智能型自调匀整装置的研究与开发

2006-05-07 15:49:32来源: 电子技术应用

自调匀整装置是梳棉机保证生条质量的关键,目前常的控制形式有:①机后开环短片段自调匀整;②机前开环短片段自调匀整;③长片段闭环自调匀整;④两检一控式及一检两控式混合环自调匀整。以上几种方案由于其应用控制理论的局限性以及软硬件的不足,不能对生条条干均匀度和条干值进行最佳的综合控制。而新研制的自调匀整装置在国内外现有产品的基础上,结合当前计算机和控制技术的最新成果,开发的具有创新性的“二检二控”全闭环短能型自调匀整装置,比较完满地解决了生条长、短片段不匀的问题。同时该产品还具备网络和波谱图分析功能,能够适应未来发展的需要。

1 自调匀整装置智能控制系统

系统结构如图1所示。各部分的作用分述如下:

(1)主电机和两个变频电机上各安装一个轴编码器(图1中只画出主电机轴编码器),用以测量控制过程中电机及罗拉的速度。

(2)牵伸罗拉(8)与固定罗拉(7)之间为棉条牵伸区。位移传感器(6)检测机前条干值并送至工业控制计算机,与设定值进行比较,形成一个偏差信号。PID调节器对偏差信号进行运算;同时,固定罗位的转速通过轴编码器(5)检测也送到计算机中。计算机根据这些信息,计算后得到牵伸罗拉凹罗拉的速度,并通过变频器2驱动连接凹罗拉的变频电机2,构成机前条干闭环控制系统。

(3)在机后喂棉罗拉两偶各安装一个位移传感器(2),检测喂棉罗拉(3)位置,由变频器1驱动连接喂棉罗拉的变频电机1,构成机后喂棉闭环控制系统。变频电机1的控制算法根据机后喂入棉卷和机前输出生条的均匀度及专家知识获得,这样就实现了系统两个闭环的全闭环智能控制。

(4)光电传感器(9)为进行波谱图分析和两个变频电机的控制提供信息。

(5)本装置中入机界面采用Digital公司的GP工业触摸屏,GP与上位机之间采用存储器通信方式,上位机拥有对GP的读写主动权。GP通过内置的存储器区(系统区)实现与上位机之间的数据交换,通信协议由双方协商解决。

2 软件[4]

本装置的软件主要具有以下功能:实时控制、实时数据分析、数据保存和人机交互。对于实时控制实时数据分析和数据保存等任务,因为时间性强且不可间隔,不应受其它任务执行时的影响,故将这些任务使用中断处理。而对于人机交互等对时间性要求弱且占用CPU时间长的任务,放在主程序循环中处理,采用查询方式进行。

本智能型自调匀整装置的中断处理利用8253/8254定时器的通道0作定时,来采集电机速度等数据,然后进行电机的智能控制。其主要思想是:改系统定时器0中断(INT 08H)服务程序为自己的中断服务程序,即把中断向量表中20H~23H处的中断向量标志修改为自己中断程序的起始地址值,同时修改定时器0的初始值以满足自己的定时时间间隔要求。当控制结束时,恢复原系统中断并采用读实时时钟数据刷新日时钟的方法恢复PC机系统的正确计时。

主程序及中断程序框图分别如图2、图3所示。

中断程序流程图中work为GP控制屏上的一个安全锁定标志。

3 智能控制

机前机后两个闭环控制之间的智能控制是整个系统协调运行和充分发挥匀整能力的关键。由于本系统数学模型未知。且为复杂非线性系统,故采用模糊控制方法。根据不同的工艺过程和生条均匀度状态,灵活地选用不同调节规律,从而达到最佳效果。在本系统中,采用PID分段的原则来实现。当系统无偏差时微调或不调节,偏差比较小时进行慢速调节,比较大时快速调节。按照这样的原则,设计时根据偏差范围以及工艺要求,把PID参数分成六个调节区,在不同的调节区内,设定不同的比例、微分、积分参数。从实际效果来看,这种方法优于单一的PID控制。

4 网络化功能

    在清梳联生产线中,一台清棉机一般与八台或十台高产梳棉机相连。单机的自调匀整装置效果各异,因而造成生条平均重量波动和重量外不匀度较大。为此,本系统提供了自调匀整装置条线网络控制功能,如图4所示。在自调匀整装置中,各单机通过RS-232串行通讯接口连接在一起。1号单机为主控自调匀整装置,获取其它各单机的有关数据。根据条干给定值与各单机条干实际值之差,计算出各单机新的条干给定值,并发送给各单机,从而达到减小各单机之间生条条干不匀度的目的。同时,主控自调匀整装置还预留了RS-485串行通讯接口,可与企业网相连实现信息传递和资源共享。

本系统通过采用全闭环控制、光电检测和模糊控制方法,全面地解决了梳棉机生条条干不均的问题,质量达到国际1997年乌斯特公报25%水平,合格率为95%以上。网络化方法使其在清梳联应用中获得了比仅进行单机控制更加理想的效果,表现出良好的柔性和前瞻性。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/sensor/200605/1392.html
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