基于CORTEX－M3和CAN的印染機(jī)同步控制系統(tǒng)

張力傳感器反饋調(diào)節(jié)同步的基本原理：在正常狀態(tài)，傳感器的觸點(diǎn)停在中間狀態(tài)，這是傳感器的輸出電壓為零，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，造成布匹的張力變大時，會造成張力傳感器的觸點(diǎn)向下移動，這是傳感器的輸出會變?yōu)樨?fù)值，這是根據(jù)式(1)，Vout的值會減小，也就減慢了相應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣就可以達(dá)到同步的目的。

(4)對故障的處理：在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，不能絕對保證系統(tǒng)會毫無故障的運(yùn)行，根據(jù)以往的印染聯(lián)合機(jī)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，張力傳感器是里面可能會出故障部分，所以根據(jù)實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)了張力傳感器的共享機(jī)制，以及電機(jī)輸出通道的自由配置功能，如果張力傳感器Fi不能夠正常工作，也就是說它所對應(yīng)輸出(Vout)，沒有輸出調(diào)節(jié)功能。這時單元控制器會把他相鄰的電機(jī)控制電壓(Vout)i-1輸出到(Vout)i。

3 系統(tǒng)主要部分的的軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)思想，主要實(shí)現(xiàn)以下幾個模塊：主機(jī)人機(jī)交換界面，系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控模塊，各單元控制器CAN總線通信模塊，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，單元控制器電機(jī)控制調(diào)節(jié)模塊，故障分析判斷處理模塊以及運(yùn)行數(shù)據(jù)保存模塊。其中CAN總線通信模塊，以及各模塊間的協(xié)調(diào)是難點(diǎn)。

3．1 CAN總線通信模塊設(shè)計(jì)

CAN總線通信模塊的主要作用是傳輸主控制器發(fā)出的控制命令，以及各單元控制器上傳各自的狀態(tài)數(shù)據(jù)。CAN節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，得到相應(yīng)的命令與數(shù)據(jù)。

CAN總線節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要包括3部分：CAN節(jié)點(diǎn)初始化、報文發(fā)送和報文接收。初始化程序設(shè)計(jì)對于CAN總線節(jié)點(diǎn)的正常工作相當(dāng)重要。它主要包括工作方式、時鐘輸出寄存器、接收屏蔽寄存器、接收代碼寄存器、總線定時器、輸出控制寄存器和中斷允許寄存器的設(shè)置。

3．2 系統(tǒng)各軟件模塊間的工作協(xié)調(diào)

(1)主控制器通過把控制命令發(fā)送到CAN總線上面，相應(yīng)節(jié)點(diǎn)接收并提取相應(yīng)的命令，按照命令進(jìn)行相應(yīng)的操作。

(2)各單元控制器循環(huán)采集各張力傳感器的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)時時調(diào)整相應(yīng)電機(jī)的工作狀態(tài)。

(3)各單元控制器每隔一定時間把各自下屬的8個電機(jī)狀態(tài)通過CAN總線發(fā)送給主控制器，主控制器提取里面的狀態(tài)信息，記錄各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，并顯示在人機(jī)界面上面。

(4)人們可以根據(jù)具體的情況設(shè)置各個電機(jī)的工作狀態(tài)。

4 結(jié)語

從系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì)可以看出，這種印染聯(lián)合機(jī)設(shè)計(jì)，采用主頻為72 MHz的處理器，可以把數(shù)據(jù)的處理在各單元控制器上面完成。采用由張力傳感器組成的最小反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的時時同步。改變了把狀態(tài)信息傳遞各總控制器后，由總控制器實(shí)施同步的大循環(huán)反饋方式。另外，這種設(shè)計(jì)采用了集成度比較高的MCU，有12位的A／D，D／A轉(zhuǎn)換通道，這樣系統(tǒng)就沒有外圍采樣電路，避免了工廠復(fù)雜環(huán)境對系統(tǒng)的影響。

總之，這種印染聯(lián)合機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有高性能處理器與先進(jìn)的CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，并且硬件設(shè)計(jì)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，軟件模塊化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用小的反饋回路，一方面減少了總線上面的數(shù)據(jù)流量，另一方面避免了總線上面的傳輸延時，使得電機(jī)同步更加及時準(zhǔn)確。