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众为兴平缝机控制系统的应用实例来源于瑞达科技网 | |
作者:佚名 文章来源:不详 点击数 更新时间:2011/12/29 文章录入:瑞达 责任编辑:瑞达科技 | |
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1引言 工业平缝机完成的是双线锁式线迹,也称梭缝缝纫机. 工业平缝机种类繁多,大致可以按以下方式分类: 1、以工作速度分类 2、以同时缝纫的机针数分类 3、以缝纫机送料方式分类 4、以操作方式分类 本文介绍的平缝机控制系统是由众为兴自主研发的控制器ADT-620H控制的工业平缝机控制系统。它是一种高速,电脑型平缝机控制系统。 工业高速平缝机发展方向是构建纺织、服装、绣花企业的集成化、网络化、数字化、虚拟化、智能化的生产模式。 2.1 系统构成 (1)系统采用PC+控制器+伺服系统的开放式结构,控制部分主要由控制器ADT—FR680H构成,是系统的核心。它是以AVR单片机作为主控芯片设计的,该芯片片内集成了较大容量的非易失性程序和数据存储器。8K字节的FLASH程序存储器的可擦写次数大于10000次;512字节EEPROM的擦写次数至少可达100000次;支持在线编程(ISP)和在应用编程(IAP);带有可编程的程序加密位。带有2个带预分频的8位定时/计数器、1个带预分频的16位定时/计数器;3个PWM 通道?可实现任意16位以内相位和频率可调的PWM脉宽调制输出。内部集成有CPLD芯片,它和编码器相连,完成数据处理的工作。整个控制器相当于小型的PC机处理脚踏板的输入指令,输出相应的脉冲给伺服驱动器,最后完成缝纫的工作。 (2)此系统也可以认为是一个伺服控制系统,一个由控制器,伺服驱动器和伺服电机构成的伺服控制,控制器内部集成有伺服运动控制模块,用来处理单片机输入指令,形成输出脉冲。系统高速平缝机是一种高精度的控制系统,伺服技术的应用使得该系统得以实现例如针定位等高精度控制。 (3)键盘显示界面是系统的人机界面,由于系统只需要字符和数字的显示,而且需要体积小,质量轻的LCD,所以系统采用6位8段的段位式LCD。在界面处,我们可以设置自动剪切线,自动抬压脚等等功能。 (4)脚踏板信号输入是一种人为控制信号的输入,用来控制整个缝纫过程,在这样一个系统里面,不是不需要人为控制,而是不需要人为的缝纫过程的控制。这样减少了人为造成的精度上的失误。它需要人为的阶段控制,即控制缝纫机的加速阶段,停止阶段,加固缝阶段等等。因为它仍然是需要操作工人有选择的进行花样等缝制的缝纫工作。下面将介绍具体的信号输入及意义。 (5)传感器与电磁铁是控制系统常带有的控制工具,在平缝机,花样机等缝纫机控制系统中的意义更重大,后面将具体介绍它们的作用等等。 2.2 技术构成 下面我们逐一将介绍它们, 2.2.1 硬件元器件技术构成 在这里无论信号输入还是定位等其它功能都需要两种器件:传感器、电磁铁。 传感器(sensor)是与该词(sense)有关的术语,传感器可代替人的五官,在机电一体化的控制中,作为检测必要的信息并进行变换的装置。要使机电一体化的执行机构动作也同样,依据明确指令规定动作,尤其必须有“来自传感器的信息”作为指令所需的信息依据。 传感器有信息检测与将检测到的信息转换为电气信号两大功能。 接触式传感器是固定在被测量的对象上,或借助接触状态来检测的传感器。由于与被测量对象没有直接接触,所以有承受环境影响的能力。 光传感器可将光的有无或亮度等光信息变换为电信号。如硫代镉传感器。 一般检测动作快; 不接触检测对象; 检测时无噪声(噪声是计算机控制中造成误动作的原因); 检测方便简单; 传感器价格低廉。 因为磁传感器能以非接触形式检测,所以可用于无触点开关、车用发动机等的车速传感器、物体位置检测器等。 电磁铁(electromagnet):将电能转换为机械能以实现吸合作功的电器。通常由软磁材料制成的铁心、衔铁和励磁绕组构成。当励磁绕组通电时,产生磁场,铁心磁化,并产生电磁吸力吸引衔铁,使之运动作功。电磁铁主要用于操动、牵引机械装置。工业上常用的电磁铁有制动电磁铁、牵引电磁铁、起重电磁铁和阀用电磁铁等。此外,属于电磁铁类的还有用以传递或隔断两轴间机械联系的电磁联轴器;用在机床工作台上吸牢磁性材料工件的电磁吸盘;供高能物理、核聚变研究、磁流体发电和高速悬浮列车等使用的、能产生高达数十特(斯拉)磁通密度而几乎不消耗绕组功率的超导电磁铁等。这里的高速平缝机上使用的就是阀用电磁铁,主要用于自动剪切线机械联动装置中。 2.2.2 硬件技术 微处理器性能的大幅度增强也使伺服控制器的复杂运算速度和多功能处理能力得以提高,同时也为产品的小型化创造了条件。 在全数字控制方式下,伺服控制器实现了伺服控制的软件化。现在很多新型的伺服控制器都采用了多种新算法。目前比较常用的算法主要有PID,控制切换、前馈控制、速度实时监控控制等。本伺服驱动器采用PID控制算法实现。 比例调节作用是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,过大也有问题。 微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。一般情况下,工业上采用经验法和试凑法实现PID控制。 2.3 功能与实现 2.3.1 自动剪切线控制原理与流程 控制信号的输入原理: 自动切线原理: 2.2自动加固缝控制流程与原理 这一阶段与送布牙的运动息息相关,所以我们首先介绍一下送布牙的运动。送布牙的前后运动:当上轴旋转,由于送料抬牙偏心轮A的偏心作用,通过偏心轮套圈而产生叉形送料杆的摆动。但由于受到针距连杆的牵制,所以不仅环绕针距调节器的中点为活动支点摆动,而且还产生垂直方向的移位。因此再通过送料轴曲柄1推动送料轴的住复转动必定推动送布牙作前后运动。 送布牙的上、下运动:当上轴旋转,由于送料抬牙偏心轮的偏心作用,通过抬牙连杆使抬牙轴往复转动。抬牙曲柄的凸头嵌合在牙架凹口内,当抬牙轴往复转动时,通过抬牙曲柄而使牙架上的送布牙作上下运动。 自动加固逢的原理:我们将控制键盘设定为自动加固缝状态,即设定起始加固缝或者终点加固缝时,由上一章节所述可知,当脚踏板前踏时,即脚踏控制器进入(0,0)状态时,系统进入自动加固缝阶段。当控制器控制收到针定位装置的到达针数指令时,开始倒缝,它控制倒缝电磁铁吸合,拉伸倒顺杆弹簧,带动送料轴旋转,送料轴带动牙架平移,以改变送布牙的初识位置,使得其前后运动由原来的由前向后运动变为由后向前运动。 自动倒缝同样使用了自动针定位装置,足见这一装置的重要性,所以下一章节将着重介绍一下这个装置的原理。 工业平缝机针距的长度可通过旋动针距旋钮来调节.向顺时针方向拧动,针距由大转小;向逆时针拧动,由小变大.针距调节旋钮上一般都标有记号,有的用汉字"大"和"小"字样.有的上面标有数字,数字大的针距小,数字小的针距大.针距的大小,一般是根据所缝制的缝料性质确定的. 2.3.2 自动抬压脚与自动针定位 自动抬压脚的原理: 由上述可知,自动定位是这几个功能中必不可少的一个功能,它可以为其他功能的使用。由以前的章节可以知道,霍尔磁传感器可以实现一个把磁信号转化为电信号,然后将其输入给控制器,以便于控制器进行定位,它位于针定位装置之上 针定位装置上有两个霍尔元器件,其中一个为高位针定位,另一个为低位针定位。分别实现针定位于高位或低位,当伺服马达带动上轮和上轴转动时,上轮上的定位装置是不动的,它可以通过此两个传感器判定高低位,以实现针定位。 至此,高速平缝机控制系统三大自动控制流程和原理已介绍完毕。 2.3.4 辅助系统与执行机构 油泵是用来抽取缝纫机油以润滑机械的,当缝纫机运行时,油泵会自动抽油并将其浇洒在关键的机械零件和它们的结合与摩擦处,起到润滑的作用。 自动绕线系统是为梭心实现自动绕线功能的机构与系统。其原理:将梭心置于绕线柱上,并将线头绕上几圈。利用皮带轮摩擦带动绕线摩擦轮,当脚踏板前踏时,马达执行慢速启动,逐渐加速,并且开始绕线。这样便可以快速绕线,当线量足够时,梭心绕线自动停止。 整个缝纫机控制系统是由一个执行机构组成:伺服马达驱动器和伺服马达组成的驱动电路。 当平缝机运行时,控制器将控制信号输出给伺服驱动器,驱动器将输入交流电转换为马达需要的电流强度,用来驱动马达转动以达到控制缝纫机运行的效果。 2.4 结论 |
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