基于F2806平台的铺布机控制系统设计
铺布机又称“拉布机”或“拖布机”，是缝制生产中裁剪布料之前将成卷的面料展开逐层平铺在裁剪台上使用的专业设备。作为一种高新技术专业设备，面料的材质和性能、面料储存和搬运的方式、排料方法、铺布机送布系统的结构、拉布与裁剪设备的组合与排列方式等相关的各项因素，都对铺布机的拉布质量和效果可能产生的影响。
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项目意义：布料宽度2.4米，长度25米，需要员工4人分两人一组轮流拉料截断。工人劳动强度大；生产效率不高；人工成本大；为此提出对生产流水线上布料采用超长多层数控自动拉布机来实现自动化拉料截断。
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服装行业是极具前景的行业，但竞争已趋白热化。铺布机在服装行业存在了很多年，但在过去的表现一直未能尽如人意。只因在引进计算机操控技术之前，旧式和传统控制技术已趋于极限。很多操作上难题都无法突破。比如送布与行机两者之间无法同步，停机无法准确同步。负重与惯性冲力问题都影响铺布的表现。铺布机典型特征：铺布机行走的定位控制；铺布机行走的速度控制；自动铺布机铺布时多层布料定位误差在2-3mm,人工铺布时误差达10 mm。铺布层数越多，两者的误差越大；自动铺布机提高了面料的利用率。一台先进的铺布机系统售价在26000~30000人民币。目前我国服装行业中CAD/CAM系统的普及率仅为2.5%。并且已购买CAD/CAM系统的企业只有2/3真正将该系统用于生产。自动铺布系统由铺布机、裁床、集电装置组成。自动铺布机是在裁床上工作的。而裁床除承载自动铺布机外，还可就地裁减衣片。集电装置是对铺布机提供电源的电器构件。国际上比较著名的自动铺布机公司有美国格博公司、法国力克公司、日本川上株式会社。国内已有企业生产铺布系统，普遍采用PLC可编程控制器实现自动铺布并完成各种功能。主要功能有：铺布长度记忆；张力自动调整；铺布层数显示；铺布速度控制；慢速启动功能；
现代控制系统中为了追求更高的控制精度和更好的控制性能，步进电机被广泛应用于机电一体化系统中运动控制单元。作为一种把脉冲信号转换为角位移的机电元件，具有控制精度高，控制简单等特点。即使在开环条件下也能获得较高的控制精度。但是步进电机在启动时具有启动慢、启动失步、启动/停止冲击大。因此对步进电机启动停止的加速度进行控制，保证步进电机加速度、速度的连续性以减少冲击具有很强的实际意义。本文针对实验中所使用电机的启停控制进行了研究,提出了一种基于TMS320F2806型DSP的步进电机加减速离散控制方法,取得了良好的实际效果,提高了步进电机的定位精度,满足了实验的要求。
目前国内外步进电机加减速控制方法主要包括以下三种:①直线型加减速曲线:这种控制方法计算简单,实现起来比较容易,但加减速过程不能光滑过渡,影响电机的运行质量和机械系统的寿命,主要用于系统速度较慢、负载较小的情况;②指数型加减速曲线:这种方法符合电机固有的机电特性,升降速过程快而平稳,适用于控制系统处理速度较快且对升降速过程要求较高的场合;③S型加减速曲线:S型曲线可以分段为指数曲线,因此又称为双段指数曲线,这种方法具有加加速、加速、减加速、匀速、加减速、减速、减减速等七个运动阶段,实际应用较复杂,计算量较大,主要适用于对加减速平稳性要求较高的场合。
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2 加减速过程的离散化处理
系统按指数曲线加减速时,在不失步的条件下,驱动脉冲的频率f与升降速时间t的关系如下:f(t)=C(1-e-t/τ)。其中:C为电机最高运行频率;τ是决定升降速快慢的时间常数,可以由升降速过程的时间来确定。实验所用电机最高启动频率为100Hz,最高运行频率为1 000Hz,假设从100Hz升高到900Hz所需时间为0.5s,则可求得:τ=0.217S。在得到τ值后我们就可以利用上式进一步求得按特定频率级差离散后的各点t值,如图1所示,从而得到定时常数表,见表1。表1中,ti指按频率级差离散后的时间点,Δti为相邻两点的时间差。对于降速,定时常数表可以通过类似的离散化方法得到。
实验中主要利用TMS320LF2407A的通用定时器1和定时器2的配合来实现单片机的升降速控制。器1确定步进电机的运行频率,其周期中断服务负责输出步进电机的驱动脉冲。定时器2确定定时器1改变电机运行频率的时间,其周期中断服务程序负责改变T1PR和T2PR的值。定时常数表及相应时段的频率数据分别放在一一对应的两个数组中。定时器2的周期中断服务程序流程图见图2。定时器1的周期中断服务程序流程图见图3。
22UF EC5 104K 22UFC13 EC6 +5V XC_NO01 52100F2C_NO0RXC_NO13 C_NO1R53100F4XC_NO25 C_NO2R54100F67 +24VIN D3MBRD640 L5 220u H1 D5EC7+C14 50V/470UF104K +U5U21234567891011121314TPS767D3181RESETNCNC1FB/NC1OUT1OUT2RESETNCNCNC2OUT2OUTNCNC2827262524232221201918171615R516.9K30.1KR33D1.8XRSNR610KD3.3EC93VinADJ300F50V/470UF+15V2R67+1104C12NCNC1GND1EN1IN1INNCNC2GND2EN2IN2INNCNCVoutC19104KLM317+24VINR513.3KFU13GND/ADJVoutVinAMS1117_3.3V123+3.3VU64FBVinON/OFFGND3
5++5V470uF/16VC520.1ufC53U111A1Y2A2Y3A3YGNDVcc6A6Y5A5Y4A4Y141312111098+5VD3.3L1EC1+L222uH22uHEC2+A3.3D1.8L3EC3+22UF22uHEC4+22UFA1.8C8R56R57XC_NO4100FC_NO4XC_NO3100FC_NO3C9104KC10104K104K22UF22UFC11104K74HC14+5VLM2576S-5L6220uH2D4EC8+VoutC15104KMBRD64050V/470UF
U1TDITMSTCKTDOEMU0EMU1TRST7374757680818488866690979878TDITMSTCKTDOEMU0EMU1TRSTX1X2XCLKOUTXCLKINTEST1TEST2XRSADCREFINADCERFMADCREFPADCRESEXTADCINA7ADCINA6ADCINA5ADCINA4ADCINA3ADCINA2ADCINA1ADCINA0ADCINB0ADCINB1ADCINB2ADCINB3ADCINB4ADCINB5ADCINB6ADCINB7X2XCLKINRSC1C7C8R3ADCINA7ADCINA6ADCINA5ADCINA4ADCINA3ADCINA2ADCINA1ADCINA0ADCINB0ADCINB1ADCINB2ADCINB3ADCINB4ADCINB5ADCINB6ADCINB7tms320f28063536373816171819202122232728293031323334GPIO27GPIO24GPIO25GPIO28GPIO13GPIO26GPIO32GPIO23GPIO22GPIO11GPIO16GPIO3GPIO0GPIO2GPIO4GPIO6GPIO1GPIO10GPIO21GPIO9GPIO8GPIO7GPIO19GPIO20GPIO12GPIO18GPIO5GPIO17GPIO34GPIO15GPIO14GPIO31GPIO30GPIO33GPIO29VSSA2VADDDC3LVOFL7983919295991007271705048474551564464676160585763154535243987654GPIO27GPIO24GPIO25SCIRXDAGPIO13GPIO26GPIO32GPIO23GPIO22ECAP4GPIO16EPWM2BEPWM1AEPWM2AEPWM3AEPWM4AEPWM1BADCSOCBOGPIO21ECAP3ADCSOCAOEPWM4BGPIO19GPIO20GPIO12GPIO18EPWM3BGPIO17GPIO34GPIO15GPIO14CANTXACANRXAGPIO33SCITXDA211556269105968938542261540126538246414987947789VDDIOVDDIOVDDIOVDDIOVSS1AGNDVSSAIOVSS2AGNDVSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVSSVDDVDDVDDVDDVDVDDDAIOVDD2A18VDDA2VDD1A18251339142496D3.3VD1.8VA3.3VA1.8VD3.3V
人机界面设计： 1、数据结构
本系统采用 8 个按钮来接受用户输入，8 个按钮为上、下、左、右、回车、退回、加、减。为方便数据显示和处理。需要首先建立一个菜单窗口结构体并定义一个结构变量 WinStruct，该结构中共有 11 个结构元素，分别是 10 个字符型和 1 个指针变量，指针变量指向需执行函数 运行 ↑ ← X+ 1、铺布层数 60 ；5、铺布完成提示 2、当前层数 48 ；6、铺布暂停提示 X- ↓ 暂停 → 3、铺布距离4350 ；7、系统正常工作 回车 + 取消 Y+ 4、当前距离1238 ； 8、参数设置交互 ESC 裁断 Y- -
铺布层数 60 当前层数 48 铺布距离4350 当前距离1238 铺布完成提示 当前层数 48 铺布暂停状态 系统正在铺布 当前距离1238
2、结构体定义 类型 uchar uchar uchar uchar uchar void void void 名称 MenuCurIndex MenuUpIndex MenuDnIndex MenuEnIndex MenuEscIndex (*quit_func)(); (*key_func)(); 含义与用途 当前菜单项索引 Up按下转向索引 Down 转向索引 回车键转向索引 按下 Esc转向索引 菜单退出功能函数 当前菜单按键处理 (*CurrentOperate)(); 当前菜单执行功能 //处理菜单命令事件
PMenu[MenuSelectItem].func(PMenu[MenuSelectItem].id);
MenuItemIndex = (MenuItemIndex + 1 ) %ItemCount; //下一个菜单子项目； //
void SelectMenuPage(){MenuCurPage ++;RefreshMenu();}//菜单页面切换上下
//处理菜单键盘事件
void onMenuKeyDown(uchar key) // ↑↓←→√ { switch(key) {
case KEY_UP: MoveMenuItem(false); break; case KEY_DOWN:MoveMenuItem(true); break; case KEY_LEFT: SelectMenuPage(false); break; case KEY_RIGHT:SelectMenuPage(true); break; case KEY_ENTER:SelectMenuItem(); break; }
//主程序 void main() {
LCD_Init(); //12864初试化设置 KeyInit(); //4*4按键初始化 MenuInit(); //菜单结构体初始化 LCD_PrintHz16(24,24,\欢迎使用！\ delay1(100);
ReturnMainMenu(); while(1){ KeyEvent(); //检测键盘事件 MenuEvent(); //处理菜单命令} }
void (*onKeyUp)(uchar key); //声明函数指针 void (*onKeyDown)(uchar key);