0 引言
線圈是一種常用的電子元器件,2008年,我國(guó)的線圈產(chǎn)量達(dá)到250多億只,據(jù)有關(guān)調(diào)查機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,到2010年全球線圈的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)將達(dá)到14.64億美元。繞線機(jī)是線圈生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備,目前,我國(guó)主流的繞線機(jī)控制技術(shù)主要采用基于內(nèi)置脈沖功能的小型PLC控制器,這種繞線機(jī)存在如下缺點(diǎn):控制精度差,會(huì)出現(xiàn)繞線不均勻,堆積,塌陷等問題,嚴(yán)重影響繞線成品的質(zhì)量,難以適應(yīng)中高端的繞線機(jī)市場(chǎng)需求;產(chǎn)品開發(fā)難,周期長(zhǎng),由于線圈的種類繁多,不同種類的線圈需要不同的繞線機(jī)生產(chǎn),一種新型的線圈需要開發(fā)一種新的繞線機(jī),而傳統(tǒng)的繞線機(jī)控制器是非開放性系統(tǒng),沒有通用性,當(dāng)產(chǎn)品種類和型號(hào)改變時(shí),必須重新開發(fā)新的控制器,導(dǎo)致大量的重復(fù)性研發(fā)工作,給繞線機(jī)制造商帶來時(shí)間、人力、物力、財(cái)力和技術(shù)上的沉重負(fù)擔(dān)。因此,開發(fā)一種面向繞線技術(shù)的開放式控制平臺(tái),對(duì)提高我國(guó)繞線機(jī)開發(fā)技術(shù)水平和開發(fā)效率,具有非常重要的意義。
1 系統(tǒng)的特點(diǎn)
面向繞線機(jī)的開放式數(shù)控系統(tǒng),是一個(gè)可用于各種繞線機(jī)的數(shù)控控制器。它在保證低成本的同時(shí),實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠、高速高精和多工序的繞線控制,提供高性價(jià)比的繞線控制解決方案。同時(shí),它還具有各種繞線機(jī)所需要的基本功能,可通過內(nèi)部軟件配置和外部硬件搭配來實(shí)現(xiàn)不同種類繞線機(jī)控制要求,并提供個(gè)性化的操作界面,以滿足繞線機(jī)終端用戶和制造商的需求,做到簡(jiǎn)單方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。既為繞線機(jī)制造商提供了一個(gè)全開放、易開發(fā)和高性價(jià)比的解決方案,又為繞線機(jī)終端用戶提供了一種高效簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。
應(yīng)用該系統(tǒng),將改變目前繞線機(jī)開發(fā)過程中控制器定制開發(fā)的設(shè)計(jì)模式,為繞線機(jī)開發(fā)商提供一個(gè)繞線機(jī)開發(fā)的開放平臺(tái),在此平臺(tái)上,繞線機(jī)生產(chǎn)商只需做簡(jiǎn)單的功能設(shè)計(jì),就能設(shè)計(jì)出滿足特定要求的繞線機(jī)控制器,并且縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期,節(jié)約開發(fā)成本,提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。該系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):
a.開放性。系統(tǒng)是一個(gè)面向繞線機(jī)制造行業(yè)的開放平臺(tái),與傳統(tǒng)的控制器一繞線機(jī)一對(duì)一的開發(fā)模式不同,系統(tǒng)提出開放式控制器平臺(tái)的概念,根據(jù)繞線機(jī)行業(yè)的共性需求設(shè)計(jì)一個(gè)開放的控制平臺(tái),并開發(fā)相應(yīng)的用戶工具,用戶可在此平臺(tái)上方便快捷地開發(fā)出適合各種類型繞線機(jī)的控制器,從而縮短繞線機(jī)設(shè)備的開發(fā)周期。
b.先進(jìn)性。系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù),實(shí)現(xiàn)繞線設(shè)備的多軸精確控制,提高設(shè)備的精度和速度,使用該系統(tǒng)可以生產(chǎn)具有先進(jìn)水平的繞線機(jī),填補(bǔ)我國(guó)中高檔繞線機(jī)市場(chǎng)的空白,實(shí)現(xiàn)繞線機(jī)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
2 硬件系統(tǒng)
系統(tǒng)數(shù)控硬件采用MC68HCooO微處理器的單片機(jī),以微處理器MC68HCooO為核心,通過總線與存儲(chǔ)器以及各種接口相連接,采用集中控制、分時(shí)處理的工作方式,完成繞線機(jī)各種繞線動(dòng)作的控制,具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.1 硬件快速響應(yīng)
硬件采用MC68Hcooo微處理器,其CPU主頻率為25 MHz,在處理顯示、鍵盤輸人和通訊等工作的同時(shí),難以保證穩(wěn)定的500 KPPS的多軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)響應(yīng)和快速的輸入輸出響應(yīng)。通過改進(jìn),采用MC68HC000微處理器和Lattice公司的ispM4A搭配。ispM4A是一種復(fù)雜的可編程邏輯器件(CPLD),頻率高達(dá)160 MHz,可承擔(dān)實(shí)時(shí)的輸入輸出計(jì)算,實(shí)現(xiàn)可靠、高速的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和外部輸入輸出。此外,ispM4A具有ISP功能,融合引腳鎖定功能和JTAG技術(shù),使得動(dòng)態(tài)配置系統(tǒng)設(shè)置成為可能。MC68HC000微處理器和ispM4A搭配不僅實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng),而且提供了系統(tǒng)配置選配能力。
2.2 驅(qū)動(dòng)模塊
系統(tǒng)選配高速高精的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模組,采用閉環(huán)控制模式,支持位置脈沖驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)脈沖最高速率為500 KPPS,驅(qū)動(dòng)解析度為0.001 mm/Pulse,可實(shí)現(xiàn)高速高精的多軸運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)控制,用于開發(fā)中高端繞線機(jī)。
2.3 多種輸入輸出模塊
針對(duì)各種繞線機(jī)因工況不同對(duì)輸入輸出的種類數(shù)量要求各不相同的情況,硬件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí),提供2組AD轉(zhuǎn)換輸入和DA轉(zhuǎn)換輸出、24個(gè)快速開關(guān)量輸入點(diǎn)和16個(gè)快速開關(guān)量輸出點(diǎn),還配置可擴(kuò)展I/O接口,可將I/O擴(kuò)充至64組,每組16個(gè)。
3 軟件系統(tǒng)
3.1 數(shù)控系統(tǒng)軟件
數(shù)控系統(tǒng)軟件采用基于模塊化設(shè)計(jì)的開放式框架結(jié)構(gòu),具有模塊化組織結(jié)構(gòu),允許用戶根據(jù)需要進(jìn)行選配和集成、更改或擴(kuò)展系統(tǒng)的功能,以便迅速適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。
數(shù)控系統(tǒng)軟件具有實(shí)時(shí)性、多任務(wù)性和并發(fā)處理的特點(diǎn)。針對(duì)這些特點(diǎn),結(jié)合單微處理器結(jié)構(gòu)的硬件,數(shù)控軟件采用前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式,來協(xié)調(diào)各任務(wù)的執(zhí)行,確保時(shí)序配合要求和邏輯關(guān)系,以滿足數(shù)控系統(tǒng)的各種控制要求。
前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式的任務(wù)劃分為:前臺(tái)程序,強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù),包括插補(bǔ)運(yùn)算、運(yùn)動(dòng)控制和故障診斷等任務(wù);后臺(tái)程序,弱實(shí)時(shí)性任務(wù),包括顯示、按鍵響應(yīng)、繞線程序的編輯和管理、繞線程序的解釋、插補(bǔ)預(yù)處理、系統(tǒng)的輸入和輸出等。
前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式的任務(wù)調(diào)度機(jī)制為:前臺(tái)程序?yàn)橹袛喾⻊?wù)程序,采用優(yōu)先搶占調(diào)度機(jī)制;后臺(tái)程序?yàn)檠h(huán)運(yùn)行程序,采用順序調(diào)度機(jī)制;在運(yùn)行中,后臺(tái)程序不斷定時(shí)被前臺(tái)終端程序所打斷。前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式的信息交換是通過數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來實(shí)現(xiàn)。
系統(tǒng)通過精確的2 ms中斷來定期處理運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng),配合高速高精的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)硬件模塊,采用閉環(huán)控制模式,通過實(shí)時(shí)計(jì)算實(shí)現(xiàn)高速高精的多軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)控制。系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)脈沖最高速率和驅(qū)動(dòng)解析度,可滿足各種繞線機(jī)對(duì)高速繞線排線聯(lián)動(dòng)的需求。系統(tǒng)提供獨(dú)有的繞線指令,可以通過NC編程來實(shí)現(xiàn)繞線控制。
3.2 基于Windows的繞線機(jī)系統(tǒng)開發(fā)工具
基于Windows的繞線機(jī)系統(tǒng)開發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效和快捷的應(yīng)用開發(fā)。該組件包括PLC編輯器、人機(jī)界面編輯器和聯(lián)機(jī)調(diào)試工具。
a.PLC編輯器。編輯、編譯和仿真梯形圖,傳輸PLC到數(shù)控硬體中。PLC編輯器用來設(shè)計(jì)機(jī)床I/O接口和CNC接口訊號(hào)的邏輯,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床動(dòng)作控制。
b.屏幕編輯器。編輯、編譯和預(yù)覽屏幕設(shè)計(jì),傳輸屏幕到數(shù)控硬體中。屏幕編輯器可以按照用戶的習(xí)慣喜好來定制數(shù)控系統(tǒng)的操作界面,使操作更方便、更人性化。
c.聯(lián)機(jī)軟件。上傳/下載NC程序和參數(shù);聯(lián)機(jī)軟件在用戶PC和數(shù)控系統(tǒng)之間搭建了一座互通信息的橋梁,使用戶方便地監(jiān)測(cè)、更改數(shù)控系統(tǒng)的狀態(tài)。
可以通過NC編程、PLC編程、屏幕編程和參數(shù)設(shè)置來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的重新規(guī)劃,滿足新的功能需求。
3.3 面向應(yīng)用的繞線機(jī)操作軟件
在數(shù)控系統(tǒng)軟件和開發(fā)工具的基礎(chǔ)上,針對(duì)各種繞線機(jī)的不同工藝特點(diǎn)和操作習(xí)慣,開發(fā)不同的繞線機(jī)操作軟件,提供個(gè)性化的操作界面,讓操作者易學(xué)易懂易用,使繞線機(jī)控制在應(yīng)用上具有親和力。結(jié)合繞線機(jī)的工藝特點(diǎn),從復(fù)雜、無規(guī)律的繞線生產(chǎn)中抽象總結(jié)出規(guī)律,形成繞線基本動(dòng)作庫。使用獨(dú)有的繞線指令和繞線基本動(dòng)作庫,在操作界面中采用填表輸入的方式,使復(fù)雜且專業(yè)的繞線工藝設(shè)計(jì)變成簡(jiǎn)單的表格填充,既直觀簡(jiǎn)單,又可以剔出錯(cuò)誤輸入。同時(shí),系統(tǒng)還提供教導(dǎo)輸入,可以將當(dāng)前位置坐標(biāo)直接設(shè)置到當(dāng)前行參數(shù)中,確保輸入準(zhǔn)確簡(jiǎn)便。
4 結(jié)束語
隨著數(shù)控技術(shù)的日益成熟,利用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)專用機(jī)械進(jìn)行改造已成為一種必然,面向繞線機(jī)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的意義:先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)克服了傳統(tǒng)繞線機(jī)控制精度低、速度低和產(chǎn)品質(zhì)量差等缺點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)高速高精的繞線控制,填補(bǔ)我國(guó)在中高檔繞線機(jī)生產(chǎn)技術(shù)空白;開放式的控制平臺(tái)為繞線機(jī)開發(fā)者提供了一個(gè)快速設(shè)計(jì)繞線設(shè)備的平臺(tái),將改變傳統(tǒng)繞線機(jī)開發(fā)過程中設(shè)備與控制器一對(duì)一的開發(fā)模式,實(shí)現(xiàn)開發(fā)過程的模塊化,提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。
核心關(guān)注:拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用,蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念,功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理,全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域,是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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