基于PC機(jī)和運(yùn)動控制器的開放式纏繞機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計
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纏繞機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
纏繞機(jī)控制系統(tǒng)上位機(jī)程序采用 Mi c r o s o f t 公司的V C+ + 6 . 0 基于 Wi n d o w s 2 0 0 0 平臺開發(fā)， 完成工藝文件設(shè)置和管理、 遠(yuǎn)程監(jiān)控和機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)顯示等功能。工控機(jī)和 MC 2 0 6通過串口基于 MO D B U S協(xié)議完成工藝參數(shù)下載和機(jī)床狀態(tài)參數(shù)上傳顯示。
通訊采用主從方式的查詢機(jī)制， 系統(tǒng)將工控機(jī)設(shè)為主站， M C 2 0 6設(shè)為從站， 只有主站發(fā)出查詢時， 從站才能給出響應(yīng)， 從站不能主動發(fā)送數(shù)據(jù)。工作時工人選定待纏繞管件型號并將工藝文件下載后， 進(jìn)入纏繞加工狀態(tài)， 此時所有運(yùn)動和邏輯控制由完成， 從站僅響應(yīng)主站的查詢并上傳狀態(tài)數(shù)據(jù)。即使工控機(jī)由于某種原因出現(xiàn)故障或死機(jī)， 也不會影響當(dāng)前管道的纏繞加工。從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制的實(shí)時性。
運(yùn)動控制程序采用 T r i o B A S I C多任務(wù)語言編制。通過運(yùn)行在 P C機(jī)上的 Mo t i o n P e r f e c t 軟件將編制好的運(yùn)動控制程序下載到 MC 2 0 6內(nèi)即可脫機(jī)運(yùn)行。 T r i o B A S I C語言有三種不同類型的存儲變量： 命名變量、 V R（ ） 變量和 T A B L E區(qū)變量。命名變量是局部變量， 僅在定義它的任務(wù)內(nèi)有效。
變量是可被多個任務(wù)共享的全局變量， 它可用于任務(wù)間通訊； T A B L E 區(qū)通常是用于存儲 C A M／指令曲線的存儲區(qū)， 本程序用于存儲纏繞管道型號的工藝文件。運(yùn)行的用戶程序被稱為線程或任務(wù)。
對于復(fù)雜的多任務(wù)程序應(yīng)為線程分配優(yōu)先級，控制器缺省的伺服周期是 l m s ， 該周期在內(nèi)部被分成三個時間片， 每個時間片為 1 ／ 3 m s ， 它們在內(nèi)部分別被用來處理伺服功能， 通訊和通常的“ h o u s e k e e —‘ 任務(wù)。在每個時間片內(nèi)剩余的時間被用于運(yùn)行用戶程序。M C 2 0 6最多可運(yùn)行 7個用戶線程， 每個線程用從 l 到 7的數(shù)字標(biāo)號， 最高標(biāo)號的線程（ 線 程7 和 6 ） 被分配固定的時間片， 它們被稱為” 快速任務(wù)“ ， 主要用于有以下要求的任務(wù)： 要在每個伺服周期都要進(jìn)行處理的任務(wù)； 具有大量的運(yùn)算和處理的任務(wù)； 任務(wù)啟動后程序執(zhí)行速度不能改變的任務(wù)。 5 g - 線程被稱為” 慢速任務(wù)“ ， 它們具有共同的優(yōu)先級， 程序執(zhí)行速度會隨任務(wù)的增加而降低。用戶可以使用指令啟動任務(wù)使其按指定的優(yōu)先級運(yùn)行。
在上位機(jī)軟件 Mo t i o n P e r f e c t 中打開一個” T e r m i n a l “窗口可以設(shè)置一個” C o m m a n d L i n e “ 端 口， 它始終使用” 0 “ 號任務(wù)， 用于從上位機(jī)輸入指令并立即運(yùn)行 。該纏繞機(jī)控制軟件中共建立了四個任務(wù)， 其中任務(wù) 7用于纏繞機(jī)電機(jī)運(yùn)動控制和機(jī)床邏輯控制， 任務(wù) 6用于管理機(jī)床與纏繞相關(guān)的 I ／ O信號和主軸轉(zhuǎn)速控制， 任務(wù) 2 完成串口通訊功能， 任務(wù) 1 實(shí)現(xiàn)輸膠控制。控制程序的任務(wù)功能和執(zhí)行時間分配如圖 2 所示。其中任務(wù) 7和 6的優(yōu)先級最高， 每個伺服周期（ 1 I n s ） 都分配時間片， 任務(wù) 1 ， 2和／ L ） 優(yōu)先級相同， 在每個伺服周期輪流為其分配時間片。纏繞程序任務(wù)功能和執(zhí)行時間的分配如圖2 所示。
纏繞機(jī)加工控制工作狀態(tài)分為手動、 半 自動和自動三種狀態(tài)。手動狀態(tài)用于單獨(dú)控制芯模和小車的運(yùn)動。半自動狀態(tài)下芯模和小車協(xié)調(diào)運(yùn)動進(jìn)行環(huán)向纏繞， 纏繞的長度由工人控制。自動工作狀態(tài)下可按工藝文件設(shè)定參數(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)向和螺旋 自動纏繞。此外控制程序還具有零點(diǎn)校正、 自動零點(diǎn)、 斷點(diǎn)纏繞和纏繞過程人工干預(yù)等功能。
結(jié)束語
該纏繞機(jī)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合了工業(yè) P C機(jī)和嵌入式運(yùn)動控制器的優(yōu)點(diǎn)， 充分利用了 T R I O運(yùn)動控制器的電子齒輪功能。系統(tǒng)可以根據(jù)工藝要求進(jìn)行自動纏繞， 并具有系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示、 遠(yuǎn)程通訊、 故障診斷與報警和反向間隙補(bǔ)償?shù)裙δ堋Ｔ摾p繞機(jī)紗片寬度在 8 0 ～2 2 0 m m之間任意調(diào)節(jié)， 可滿足不同管徑管道的纏繞要求。最高出紗速度可達(dá) Mm ／ m i n ， 芯模轉(zhuǎn)角分辨率為 0 . 0 1 8 。 小車軌跡控制誤差小于0 毫米， 整機(jī)響應(yīng)速度快， 性能穩(wěn)定， 操作簡單。該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于大慶竹田復(fù)合材料有限公司， 實(shí)踐證明該系統(tǒng)對提高玻璃鋼管纏繞成型工藝的技術(shù)水平、 自動化程度和管道質(zhì)量具有非常重要的作用， 并縮短了管道的開發(fā)周期， 減少了工作人員的勞動強(qiáng)度， 提高了生產(chǎn)效率， 降低了生產(chǎn)成本。
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