摘? 要: 介紹了一個(gè)梳棉機(jī)自調(diào)勻整裝置智能控制系統(tǒng),著重闡述了其結(jié)構(gòu)、智能控制和網(wǎng)絡(luò)化功能,并對(duì)系統(tǒng)中08H中斷的使用方法進(jìn)行了詳細(xì)說明。?

　　關(guān)鍵詞: 自調(diào)勻整裝置?? 條干不勻? 模糊控制?? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)?? 08H中斷?

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　　自調(diào)勻整裝置是梳棉機(jī)保證生條質(zhì)量的關(guān)鍵,目前常見的控制形式有:①機(jī)后開環(huán)短片段自調(diào)勻整;②機(jī)前開環(huán)短片段自調(diào)勻整;③長(zhǎng)片段閉環(huán)自調(diào)勻整;④兩檢一控式及一檢兩控式混合環(huán)自調(diào)勻整。以上幾種方案由于其應(yīng)用控制理論的局限性以及軟硬件的不足,不能對(duì)生條條干均勻度和條干值進(jìn)行最佳的綜合控制。而新研制的自調(diào)勻整裝置是在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)的最新成果,開發(fā)的具有創(chuàng)新性的“二檢二控”全閉環(huán)智能型自調(diào)勻整裝置,比較完滿地解決了生條長(zhǎng)、短片段不勻的問題。同時(shí)該產(chǎn)品還具備網(wǎng)絡(luò)和波譜圖分析功能,能夠適應(yīng)未來發(fā)展的需要。?

1自調(diào)勻整裝置智能控制系統(tǒng)?

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。各部分的作用分述如下:?

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　　(1)主電機(jī)和兩個(gè)變頻電機(jī)上各安裝一個(gè)軸編碼器(圖1中只畫出主電機(jī)軸編碼器),用以測(cè)量控制過程中電機(jī)及羅拉的速度。?

　　(2)牽伸羅拉(8)與固定羅拉(7)之間為棉條牽伸區(qū)。位移傳感器(6)檢測(cè)機(jī)前條干值并送至工業(yè)控制計(jì)算機(jī),與設(shè)定值進(jìn)行比較,形成一個(gè)偏差信號(hào)。PID調(diào)節(jié)器對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算;同時(shí),固定羅拉的轉(zhuǎn)速通過軸編碼器(5)檢測(cè)也送到計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信息,計(jì)算后得到牽伸羅拉凹羅拉的速度,并通過變頻器2驅(qū)動(dòng)連接凹羅拉的變頻電機(jī)2,構(gòu)成機(jī)前條干閉環(huán)控制系統(tǒng)。?

　　(3)在機(jī)后喂棉羅拉兩側(cè)各安裝一個(gè)位移傳感器(2),檢測(cè)喂棉羅拉(3)位置,由變頻器1驅(qū)動(dòng)連接喂棉羅拉的變頻電機(jī)1,構(gòu)成機(jī)后喂棉閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻電機(jī)1的控制算法根據(jù)機(jī)后喂入棉卷和機(jī)前輸出生條的均勻度及專家知識(shí)獲得,這樣就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)兩個(gè)閉環(huán)的全閉環(huán)智能控制。?

　　(4)光電傳感器(9)為進(jìn)行波譜圖分析和兩個(gè)變頻電機(jī)的控制提供信息。?

　　(5)本裝置中人機(jī)界面采用Digital公司的GP工業(yè)觸摸屏,GP與上位機(jī)之間采用存儲(chǔ)器通信方式,上位機(jī)擁有對(duì)GP的讀寫主動(dòng)權(quán)。GP通過內(nèi)置的存儲(chǔ)器區(qū)(系統(tǒng)區(qū))實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換,通信協(xié)議由雙方協(xié)商解決。?

2 軟 件^[4] ?

　　本裝置的軟件主要具有以下功能:實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)保存和人機(jī)交互。對(duì)于實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)保存等任務(wù),因?yàn)闀r(shí)間性強(qiáng)且不可間隔,不應(yīng)受其它任務(wù)執(zhí)行時(shí)的影響,故將這些任務(wù)使用中斷處理。而對(duì)于人機(jī)交互等對(duì)時(shí)間性要求弱且占用CPU時(shí)間長(zhǎng)的任務(wù),放在主程序循環(huán)中處理,采用查詢方式進(jìn)行。?

　　本智能型自調(diào)勻整裝置的中斷處理利用8253/8254定時(shí)器的通道0作定時(shí),來采集電機(jī)速度等數(shù)據(jù),然后進(jìn)行電機(jī)的智能控制。其主要思想是:改系統(tǒng)定時(shí)器0中斷(INT 08H)服務(wù)程序?yàn)樽约旱闹袛喾?wù)程序,即把中斷向量表中20H～23H處的中斷向量標(biāo)志修改為自己中斷程序的起始地址值,同時(shí)修改定時(shí)器0的初始值以滿足自己的定時(shí)時(shí)間間隔要求。當(dāng)控制結(jié)束時(shí),恢復(fù)原系統(tǒng)中斷并采用讀實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)刷新日時(shí)鐘的方法恢復(fù)PC機(jī)系統(tǒng)的正確計(jì)時(shí)。?

　　主程序及中斷程序框圖分別如圖2、圖3所示。?

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　　中斷程序流程圖中work為GP控制屏上的一個(gè)安全鎖定標(biāo)志。?

3 智能控制?

　　機(jī)前機(jī)后兩個(gè)閉環(huán)控制之間的智能控制是整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行和充分發(fā)揮勻整能力的關(guān)鍵。由于本系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型未知,且為復(fù)雜非線性系統(tǒng),故采用模糊控制方法。根據(jù)不同的工藝過程和生條均勻度狀態(tài),靈活地選用不同調(diào)節(jié)規(guī)律,從而達(dá)到最佳效果。在本系統(tǒng)中,采用PID分段的原則來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)無偏差時(shí)微調(diào)或不調(diào)節(jié),偏差比較小時(shí)進(jìn)行慢速調(diào)節(jié),比較大時(shí)快速調(diào)節(jié)。按照這樣的原則,設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)偏差范圍以及工藝要求,把PID參數(shù)分成六個(gè)調(diào)節(jié)區(qū),在不同的調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi),設(shè)定不同的比例、微分、積分參數(shù)。從實(shí)際效果來看,這種方法優(yōu)于單一的PID控制。?

4 網(wǎng)絡(luò)化功能?

　　在清梳聯(lián)生產(chǎn)線中,一臺(tái)清棉機(jī)一般與八臺(tái)或十臺(tái)高產(chǎn)梳棉機(jī)相連。單機(jī)的自調(diào)勻整裝置效果各異,因而造成生條平均重量波動(dòng)和重量外不勻度較大。為此,本系統(tǒng)提供了自調(diào)勻整裝置條線網(wǎng)絡(luò)控制功能,如圖4所示。在自調(diào)勻整裝置中,各單機(jī)通過RS-232串行通訊接口連接在一起。1號(hào)單機(jī)為主控自調(diào)勻整裝置,獲取其它各單機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)條干給定值與各單機(jī)條干實(shí)際值之差,計(jì)算出各單機(jī)新的條干給定值,并發(fā)送給各單機(jī),從而達(dá)到減小各單機(jī)之間生條條干不勻度的目的。同時(shí),主控自調(diào)勻整裝置還預(yù)留了RS-485串行通訊接口,可與企業(yè)網(wǎng)相連實(shí)現(xiàn)信息傳遞和資源共享。?

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　　本系統(tǒng)通過采用全閉環(huán)控制、光電檢測(cè)和模糊控制方法,全面地解決了梳棉機(jī)生條條干不勻的問題,質(zhì)量達(dá)到國(guó)際1997年烏斯特公報(bào)25%水平,合格率為95%以上。網(wǎng)絡(luò)化方法使其在清梳聯(lián)應(yīng)用中獲得了比僅進(jìn)行單機(jī)控制更加理想的效果,表現(xiàn)出良好的柔性和前瞻性。?

參考文獻(xiàn)?

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4 Katsuhiko Ogata著,盧伯英等譯. 現(xiàn)代控制工程. 北京:電子工業(yè)出版社,2000?

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