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地毯簇绒机步进伺服提花控制系统的设计与研究

王然  
【摘要】:簇绒提花技术是簇绒地毯生产的关键,深入研究地毯簇绒机提花控制技术对于打破国外技术垄断,发展本国地毯簇绒机产业具有重要意义。 课题研究了簇绒地毯的成圈原理、提花原理以及簇绒提花工艺,通过对国内外同类产品的调研和比较,提出了小伺服电机提花系统,将多步进伺服控制系统运用在地毯提花控制上,代替传统的离合器提花和凸轮提花,不但突破了圈高限制,丰富了地毯花型,而且简化了机构,真正实现了柔性控制。该课题的主要研究内容如下: (1)通过对簇绒工艺、成圈原理、提花原理的研究,结合比较前两代提花系统,按照功能改进要求,提出了步进伺服多圈高提花系统的功能结构规划,并顾及到了今后系统升级的考虑。 (2)基于RS-485总线进行单片机组网,从而实现了对步进电机的群控。从元器件选型开始进行硬件电路设计,解决了RS-485串口与RS-232串口、TTL电平之间的信号转换,通过光电隔离保证了数据收发和电机驱动控制的可靠性;并在电路设计和总线网络安装过程中,充分考虑到了生产现场可能会遇到的总线冲突和干扰等问题。 (3)基于RS-485串口协议,通过对提花控制工艺和功能的充分考虑,设计该系统的通讯协议。采用Delphi编写上位机程序,设计上位机调试控制界面,打造柔性控制平台,实现主从机通讯,向下位机传输数据。从机程序用单片机C语言编写,实现通过RS-485串口通讯接收上位机数据和调用数据控制驱动步进电机两大功能。最后结合硬件电路将系统调试成功。 (4)针对簇绒地毯织造过程中遇到的过渡圈高现象,通过创建步进电机加速的数学模型进行解释。建立步进电机动力学模型,研究加速控制曲线;制定补偿方案,计算补偿量,设计补偿曲线;最终通过单片机控制步进电机速度补偿的方式解决过渡圈高问题。 较之传统的提花系统,该系统更易于控制,而且极大地丰富了花型,使产品更具有市场竞争力。


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