勒3000系列伺服驅動器7臺和1. 6千瓦超低慣量高速伺服電機7 臺，各驅動單元間的高速實時現(xiàn)場總線(7)采用雙向100M工業(yè)用EtherCat，主軸位置絕對編 碼器(8)采用SRS50M正余弦編碼器，實時數(shù)據處理單元(5)采用包米勒Drive-PLC嵌入卡,整 個經編機梳櫛橫移控制系統(tǒng)共控制8把梳櫛的高速大花高電子橫移。
權利要求
1、一種高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，包括上位花型計算機(1)、傳輸花型數(shù)據的高速總線(2)、控制各梳櫛橫向移動的主伺服驅動單元(3)及從伺服驅動單元(4)、實時數(shù)據處理單元(5)、各I/O卡及通訊卡(6)、超高速現(xiàn)場實時數(shù)據總線(7)、主軸位置絕對編碼器(8)和主軸速度增量編碼器(9)。
2、 根據權利要求l所述的高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，其特征在于上位花型計算 機(1)由傳輸花型數(shù)據的髙速總線(2)與主伺服驅動單元(3)相聯(lián)，主伺服驅動單元(3)與從伺 服驅動單元(4)通過超高速現(xiàn)場實時數(shù)據總線(7)互聯(lián)，實時數(shù)據處理單元(5)內嵌于主伺服驅 動單元(3)內，各I/0卡及通訊卡(6)內嵌于主伺服驅動單元(3)內，主軸位置絕對編碼器(8) 和主軸速度增量編碼器(9)通過各I/O卡及通訊卡(6)與主伺服驅動單元(3)聯(lián)結。
3、 根據權利要求1所述的高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，其特征在于所述傳輸花型 數(shù)據的高速總線(2)與超高速現(xiàn)場實時數(shù)據總線(7)采用分時復用控制，故可選用同種總線類 型，也可選用不同總線類型。
4、 根據權利要求1所述的高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，其特征是所述主伺服驅動 單元(3)包括一臺伺服驅動器和一臺伺服電機，從伺服驅動單元(4)包括三臺伺服驅動器和三 臺伺服電機，每臺伺服電機控制一把梳櫛橫移。
5、 根據權利要求1所述的高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，其特征是所述實時數(shù)據處 理單元(5)內嵌于主伺服驅動單元(3)內，實時數(shù)據處理單元(5)完成系統(tǒng)所有的實時運算和控 制，是系統(tǒng)的核心控制器。
6、 根據權利要求1所述的高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，其特征是所述超髙速現(xiàn)場 實時數(shù)據總線(7)聯(lián)結主伺服驅動單元(3)和從伺服驅動單元(4)，完成系統(tǒng)內所有實時信息的 共享傳遞。
7、根據權利要求1所述的高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，其特征是所述上位花型 計算機(1)通過傳輸花型數(shù)據的高速總線(2)將花型數(shù)據傳輸至主伺服驅動單元(3)內部的實 時數(shù)據處理單元(5),并由實時數(shù)據處理單元(5)在主軸開車前完成主伺服驅動單元(3)和從伺 服驅動單元(4)的電子凸輪曲線計算。
8、 根據權利要求1所述的髙速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，其特征是所述主伺服驅動 單元(3)內部的實時數(shù)據處理單元(5)利用主軸位置絕對編碼器(8)輸出信號的周期性變化實 現(xiàn)各伺服驅動單元所用電子凸輪的高速旋轉。
9、 根據權利要求1所述的高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，其特征是所述主伺服驅動 單元(3)內部的實時數(shù)據處理單元(5)利用主軸速度增量編碼器(9)的實時值修正各伺服驅動 單元所用電子凸輪曲線上各點間的過渡加減速，實現(xiàn)電子凸輪的光滑連續(xù)運行。
全文摘要
一種高速經編機梳櫛橫移的控制系統(tǒng)，其結構包括上位花型計算機1、傳輸花型數(shù)據的高速總線2、控制各梳櫛橫移的主伺服驅動單元3及從伺服驅動單元4、內嵌于主伺服驅動單元3內的I/O卡和通訊卡6及實時數(shù)據處理單元5、聯(lián)結各伺服驅動單元的超高速現(xiàn)場實時數(shù)據總線7、主軸位置絕對編碼器8和主軸速度增量編碼器9。所述控制系統(tǒng)中主伺服驅動單元3利用接收到的花型數(shù)據，設置各伺服驅動單元的電子凸輪曲線，并結合編碼器8和編碼器9的實時值，實現(xiàn)電子凸輪的高速旋轉和凸輪曲線上各點之間的光滑過渡。本發(fā)明結構簡潔，實時數(shù)據處理完全在伺服驅動單元內完成，利用電子凸輪模擬機械花盤，機械沖擊小，性能穩(wěn)定，可實現(xiàn)高轉速大花高編織。
文檔編號D04B27/26GK101487168SQ200910024570
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權日2009年2月20日
發(fā)明者叢洪蓮, 夏風林, 琦 張, 繆旭紅, 蔣高明 申請人:江南大學