專利名稱：一種機(jī)械壓力機(jī)電子控制方法及電子凸輪控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械壓力機(jī)，特別是一種機(jī)械壓力機(jī)電子控制方法及電子凸輪控制器。屬機(jī)械加工及計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，缺少一種專門針對(duì)機(jī)械壓力機(jī)的自動(dòng)控制器，機(jī)械壓力的控制生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化程度不高。普遍的方式是采用機(jī)械凸輪作為曲軸角度檢測裝置，通過PLC實(shí)現(xiàn)邏輯控制。這種方式的缺點(diǎn)是不能在滑塊速度變化和摩擦片磨損時(shí)保證停在上死點(diǎn)，每次調(diào)整凸輪角度均需要由人工調(diào)節(jié)，無法監(jiān)控氣動(dòng)離合器摩擦片的性能，缺少友好的人機(jī)界面，不能滿足沖壓生產(chǎn)的高效、安全的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服以上不足，提供一種機(jī)械壓力機(jī)電子控制方法及電子凸輪控制器，它集電子凸輪、自動(dòng)停上死點(diǎn)修正、滑塊速度監(jiān)視、摩擦片壽命監(jiān)視等多種功能于一體，以適合機(jī)械壓力機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁，安全性要求高，經(jīng)常需要調(diào)整凸輪角度的工況要求。
本發(fā)明上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用旋轉(zhuǎn)編碼器作機(jī)械壓力機(jī)的曲軸角度/滑塊行程傳感器，采集到的角度信息送入專用的控制器，控制器根據(jù)曲軸角度信息輸出凸輪信號(hào)；根據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間內(nèi)曲軸走過的角度來計(jì)算曲軸的速度；控制器檢測機(jī)床控制信號(hào)和計(jì)算得到的曲軸速度輸出剎車信號(hào)控制離合器剎車使滑塊停到上死點(diǎn)位置；控制器判斷剎車時(shí)的曲軸角度/滑塊行程，記錄離合器的動(dòng)作的次數(shù)，通過行程和實(shí)際工作次數(shù)的指標(biāo)可以判斷離合器的磨損狀況，通過用戶設(shè)置參數(shù)，當(dāng)工作次數(shù)到了則停機(jī)報(bào)警，提醒用戶及時(shí)更換摩擦片?？刂破骶哂猩a(chǎn)計(jì)數(shù)的功能。通過在曲軸一周安裝一個(gè)接近開關(guān)，離合器每次到固定的角度，接近開關(guān)產(chǎn)生輸出，輸出信號(hào)接入控制器，控制器同時(shí)檢測編碼器和接近開關(guān)信號(hào)，對(duì)比判斷連軸器打滑或斷裂。
根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的機(jī)械壓力機(jī)電子凸輪控制器，設(shè)有嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征是控制器包括按鍵顯示電路、DSP主控芯片、I/O接口電路、編碼器輸入接口電路、編碼器輸出接口電路、電源電路，由和曲軸相連的旋轉(zhuǎn)編碼器采集的角度信號(hào)經(jīng)過編碼器輸入接口電路送到DSP主控芯片，I/O接口電路采集機(jī)床的控制信號(hào)送到DSP主控芯片，DSP主控芯片包含專用的控制程序，程序發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)I/O接口電路控制機(jī)床的動(dòng)作；同時(shí)編碼器輸出接口電路將編碼器輸入接口電路采集的角度信號(hào)送出給機(jī)床的其他控制設(shè)備；操作者通過按鍵顯示電路設(shè)置參數(shù)，監(jiān)控曲軸角度和行程次數(shù)信息，電源電路給控制器提供所需的電壓。
DSP主控芯片的控制軟件程序包括(1)程序初始化模塊含硬件初始化、系統(tǒng)軟件初始化以及中斷初始化；(2)主程序模塊含F(xiàn)RAM讀寫模塊、人機(jī)界面模塊；(3)1ms中斷模塊用于掃描角度指示燈、數(shù)碼管及按鍵；(4)50us中斷執(zhí)行模塊含電子凸輪、生產(chǎn)計(jì)數(shù)、上死點(diǎn)停機(jī)處理、測速、輸入輸出處理、第二角度處理模塊；(5)電源中斷模塊用于備份掉電時(shí)需要保存的參數(shù)，如當(dāng)前角度和當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)數(shù)值，程序?qū)?dāng)前角度、當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)數(shù)保存進(jìn)FRAM存儲(chǔ)器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1)采用旋轉(zhuǎn)編碼器作為壓力機(jī)的曲軸角度/滑塊行程傳感器，克服了由于壓力機(jī)工作時(shí)較大的振動(dòng)對(duì)測量的影響，同時(shí)降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本。2)采用專用的控制器，集成了電子凸輪和機(jī)械計(jì)數(shù)器、機(jī)械指針功能，減少了系統(tǒng)的元件的數(shù)量，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。3)針對(duì)壓力機(jī)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了控制軟件可確?；瑝K每次均可停在上死點(diǎn)位置，減少了人工調(diào)整的工作。同時(shí)軟硬件設(shè)計(jì)充分考慮到了壓力機(jī)的操作安全，即使在編碼器打滑或信號(hào)異常的情況下，也可以作緊急的處理，保證安全生產(chǎn)。4)針對(duì)壓力機(jī)特別設(shè)計(jì)的控制器在使用方便和維護(hù)成本上較機(jī)械凸輪具有優(yōu)勢，有利于大面積的推廣。5)以嵌入式系統(tǒng)為核心控制器，對(duì)機(jī)械壓力機(jī)的離合器/剎車進(jìn)行控制、產(chǎn)生凸輪信號(hào)輸出、對(duì)工件做加工計(jì)數(shù)、監(jiān)視離合器摩擦片磨損狀態(tài)。替代了原機(jī)械凸輪、機(jī)械/電子計(jì)數(shù)器、中間繼電器等多個(gè)部件。由于采用了編碼器和嵌入式系統(tǒng)，不僅去除了原先調(diào)節(jié)機(jī)械凸輪的時(shí)間，確保在不同速度下上死點(diǎn)停車，而且可以對(duì)離合器的摩擦片磨損狀況監(jiān)視，提高了機(jī)械壓力機(jī)的自動(dòng)化水平和安全水平。


圖1是電子凸輪控制器原理框圖；圖2-1是按鍵顯示電路；圖2-2是DSP芯片電路；圖2-3是電源電路；圖2-4是I/O接口電路；圖2-5是編碼器輸入接口電路和編碼器輸出接口電路；圖3是軟件功能模塊；圖4是初始化模塊程序；圖5是寫FRAM存儲(chǔ)器處理；圖6是人機(jī)界面模塊；圖7是掉電中斷；圖8是1ms中斷程序；圖9是50us定時(shí)中斷程序。
具體實(shí)施例方式
如圖1，電子凸輪控制器由按鍵顯示電路，DSP主控芯片，I/O接口電路，編碼器輸入接口電路，編碼器輸出接口電路，電源電路等組成。按鍵顯示電路用于顯示曲軸角度和速度、生產(chǎn)計(jì)數(shù)、剎車距離，報(bào)警提示等信息以及用戶輸入?yún)?shù)。編碼器信號(hào)經(jīng)編碼器輸入電路到DSP主控芯片，便于DSP芯片的程序處理，輸出凸輪信號(hào)、離合器剎車信號(hào)等。機(jī)床I/O信號(hào)經(jīng)I/O接口電路到DSP主控芯片同時(shí)也是凸輪信號(hào)輸出的通道。電源電路給控制器提供所需的電壓。其中DSP主控芯片存有控制程序，以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力機(jī)的控制。
按鍵顯示電路如圖2-1，U1～U3為74HCT595串轉(zhuǎn)并集成電路，將DSP芯片的SPI口送出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管的段碼和位碼數(shù)據(jù)，控制數(shù)碼管DS1～DS10的點(diǎn)亮和熄滅以顯示曲軸角度等參數(shù)。TR1～TR10為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)三極管。SW1～SW4為按鍵，通過U3上依次送出的高電平和KEY信號(hào)組合來檢測有那個(gè)按鍵按下。D1～D32是發(fā)光二極管用于顯示每11.25度一個(gè)間隔共360角度的曲軸角度。CN1是和DSP主控芯片的連接插座。主控電路由DSP主控芯片，I/O接口電路，編碼器輸入接口電路，編碼器輸出接口電路，電源電路組成。
如圖2-2，DSP主控芯片為U1，芯片內(nèi)存有針對(duì)機(jī)械壓力機(jī)的控制程序。U2是存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)凸輪角度設(shè)置以及機(jī)床相關(guān)的參數(shù)，U3為斷電檢測芯片，用于檢測24V電源是否斷電。Y1是晶振，提供DSP工作的時(shí)鐘信號(hào)。
如圖2-3，電源電路由U5、U6集成電路和與之相連的電阻電容以及二級(jí)管組成，提供控制器所需的5V、3.3V、1.8V的電壓。
如圖2-4，I/O接口電路分為輸入接口和輸出接口兩個(gè)部分。輸入接口由PC16～PC20光耦以及與之相連的電阻組成，用于采集機(jī)床上的輸出信號(hào)。輸出接口由U7、U8集成電路、PC1～PC12光耦和與之相連的D5～D10二極管和電阻組成，用于輸出凸輪信號(hào)和離合器控制信號(hào)。
如圖2-5，編碼器輸入接口電路由U9、PC13～PC15和相連的電阻電容組成，用于接受編碼器輸出的角度信號(hào)。編碼器輸出接口電路由U10和與之相連的電阻組成，用于輸出角度信號(hào)。
軟件部分實(shí)現(xiàn)控制算法，安全報(bào)警和工件計(jì)數(shù)等功能。參見圖3，本發(fā)明數(shù)字信號(hào)處理器中軟件程序由初始化模塊、主程序、斷電中斷、1ms中斷、50us中斷5部分組成。程序初始化模塊主要硬件初始化、系統(tǒng)軟件初始化以及中斷初始化等部分組成。主程序模塊又分成FRAM讀寫模塊、人機(jī)界面模塊。1ms中斷用于掃描角度指示燈、數(shù)碼管及按鍵。50us中斷執(zhí)行控制處理，由電子凸輪、生產(chǎn)計(jì)數(shù)、上死點(diǎn)停機(jī)處理、測速、輸入輸出處理、第二角度處理幾個(gè)模塊組成。
參見圖4，初始化模塊程序執(zhí)行時(shí)，先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，主要初始化DSP的時(shí)鐘鎖相環(huán)、看門狗、片內(nèi)外設(shè)時(shí)鐘初始化等；然后，立即初始化DSP的SPIA外設(shè)，接著程序通過SPIA復(fù)位外部芯片74HCT595，刷新面板角度指示燈和數(shù)碼管；接著，程序初始化DSP的輸入出引腳，按照設(shè)計(jì)要求，將一些腳配置成輸入口，一些配置成輸出口，還有部分引腳配置成片內(nèi)外設(shè)的輸入輸出口；隨后程序初始化片內(nèi)外設(shè)的中斷擴(kuò)展模塊(PIE)和中斷向量表，將中斷程序入口地址映射到中斷向量表，程序還在這里使能響應(yīng)的中斷寄存器，本發(fā)明的中斷源有3個(gè)50us周期中斷、1ms周期中斷、電源檢測掉電中斷；然后，程序初始化EPWM模塊內(nèi)的定時(shí)器1、2，將Timer1配置成50us周期，定時(shí)到后產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)中斷，同樣也將Timer2配置成1ms周期中斷；接著，程序初始化參數(shù)存儲(chǔ)器FRAM與DSP的接口SPIB外設(shè)，初始化片內(nèi)正交編碼脈沖電路(QEP)；然后程序?qū)⒊跏蓟绦蜃兞?，如果發(fā)現(xiàn)FRAM存儲(chǔ)器內(nèi)部2個(gè)標(biāo)志未置，則說明FRAM存儲(chǔ)器從來沒有寫入數(shù)據(jù)，程序?qū)⑦M(jìn)行恢復(fù)默認(rèn)值操作。初始化完變量后，程序?qū)⒊跏蓟疩EP外設(shè)的脈沖計(jì)數(shù)寄存器，并計(jì)算出當(dāng)前角度。程序?qū)⒊跏蓟疍SP的FLASH寄存器，同時(shí)將初始化FLASH程序復(fù)制到DSP內(nèi)部RAM執(zhí)行，最后程序使能全局中斷寄存器，進(jìn)入主程序模塊。
參見圖5，初始化完成后，系統(tǒng)進(jìn)入主程序模塊的寫FRAM存儲(chǔ)器處理。當(dāng)用戶修改了參數(shù)，并且保存修改的時(shí)候，程序?qū)⑦M(jìn)行寫FRAM存儲(chǔ)器操作，程序先寫預(yù)置的生產(chǎn)計(jì)數(shù)參數(shù)，再寫電子凸輪參數(shù)、機(jī)床參數(shù)、報(bào)警歷史記錄和校驗(yàn)和，最后清除寫FRAM存儲(chǔ)器標(biāo)志后退出。寫FRAM存儲(chǔ)器模塊，采用了冗余備份方法，有效降低了參數(shù)意外出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。
參見圖6，程序進(jìn)入人機(jī)界面模塊，這里又分成角度指示燈和數(shù)碼管刷新處理、狀態(tài)顯示處理、監(jiān)視模式處理、預(yù)置生產(chǎn)計(jì)數(shù)模式處理、電子凸輪參數(shù)模式處理和機(jī)床參數(shù)處理等。因?yàn)橛?排數(shù)碼管，為了便于修改參數(shù)，在用戶進(jìn)入?yún)?shù)編輯模式的時(shí)候，被編輯的參數(shù)將閃爍顯示。然后，程序進(jìn)入報(bào)警處理，根據(jù)報(bào)警狀態(tài)寄存器的值，查出相應(yīng)報(bào)警號(hào)。接著，程序進(jìn)入界面模式判斷處理，如果是狀態(tài)顯示模式，程序調(diào)用狀態(tài)顯示模式程序，進(jìn)入狀態(tài)顯示模式，否則判斷是否是監(jiān)視顯示模式。如果是監(jiān)視顯示模式，程序調(diào)用監(jiān)視顯示模式程序，進(jìn)入監(jiān)視顯示模式，否則判斷是否是預(yù)置生產(chǎn)計(jì)數(shù)參數(shù)模式。如果是預(yù)置生產(chǎn)計(jì)數(shù)參數(shù)模式，程序調(diào)用預(yù)置生產(chǎn)計(jì)數(shù)參數(shù)模式程序，否則判斷是否進(jìn)入電子凸輪參數(shù)模式。如果是，則調(diào)用電子凸輪參數(shù)模式程序，否則判斷是否是機(jī)床參數(shù)模式。如果是機(jī)床參數(shù)模式，將調(diào)用機(jī)床參數(shù)模式程序。其中電子凸輪參數(shù)模式和機(jī)床參數(shù)模式均有密碼保護(hù)功能。在壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，程序禁止用戶修改參數(shù)的任何操作。
參見圖7，電源檢測掉電中斷主要是保存一些重要數(shù)據(jù)。因?yàn)橛玫氖窃隽烤幋a器，所以關(guān)電前需要保存當(dāng)前角度，此外還需要保存當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)數(shù)件數(shù)和掉電時(shí)是壓力機(jī)否在運(yùn)轉(zhuǎn)。電源檢測掉電中斷的流程是，先備份掉電時(shí)需要保存的參數(shù)當(dāng)前角度和當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)數(shù)值。程序?qū)?dāng)前角度、當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)數(shù)保存進(jìn)FRAM存儲(chǔ)器。同樣，為了降低寫FRAM存儲(chǔ)器意外出錯(cuò)的概率，在此處寫FRAM存儲(chǔ)器的時(shí)候，程序也采用了冗余備份的方法。最后，程序清除中斷標(biāo)志，退出中斷，返回主程序模塊。
參見圖8，1ms周期中斷程序主要是完成軟件定時(shí)、角度指示燈、數(shù)碼管以及按鍵的掃描等功能。1ms周期中斷的流程是，程序先進(jìn)入軟件定時(shí)模塊，這里的軟件定時(shí)期主要用于鍵盤掃描的20ms消抖延時(shí)、數(shù)碼管的閃爍延時(shí)等；然后進(jìn)入顯示掃描模塊。這里程序依次掃描個(gè)9數(shù)碼管和角度指示燈，先根據(jù)當(dāng)前需要顯示到哪個(gè)器件(掃描位置變量0～9對(duì)應(yīng)數(shù)碼管0～9，10對(duì)應(yīng)刷新到角度指示燈)，進(jìn)行譯碼，如果當(dāng)前掃描到閃爍功能打開，還應(yīng)該定時(shí)清除數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū)，譯碼完成后，程序調(diào)用顯示刷新子程序顯示。此外，因?yàn)?個(gè)按鍵(F鍵、增鍵、減鍵、確認(rèn)鍵)的位選信號(hào)跟數(shù)碼管6、7、8或9是共用的，所以在掃描數(shù)碼管6、7、8或9時(shí)，均應(yīng)該去讀按鍵輸入口，判斷是否有按鍵按下。程序讀按鍵輸入口，如果是高電平，則說明有按鍵按下，同時(shí)啟動(dòng)消抖延時(shí)定時(shí)器。如果定時(shí)器20ms后還是高電平，則說明按鍵有效，置該鍵按下標(biāo)志位，如果20ms后變?yōu)榈碗娖?，則作為沒有鍵按下處理。因?yàn)樵趬簷C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中不允許修改參數(shù)，所以這里又增加了按鍵失效程序，在壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如果參數(shù)進(jìn)入編輯模式，則忽略增鍵、減鍵。如果1s后按鍵還繼續(xù)按著，則說明長按鍵，置長按鍵標(biāo)志，在程序里設(shè)計(jì)了1s、5s、10s、20s長按功能。如果沒有鍵按下，則應(yīng)該判斷是否是按鍵松開，先判斷F鍵按下標(biāo)志是否為1，如果等于1，則說明是F鍵松開，置F鍵松開標(biāo)志，同時(shí)清除相應(yīng)的一些變量和標(biāo)志，如果此時(shí)菜單不在編輯模式，則主菜單變量，+1，清F鍵松開標(biāo)志；如果F鍵按小標(biāo)志不等于1，則去判斷增鍵按下標(biāo)志是否等于1。如果增鍵按下標(biāo)志等于1，則置增鍵松開標(biāo)志，同時(shí)清除相應(yīng)的一些變量和標(biāo)志，否則去判斷減鍵按下標(biāo)志是否等于1。如果減鍵按下標(biāo)志等于1，則置減鍵松開標(biāo)志，同時(shí)清除相應(yīng)的一些變量和標(biāo)志，否則去判斷確認(rèn)鍵按下標(biāo)志是否等于1。如果確認(rèn)鍵按下標(biāo)志等于1，則置確認(rèn)鍵松開標(biāo)志，同時(shí)清除相應(yīng)的一些變量和標(biāo)志。然后，程序?qū)呙栉恢米兞吭?，如果大于10，則掃描位置變量清0。最后清除中斷標(biāo)志位，退出1ms中斷。
參見圖9，50us定時(shí)中斷程序主要完成電子凸輪、生產(chǎn)計(jì)數(shù)、上死點(diǎn)停機(jī)處理、測速、輸入輸出處理、第二角度處理。電子凸輪輸出，根據(jù)設(shè)置的電子凸輪參數(shù)輸出凸輪信號(hào)。如果控制器檢測到的角度在設(shè)置的角度范圍則輸出高電平，反之，輸出低電平。有兩種情況例外，當(dāng)電子凸輪參數(shù)設(shè)置為0～0時(shí)，一直輸出低電平，當(dāng)設(shè)置成θ～θ(θ不等于0)時(shí)，一直輸出高電平。生產(chǎn)計(jì)數(shù)的處理流程是，如果預(yù)置生產(chǎn)計(jì)數(shù)等于0，則不進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)數(shù)；如果預(yù)置生產(chǎn)計(jì)數(shù)等于1，則每經(jīng)過180度后進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)數(shù)+1，到達(dá)預(yù)置生產(chǎn)計(jì)數(shù)值，不輸出生產(chǎn)到達(dá)信號(hào)；如果預(yù)置生產(chǎn)計(jì)數(shù)大于1，則每經(jīng)過180度后進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)數(shù)+1，到達(dá)預(yù)置生產(chǎn)計(jì)數(shù)值，輸出生產(chǎn)到達(dá)信號(hào)。
上死點(diǎn)停機(jī)處理。處理流程先是根據(jù)上次停機(jī)位置，糾正下次停機(jī)輸出角度。如果有報(bào)警，則先關(guān)閉系統(tǒng)準(zhǔn)備好信號(hào)，同時(shí)如果報(bào)警停機(jī)標(biāo)志有效，則到達(dá)停機(jī)角度時(shí)，輸出剎車控制信號(hào)。如果沒有報(bào)警，輸出系統(tǒng)準(zhǔn)備好信號(hào)，同時(shí)如果是固定角度輸出停機(jī)信號(hào)，則在符合停機(jī)電平且到達(dá)設(shè)置的停機(jī)角度時(shí)，輸出剎車控制信號(hào)；如果沒使能固定角度輸出停機(jī)信號(hào)，則在符合停機(jī)電平且到達(dá)停機(jī)角度時(shí)，輸出剎車控制信號(hào)。測速處理。速度檢測用以下2個(gè)公式其中(1)式在高速測量時(shí)，是一個(gè)比較好的方法，但在低速測量時(shí)，誤差比較大；(2)式在低速檢測速度時(shí)，提供了更精確的方法，但在高速測量時(shí)，誤差就比較大。因此在測量速度時(shí)候，我們只要綜合上2式的優(yōu)點(diǎn)在高速時(shí)用(1)式計(jì)算速度，在低速時(shí)用(2)式計(jì)算速度。
DSP的eQEP功能強(qiáng)大，在硬件設(shè)計(jì)上就提供了高速和低速檢測的實(shí)現(xiàn)在高速時(shí)，測速采用PCCU模塊(QEP position counter)；在低速時(shí)測速采用QCAP(capture unit)模塊。下面簡單介紹一下是如何實(shí)現(xiàn)高低測速的a高速測速PCCU模塊高速測量時(shí)，根據(jù)公式(1)，需要檢測固定T時(shí)間內(nèi)編碼器脈沖數(shù)ΔX。PCCU模塊中的QUPRD[31:0]寄存器提供了T設(shè)置，在設(shè)定時(shí)間T到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)UTOUT中斷，同時(shí)將當(dāng)前QPOSCNT[31:0]的數(shù)值鎖存到QPOSLAT[31:0]。所以T＝QUPRD[31:0]ΔX＝QPOSLAT(k)-QPOSLAT(k-1)b低速測速Q(mào)CAP模塊高速測量時(shí)，根據(jù)公式(2)，需要檢測編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)固定脈沖X所需要的時(shí)間ΔT。QCAP模塊中的ZCAPCTL[UPPS]提供了X設(shè)置，在CAP捕捉到X個(gè)脈沖時(shí)，QEP產(chǎn)生一個(gè)UPEVNT中斷，同時(shí)系統(tǒng)將捕捉定時(shí)器QCTMR[15:0]當(dāng)前值鎖存到QCPRDLAT[15:0]。所以X＝ZCAPCTL[UPPS]ΔX＝QCPRDLAT[15:0]在本發(fā)明中，高速階段，采用上述的高速測速模塊，但在低速階段，采用平均法，即計(jì)算30度到210度之間的平均速度。測速處理流程如圖8，如果10ms中斷到，則記錄當(dāng)前角度(newp)，并根據(jù)10ms前的角度(oldp)，計(jì)算出10ms內(nèi)的距離(Δx)，然后計(jì)算速度speedfr＝Δx/10ms，speedfr大于100rmp，則置高速標(biāo)志，否則清除高速標(biāo)志。如果到達(dá)30度，則清除軟件定時(shí)器，保存當(dāng)前角度pos30val，如果不是30度也不是210度，則軟件定時(shí)器+1，如果到達(dá)210度，則保存當(dāng)前角度pos210val，計(jì)算速度speedpr＝(pos210val-pos30val)/軟件定時(shí)器值ΔT。輸入輸出信號(hào)處理。本發(fā)明的輸入信號(hào)有第二角度輸入、啟動(dòng)運(yùn)行輸入、模式信號(hào)輸入、生產(chǎn)計(jì)數(shù)清零輸入、報(bào)警復(fù)位輸入、編碼器斷線檢測輸入。在某個(gè)輸入信號(hào)電平發(fā)生變化的時(shí)候，程序執(zhí)行相應(yīng)的處理。
第二角度處理。在用戶設(shè)置參數(shù)使能檢測第二角度檢測時(shí)，如果第二角度偏移設(shè)定值，則報(bào)編碼器打滑報(bào)警。第二角度檢測是使用DSP芯片的eQEPxS引腳檢測。在該引腳有輸入信號(hào)時(shí)，DSP會(huì)將當(dāng)前脈沖計(jì)數(shù)器的脈沖值鎖存起來。通常該引腳連接一個(gè)接近或限位開關(guān)，用來檢測曲軸已經(jīng)到達(dá)一個(gè)預(yù)定位置，假設(shè)接近開關(guān)的位置固定，如果此位置和通過編碼器檢測到設(shè)置的相同，表示編碼器未發(fā)生打滑；如果不同，表示編碼器打滑或連軸器斷裂。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械壓力機(jī)電子控制方法，其特征是采用旋轉(zhuǎn)編碼器作機(jī)械壓力機(jī)的曲軸角度/滑塊行程傳感器，采集到的角度信息送入的控制器，控制器根據(jù)曲軸角度信息輸出凸輪信號(hào)，根據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間內(nèi)曲軸走過的角度來計(jì)算曲軸的速度，控制器檢測機(jī)床控制信號(hào)和計(jì)算得到的曲軸速度輸出剎車信號(hào)控制離合器剎車使滑塊停到上死點(diǎn)位置，控制器判斷剎車時(shí)的曲軸角度/滑塊行程，記錄離合器的動(dòng)作的次數(shù)，通過行程和實(shí)際工作次數(shù)的指標(biāo)判斷離合器的磨損狀況，通過用戶設(shè)置參數(shù)，當(dāng)工作次數(shù)到了設(shè)定值，則停機(jī)報(bào)警、提醒用戶及時(shí)更換摩擦片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械壓力機(jī)電子控制方法，其特征是通過在曲軸一周安裝一個(gè)接近開關(guān)，離合器每次到固定的角度，接近開關(guān)產(chǎn)生輸出，輸出信號(hào)接入控制器，控制器同時(shí)檢測編碼器和接近開關(guān)信號(hào)，對(duì)比判斷連軸器打滑或斷裂。
3.根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的機(jī)械壓力機(jī)電子凸輪控制器，設(shè)有嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征是控制器包括按鍵顯示電路、DSP主控芯片、I/O接口電路、編碼器輸入接口電路、編碼器輸出接口電路、電源電路，由和曲軸相連的旋轉(zhuǎn)編碼器采集的角度信號(hào)經(jīng)過編碼器輸入接口電路送到DSP主控芯片，I/O接口電路采集機(jī)床的控制信號(hào)送到DSP主控芯片，DSP主控芯片包含專用的控制程序，程序發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)I/O接口電路控制機(jī)床的動(dòng)作；同時(shí)編碼器輸出接口電路將編碼器輸入接口電路采集的角度信號(hào)送出給機(jī)床的其他控制設(shè)備；操作者通過按鍵顯示電路設(shè)置參數(shù)，監(jiān)控曲軸角度和行程次數(shù)信息，電源電路給控制器提供所需的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械壓力機(jī)電子凸輪控制器，其特征是DSP主控芯片的控制軟件程序包括(1)程序初始化模塊含硬件初始化、系統(tǒng)軟件初始化以及中斷初始化；(2)主程序模塊含F(xiàn)RAM讀寫模塊、人機(jī)界面模塊；(3)1ms中斷模塊用于掃描角度指示燈、數(shù)碼管及按鍵；(4)50us中斷執(zhí)行模塊含電子凸輪、生產(chǎn)計(jì)數(shù)、上死點(diǎn)停機(jī)處理、測速、輸入輸出處理、第二角度處理模塊；(5)電源中斷模塊用于備份掉電時(shí)需要保存的參數(shù)，如當(dāng)前角度和當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)數(shù)值，程序?qū)?dāng)前角度、當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)數(shù)保存進(jìn)FRAM存儲(chǔ)器。
全文摘要
一種機(jī)械壓力機(jī)電子控制方法及電子凸輪控制器，采用旋轉(zhuǎn)編碼器作為曲軸角度/滑塊行程的傳感器，以嵌入式系統(tǒng)為核心控制器，對(duì)機(jī)械壓力機(jī)的離合器/剎車進(jìn)行控制、產(chǎn)生凸輪信號(hào)輸出、對(duì)工件做加工計(jì)數(shù)、監(jiān)視離合器摩擦片磨損狀態(tài)。替代了原機(jī)械凸輪、機(jī)械/電子計(jì)數(shù)器、中間繼電器等多個(gè)部件。由于采用了編碼器和嵌入式系統(tǒng)，不僅去除了原先調(diào)節(jié)機(jī)械凸輪的時(shí)間，確保在不同速度下上死點(diǎn)停車，而且可以對(duì)離合器的摩擦片磨損狀況監(jiān)視，提高了機(jī)械壓力機(jī)的自動(dòng)化水平和安全水平?？刂破靼ò存I顯示電路、DSP主控芯片、I/O接口電路、編碼器輸入接口電路、編碼器輸出接口電路、電源電路。
文檔編號(hào)B30B15/14GK1923500SQ200610041339
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月16日
發(fā)明者徐正華, 移振華 申請(qǐng)人:南京埃斯頓數(shù)字技術(shù)有限公司, 南京埃斯頓工業(yè)自動(dòng)化有限公司