CN109371557B - 横机起底板控制系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种横机起底板控制系统及其方法，包括横机控制系统，所述横机控制系统通过CAN总线连接有闭环伺服控制系统，所述闭环伺服控制系统的控制输出端连接于用于带动起底板的传动机构，所述闭环伺服控制系统的反馈输出端连接于所述横机控制系统。本发明通过采用闭环伺服控制系统返回反馈信号，横机控制系统根据反馈信号发送控制信号进行闭环控制，能够避免因为电压不稳定造成的力矩波动问题。

Description

横机起底板控制系统及其方法
技术领域
本发明属于纺织自动控制技术领域，尤其涉及一种横机起底板控制系统及其方法。
背景技术
如图1所示，目前电脑横机的起底板采用的是异步电机+减速箱控制方案，采用该方案存在以下缺点：
1、工作在开环力矩控制模式，容易受电网电压波动使力矩不稳定尤其在孟加拉、印度等地，而力矩波动会影响编织质量的好坏；
2、异步电机驱动电路使用的是晶闸管，而晶闸管动态过载能力较差，容易受干扰而误导通，另外电网电压波动、电机温升、负载大小等都会影响晶闸管的导通角，继而影响电机转速；
3、异步伺服只有力矩控制模式，导致起底板上升速度慢，机器效率低下；
4、异步电机效率和功率因数低。
为了解决上述技术问题，人们进行了长期的探索，本申请人在此之前也提出了在中国专利系统中公开的一种基于CAN总线起底板控制系统[申请号：CN201310065183.0]，包括能够连接在供电电源上的整流电路和连接在整流电路上的滤波电路，所述的滤波电路上连接有逆变控制电路，所述的逆变控制电路与用于驱动起底板工作的单相异步电机相连，在滤波电路和逆变控制电路之间连接有电压采样电路，所述的电压采样电路与处理器相连，所述的处理器与逆变控制电路相连且处理器能根据电压采样电路采集到的电压信号控制逆变控制电路输出用于驱动所述单相异步电机工作的工作电压，所述的处理器通过CAN总线与上位机相连且处理器能够根据上位机发出的信号控制逆变控制电路输出用于驱动所述单相异步电机正转或反转的工作电压。
上述方案虽然在一定程度上能够使单相异步电机工作在恒压变频工作电压下，减小力矩的波动，但是仍然存在不足，例如，仍然使用单相异步电机，避免不了异步电机效率和功率因数低的问题，同时异步电机驱动电路中的晶闸管容易受干扰而误导通，另外电网电压波动、电机温升、负载大小等都会影响晶闸管的导通角，继而影响电机转速，以及异步电机只有力矩控制模式导致导致的起底板上升速度慢，机器效率低下等问题也没有解决，所以还需要进一步进行改进。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于闭环力矩控制的横机起底板控制系统；
本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种横机起底板控制方法。
为达到上述目的，本发明提出了一种横机起底板控制系统，包括横机控制系统，所述横机控制系统通过CAN总线连接有闭环伺服控制系统，所述闭环伺服控制系统的控制输出端连接于用于带动起底板的传动机构，所述闭环伺服控制系统的反馈输出端连接于所述横机控制系统。
在上述的横机起底板控制系统中，所述闭环伺服控制系统包括伺服驱动器，所述伺服驱动器的输入端连接于所述横机控制系统，所述伺服驱动器的输出端连接于伺服电机，且所述伺服电机通过减速机连接于所述传动机构。
在上述的横机起底板控制系统中，所述伺服电机连接有用于获取伺服电机角位移和/或直线位移的编码器，所述编码器的输出端连接于所述伺服驱动器。
在上述的横机起底板控制系统中，所述传动机构为皮带传动组件或链条传动组件。
在上述的横机起底板控制系统中，所述伺服电机为永磁同步电机。
在上述的横机起底板控制系统中，所述横机控制系统包括有位置模式和力矩模式两种控制模式。
在上述的横机起底板控制系统中，所述横机控制系统通过所述CAN总线向闭环伺服控制系统发送控制信号。
一种横机起底板控制方法，包括：
S1.横机控制系统根据操作命令和闭环伺服控制系统反馈回来的反馈信号向闭环伺服控制系统发送控制信号；
S2.伺服驱动器根据编码器返回的位移信息和所述控制信号对伺服电机进行闭环控制；
S3.伺服电机通过伺服驱动器的闭环控制动作控制传动机构执行动作。
在上述的横机起底板控制方法中，在步骤S1中，所述操作命令包括模式命令，所述模式命令包括位置模式和力矩模式；
当处于位置模式下时，横机控制系统向闭环伺服控制系统发送关于位置的控制信号；当处于力矩模式下时，横机控制系统向闭环伺服控制系统发送关于力矩的控制信号。
在上述的横机起底板控制方法中，在步骤S1中，所述反馈信号包括伺服电机的位置信号、力矩信号和方向信号；
在步骤S2中，所述控制信号包括位置信号、力矩信号和方向信号。
与现有的技术相比，本发明通过采用闭环伺服控制系统返回反馈信号，横机控制系统根据反馈信号发送控制信号进行闭环控制，能够避免因为电压不稳定造成的力矩波动问题；系统具有力矩模式和位置模式两种控制模式，在需要上升或下降的时候，直接使用位置模式，提高机器运行效率；永磁同步电机具有较高的功率密度和效率，实现节能环保的目的；在增加较小成本的前提下，提升较高的性能，产品投入产出比大大提高。
附图说明
图1是现有技术横机起底板控制系统的结构框图；
图2是本发明横机起底板控制系统的结构框图。
图中，横机控制系统1；CAN总线11；闭环伺服控制系统2伺服驱动器21；伺服电机22；减速机23；编码器24；传动机构3。
具体实施方式
如图2所示，本实施例公开了一种横机起底板控制系统，包括横机控制系统1，横机控制系统1通过CAN总线11连接有闭环伺服控制系统2，闭环伺服控制系统2的控制输出端连接于用于带动起底板的传动机构3，闭环伺服控制系统2的反馈输出端连接于横机控制系统1。
具体地，闭环伺服控制系统2包括伺服驱动器21，伺服驱动器21的输入端连接于横机控制系统1，伺服驱动器21的输出端连接于伺服电机22，且伺服电机22通过减速机23连接于传动机构3。其中，这里的传动机构3为皮带传动组件或链条传动组件，伺服电机22为永磁同步电机，永磁同步电机具有较高的功率密度和效率，能够实现节能环保的目的。
进一步地，伺服电机22连接有用于获取伺服电机22角位移和/或直线位移的编码器24，编码器24的输出端连接于伺服驱动器21。这里的编码器24可以集成在伺服驱动器21内，可以集成在伺服电机22内，也可以单独存在。
优选地，这里的横机控制系统1具有位置模式和力矩模式两种控制模式；且横机控制系统1通过CAN总线11向闭环伺服控制系统发送相应的控制信号。
具体地，横机控制系统1根据操作命令和闭环伺服控制系统2反馈回来的反馈信号向闭环伺服控制系统2发送控制信号；闭环伺服控制系统2根据横机控制系统1的控制信号执行动作，具体执行过程为：伺服驱动器21根据编码器24返回的位移信息和控制信号对伺服电机22进行闭环控制；伺服电机22通过伺服驱动器的闭环控制动作命令执行相应动作以控制传动机构3运动。
使用闭环的力矩控制方式取代原本开环的力矩控制方式，在供电电源电压出现波动的时候，横机控制系统1能够根据反馈信号输出相应的控制信号，能够在供电电源电压的波动的情况下避免力矩的波动，保证输出力矩的稳定。
具体地，这里的反馈信号包括当前伺服电机22带动传动机构3的位置信号、力矩信号和方向信号等；控制信号包括位置信号、力矩信号和方向信号；操作命令包括模式命令，且模式命令包括位置模式和力矩模式。
当处于位置模式时，横机控制系统1向闭环伺服控制系统2发送关于位置的控制信号，具体为位置信号和方向信号，同时伺服驱动器21根据位置信号、方向信号以及编码器返回的位移信息对伺服电机22进行电流闭环控制、速度闭环控制和位置闭环控制等；当处于力矩模式时，横机控制系统1向闭环伺服控制系统2发送关于力矩的控制信号，具体为力矩信号，同时伺服驱动器21根据力矩信号和以及编码器返回的位移信息对伺服电机22进行电流闭环控制。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了横机控制系统1；CAN总线11；闭环伺服控制系统2伺服驱动器21；伺服电机22；减速机23；编码器24；传动机构3等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种横机起底板控制系统，包括横机控制系统（1），其特征在于，所述横机控制系统（1）通过CAN总线（11）连接有闭环伺服控制系统（2），所述闭环伺服控制系统（2）的控制输出端连接于用于带动起底板的传动机构（3），所述闭环伺服控制系统（2）的反馈输出端连接于所述横机控制系统（1）；
所述横机控制系统（1）包括有位置模式和力矩模式两种控制模式；
且本横机起底板控制系统的控制方法如下：
S1.横机控制系统（1）根据操作命令和闭环伺服控制系统（2）反馈回来的反馈信号向闭环伺服控制系统（2）发送控制信号；
S2.伺服驱动器（21）根据编码器（24）返回的位移信息和所述控制信号对伺服电机（22）进行闭环控制；
S3.伺服电机（22）通过伺服驱动器的闭环控制动作控制传动机构（3）执行动作；
在步骤S1中，所述反馈信号包括伺服电机（22）的位置信号、力矩信号和方向信号；
在步骤S1和步骤S2中，所述控制信号包括位置信号、力矩信号和方向信号；
所述的操作命令包括模式命令，所述模式命令包括位置模式和力矩模式；
当处于位置模式时，横机控制系统（1）向闭环伺服控制系统（2）发送关于位置的控制信号；当处于力矩模式时，横机控制系统（1）向闭环伺服控制系统（2）发送关于力矩的控制信号；
所述闭环伺服控制系统（2）包括伺服驱动器（21），所述伺服驱动器（21）的输入端连接于所述横机控制系统（1），所述伺服驱动器（21）的输出端连接于伺服电机（22），且所述伺服电机（22）通过减速机（23）连接于所述传动机构（3）；
所述伺服电机（22）连接有用于获取伺服电机（22）角位移和/或直线位移的编码器（24），所述编码器（24）的输出端连接于所述伺服驱动器（21）。
2.根据权利要求1所述的横机起底板控制系统，其特征在于，所述传动机构（3）为皮带传动组件或链条传动组件。
3.根据权利要求1或2所述的横机起底板控制系统，其特征在于，所述伺服电机（22）为永磁同步电机。
4.根据权利要求1所述的横机起底板控制系统，其特征在于，所述横机控制系统（1）通过所述CAN总线（11）向闭环伺服控制系统（2）发送控制信号。
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