CN205507449U - 双伺服同步控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双伺服同步控制系统，包括计算机控制单元以及由计算机控制单元控制的针伺服控制单元和梭伺服控制单元，通过设置相对独立的针运行模块以及梭运行模块，实现针运行模块以及梭运行模块的独立运行，通过计算机控制实现针运行模块以及梭运行模块运行的同步性，并在针运行模块与梭运行模块之间设置通讯模块，实时测算针运行模块与梭运行模块之间的位置误差进行调整并发出驱动针运动模块以及梭运动模块运行的驱动指令脉冲。实现独立运行以及同步运行的自由切换，根据反馈信号进行位置误差判断调整，使用更加灵活，通用性强，在高速模式下降低误差，降低成本。

Description

双伺服同步控制系统

技术领域

本实用新型涉及印刷以及纺织行业技术领域，尤其是涉及一种印刷以及纺织行业中设备用双伺服同步控制系统。

背景技术

双伺服同步系统在印刷行业与纺织行业有较为广泛的应用。在印刷行业以往都是以机械长轴作为动力源的同步控制，但机械长轴的同步控制方案易出现震荡现象，各个机组之间互相干扰，而且系统中有较为多的机械零件，对于系统维护及使用造成了诸多的不便。在纺织行业中的家纺业目前一般都是使用双伺服随动系统，随动系统顾名思义：以一台伺服电机作为主机，另一台伺服伺服电机作为从机，当主机运行时，从机跟随主机进行转动，从而使得此双伺服系统具有一定的精度。由于系统结构的影响，此随动系统具有一个固有的随动误差，另外对构建系统的灵活性上也受到一定的影响，主从两台伺服同时失去了独立控制的能力，基于上述原因需要考虑能否设计一套同步方案能够既可以双伺服独立控制运行，又可以双伺服同步运行控制，同时在运行精度上也可以作一个提升。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种即可以独立控制运行又可以同步控制运行且提升运行精度的双伺服同步控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种双伺服同步控制系统，包括计算机控制单元以及由计算机控制单元控制的针伺服控制单元和梭伺服控制单元；

所述的针伺服控制单元包括针脉冲发送模块、针反馈脉冲接收模块、针伺服驱动器，针电机编码器以及针伺服电机，针脉冲发送模块发送针运行信号给针伺服驱动器，针伺服驱动器驱动针伺服电机运行，针电机编码器将针伺服电机运行信号通过针伺服驱动器反馈到针反馈脉冲接收模块；

所述的梭伺服控制单元包括梭脉冲发送模块、梭反馈脉冲接收模块、梭伺服驱动器、梭电机编码器以及梭伺服电机，梭脉冲发送模块发送梭运行信号给梭伺服驱动器，梭伺服驱动器驱动梭伺服电机运行，梭电机编码器将梭伺服电机运行信号通过梭伺服驱动器反馈到梭反馈脉冲接收模块；

所述的计算机控制单元包括安装有控制软件的控制主机、针梭信号处理模块以及针梭运行通讯模块，针梭信号处理模块将接收到的针反馈脉冲和梭反馈脉冲信号以及针梭运行通讯模块的信号进行处理传递给控制主机，控制主机通过针脉冲发送模块以及梭脉冲发送模块发送相应的脉冲信号。

进一步，所述的针脉冲发送模块、针反馈脉冲接收模块、针梭运行通讯模块、梭脉冲发送模块、梭反馈脉冲接收模块以及针梭信号处理模块集成于控制板卡上，所述的控制板卡上设有连接计算机的PC接口。

进一步，所述的控制板卡内通过Verilog HDL语言写入针对针伺服驱动器和梭伺服驱动器的倍频模块。

进一步，所述的倍频模块对针伺服驱动器和梭伺服驱动器达到4倍频。

进一步，所述的倍频模块将针伺服驱动器和梭伺服驱动器从2500线/圈倍频到10000线/圈。

进一步，所述的PC接口通过PC104总线与计算机主机连接。

进一步，所述的控制板卡内采用FPGA芯片控制。

进一步，所述的FPGA芯片内通过Verilog HDL语言写入一组在时序和占空比上完全一致的同步脉冲模块。

本实用新型的有益效果是：与随动模式的系统相比较，本伺服同步系统的特点：

1、针、梭以同步脉冲驱动，配合伺服驱动的参数调整可以将同步精度调整至最佳状态，避开了随动模式下固有误差的存在；

2、针、梭可以有2种模式运行：同步模式与独立模式，在控制灵活度上比随动模式强；

3、具有对应的伺服驱动编码器反馈位置输入口，可以对针梭的实时位置数据进行读取，通过此功能可以扩展多项衍生的功能，扩大的应用范围；

4、对于伺服驱动器来讲，并没有像随动模式那样需要修改通用伺服驱动器内部软件，可以使用市场上的普通伺服驱动器，所以在系统的通用性上要强于随动模式的同步伺服系统；

5、在同步模式下，可以根据相应的伺服反馈位置信号，组成一个自检系统，实时检测针、梭的同步性能，对于出现的同步故障提供一个高响应的保护。

附图说明

图1是本实用新型的模块信号传递框图。

具体实施方式

一种双伺服同步控制方法，所述的控制方法为，通过设置相对独立的针运行模块以及梭运行模块，实现针运行模块以及梭运行模块的独立运行，通过计算机控制实现针运行模块以及梭运行模块运行的同步性，并在针运行模块与梭运行模块之间设置通讯模块，实时测算针运行模块与梭运行模块之间的运行位置误差进行调整并发出驱动针运动模块以及梭运动模块运行的驱动指令脉冲，从而达到对针、梭同步精度进行控制以及保证的要求；所述的计算机设置独立运行模式以及同步运行模式并实现自由切换，为了达到既能独立控制针、梭运动又能同步控制针、梭运动的目的，增加了一个控制位，可以将针、梭运行模式自由切换成独立运行模式与同步运行模式；在独立运行模式下，针、梭可以独立控制，针、梭之间没有任何的联系，针、梭可以根据指令单独运行；在同步模式下，针、梭只能同步运行，即控制针、梭的指令为时序与占空比完全相同的一组脉冲。

根据上述方法设计制作了一款双伺服同步控制系统，如图1所示，包括计算机控制单元以及由计算机控制单元控制的针伺服控制单元和梭伺服控制单元；

所述的针伺服控制单元包括针脉冲发送模块、针反馈脉冲接收模块、针伺服驱动器，针电机编码器以及针伺服电机，针脉冲发送模块发送针运行信号给针伺服驱动器，针伺服驱动器驱动针伺服电机运行，针电机编码器将针伺服电机运行信号通过针伺服驱动器反馈到针反馈脉冲接收模块；

所述的梭伺服控制单元包括梭脉冲发送模块、梭反馈脉冲接收模块、梭伺服驱动器、梭电机编码器以及梭伺服电机，梭脉冲发送模块发送梭运行信号给梭伺服驱动器，梭伺服驱动器驱动梭伺服电机运行，梭电机编码器将梭伺服电机运行信号通过梭伺服驱动器反馈到梭反馈脉冲接收模块；

所述的计算机控制单元包括安装有控制软件的控制主机、针梭信号处理模块以及针梭运行通讯模块，针梭信号处理模块将接收到的针反馈脉冲和梭反馈脉冲信号以及针梭运行通讯模块的信号进行处理传递给控制主机，控制主机通过针脉冲发送模块以及梭脉冲发送模块发送相应的脉冲信号。

所述的针脉冲发送模块、针反馈脉冲接收模块、针梭运行通讯模块、梭脉冲发送模块、梭反馈脉冲接收模块以及针梭信号处理模块集成于控制板卡上，所述的控制板卡上设有连接计算机的PC接口并通过PC104总线连接计算机。

系统在设计的时候，为了保证系统的通用性，必须使脉冲发送规格满足大部分伺服驱动器的要求（包含进口伺服驱动与国产伺服驱动）,故脉冲指令发送模式采用差分脉冲形式。对于伺服驱动脉冲反馈接收部分也需要满足通用性要求，由于国产部分伺服驱动的反馈脉冲一般采用2500线/圈并没有倍频的功能，而2500线/圈的分辨率并不能满足当前系统对于反馈位置脉冲的精度要求，必须对当前2500线/圈的反馈脉冲加以倍频，理想状态为对2500线/圈进行4倍频将其变为10000线/圈，故将倍频的功能模块必须做在控制板卡功能之中。利用Verilog HDL硬件语言的灵活性对原始2500线/圈的反馈脉冲的上升沿与下降沿进行一系列的计数处理可以方便的实现对2500线/圈的4倍频为10000线/圈。

在针、梭指令脉冲方面为了保证针、梭在高速运行时同步精度，在设计这组脉冲时需要满足针、梭脉冲在时序和占空比上应该完全一致，故利用Verilog HDL硬件语言在主芯片（FPGA芯片）内部设计一组在时序和占空比上完全一致的同步脉冲模块，用于针伺服驱动与梭伺服驱动的指令脉冲。

在接受外部位置反馈的性能方面，系统能够接收来自伺服驱动的编码器反馈脉冲信号，从而达到对针、梭的实时位置进行读取的功能，通过这个反馈信号对针、梭的目标位置进行精确的定位，同时也可以对针、梭运行在同步模式下的同步精度进行精确的测定，利用这个功能实现了在高速运行模式下，设定一个误差的上限值进行保护，当外部环境影响到针或者梭的实际状态出现误差后，当误差超出这个设定的误差上限值后，系统会给与一个高速的响应，停止当前针、梭脉冲指令的输出，从而起到一个保护的作用。

由于伺服驱动的反馈脉冲信号一般都伴有相应程度的干扰，所以在硬件处理与软件滤波上都使用了相应的处理，保证了对伺服驱动反馈脉冲的准确识别。

与之前的随动结构的系统相比，本伺服同步系统的具有高度的灵活性使得适用范围得以扩大，除了纺织行业外，能够满足其他有着相同需求的行业，比如印刷业，炼钢行业等等。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种双伺服同步控制系统，包括计算机控制单元以及由计算机控制单元控制的针伺服控制单元和梭伺服控制单元，其特征在于，

所述的针伺服控制单元包括针脉冲发送模块、针反馈脉冲接收模块、针伺服驱动器，针电机编码器以及针伺服电机，针脉冲发送模块发送针运行信号给针伺服驱动器，针伺服驱动器驱动针伺服电机运行，针电机编码器将针伺服电机运行信号通过针伺服驱动器反馈到针反馈脉冲接收模块；

所述的梭伺服控制单元包括梭脉冲发送模块、梭反馈脉冲接收模块、梭伺服驱动器、梭电机编码器以及梭伺服电机，梭脉冲发送模块发送梭运行信号给梭伺服驱动器，梭伺服驱动器驱动梭伺服电机运行，梭电机编码器将梭伺服电机运行信号通过梭伺服驱动器反馈到梭反馈脉冲接收模块；

所述的计算机控制单元包括安装有控制软件的控制主机、针梭信号处理模块以及针梭运行通讯模块，针梭信号处理模块将接收到的针反馈脉冲和梭反馈脉冲信号以及针梭运行通讯模块的信号进行处理传递给控制主机，控制主机通过针脉冲发送模块以及梭脉冲发送模块发送相应的脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的双伺服同步控制系统，其特征在于，所述的针脉冲发送模块、针反馈脉冲接收模块、针梭运行通讯模块、梭脉冲发送模块、梭反馈脉冲接收模块以及针梭信号处理模块集成于控制板卡上，所述的控制板卡上设有连接计算机的PC接口。

3.根据权利要求2所述的双伺服同步控制系统，其特征在于，所述的控制板卡内通过Verilog HDL语言写入针对针伺服驱动器和梭伺服驱动器的倍频模块。

4.根据权利要求3所述的双伺服同步控制系统，其特征在于，所述的倍频模块对针伺服驱动器和梭伺服驱动器达到4倍频。

5.根据权利要求4所述的双伺服同步控制系统，其特征在于，所述的倍频模块将针伺服驱动器和梭伺服驱动器从2500线/圈倍频到10000线/圈。

6.根据权利要求2～5中任意一项所述的双伺服同步控制系统，其特征在于，所述的PC接口通过PC104总线与计算机主机连接。

7.根据权利要求2～5中任意一项所述的双伺服同步控制系统，其特征在于，所述的控制板卡内采用FPGA芯片控制。

8.根据权利要求7所述的双伺服同步控制系统，其特征在于，所述的FPGA芯片内通过Verilog HDL语言写入一组在时序和占空比上完全一致的同步脉冲模块。

9.根据权利要求6所述的双伺服同步控制系统，其特征在于，所述的控制板卡内采用FPGA芯片控制。