CN108265507B - 一种鬃毛床的驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种鬃毛床的驱动控制系统,属于裁床控制系统领域。它解决了现有鬃毛床的驱动控制系统成本较高的问题。本鬃毛床的驱动控制系统包括一个提供动力的变频电机，一个用于控制所述变频电机的输出动力的变频器，一个为所述变频器提供控制信号的控制装置，以及一个设置在所述变频电机上的编码器。所述编码器与所述控制装置电性连接以给所述控制装置提供所述变频电机的运行参数。所述控制装置包括一个坐标设定模块，一个基本参数预设模块，一个当前位置坐标值及速度值检测模块，一个计算模块，一个判断模块，以及一个输出模块。本鬃毛床的驱动控制系统具有结构简单且成本低的优点。

Description

一种鬃毛床的驱动控制系统

技术领域

本发明涉及裁床控制系统领域，尤其涉及一种鬃毛床的驱动控制系统。

背景技术

随着服装行业不断的更新发展，人们对服装品质不断的追求，裁床越来越被广泛应用于服装的各个领域。在裁床裁剪过程中，会裁剪出多个待缝制的裁片。这些裁剪好的裁片需要输送到收料区去缝制。完成上述任务的设备就是鬃毛床。鬃毛床是因为机台上设置有用于增大摩擦力以输送物料的鬃毛而得名，其主要作用就是在面料裁割完成后将已经裁好的裁片传送入收料区，并将未裁割的面料传送到裁割区域继续裁割的功能，因此为了实现智能化，就要求鬃毛床的传动必须有较高的精度。

一般的鬃毛床设计厂家使用伺服电机来解决这个问题。伺服系统闭环控制，提供了较高的定位精度，完全能够满足这方面的使用要求。但是鬃毛床的负载较大，需要使用较大功率的伺服电机，这样的伺服系统的价格就较高，而且鬃毛床传送功能主要是需要精确的定位，却对速度、扭矩等没有较高精度的控制要求。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种既可以达到鬃毛床的精确定位又可以降低企业成本的鬃毛床的驱动控制系统，以满足上述需求。

一种鬃毛床的驱动控制系统包括一个提供动力的变频电机，一个用于控制所述变频电机的输出动力的变频器，一个为所述变频器提供控制信号的控制装置，以及一个设置在所述变频电机上的编码器。所述编码器与所述控制装置电性连接以给所述控制装置提供所述变频电机的行走参数。所述控制装置包括一个坐标设定模块，一个基本参数预设模块，一个当前位置坐标值及速度值检测模块，一个计算模块，一个判断模块，以及一个输出模块。所述基本参数预设模块用于预先设置所述变频电机所要行走的目标距离坐标值，速度增加值，速度减小值，稳定速度值，爬行速度值，刹车距离值，加速周期，减速周期，以及减速距离值。所述当前位置坐标值及速度值检测模块根据所述编码器的输出数据提取所述变频电机所处的当前位置坐标值及该变频电机输出的当前速度值。所述坐标设定模块用于对所述变频电机的行走参数进行坐标定位。所述坐标为平面直角坐标系，该平面直角坐标系的横坐标为所述变频电机所处的当前位置坐标值，纵坐标为所述鬃毛床所行走的当前速度值。所述计算模块用于计算所述变频电机刹车时的刹车位置坐标值与减速时的减速位置坐标值。所述刹车位置坐标值为所述目标距离坐标值与刹车距离值的差。所述减速位置坐标值为所述目标距离坐标值减去所述刹车距离值与减速距离值的和。所述判断模块用于比较判断变频电机的当前位置坐标值与减速位置坐标值的大小。所述输出模块用于根据所述判断模块的输出值为所述变频器提供控制信号。当所述当前位置坐标值小于所述减速位置坐标值且当前速度值为零时，所述输出模块所输出的控制信号控制变频器使得变频电机为当前速度值在每个加速周期内递加一个速度增加值直到所述当前速度值等于所述稳定速度值。当所述当前位置坐标值大于所述减速坐标位置值且小于所述刹车位置坐标值时，所述输出模块所输出的控制信号控制变频器使得变频电机为当前速度值在每个减速周期内递减一个速度减小值直到所述当前速度值等于所述爬行速度值。当所述当前位置坐标值等于或大于所述刹车位置坐标值时，所述输出模块输出停车指令控制给变频器，使得变频电机处于惯性滑行直至当前速度值为零。

进一步地，当所述当前速度值等于所述稳定速度值时，且所述当前位置坐标值小于所述减速位置坐标值时，所述输出模块输出稳定控制信号给变频器使得变频电机以所述稳定速度值输出扭矩。

进一步地，所述加速周期与所述减速周期相等。

进一步地，当所述当速度值为零时，所述变频电机处于原始位置。

进一步地，当所述当前速度值为零时，所述变频电机处于目标距离坐标值所在的位置。

进一步地，所述爬行速度值小于所述稳定速度值。

进一步地，所述鬃毛床的驱动控制系统还包括一个模拟量模块，该模拟量模块用于将所述控制装置所输出的控制信号转换为模拟信号以让所述变频器执行。

进一步地，所述鬃毛床的驱动控制系统还包括一个编码器模块，所述编码器模块电性连接在所述控制装置与所述编码器之间以将所述编码器所采集到的数据转换为所述控制装置能读取的数据。

进一步地，所述加速周期与减速周期为所述控制装置的数据扫描周期或所述控制装置的数据扫描周期的倍数。

进一步地，当所述当前速度值等于所述爬行速度值时，所述变频电机则以该爬行速度值输出，直到所述当前位置坐标值等于所述刹车位置坐标值。

与现有技术相比，本发明提供的鬃毛床的驱动控制系统通过采用价格较低的变频电机等结构替代原来价格高昂的伺服系统，从而可以降低整个鬃毛床的成本，进而降低企业成本。而且该鬃毛床的驱动控制系统的设计结构简单，可实现性和操作性较强，能够实现位置的精确定位。同时该驱动控制系统的控制方式通用性较强，因此通过所述基本参数预设模块可以调节所有的参数，从而可以适用于不同的变频系统。

附图说明

以下结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明提供的一种鬃毛床的驱动控制系统的原理框图。

图2为图1的鬃毛床的驱动控制系统在不同的当前位置坐标时所对应的当前速度的曲线图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅作为实施例，并不用于限定本发明的保护范围。

请参阅图1，其为本发明提供的一种鬃毛床的驱动控制系统的原理框图。所述鬃毛床的驱动控制系统包括一个提供动力的变频电机10，一个用于控制所述变频电机10的输出动力的变频器20，一个为所述变频器提供控制信号的控制装置30，一个电性连接在所述变频器20与控制装置30之间的模拟量模块40，一个设置在所述变频电机10上的编码器50，以及一个电性连接在所述编码器50与控制装置30之间的编码器模块60。可以想到的是，所述鬃毛床的驱动控制系统还包括其他的一些功能模块，如机台装置，参数输入装置，数据线等等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。

所述变频电机10，变频器20、模拟量模块40，编码器50，以及编码器模块60等硬件本身应当为本领域技术人员所熟悉的零部件，因此，在此仅对其进行简要说明。所述变频电机10用于驱动鬃毛床的布料放置台行走，其在标准环境条件下，以100％额定负载在0～100％额定速度范围内连续运行，从而可以按照用户所设定的条件下工作，即输出动力。众所周知的，所述变频电机10的优点也明显，其具有调速容易，且节能，同时电机结构简单、体积小、惯量小、造价低、维修容易、耐用等优点。所述变频器20主要是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制所述变频电机的运行参数的一种电力控制装置，其要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成。其通信协议可以采用Ethercat或can协议，与所述变频器20实现统一对接，从而将所述控制装置30的数字控制信号传输给所述变频器20以控制所述变频电机10的输出，比如控制装置30通过模拟量模块40输出模拟量，通过模拟量信号来控制变频器20的输出频率，达到对变频电机10调速的目的。所述编码器50是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备，其将角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。在本实施例中所述编码器50为一个增量式编码器。所述编码器模块60电性连接在所述控制装置30与所述编码器50之间以将所述编码器50所采集到的数据转换为所述控制装置30能读取或处理的数据。

所述控制装置30包括一个坐标设定模块31，一个基本参数预设模块32，一个当前位置坐标值及速度值检测模块33，一个计算模块34，一个判断模块35，以及一个输出模块36。可以想到的是，所述控制装置30还包括其他的软、硬件功能模块，如中央处理器，输入/输出装置，显示模块等等。另外可以想到的是，虽然在本实施例中，没有解释说明执行上述的各个模块的计算机语言应当是本领域技术人员可以轻易获得，只要明白本发明的编程思想，即可使用现有的计算机语言，如VB，VC等语言编写出执行上述功能模块的计算机语言。所述坐标设定模块31用于对所述变频电机10的行走参数进行坐标定位，以利于计算与标定。所述坐标可以为众所周知的平面直角坐标系，该平面直角坐标系的横坐标为所述变频电机10所处的当前位置坐标值，纵坐标为所述鬃毛床所行走的当前速度值。

所述基本参数预设模块32用于预先设置所述变频电机10所要行走的目标距离坐标值，速度增加值，速度减小值，稳定速度值，爬行速度值，刹车距离值，加速周期，减速周期，以及减速距离值。所述目标距离坐标值可以是坐标的原点起算，也可以是横坐标上的任一点起算，其根据实际的需要来设定。可以想到的是，两个坐标点之间距离就是所述鬃毛床要行走的距离。所述速度增加值为当所述变频电机在启动后，即鬃毛床刚从原点出发，通过加速来达到其额定的速度，以节约时间与提高效率。所述速度减小值为所述鬃毛床即将到达终点，需要通过减速来使变频电机10的输出速度降为零。也因此，当所述速度值为零时，所述变频电机10处于原始位置或处于目标距离坐标值所在的位置。所述速度增加值与速度减小值并不能随便增加或降低，其需要通过所述编码器50的反馈来实时变化，因此，所述速度增加值与速度减小值是按照所述编码器50的扫描周期来增加或减小的。也因此，所述速度增加值是按照所述加速周期来增加的，同时所述速度减小值也是按照所述减速周期来减小的。故而，所述加速周期与减速周期可以与所述控制装置30的数据扫描周期或扫描周期相等或者是其任意倍数。在本实施例中，所述加速周期等于所述减速周期。所述稳定速度值即是所述变频电机10的最大输出速度值，其可以根据鬃毛床的实际情况来设定，除了加速与减速阶段，所述变频电机10都应当以该稳定速度值行走，以提高效率和节约时间。所述爬速度值为在所述变频电机10减速后，即将到达鬃毛床行走的终点，即目标距离坐标值时，其需要以一个非常低的速度值行走，以利于通过刹车在所述目标距离坐标值可以使该爬行速度值马上变为零，达到精确控制的目的。也因此，所述爬行速度值小于所述稳定速度值。当所述变频电机10的主动输出速度变为零后，由于惯性与床体负载的原因，所述鬃毛床仍然将行走一段距离，该段距离即为所述刹车距离值。在该段距离需要通过惯性滑行来使所述鬃毛床彻底停止，并停在所述在所述目标距离坐标值上，达到精确控制的目的。在所设定的速度减小值与减速周期后，则需要设定减速距离值，因为所述变频电机10要以所述爬行速度行进一段距离，否则会没有所述爬行速度所行走的距离，而导致难停在所述目标距离坐标值上。

所述当前位置坐标值及速度值检测模块33根据所述编码器50的输出数据提取所述变频电机10所处的当前位置坐标值及该变频电机输出的当前速度值。

所述计算模块34用于计算所述变频电机刹车时的刹车位置坐标值与减速时的减速位置坐标值。所述刹车位置坐标值等于所述目标距离坐标值减去所述刹车距离值，即所述目标距离坐标值与刹车距离值的差。所述减速位置坐标值等于所述目标距离坐标值减去所述刹车距离值与减速距离值的和。

所述判断模块35用于比较判断变频电机10的当前位置坐标值与减速位置坐标值的大小。

所述输出模块36用于根据所述判断模块35的输出值为所述变频器20提供控制信号。

当所述当前位置坐标值小于所述减速位置坐标值且当前速度值为零时，表示所述鬃毛床处于原点位置，需要通过加速来达到稳定速度值以快速行走，此时，所述输出模块36所输出的控制信号控制变频器20使得变频电机10为当前速度在每个加速周期内递加一个速度增加值直到所述当前速度值等于所述稳定速度值。当所述当前速度值等于所述稳定速度值时，且所述当前位置坐标值小于所述减速位置坐标值时，所述变频电机10以所述稳定速度值输出扭矩。

所述鬃毛床以所述稳定速度值的行走一段时间后，当所述当前位置坐标值大于所述减速坐标位置值且小于所述刹车位置坐标值时，所述输出模块36所输出的控制信号控制变频器20使得变频电机10为当前速度值在每个减速周期内递减一个速度减小值直到所述当前速度值等于所述爬行速度值。此时表示，所述鬃毛床快要到达所述目标距离坐标值了，需要减速行走。

当所述当前速度值等于所述爬行速度值，所述变频电机10则以该爬行速度值输出，直到所述当前位置坐标值等于所述刹车位置坐标值。

当所述当前位置坐标值等于或大于所述刹车位置坐标值时，所述输出模块输出停车指令控制变频器，鬃毛床根据速度惯性和床体负载大小，往前惯性滑行直至当前速度值为零，即同时到达目标位置。

与现有技术相比，本发明提供的鬃毛床的驱动控制系统通过采用价格较低的变频电机等结构替代原来价格高昂的伺服系统，从而可以降低整个鬃毛床的成本，进而降低企业成本。而且该鬃毛床的驱动控制系统的设计结构简单，可实现性和操作性较强，能够实现位置的精确定位。同时该驱动控制系统的控制方式通用性较强，因此通过所述基本参数预设模块可以调节所有的参数，从而可以适用于不同的变频系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：所述鬃毛床的驱动控制系统包括一个提供动力的变频电机，一个用于控制所述变频电机的输出动力的变频器，一个为所述变频器提供控制信号的控制装置，以及一个设置在所述变频电机上的编码器，所述编码器与所述控制装置电性连接以给所述控制装置提供所述变频电机的行走参数，所述控制装置包括一个坐标设定模块，一个基本参数预设模块，一个当前位置坐标值及速度值检测模块，一个计算模块，一个判断模块，以及一个输出模块，所述基本参数预设模块用于预先设置所述变频电机所要行走的目标距离坐标值，速度增加值，速度减小值，稳定速度值，爬行速度值，刹车距离值，加速周期，减速周期，以及减速距离值，所述当前位置坐标值及速度值检测模块根据所述编码器的输出数据提取所述变频电机所处的当前位置坐标值及该变频电机输出的当前速度值，所述坐标设定模块用于对所述变频电机的行走参数进行坐标定位，所述坐标为平面直角坐标系，该平面直角坐标系的横坐标为所述变频电机所处的当前位置坐标值，纵坐标为所述鬃毛床所行走的当前速度值，所述计算模块用于计算所述变频电机刹车时的刹车位置坐标值与减速时的减速位置坐标值，所述刹车位置坐标值为所述目标距离坐标值与刹车距离值的差，所述减速位置坐标值为所述目标距离坐标值减去所述刹车距离值与减速距离值的和，所述判断模块用于比较判断变频电机的当前位置坐标值与减速位置坐标值的大小，所述输出模块用于根据所述判断模块的输出值为所述变频器提供控制信号，当所述当前位置坐标值小于所述减速位置坐标值且当前速度值为零时，所述输出模块所输出的控制信号控制变频器使得变频电机为当前速度值在每个加速周期内递加一个速度增加值直到所述当前速度值等于所述稳定速度值；当所述当前位置坐标值大于所述减速位置坐标值且小于所述刹车位置坐标值时，所述输出模块所输出的控制信号控制变频器使得变频电机为当前速度值在每个减速周期内递减一个速度减小值直到所述当前速度值等于所述爬行速度值；当所述当前位置坐标值等于或大于所述刹车位置坐标值时，所述输出模块输出停机指令给变频器，使得变频电机处于惯性滑行直至当前速度值为零。

2.如权利要求1所述的鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：当所述当前速度值等于所述稳定速度值时，且所述当前位置坐标值小于所述减速位置坐标值时，所述输出模块输出稳定控制信号给变频器使得变频电机以所述稳定速度值输出扭矩。

3.如权利要求1所述的鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：所述加速周期与所述减速周期相等。

4.如权利要求1所述的鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：当所述当前速度值为零时，所述变频电机处于原始位置。

5.如权利要求1所述的鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：当所述当前速度值为零时，所述变频电机处于目标距离坐标值所在的位置。

6.如权利要求1所述的鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：所述爬行速度值小于所述稳定速度值。

7.如权利要求1所述的鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：所述鬃毛床的驱动控制系统还包括一个模拟量模块，该模拟量模块用于将所述控制装置所输出的控制信号转换为模拟信号以让所述变频器执行。

8.如权利要求1所述的鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：所述鬃毛床的驱动控制系统还包括一个编码器模块，所述编码器模块电性连接在所述控制装置与所述编码器之间以将所述编码器所采集到的数据转换为所述控制装置能读取的数据。

9.如权利要求1所述的鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：所述加速周期与减速周期为所述控制装置的数据扫描周期或所述控制装置的数据扫描周期的倍数。

10.如权利要求1所述的鬃毛床的驱动控制系统，其特征在于：当所述当前速度值等于所述爬行速度值时，所述变频电机则以该爬行速度值输出，直到所述当前位置坐标值等于所述刹车位置坐标值。

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