CN105629886A - 机控设备、纺织设备及其控制系统、控制装置 - Google Patents

机控设备、纺织设备及其控制系统、控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机控设备，包括依次连接的控制电路、驱动电路以及动作元件；一种机控设备的控制系统，包括控制电路和驱动电路；一种机控设备的驱动装置，包括依次连接的第一总线接口、驱动电路以及驱动接口；一种机控设备的控制装置，包括相互连接的控制电路和第二总线接口。本发明控制电路和驱动电路通过总线通讯方式通讯，驱动电路的使能开关设置在控制电路上，当遇到突发故障时，通过控制电路的使能开关及时关闭，可以更加可靠及时的保护机器；由于驱动电路预先知道了方向和目标位置，可以及时的内部设计加减速曲线，采用指数算法，实现加减速曲线的最佳控制，更合理的控制伺服的柔性和换向速度。

Description

机控设备、纺织设备及其控制系统、控制装置
技术领域
本发明涉及机控技术领域，特别是一种机控设备、纺织设备及其控制系统、控制装置。
背景技术
在现有的技术中，电机一般通过变频器、伺服器等统称为电机控制器控制，控制系统通过给电机控制器发送目标位置的脉冲信号和方向信号，再由电机控制器控制电机运行到指定的位置。控制系统计算好目标的方向和脉冲数量，直接发送脉冲和方向信号给电机控制器，电机在运行中的换向或加减速处理都是在电机控制器中完成，由于电机控制器预先不知道目标位置，只能根据控制系统发来的脉冲和方向信号，进行跟随性的驱动，当判断到方向变化或是脉冲接收完成，电机控制器再执行加减速处理。
电机控制器无法预选知道目标位置，只能跟随控制系统发送来的脉冲信号和方向信号进行电机的加减速曲线控制，运行到达的目标位置不够精确，加减速的时间较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机控设备、纺织设备及其控制系统、控制装置，能够实现精确的控制、缩短工作时间、提高工作效率。
为解决上述问题，本发明提供了一种机控设备，包括：
依次连接的控制电路、驱动电路以及动作元件；
所述控制电路采用总线方式连接所述驱动电路，并且在所述动作元件或其动作对象到达目标位置之前，预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路，由所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行。
其中，所述控制电路预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路包括：所述控制电路预先发送所述目标位置的绝对位置信息和运行方向信息到所述驱动电路；
所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式包括：所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线，其中，所述当前位置由所述驱动电路通过自身而不通过所述控制电路获得。
所述控制电路将所述驱动电路的设置参数发送至所述驱动电路。
其中，所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线包括：所述驱动电路采用指数算法计算出所述当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线。
其中，所述机控设备是纺织设备，所述控制电路、驱动电路以及动作元件分别是所述纺织设备的主控电路板、伺服驱动器以及驱动机头往返运动的伺服电机；
所述主控电路板包括主机芯片以及电平转换电路；
所述机控设备还包括设置于机头两端的感应元件；
所述感应元件在所述机头超出所述行程之前，由所述机头所触发而产生至少一路信号输出，所述至少一路信号输出中的其中一路信号输出经过或不经过所述控制电路而作用于所述驱动电路的使能端，使所述驱动电路关闭。
所述电平转换电路包括第一输入端、第二输入端以及输出端，所述主机芯片连接所述电平转换电路的第一输入端，所述感应元件连接所述电平转换电路的第二输入端，所述伺服驱动器使能端与其输出端相连接；
所述主机芯片在正常工作中输出第一电平信号在经过所述电平转换电路传输至所述伺服驱动器使能端时，所述伺服驱动器使能端的电压满足所述伺服驱动器使能端的使能电压要求；
所述主机芯片在判断需要停机时输出第二电平信号在经过所述电平转换电路传输至所述伺服驱动器使能端时、或所述感应元件由所述机头所触发而产生所述一路信号在经过所述电平转换电路传输至所述伺服驱动器使能端时，均使得所述伺服驱动器使能端的电压不能满足所述伺服驱动器使能端的使能电压要求。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种机控设备的控制系统，包括：
控制电路和驱动电路；
所述控制电路采用总线方式连接所述驱动电路，并且在与所述驱动电路连接的动作元件或所述动作元件的动作对象到达目标位置之前，预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路，由所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行。
其中，所述控制电路预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路包括：所述控制电路预先发送所述目标位置的绝对位置信息和运行方向信息到所述驱动电路；
所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式包括：所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线，其中，所述当前位置由所述驱动电路通过自身而不通过所述控制电路获得。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种机控设备的驱动装置，包括：
依次连接的第一总线接口、驱动电路以及驱动接口；
所述驱动电路通过所述第一总线接口采用总线方式外接控制电路，并且在通过所述驱动接口与所述驱动电路连接的动作元件或所述动作元件的动作对象到达目标位置之前，预先接收来自所述控制电路的所述目标位置的位置信息，计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行。
所述驱动装置还包括连接所述驱动电路的使能端，所述使能端用于连接所述控制电路。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种机控设备的控制装置，包括：
相互连接的控制电路和第二总线接口；
所述控制电路通过所述第二总线接口采用总线方式外接驱动电路，并且在与所述驱动电路连接的动作元件或所述动作元件的动作对象到达目标位置之前，预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路，以使得所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行。
其中，包括连接所述控制电路的使能开关，所述使能开关用于连接所述驱动电路的使能端。
包括连接所述控制电路的参数设置电路，用于输入所述驱动电路的设置参数，并将所述设置参数依次通过所述控制电路、第二总线接口发送至所述驱动电路。
其中，包括连接所述控制电路的切换电路，用于控制所述控制电路，使其在两种控制驱动电路的控制方式中切换，所述两种控制驱动电路的控制方式中的一种是预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路，以使得所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行；所述两种控制驱动电路的控制方式中的另一种是所述控制电路预先计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并通过脉冲信号发送所述运行方式对应的信号至所述驱动电路。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明控制电路采用总线方式连接所述驱动电路，并且在所述动作元件或其动作对象到达目标位置之前，预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路，由于驱动电路预先知道了方向和目标位置，可以及时由驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行，更合理的控制伺服的柔性和换向速度，实现了精确控制，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明机控设备第一实施例的结构示意图；
图2是本发明机控设备第四实施例的结构示意图；
图3是本发明机控设备第五实施例的结构示意图；
图4是本发明机控设备第六实施例的结构示意图；
图5是本发明机控设备的驱动装置第一实施例的结构示意图；
图6是本发明机控设备的控制装置第一实施例的结构示意图；
图7是本发明机控设备的控制装置第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明机控设备第一实施例，包括：
依次连接的控制电路1、驱动电路2以及动作元件3；
控制电路1采用总线方式连接驱动电路2，并且在动作元件3或其动作对象到达目标位置之前，预先发送目标位置的位置信息到驱动电路2，由驱动电路2计算出动作元件3当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据运行方式驱动动作元件3运行。
设备工作之前，首先将数据输入到控制电路1中；工作时，控制电路1首先解析数据，计算出每次动作元件3的方向和目标位置，然后通过总线命令方式发送目标的位置信息到驱动电路2，驱动电路2接收到位置信息后计算出动作元件3当前位置和目标位之间的运行方式，最后根据运行方式驱动动作元件3运行。
本发明机控设备第一实施例中，控制电路1通过解析数据，计算出每次动作元件3运行的方向和目标位置，然后通过总线命令方式发送给驱动电路2，由于驱动电路2预先知道了方向和目标位置，可以及时由驱动电路计算出当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据运行方式驱动所述动作元件运行，合理的控制伺服的柔性和换向速度，实现了精确控制，提高了工作效率。
本发明机控设备第二实施例，在本发明机控设备的第一实施例的基础上，控制电路预先发送目标位置的绝对位置信息和运行方向信息到驱动电路；驱动电路采用指数算法计算出当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线，其中，当前位置由驱动电路通过自身而不通过控制电路获得；控制电路将驱动电路的设置参数发送至驱动电路。
本发明机控设备第二实施例中，控制电路通过解析数据，计算出每次电机运行的方向和目标位置，通过总线命令方式发送给驱动电路，动作元件的换向曲线都在驱动电路中完成，由于驱动电路预先知道了方向和目标位置，可以及时的采用指数算法计算出当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线，使得驱动电路控制动作元件在到达目标位置之时将速度降为零并且反向加速运动，实现了动作元件的快速停止和回转，提高了工作效率。
作为本发明机控设备第三实施例，与第二实施例不同之处在于：
控制电路预先发送目标位置的绝对位置信息和运行方向信息到驱动电路；驱动电路采用求逆元算法计算出当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线，也能使得驱动电路控制动作元件在到达目标位置之时将速度降为零并且反向加速运动，实现了动作元件的快速停止和回转，提高了工作效率。
如图2所示，本发明机控设备第四实施例，在本发明机控设备第一实施例或第二实施或第三实施例的基础上，该机控设备可应用于纺织设备、打印设备以及加工中心设备，本实施例中以纺织设备为例，控制电路、驱动电路以及动作元件分别是纺织设备的主控电路板21、伺服驱动器22以及驱动机头23往返运动的伺服电机24；
主控电路板21包括主机芯片211以及电平转换电路212；
机控设备还包括设置于机头23两端的感应元件231；
感应元件231在机头23超出行程之前，由机头23所触发而产生至少一路信号输出，至少一路信号输出中的其中一路信号输出经过电平转换电路212而作用于伺服驱动器22的使能端221，使伺服驱动器22关闭；
电平转换电路212包括第一输入端2121、第二输入端2122以及输出端2123，主机芯片211连接电平转换电路212的第一输入端2121，感应元件231连接电平转换电路的第二输入端2122，伺服驱动器22使能端221与其输出端2123相连接；
主机芯片211在正常工作中输出第一电平信号在经过电平转换电路212传输至伺服驱动器22使能端221时，伺服驱动器22使能端221的电压满足伺服驱动器22使能端221的使能电压要求；
主机芯片211在判断需要停机时输出第二电平信号在经过电平转换电路212传输至伺服驱动器22使能端221时、或感应元件231由机头23所触发而产生一路信号在经过电平转换电路212传输至伺服驱动器22使能端221时，均使得伺服驱动器22使能端221的电压不能满足伺服驱动器22使能端221的使能电压要求。
设备工作之前，首先将数据输入到主机芯片211中；工作时，主机芯片211首先解析数据，计算出每次机头23的方向和目标位置，然后通过总线命令方式发送目标的位置信息到伺服驱动器22，伺服驱动器22接收到位置信息后计算出机头23当前位置和目标位之间的运行方式，然后根据运行方式控制伺服电机24带动机头23运行，使得机头23在到达目标位置之时将速度降为零并且反向加速运动，实现了机头23的快速停止和回转，提高了工作效率。
伺服驱动器22使能端221与电平转换电路212输出端2123相连接；所以，当遇到突发故障时，感应元件231信号能够经过电平转换电路212而作用于伺服驱动器22的使能端221，及时关闭伺服驱动器22，可以更加可靠及时的保护机器。
如图3所示，本发明机控设备第五实施例，与第四实施例不同之处在于：
感应元件331在机头33超出所述行程之前，由机头33的感应元件331所触发而产生至少一路信号输出，至少一路信号输出中的其中一路信号输出不经过电平转换电路312而直接作用于伺服驱动器32的使能端321，使伺服驱动器32关闭。
如图4所示，本发明机控设备第六实施例，在本发明机控设备第四实施例的基础上，伺服驱动器42、驱动机头43往返运动的伺服电机44可以视具体的工作环境设置不止一个。
本发明机控设备的控制系统第一实施例，包括：
控制电路和驱动电路；
其中，控制电路采用总线方式连接驱动电路，并且在与驱动电路连接的动作元件或动作元件的动作对象到达目标位置之前，预先发送目标位置的位置信息到驱动电路，由驱动电路计算出当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据运行方式驱动动作元件运行。
本发明机控设备的控制系统第一实施例中，控制电路通过解析数据，计算出每次动作元件运行的方向和目标位置，然后通过总线命令方式发送给驱动电路，由于驱动电路预先知道了方向和目标位置，可以及时由驱动电路计算出当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据运行方式驱动动作元件运行，合理的控制伺服的柔性和换向速度，实现了精确控制，提高了工作效率。
本发明机控设备的控制系统第二实施例，在本发明机控设备的控制系统第一实施例的基础上，控制电路预先发送目标位置的绝对位置信息和运行方向信息到驱动电路；
驱动电路计算出当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线，其中，当前位置由驱动电路通过自身而不通过控制电路获得。
如图5所示，本发明机控设备的驱动装置5第一实施例，包括：
依次连接的第一总线接口51、驱动电路52以及驱动接口53；
其中，驱动电路52通过第一总线接口采用总线方式外接控制电路，并且在通过驱动接口53与驱动电路52连接的动作元件或动作元件的动作对象到达目标位置之前，预先接收来自控制电路的目标位置的位置信息，计算出当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据运行方式驱动动作元件运行；驱动装置5还包括连接驱动电路53的用于连接控制电路的使能端54。
如图6所示，本发明机控设备的控制装置6第一实施例，包括：
相互连接的控制电路61和第二总线接口62；
其中，控制电路61通过第二总线接口62采用总线方式外接驱动电路，并且在与驱动电路连接的动作元件或动作元件的动作对象到达目标位置之前，预先发送目标位置的位置信息到驱动电路，以使得驱动电路计算出当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据运行方式驱动动作元件运行；控制装置6包括连接控制电路61的用于连接驱动电路的使能开关63。
控制装置6还包括连接控制电路61的参数设置电路64，用于输入所述驱动电路的设置参数，并将设置参数依次通过控制电路、第二总线接口62发送至驱动电路。
如图7所示，本发明机控设备的控制装置7第二实施例，在本发明机控设备的控制装置7第一实施例的基础上，增加了连接控制电路71的切换电路75，用于控制控制电路71，使其在两种控制驱动电路的控制方式中切换，两种控制驱动电路的控制方式中的一种是预先发送所述目标位置的位置信息到驱动电路，以使得驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据运行方式驱动动作元件运行；两种控制驱动电路的控制方式中的另一种是控制电路71预先计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并通过脉冲信号发送运行方式对应的信号至驱动电路。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机控设备，其特征在于，包括：
依次连接的控制电路、驱动电路以及动作元件；
所述控制电路采用总线方式连接所述驱动电路，并且在所述动作元件或其动作对象到达目标位置之前，预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路，由所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行。
2.根据权利要求1所述的机控设备，其特征在于，
所述控制电路预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路包括：所述控制电路预先发送所述目标位置的绝对位置信息和运行方向信息到所述驱动电路；
所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式包括：所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线，其中，所述当前位置由所述驱动电路通过自身而不通过所述控制电路获得。
所述控制电路将所述驱动电路的设置参数发送至所述驱动电路。
3.根据权利要求2所述的机控设备，其特征在于，
所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线包括：所述驱动电路采用指数算法计算出所述当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线。
4.根据权利要求1至3任一项所述的机控设备，其特征在于，
所述机控设备是纺织设备，所述控制电路、驱动电路以及动作元件分别是所述纺织设备的主控电路板、伺服驱动器以及驱动机头往返运动的伺服电机；
所述主控电路板包括主机芯片以及电平转换电路；
所述机控设备还包括设置于机头两端的感应元件；
所述感应元件在所述机头超出所述行程之前，由所述机头所触发而产生至少一路信号输出，所述至少一路信号输出中的其中一路信号输出经过或不经过所述电平转换电路而作用于所述伺服驱动器的使能端，使所述伺服驱动器关闭。
所述电平转换电路包括第一输入端、第二输入端以及输出端，所述主机芯片连接所述电平转换电路的第一输入端，所述感应元件连接所述电平转换电路的第二输入端，所述伺服驱动器使能端与其输出端相连接；
所述主机芯片在正常工作中输出第一电平信号在经过所述电平转换电路传输至所述伺服驱动器使能端时，所述伺服驱动器使能端的电压满足所述伺服驱动器使能端的使能电压要求；
所述主机芯片在判断需要停机时输出第二电平信号在经过所述电平转换电路传输至所述伺服驱动器使能端时、或所述感应元件由所述机头所触发而产生所述一路信号在经过所述电平转换电路传输至所述伺服驱动器使能端时，均使得所述伺服驱动器使能端的电压不能满足所述伺服驱动器使能端的使能电压要求。
5.一种机控设备的控制系统，其特征在于，包括：
控制电路和驱动电路；
其中，所述控制电路采用总线方式连接所述驱动电路，并且在与所述驱动电路连接的动作元件或所述动作元件的动作对象到达目标位置之前，预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路，由所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，
所述控制电路预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路包括：所述控制电路预先发送所述目标位置的绝对位置信息和运行方向信息到所述驱动电路；
所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式包括：所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行加减速曲线，其中，所述当前位置由所述驱动电路通过自身而不通过所述控制电路获得。
7.一种机控设备的驱动装置，其特征在于，包括：
依次连接的第一总线接口、驱动电路以及驱动接口；
其中，所述驱动电路通过所述第一总线接口采用总线方式外接控制电路，并且在通过所述驱动接口与所述驱动电路连接的动作元件或所述动作元件的动作对象到达目标位置之前，预先接收来自所述控制电路的所述目标位置的位置信息，计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行。
所述驱动装置还包括连接所述驱动电路的使能端，所述使能端用于连接所述控制电路。
8.一种机控设备的控制装置，其特征在于，包括：
相互连接的控制电路和第二总线接口；
其中，所述控制电路通过所述第二总线接口采用总线方式外接驱动电路，并且在与所述驱动电路连接的动作元件或所述动作元件的动作对象到达目标位置之前，预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路，以使得所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于：
包括连接所述控制电路的使能开关，所述使能开关用于连接所述驱动电路的使能端。
包括连接所述控制电路的参数设置电路，用于输入所述驱动电路的设置参数，并将所述设置参数依次通过所述控制电路、第二总线接口发送至所述驱动电路。
10.根据权利要求8至9任一项所述的控制装置，其特征在于，
包括连接所述控制电路的切换电路，用于控制所述控制电路，使其在两种控制驱动电路的控制方式中切换，所述两种控制驱动电路的控制方式中的一种是预先发送所述目标位置的位置信息到所述驱动电路，以使得所述驱动电路计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并根据所述运行方式驱动所述动作元件运行；所述两种控制驱动电路的控制方式中的另一种是所述控制电路预先计算出所述当前位置和目标位置之间的运行方式，并通过脉冲信号发送所述运行方式对应的信号至所述驱动电路。
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