專利名稱：高可靠性兩軸纏繞機控制裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及玻璃鋼管道制造行業，具體涉及一種高可靠性兩軸纏繞機控制裝置及 其控制方法。
背景技術：
玻璃鋼管道具有很多優點，如耐腐蝕，強度高、流體阻力小、保溫性能好等，使其成 為鋼制管道的最佳替代品廣泛地應用在石油、化工和海水淡化等領域。纏繞機是生產玻璃 鋼管道的核心設備，目前應用的數控纏繞機存在著可靠性低、纏繞精度差等諸多問題。在控 制方法上也有不足之處，已有的玻璃鋼管道的纏繞控制方式是采用工控機加運動控制器模 式，即數控機床中常用的兩軸協調運動的控制方式，將主軸和小車同時作為運動控制對象， 這種控制方式將主要運算和處理都放在了上位機內，如果上位機出現死機或其他情況則會 造車整個系統的癱瘓，嚴重影響系統可靠性。
發明內容
本發明的目的是提供一種應用運動控制器Trio MC 206作為控制核心對小車跟蹤 主軸的隨動同步運動，采用電子齒輪控制方式可將傳統的兩軸協調的運動控制方式簡化為 小車跟蹤主軸的單伺服運動控制的裝置及其控制方法。上述發明的目的通過以下的技術方案實現高可靠性兩軸纏繞機控制裝置，其組成包括所述的運動控制器為TrioMC206，所 述的運動控制器Trio MC206控制玻璃鋼管道纏繞芯膜軸的運動，所述的玻璃鋼管道纏繞芯 膜軸一側連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸伺服電機，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸工作時通過 玻璃纖維連接小車，所述的小車裝有樹脂膠槽和纖維張力控制系統，所述的小車安裝在軌 道上通過鏈條傳動，所述的小車連接小車伺服電機。所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜的軸兩端分別 固定在支承軸上，所述的軌道側面裝有玻璃纖維的紗架。所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置，所述的運動控制器Trio MC206包括控制器 I/O接口，所述的控制器I/O接口連接芯片組，所述的芯片組同時連接串行接口、狀態指示 燈和16位DAC伺服輸出，所述的16位DAC伺服輸出同時連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺 服驅動系統、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服驅動系統和小車伺服驅動系統，所述的玻璃鋼 管道纏繞芯膜軸A伺服驅動系統連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺服電機，所述的玻璃鋼管 道纏繞芯膜軸B伺服驅動系統連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服電機，所述的小車伺服驅 動系統連接小車伺服電機，所述的串行接口通過串口線RS-232連接工業控制計算機，所述 的工業控制計算機連接運行狀態顯示。一種高可靠性兩軸纏繞機控制裝置的控制方法，以運動控制器Trio MC206為核心 進行控制；上位機包括串口線RS-232、工業控制計算機、運行狀態顯示；下位機包括控制器 I/O接口、芯片組、串行接口、狀態指示燈和16位DAC伺服輸出；所述的上位機完成顯示以及人機交互信息等功能，通過串口線RS-232串口線并基于MODBUS協議與下位機進行通訊， 下位機通過發送模擬量電壓來控制主軸伺服電機及小車伺服電機的旋轉，其中運動控制器 TrioMC206以開環方式控制主軸速度，以閉環方式控制小車位置，所述的下位機的運動控制 器Trio MC206對玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A的伺服電機、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B的伺服電 機進行控制，纏繞運動本身是小車跟蹤主軸的隨動同步運動控制系統。所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置的控制方法，所述的下位機的運動控制器 Trio MC 206對玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A的伺服電機、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B的伺服電 機的控制方式為下位機向玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺服驅動器、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B 伺服驅動器發送模擬量電壓信號，該信號經伺服驅動器放大后驅動玻璃鋼管道纏繞芯膜軸 A伺服電機、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服電機旋轉；由伺服驅動器實現對主軸的速度閉環 控制。所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置的控制方法，所述的纏繞運動本身是小車跟 蹤主軸的隨動同步運動控制系統采用電子齒輪控制方式將傳統的兩軸協調的運動控制方 式簡化為小車跟蹤主軸的單伺服運動控制，其中M0VELINK指令是MC206中的一條核心指 令，用該指令來實現小車和主軸之間的跟隨運動，該指令形式為M0VELINK (distance，link dist, link acc, link dec, linkaxis[, link options][，link start])。其中各參數表示的意義如下表1所示1. distance 從連接開始到結束，當前基準 軸移動的距離，采用用戶單位，該運動是根據“輸入”軸的反饋測量位置以及與其的位置關 系而產生的；2. link dist 被連接軸在連接的整個過程中移動的正向距離，采用該軸定義 的用戶單位；3. link acc 在基準軸加速階段，被連接軸移動的正向距離，采用該軸定義的 用戶單位；4. link dec 在基準軸減速階段，被連接軸移動的正向距離，采用該軸定義的用 戶單位；注如果參數3和參數4的和大于第二個參數，他們會被自動按比例減小，使其和 值與第二個參數值相等；5. link axis:標注被連接的軸。其范圍從O到控制器能夠支持的 最大軸號；6. link options 所述的連接過程精確開始于被連接軸上regist事件被觸發的 時刻；所述的連接過程開始于被連接軸到達一個絕對位置時，M0VELINK會自動重復執行并 且可以反向；7. link pos 當第6個參數設置為2時，該參數表示被連接軸在該絕對位置值 時，M0VELINK連接開始。有益效果1.本發明中應用的運動控制器Trio MC 206運動控制器是基于DSP的嵌入式運動 控制器，具有極高的可靠性和精度，另外由于纏繞運動本身是小車跟蹤主軸的隨動同步運 動控制系統，因此采用電子齒輪控制方式可將傳統的兩軸協調的運動控制方式簡化為小車 跟蹤主軸的單伺服運動控制，因此可以提高纏繞可靠性和精度，并降低控制系統成本。2.本發明應用運動控制器Trio MC 206作為控制核心在提高系統穩定性和可靠 性同時也提高了纏繞控制精度。3.本發明運動控制器Trio MC206運動控制器以其抗干擾能力強、運算速度快、精 度高、可以脫機工作。4.本發明比以往系統的可靠性和加工速度有了很大提高。5.本發明作為下位機的運動控制器Trio MC 206使得纏繞過程更加高效、精確， 解決了以往纏繞機控制系統可靠性和精度差的問題。
圖1是本發明兩軸纏繞機機械結構示意圖.。圖2是本發明的纏繞機控制系統結構圖。圖3是本發明的電路圖。
具體實施例方式實施例1 高可靠性兩軸纏繞機控制裝置，其組成包括運動控制器1和玻璃鋼管道纏繞芯 膜的軸2，所述的運動控制器1型號Trio MC206，控制玻璃鋼管道纏繞芯膜軸2的運動，所 述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸2 —側連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸伺服電機3，所述的玻璃鋼 管道纏繞芯膜軸2工作時通過玻璃纖維4連接小車5，所述的小車5裝有樹脂膠槽6和纖維 張力控制系統7，所述的小車5安裝在軌道8上通過鏈條傳動，所述的小車8連接小車伺服 電機9。所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜的軸兩端分別 固定在支承軸上，所述的軌道側面裝有玻璃纖維的紗架10。實施例2 實施例1所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置，所述的運動控制器TrioMC2061包 括控制器I/O接口 11，所述的控制器I/O接口 11連接芯片組12，所述的芯片組12同時連 接串行接口 13、狀態指示燈14和16位DAC伺服輸出15，所述的16位DAC伺服輸出15同 時連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺服驅動系統16、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服驅動系統 17和小車伺服驅動系統18，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺服驅動系統16連接玻璃鋼 管道纏繞芯膜軸A伺服電機19，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服驅動系統17連接玻 璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服電機20，所述的小車伺服驅動系統18連接小車伺服電機21，所 述的串行接口 13通過串口線22RS-232連接工業控制計算機23，所述的工業控制計算機23 連接運行狀態顯示24。實施例3 實施例1或2所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置的控制方法，所述的控制方 法以運動控制器Trio MC206為核心進行控制，上位機包括串口線RS-232、工業控制 計算機、運行狀態顯示，下位機包括控制器I/O接口、芯片組、串行接口、狀態指示燈和16位 DAC伺服輸出，所述的上位機完成顯示以及人機交互信息等功能，通過串口線RS-232串口 線并基于MODBUS協議與下位機進行通訊，下位機通過發送模擬量電壓來控制主軸伺服電 機及小車伺服電機的旋轉，其中運動控制器TrioMC206以開環方式控制主軸速度，以閉環 方式控制小車位置；所述的下位機的運動控制器Trio MC 206對玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A 的伺服電機、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B的伺服電機的控制方式為下位機向玻璃鋼管道纏 繞芯膜軸A伺服驅動器、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服驅動器發送模擬量電壓信號，該信號 經伺服驅動器放大后驅動玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺服電機、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺 服電機旋轉；由伺服驅動器實現對主軸的速度閉環控制。
實施例4 實施例3所述的纏繞運動本身是小車跟蹤主軸的隨動同步運動控制系統，因此采 用電子齒輪控制方式可將傳統的兩軸協調的運動控制方式簡化為小車跟蹤主軸的單伺服 運動控制，其中M0VELINK指令是MC206中的一條核心指令，用該指令來實現小車和主軸之 間的跟隨運動。該指令形式為:M0VELINK(distance, link dist, link acc，link dec, link axis[，link options] [，link start]).其中各參數表示的意義如下表1所示1. distance 從連接開始到結束，當前基準軸移動的距離，采用用戶單位。該運動 是根據“輸入”軸的反饋測量位置以及與其的位置關系而產生的。2. link dist 被連接軸在連接的整個過程中移動的正向距離，采用該軸定義的用 戶單位。3. link acc 在基準軸加速階段，被連接軸移動的正向距離，采用該軸定義的用戶 單位。4. link dec 在基準軸減速階段，被連接軸移動的正向距離，采用該軸定義的用戶 單位。注如果參數3和參數4的和大于第二個參數，他們會被自動按比例減小，使其和 值與第二個參數值相等。5. link axis 標注被連接的軸。其范圍從0到控制器能夠支持的最大軸號。6. link options 所述的連接過程精確開始于被連接軸上regist事件被觸發的 時刻。所述的連接過程開始于被連接軸到達一個絕對位置時。所述的當這位被設置時，M0VELINK會自動重復執行并且可以反向。7. link pos 當第6個參數設置為2時，該參數表示被連接軸在該絕對位置值時， M0VELINK連接開始。實施例5:實施例1或3所述的小車運行方向的不同，即正、反兩個方向，在程序中M0VELINK 指令是這樣給出的。所述的正向運行時MOVELINK(len_c_pls，len_s_pls,sa, sa, TABLE(IO)，p_ startl)len_c_pls 從連接開始到結束，當前基準軸移動的距離，即從小車開始跟隨主軸 到正向纏繞結束，主軸所轉過的距離；len_s_pls 被連接軸在連接的整個過程中移動的正向距離，即從小車開始跟隨主 軸到正向纏繞結束，小車所走過的距離；第一個sa 在基準軸加速階段，被連接軸移動的正向距離，即加速跟隨過程中小 車走過的距離；第二個sa 在基準軸減速階段，被連接軸移動的正向距離，即減速跟隨過程中小 車走過的距離；TABLE(IO)運動控制卡檢測到的主軸脈沖數；所述的link options的第二個跟 隨方式；p_startl 從主軸開始纏繞到小車跟隨，主軸所轉過的距離，即主軸的絕對位置，小車從此時開始跟隨運動。反向運行時MOVELINK(-l*len_c_pls，len_s_pls，sa, sa, TABLE(IO)，2，p_ start2)反向運行的區別只是在第一個參數上，將其設為負值即可。M0VELINK指令在應用時應遵守以下兩條原則原則1 在一個加速階段，為了使速度匹配，被聯接軸的連接距離應該為兩倍的基 準軸運動距離。原則2 在一個恒速階段，為使兩軸之間保持速度的匹配，因此兩個軸所移動的距
離應當相等。
權利要求
1.一種高可靠性兩軸纏繞機控制裝置，其組成包括運動控制器和玻璃鋼管道纏繞芯 膜的軸，其特征是所述的運動控制器為Trio MC206，所述的運動控制器控制玻璃鋼管道 纏繞芯膜軸的運動，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸一側連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸伺服電 機，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸工作時通過玻璃纖維連接小車，所述的小車裝有樹脂膠 槽和纖維張力控制系統，所述的小車安裝在軌道上通過鏈條傳動，所述的小車連接小車伺 服電機。
2.根據權利要求1所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置，其特征是所述的玻璃鋼管 道纏繞芯膜的軸兩端分別固定在支承軸上，所述的軌道側面裝有玻璃纖維的紗架。
3.根據權利要求1或2所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置，其特征是所述的運動 控制器Trio MC206包括控制器I/O接口，所述的控制器I/O接口連接芯片組，所述的芯片 組同時連接串行接口、狀態指示燈和16位DAC伺服輸出，所述的16位DAC伺服輸出同時連 接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺服驅動系統、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服驅動系統和小車 伺服驅動系統，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺服驅動系統連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸 A伺服電機，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服驅動系統連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺 服電機，所述的小車伺服驅動系統連接小車伺服電機，所述的串行接口通過串口線RS-232 連接工業控制計算機，所述的工業控制計算機連接運行狀態顯示。
4.一種高可靠性兩軸纏繞機控制裝置的控制方法，其特征是以運動控制器Trio MC206為核心進行控制；上位機包括串口線RS-232、工業控制計算機、運行狀態顯示；下位 機包括控制器I/O接口、芯片組、串行接口、狀態指示燈和16位DAC伺服輸出；所述的上位 機完成顯示以及人機交互信息等功能，通過串口線RS-232串口線并基于MODBUS協議與下 位機進行通訊，下位機通過發送模擬量電壓來控制主軸伺服電機及小車伺服電機的旋轉， 其中運動控制器TrioMC206以開環方式控制主軸速度，以閉環方式控制小車位置，所述的 下位機的運動控制器Trio MC 206對玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A的伺服電機、玻璃鋼管道纏 繞芯膜軸B的伺服電機進行控制，纏繞運動本身是小車跟蹤主軸的隨動同步運動控制系 統。
5.根據權利要求4所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置的控制方法，其特征是所述 的下位機的運動控制器Trio MC 206對玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A的伺服電機、玻璃鋼管道 纏繞芯膜軸B的伺服電機的控制方式為下位機向玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺服驅動器、玻 璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服驅動器發送模擬量電壓信號，該信號經伺服驅動器放大后驅動 玻璃鋼管道纏繞芯膜軸A伺服電機、玻璃鋼管道纏繞芯膜軸B伺服電機旋轉；由伺服驅動器 實現對主軸的速度閉環控制。
6.根據權利要求4或5所述的高可靠性兩軸纏繞機控制裝置的控制方法，其特征是 所述的纏繞運動本身是小車跟蹤主軸的隨動同步運動控制系統采用電子齒輪控制方式將 傳統的兩軸協調的運動控制方式簡化為小車跟蹤主軸的單伺服運動控制，其中M0VELINK 指令是MC206中的一條核心指令，用該指令來實現小車和主軸之間的跟隨運動，該指令形 式為M0VELINK(distance, linkdist, link acc, link dec, link axis[, link options][, link start])。其中各參數表示的意義如下表1所示1. distance 從連接開始到結束，當 前基準軸移動的距離，采用用戶單位，該運動是根據“輸入”軸的反饋測量位置以及與其的 位置關系而產生的；2. link dist 被連接軸在連接的整個過程中移動的正向距離，采用該軸定義的用戶單位；3. link acc 在基準軸加速階段，被連接軸移動的正向距離，采用該軸 定義的用戶單位；4. link dec 在基準軸減速階段，被連接軸移動的正向距離，采用該軸定 義的用戶單位；注如果參數3和參數4的和大于第二個參數，他們會被自動按比例減小， 使其和值與第二個參數值相等；5. link axis:標注被連接的軸。其范圍從0到控制器能夠 支持的最大軸號；6. link options 所述的連接過程精確開始于被連接軸上regist事件被 觸發的時刻；所述的連接過程開始于被連接軸到達一個絕對位置時，M0VELINK會自動重復 執行并且可以反向；7. link pos 當第6個參數設置為2時，該參數表示被連接軸在該絕對 位置值時，M0VELINK連接開始。
全文摘要
高可靠性兩軸纏繞機控制裝置及其控制方法。纏繞機是生產玻璃鋼管道的核心設備，目前應用的數控纏繞機存在著可靠性低、纏繞精度差等諸多問題。本發明，其組成包括所述的運動控制器和玻璃鋼管道纏繞芯膜的軸(2)，所述的運動控制器型號Trio MC206控制玻璃鋼管道纏繞芯膜軸的運動，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸一側連接玻璃鋼管道纏繞芯膜軸伺服電機(3)，所述的玻璃鋼管道纏繞芯膜軸工作時通過玻璃纖維(4)連接小車(5)，所述的小車裝有樹脂膠槽(6)和纖維張力控制系統(7)，所述的小車安裝在軌道(8)上通過鏈條傳動，所述的小車連接小車伺服電機(9)。本發明用于纏繞機控制。
文檔編號B29C53/80GK102126284SQ201010032499
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月20日 優先權日2010年1月20日
發明者喬明, 劉宇, 楊洪濤, 許家忠 申請人:哈爾濱理工大學