专利名称：高可靠性两轴缠绕机控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及玻璃钢管道制造行业，具体涉及一种高可靠性两轴缠绕机控制装置及 其控制方法。
背景技术：
玻璃钢管道具有很多优点，如耐腐蚀，强度高、流体阻力小、保温性能好等，使其成 为钢制管道的最佳替代品广泛地应用在石油、化工和海水淡化等领域。缠绕机是生产玻璃 钢管道的核心设备，目前应用的数控缠绕机存在着可靠性低、缠绕精度差等诸多问题。在控 制方法上也有不足之处，已有的玻璃钢管道的缠绕控制方式是采用工控机加运动控制器模 式，即数控机床中常用的两轴协调运动的控制方式，将主轴和小车同时作为运动控制对象， 这种控制方式将主要运算和处理都放在了上位机内，如果上位机出现死机或其他情况则会 造车整个系统的瘫痪，严重影响系统可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用运动控制器Trio MC 206作为控制核心对小车跟踪 主轴的随动同步运动，采用电子齿轮控制方式可将传统的两轴协调的运动控制方式简化为 小车跟踪主轴的单伺服运动控制的装置及其控制方法。上述发明的目的通过以下的技术方案实现高可靠性两轴缠绕机控制装置，其组成包括所述的运动控制器为TrioMC206，所 述的运动控制器Trio MC206控制玻璃钢管道缠绕芯膜轴的运动，所述的玻璃钢管道缠绕芯 膜轴一侧连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴伺服电机，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴工作时通过 玻璃纤维连接小车，所述的小车装有树脂胶槽和纤维张力控制系统，所述的小车安装在轨 道上通过链条传动，所述的小车连接小车伺服电机。所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜的轴两端分别 固定在支承轴上，所述的轨道侧面装有玻璃纤维的纱架。所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置，所述的运动控制器Trio MC206包括控制器 I/O接口，所述的控制器I/O接口连接芯片组，所述的芯片组同时连接串行接口、状态指示 灯和16位DAC伺服输出，所述的16位DAC伺服输出同时连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺 服驱动系统、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服驱动系统和小车伺服驱动系统，所述的玻璃钢 管道缠绕芯膜轴A伺服驱动系统连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺服电机，所述的玻璃钢管 道缠绕芯膜轴B伺服驱动系统连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服电机，所述的小车伺服驱 动系统连接小车伺服电机，所述的串行接口通过串口线RS-232连接工业控制计算机，所述 的工业控制计算机连接运行状态显示。一种高可靠性两轴缠绕机控制装置的控制方法，以运动控制器Trio MC206为核心 进行控制；上位机包括串口线RS-232、工业控制计算机、运行状态显示；下位机包括控制器 I/O接口、芯片组、串行接口、状态指示灯和16位DAC伺服输出；所述的上位机完成显示以及人机交互信息等功能，通过串口线RS-232串口线并基于MODBUS协议与下位机进行通讯， 下位机通过发送模拟量电压来控制主轴伺服电机及小车伺服电机的旋转，其中运动控制器 TrioMC206以开环方式控制主轴速度，以闭环方式控制小车位置，所述的下位机的运动控制 器Trio MC206对玻璃钢管道缠绕芯膜轴A的伺服电机、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B的伺服电 机进行控制，缠绕运动本身是小车跟踪主轴的随动同步运动控制系统。所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置的控制方法，所述的下位机的运动控制器 Trio MC 206对玻璃钢管道缠绕芯膜轴A的伺服电机、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B的伺服电 机的控制方式为下位机向玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺服驱动器、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B 伺服驱动器发送模拟量电压信号，该信号经伺服驱动器放大后驱动玻璃钢管道缠绕芯膜轴 A伺服电机、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服电机旋转；由伺服驱动器实现对主轴的速度闭环 控制。所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置的控制方法，所述的缠绕运动本身是小车跟 踪主轴的随动同步运动控制系统采用电子齿轮控制方式将传统的两轴协调的运动控制方 式简化为小车跟踪主轴的单伺服运动控制，其中M0VELINK指令是MC206中的一条核心指 令，用该指令来实现小车和主轴之间的跟随运动，该指令形式为M0VELINK (distance，link dist, link acc, link dec, linkaxis[, link options][，link start])。其中各参数表示的意义如下表1所示1. distance 从连接开始到结束，当前基准 轴移动的距离，采用用户单位，该运动是根据“输入”轴的反馈测量位置以及与其的位置关 系而产生的；2. link dist 被连接轴在连接的整个过程中移动的正向距离，采用该轴定义 的用户单位；3. link acc 在基准轴加速阶段，被连接轴移动的正向距离，采用该轴定义的 用户单位；4. link dec 在基准轴减速阶段，被连接轴移动的正向距离，采用该轴定义的用 户单位；注如果参数3和参数4的和大于第二个参数，他们会被自动按比例减小，使其和 值与第二个参数值相等；5. link axis:标注被连接的轴。其范围从O到控制器能够支持的 最大轴号；6. link options 所述的连接过程精确开始于被连接轴上regist事件被触发的 时刻；所述的连接过程开始于被连接轴到达一个绝对位置时，M0VELINK会自动重复执行并 且可以反向；7. link pos 当第6个参数设置为2时，该参数表示被连接轴在该绝对位置值 时，M0VELINK连接开始。有益效果1.本发明中应用的运动控制器Trio MC 206运动控制器是基于DSP的嵌入式运动 控制器，具有极高的可靠性和精度，另外由于缠绕运动本身是小车跟踪主轴的随动同步运 动控制系统，因此采用电子齿轮控制方式可将传统的两轴协调的运动控制方式简化为小车 跟踪主轴的单伺服运动控制，因此可以提高缠绕可靠性和精度，并降低控制系统成本。2.本发明应用运动控制器Trio MC 206作为控制核心在提高系统稳定性和可靠 性同时也提高了缠绕控制精度。3.本发明运动控制器Trio MC206运动控制器以其抗干扰能力强、运算速度快、精 度高、可以脱机工作。4.本发明比以往系统的可靠性和加工速度有了很大提高。5.本发明作为下位机的运动控制器Trio MC 206使得缠绕过程更加高效、精确， 解决了以往缠绕机控制系统可靠性和精度差的问题。
图1是本发明两轴缠绕机机械结构示意图.。图2是本发明的缠绕机控制系统结构图。图3是本发明的电路图。
具体实施例方式实施例1 高可靠性两轴缠绕机控制装置，其组成包括运动控制器1和玻璃钢管道缠绕芯 膜的轴2，所述的运动控制器1型号Trio MC206，控制玻璃钢管道缠绕芯膜轴2的运动，所 述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴2 —侧连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴伺服电机3，所述的玻璃钢 管道缠绕芯膜轴2工作时通过玻璃纤维4连接小车5，所述的小车5装有树脂胶槽6和纤维 张力控制系统7，所述的小车5安装在轨道8上通过链条传动，所述的小车8连接小车伺服 电机9。所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜的轴两端分别 固定在支承轴上，所述的轨道侧面装有玻璃纤维的纱架10。实施例2 实施例1所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置，所述的运动控制器TrioMC2061包 括控制器I/O接口 11，所述的控制器I/O接口 11连接芯片组12，所述的芯片组12同时连 接串行接口 13、状态指示灯14和16位DAC伺服输出15，所述的16位DAC伺服输出15同 时连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺服驱动系统16、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服驱动系统 17和小车伺服驱动系统18，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺服驱动系统16连接玻璃钢 管道缠绕芯膜轴A伺服电机19，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服驱动系统17连接玻 璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服电机20，所述的小车伺服驱动系统18连接小车伺服电机21，所 述的串行接口 13通过串口线22RS-232连接工业控制计算机23，所述的工业控制计算机23 连接运行状态显示24。实施例3 实施例1或2所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置的控制方法，所述的控制方 法以运动控制器Trio MC206为核心进行控制，上位机包括串口线RS-232、工业控制 计算机、运行状态显示，下位机包括控制器I/O接口、芯片组、串行接口、状态指示灯和16位 DAC伺服输出，所述的上位机完成显示以及人机交互信息等功能，通过串口线RS-232串口 线并基于MODBUS协议与下位机进行通讯，下位机通过发送模拟量电压来控制主轴伺服电 机及小车伺服电机的旋转，其中运动控制器TrioMC206以开环方式控制主轴速度，以闭环 方式控制小车位置；所述的下位机的运动控制器Trio MC 206对玻璃钢管道缠绕芯膜轴A 的伺服电机、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B的伺服电机的控制方式为下位机向玻璃钢管道缠 绕芯膜轴A伺服驱动器、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服驱动器发送模拟量电压信号，该信号 经伺服驱动器放大后驱动玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺服电机、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺 服电机旋转；由伺服驱动器实现对主轴的速度闭环控制。
实施例4 实施例3所述的缠绕运动本身是小车跟踪主轴的随动同步运动控制系统，因此采 用电子齿轮控制方式可将传统的两轴协调的运动控制方式简化为小车跟踪主轴的单伺服 运动控制，其中M0VELINK指令是MC206中的一条核心指令，用该指令来实现小车和主轴之 间的跟随运动。该指令形式为:M0VELINK(distance, link dist, link acc，link dec, link axis[，link options] [，link start]).其中各参数表示的意义如下表1所示1. distance 从连接开始到结束，当前基准轴移动的距离，采用用户单位。该运动 是根据“输入”轴的反馈测量位置以及与其的位置关系而产生的。2. link dist 被连接轴在连接的整个过程中移动的正向距离，采用该轴定义的用 户单位。3. link acc 在基准轴加速阶段，被连接轴移动的正向距离，采用该轴定义的用户 单位。4. link dec 在基准轴减速阶段，被连接轴移动的正向距离，采用该轴定义的用户 单位。注如果参数3和参数4的和大于第二个参数，他们会被自动按比例减小，使其和 值与第二个参数值相等。5. link axis 标注被连接的轴。其范围从0到控制器能够支持的最大轴号。6. link options 所述的连接过程精确开始于被连接轴上regist事件被触发的 时刻。所述的连接过程开始于被连接轴到达一个绝对位置时。所述的当这位被设置时，M0VELINK会自动重复执行并且可以反向。7. link pos 当第6个参数设置为2时，该参数表示被连接轴在该绝对位置值时， M0VELINK连接开始。实施例5:实施例1或3所述的小车运行方向的不同，即正、反两个方向，在程序中M0VELINK 指令是这样给出的。所述的正向运行时MOVELINK(len_c_pls，len_s_pls,sa, sa, TABLE(IO)，p_ startl)len_c_pls 从连接开始到结束，当前基准轴移动的距离，即从小车开始跟随主轴 到正向缠绕结束，主轴所转过的距离；len_s_pls 被连接轴在连接的整个过程中移动的正向距离，即从小车开始跟随主 轴到正向缠绕结束，小车所走过的距离；第一个sa 在基准轴加速阶段，被连接轴移动的正向距离，即加速跟随过程中小 车走过的距离；第二个sa 在基准轴减速阶段，被连接轴移动的正向距离，即减速跟随过程中小 车走过的距离；TABLE(IO)运动控制卡检测到的主轴脉冲数；所述的link options的第二个跟 随方式；p_startl 从主轴开始缠绕到小车跟随，主轴所转过的距离，即主轴的绝对位置，小车从此时开始跟随运动。反向运行时MOVELINK(-l*len_c_pls，len_s_pls，sa, sa, TABLE(IO)，2，p_ start2)反向运行的区别只是在第一个参数上，将其设为负值即可。M0VELINK指令在应用时应遵守以下两条原则原则1 在一个加速阶段，为了使速度匹配，被联接轴的连接距离应该为两倍的基 准轴运动距离。原则2 在一个恒速阶段，为使两轴之间保持速度的匹配，因此两个轴所移动的距
离应当相等。
权利要求
1.一种高可靠性两轴缠绕机控制装置，其组成包括运动控制器和玻璃钢管道缠绕芯 膜的轴，其特征是所述的运动控制器为Trio MC206，所述的运动控制器控制玻璃钢管道 缠绕芯膜轴的运动，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴一侧连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴伺服电 机，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴工作时通过玻璃纤维连接小车，所述的小车装有树脂胶 槽和纤维张力控制系统，所述的小车安装在轨道上通过链条传动，所述的小车连接小车伺 服电机。
2.根据权利要求1所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置，其特征是所述的玻璃钢管 道缠绕芯膜的轴两端分别固定在支承轴上，所述的轨道侧面装有玻璃纤维的纱架。
3.根据权利要求1或2所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置，其特征是所述的运动 控制器Trio MC206包括控制器I/O接口，所述的控制器I/O接口连接芯片组，所述的芯片 组同时连接串行接口、状态指示灯和16位DAC伺服输出，所述的16位DAC伺服输出同时连 接玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺服驱动系统、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服驱动系统和小车 伺服驱动系统，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺服驱动系统连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴 A伺服电机，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服驱动系统连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺 服电机，所述的小车伺服驱动系统连接小车伺服电机，所述的串行接口通过串口线RS-232 连接工业控制计算机，所述的工业控制计算机连接运行状态显示。
4.一种高可靠性两轴缠绕机控制装置的控制方法，其特征是以运动控制器Trio MC206为核心进行控制；上位机包括串口线RS-232、工业控制计算机、运行状态显示；下位 机包括控制器I/O接口、芯片组、串行接口、状态指示灯和16位DAC伺服输出；所述的上位 机完成显示以及人机交互信息等功能，通过串口线RS-232串口线并基于MODBUS协议与下 位机进行通讯，下位机通过发送模拟量电压来控制主轴伺服电机及小车伺服电机的旋转， 其中运动控制器TrioMC206以开环方式控制主轴速度，以闭环方式控制小车位置，所述的 下位机的运动控制器Trio MC 206对玻璃钢管道缠绕芯膜轴A的伺服电机、玻璃钢管道缠 绕芯膜轴B的伺服电机进行控制，缠绕运动本身是小车跟踪主轴的随动同步运动控制系 统。
5.根据权利要求4所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置的控制方法，其特征是所述 的下位机的运动控制器Trio MC 206对玻璃钢管道缠绕芯膜轴A的伺服电机、玻璃钢管道 缠绕芯膜轴B的伺服电机的控制方式为下位机向玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺服驱动器、玻 璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服驱动器发送模拟量电压信号，该信号经伺服驱动器放大后驱动 玻璃钢管道缠绕芯膜轴A伺服电机、玻璃钢管道缠绕芯膜轴B伺服电机旋转；由伺服驱动器 实现对主轴的速度闭环控制。
6.根据权利要求4或5所述的高可靠性两轴缠绕机控制装置的控制方法，其特征是 所述的缠绕运动本身是小车跟踪主轴的随动同步运动控制系统采用电子齿轮控制方式将 传统的两轴协调的运动控制方式简化为小车跟踪主轴的单伺服运动控制，其中M0VELINK 指令是MC206中的一条核心指令，用该指令来实现小车和主轴之间的跟随运动，该指令形 式为M0VELINK(distance, linkdist, link acc, link dec, link axis[, link options][, link start])。其中各参数表示的意义如下表1所示1. distance 从连接开始到结束，当 前基准轴移动的距离，采用用户单位，该运动是根据“输入”轴的反馈测量位置以及与其的 位置关系而产生的；2. link dist 被连接轴在连接的整个过程中移动的正向距离，采用该轴定义的用户单位；3. link acc 在基准轴加速阶段，被连接轴移动的正向距离，采用该轴 定义的用户单位；4. link dec 在基准轴减速阶段，被连接轴移动的正向距离，采用该轴定 义的用户单位；注如果参数3和参数4的和大于第二个参数，他们会被自动按比例减小， 使其和值与第二个参数值相等；5. link axis:标注被连接的轴。其范围从0到控制器能够 支持的最大轴号；6. link options 所述的连接过程精确开始于被连接轴上regist事件被 触发的时刻；所述的连接过程开始于被连接轴到达一个绝对位置时，M0VELINK会自动重复 执行并且可以反向；7. link pos 当第6个参数设置为2时，该参数表示被连接轴在该绝对 位置值时，M0VELINK连接开始。
全文摘要
高可靠性两轴缠绕机控制装置及其控制方法。缠绕机是生产玻璃钢管道的核心设备，目前应用的数控缠绕机存在着可靠性低、缠绕精度差等诸多问题。本发明，其组成包括所述的运动控制器和玻璃钢管道缠绕芯膜的轴(2)，所述的运动控制器型号Trio MC206控制玻璃钢管道缠绕芯膜轴的运动，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴一侧连接玻璃钢管道缠绕芯膜轴伺服电机(3)，所述的玻璃钢管道缠绕芯膜轴工作时通过玻璃纤维(4)连接小车(5)，所述的小车装有树脂胶槽(6)和纤维张力控制系统(7)，所述的小车安装在轨道(8)上通过链条传动，所述的小车连接小车伺服电机(9)。本发明用于缠绕机控制。
文档编号B29C53/80GK102126284SQ201010032499
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者乔明, 刘宇, 杨洪涛, 许家忠 申请人:哈尔滨理工大学