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单片微机控制纤维缠绕机.pdf

单片微机控制纤维缠绕机

lcyo
2013-01-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《单片微机控制纤维缠绕机pdf》,可适用于幽默滑稽领域

工业控制与应用ndus打yODntrdandApp|jcatjo<自动化技术与应用)瑚年第复卷第期单片微机控制纤维缠绕机。夏青封士玉(.淮海工学院江苏连云港拙.连云港市玻纤玻钢总厂江苏连云港)摘要:本文阐述了日本富士化工公司的纤维缠绕管道(即FI翠管道)的缠绕理论及基于此缠绕理论用单片微机为主系统并辅以多功能函数计算器用于数值计算用极低的成本替代了进口设备中价格昂贵的工控机系统使设备操作简单并提高了设备的可靠性降低了生产成本性能价格比高具有广阔的应用前景。关键词:速比脉冲编码器位置补偿端部停留脉冲数伺服系统中图分类号:P文献标识码:B文章编号:()一SingIeChipCOmpUte卜BaSedFbreTWiningMaChineⅪA(Ⅻ坦网州GS陆一yu(.了k划锄碰C掘啦矿H妇矗胁i£缸础嘲孵’Q妇.了kG麟R船Qa驱&耐Hx矗R删矿f血吗t删弘喀【面蚴矾豳孵(酗啦)舶咖“:孤锄妨面如拓舭舭缸魄舭咧矿舭黼(哪册础).A咖眈一曲咖鲫硒舸如删彻勘耐碱以舢l珏汹以姒新.妣砌矿向缅嗽舭幻撇矿舭舭妇^动口趔矗勉s口蹴喇蝴蚴.膨y腑:涮m踟眦卿砌B妣c删栅加孤蹴嬲妣‰驯蹴m引言纤维缠绕是玻璃钢生产中一种主要成型工艺缠绕制品具有比强度高、耐腐蚀、成本低、质量稳定并易于实现机械化、自动化等优点。缠绕制品如贮罐、管道压力容器等已经得到广泛应用。纤维缠绕(Fj】锄鳓t谛d堍)成型工艺中的关键设备是纤维缠绕机(黜。从年第一台纤维缠绕机问世以来发展十分迅速四十多年来冈吼讧经历了一个由低级到高级由简单到完善的发展过程从最初的机械控制F刚到微机控制纤维缠绕机(简称A册D。作为民用及工业用最基本、最广泛的管道(或贮罐)制品的制作由于其结构的简单只需线型缠绕微机控制纤维缠绕机并非具有最高的性能价格比。应用单片机即可简单的实现管道(或贮罐)缠绕工艺而其成本将下降一个数量级(从数万元下降到数千元)而可靠性也将得到很大的提高(因其简单)。因此单片机控制纤维缠绕机(a∞r)具有较高的性能价格比对于降低缠绕设备成本节省投资具有极为重要的意义Ⅲ。H妒管道缠绕理论纤维缠绕机进行缠绕时要实现两点要求()满足线型设计要求使纤维与纤维之间既无间隙又无重叠的均匀布满芯模表面()纤维位置稳定不滑为此必须具备两个基本运动即芯模绕其轴的匀速运动和丝嘴平行芯模轴线方向的直线往返运、动只要根据缠绕线型的要求控制这两个方向的速比就能缠绕出所需要的线型嵋。、下面通过介绍各线型参数以给出缠绕线型规律:万方数据‘自动化技术与应用>卿堡蔓丝鲞塑!塑工业控带U与应用()FI母管道缠绕角纤维缠绕的FRP管道的主要参数是缠绕角。根据网络理论a取.度此乃承受内压的F即圆筒型制品的无环向缠绕时的最佳缠绕角度。()纱带宽度和循环数纤维增强层的纱带宽度w和布满一层小车往复的循环数N也是重要的工艺参数。纱带宽度w若不考虑纱带之间实际的边缘重叠小车往复循环数的实质是如图所示那样纱带在圆周断面的等份数N'显然C与N的关系:N=c=志=学C自然要取整数亦即小车来回C趟纤维均匀布满芯模。纤维缠绕螺旋线的展开图:虹图纱带布置及循环数图螺旋线展开图其中:D⋯⋯芯模直径L.⋯·小车行程l⋯⋯导程即芯模旋转一周小车移动的距离△l⋯⋯残量由展开图可以看出芯模每转一周小车(丝嘴)水平方向行走ll=酬辑对于环向缠绕则有芯模旋转一周小车行走一纱带宽度W。()小车行程L主要由芯模长度尺寸来决定。人为设定可以给予一定的超越长度。()残量△l完整导程数n=Uln取整数残量△l=Ln·l对应小车应行走的脉冲数P△=△l·PzPz’⋯⋯小车单位行程小车脉冲编码器所发脉冲数()端头停留脉冲数PT设:P为主轴脉冲编码器芯模每转所发脉冲数。端头停留脉冲数的多少实际上是小车在端头停留时间的长度对应主轴脉冲发生器所发脉冲的多少决定停留数PT一个自然的容易处理的想法是小车在端头残量周期内待芯模转过臣、ILI盼半周时返回即在数到Pl/个脉冲时回归。事实上这是个“二切点”的线型当然附加条件要考虑到纱带宽度因此停留脉冲PT应作如下计算。残量△t对应主轴脉冲数P△=孚·Pl=譬·PlPT:挈一P△±半其中P/C相当于纱带宽前面的正号是意味着相对于上一次排布的纱带是“滞后”还是“超前”通常取滞后即取“号”。N可以选取自然数、、、等表征着芯模转动的圈数视P△的大小而定。条件:当Pi<Pl/时m=当P△>P/时m=、、工艺实现由缠绕工艺分析可知:缠绕过程中只要控制小车与主轴的速比和端部小车停留脉冲数即可保证缠绕的线型。由∞瞰=C·w/心其中:C取整数a接近于.度为准得a角。由l=兀D/瞬得出芯模每转一周小车行程l据此根据主轴电机到主轴的减速比及小车电机到直线行程的减速比可以得出主轴与小车的转速比in主轴/nJ、车。同时由l=删磷亦可得出小车脉冲数与主轴脉冲对应的线性关系即·R=m·Pz’馘对应主轴脉冲P用此关系实现速比的位置偏差补偿。由n≈L/l取整数得出残量△L据此可求得小车在端部停留主轴转过的脉冲数。PT=字一譬B±华实现工艺流程图:TI仰l上万方数据工业控制与应用!里动幽沐驰用)嬲年第复卷第期【生旦垡!!!!鱼Q旦!!旦l璺!!璺垒望巳}I!:!!生!!图工艺流程图单片微机控制系统.总体结构本单片机控制纤维缠绕机工作状态分为手动、半自动、自动状态。自动工作状态可实现环向缠绕、螺旋缠绕以及加强筋缠绕可以单独执行也可以是它们的组合。硬件系统以单片机最小系统为基础辅以D/A转换电路键盘及显示电路。可编程计数/定时器可编程增益运算放大器等。控制系统以控制小车与主轴的速比(转速比)为主要目的辅助脉冲控制以给予位置偏差补偿实现位置闭环控制提高速比控制精度以控制主轴端部小车停留脉冲数来满足线型要求。.工作流程分手动、半自动、自动三种状态。手动状态主轴速度小车速度均人工设定方便操作。半自动状态主轴速度芯模旋转一周的小车的行程即节距人工设定此决定小车速度。原理如图所示:I主轴速度给定运算放大器手动状态电位器小车速度人工给定◆小V人工调半自动状态根据车速I主轴驱动f节增益小车速度给定◆状态度II对应小选择给I输出定◆车节距自动状态l主轴速度小车速度给定值I自动状态控制系统的原理方框图如图图小车工作状态选择.硬件电路本系统采用单片机辅以程序存储器及缠绕数据存储器配以键盘及显示电路构成基本的单片机系统程序存储器采用Ⅱ髓姗缠绕数据存储器采用武汉恒立电气科技有限公司开发生产的高速数据不挥发静态础!MD(ND。键盘显示电路采用芯片为核心键位UD显示万方数据<自动化技术与应用>撇年第挖卷第期工业控制与应用ndusfryConfroIandAp【){Icatlon键分为。一数字键上下移位键确认键程序编辑功能键程序选择功能键程序运行功能键位IjED显示第一位为参数名称显示其余位作为输入数据显示。计数器选用可编程定时器/计数器扩展接口具有三个功能相同的位减法计数器本例中利用其中计数器和计小车脉冲编码器所发脉冲数(减计数)计数器作为主轴端部停留脉冲数计数(由单片机预置其值减计数)主轴脉冲编码器另一路去单片机内部定时器/计数器实现主轴每转过一定脉冲数产生一次中断采样。时钟信号由单片机内部定时器/计数器计数。每次中断采样单片机读内部定时器/计数器及计数器和的值相应小车位置的理论值减去一定数再与的计数器和值相减除以内部定时器/计数器的值此值送去D/A转换。D/A转换:由于是位置差值补偿故对D/A转换精度要求不高本例采用位D/A转换器输出值与可编程增益运算放大器的输出相加后此值送小车伺服系统作为小车的速度给定值。小车与主轴的速比值在运行程序之时由单片机赋值并加以锁存以控制可编程序增益运算放大器的增益其输出为主轴的实时运转值。程序编辑计算器:众所周知单片机长于控制拙于计算。本系统只将单片机用于实时控制以及进行简单的实时运算而将程序编辑器所需进行的各种复杂运算用计算器来实现计算器进行复杂运算显得简单而明了精确所需解决的问题是计算器显示数据的截取和单片机器操作计算器键盘。计算器显示数据的截取和按健的控制∞:程序设计单片机的控制系统程序分编辑、选择、运行三个程序块。.程序编辑程序编辑功能是输入缠绕所需的各种工艺参数和辅助参数根据这些参数利用计算器计算缠绕所需的各数值即小车与主轴的速比端部停留脉冲数对应小车行程的小车脉冲编码器所发脉冲数。根据芯模直径的大小确定产生一次中断的主轴脉冲及小车相应走过的脉冲数以及输入的螺旋及环向缠绕层数等并将这些参数值放于数据存储器中(与程序号对应)。.程序迭掸程序选择的功能即是将程序编辑所计算出的各种参数(已存储在数据存储器中)送至相应计数器及锁存器内。即将小车与主轴的速比送至控制可编程增益运算放大器增益的锁存器内并锁存。将对应小车行程的小车脉冲器所发脉冲数预置到眩的定时器/计数器和中。将端部停留脉冲预置到的定时器/计数器中。将产生一次中断的主轴脉冲数预置到内部定时器/计数器中而将相应原小车应走过的脉冲数寄存于单片机内部数据寄存器中。至此程序选择完毕。.运行程序运行程序实现如下功能()单片机内部定时器/计数器的值每减为时产生一次中断采样计数器O和另一方面对应小车理论位置值减去一定值两者相减得到位置偏差采样内部计数器值作除法运算数值送D/A转换器。()当小车达到行程时即计数器和的值为时控制小车停止同时使计数器减计数主轴脉冲当值为时控制小车反方向运转回返。()根据所设定的缠绕所需螺旋缠绕层数和环向缠绕层数走完相应趟数。缠绕完毕自动停车。结论我厂原有的进口设备在运行过程中维护成本高而且由于备件问题维护周期长由于我厂绝大多数产品都是只需线型缠绕的管道及贮罐因此在技改项目中设计了这套系统经实际使用满足了工厂生产要求使我厂的效益有一个显著的提高。总之采用此单片机控制系统缠绕管道及贮罐系统原理简洁明了确实可行用极低的成本替代了进口设备中价格昂贵的工控机系统使设备操作简单并提高了设备的可靠性降低了生产成本在普通民用市场上具有广阔的应用前景。参考文献:余永权.单片机原理及应用M.北京:电子工业出版社张福成.FRP管道的缠绕理论及控制系统J.纤维复合材料():林凌等.从动态液晶数码显示器截取显示数据的研究J.电子技术应用():作者简介:夏青(一)男江苏连云港人工程师主要从事工业控制计算机网络方面的开发和应用工作。万方数据单片微机控制纤维缠绕机作者:夏青封士玉作者单位:夏青(淮海工学院,江苏,连云港,)封士玉(连云港市玻纤玻钢总厂,江苏,连云港,)刊名:自动化技术与应用英文刊名:TECHNIQUESOFAUTOMATIONANDAPPLICATIONS年卷(期):()引用次数:次参考文献(条)余永权单片机原理及应用张福成FRP管道的缠绕理论及控制系统()林凌从动态液晶数码显示器截取显示数据的研究()相似文献(条)本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalhljzdhjsyyyaspx下载时间:年月日

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