摘? 要: 介紹了一個梳棉機自調勻整裝置智能控制系統,著重闡述了其結構、智能控制和網絡化功能,并對系統中08H中斷的使用方法進行了詳細說明。?

　　關鍵詞: 自調勻整裝置?? 條干不勻? 模糊控制?? 計算機網絡?? 08H中斷?

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　　自調勻整裝置是梳棉機保證生條質量的關鍵,目前常見的控制形式有:①機后開環短片段自調勻整;②機前開環短片段自調勻整;③長片段閉環自調勻整;④兩檢一控式及一檢兩控式混合環自調勻整。以上幾種方案由于其應用控制理論的局限性以及軟硬件的不足,不能對生條條干均勻度和條干值進行最佳的綜合控制。而新研制的自調勻整裝置是在國內外現有產品的基礎上,結合當前計算機和控制技術的最新成果,開發的具有創新性的“二檢二控”全閉環智能型自調勻整裝置,比較完滿地解決了生條長、短片段不勻的問題。同時該產品還具備網絡和波譜圖分析功能,能夠適應未來發展的需要。?

1自調勻整裝置智能控制系統?

　　系統結構如圖1所示。各部分的作用分述如下:?

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　　(1)主電機和兩個變頻電機上各安裝一個軸編碼器(圖1中只畫出主電機軸編碼器),用以測量控制過程中電機及羅拉的速度。?

　　(2)牽伸羅拉(8)與固定羅拉(7)之間為棉條牽伸區。位移傳感器(6)檢測機前條干值并送至工業控制計算機,與設定值進行比較,形成一個偏差信號。PID調節器對偏差信號進行運算;同時,固定羅拉的轉速通過軸編碼器(5)檢測也送到計算機中。計算機根據這些信息,計算后得到牽伸羅拉凹羅拉的速度,并通過變頻器2驅動連接凹羅拉的變頻電機2,構成機前條干閉環控制系統。?

　　(3)在機后喂棉羅拉兩側各安裝一個位移傳感器(2),檢測喂棉羅拉(3)位置,由變頻器1驅動連接喂棉羅拉的變頻電機1,構成機后喂棉閉環控制系統。變頻電機1的控制算法根據機后喂入棉卷和機前輸出生條的均勻度及專家知識獲得,這樣就實現了系統兩個閉環的全閉環智能控制。?

　　(4)光電傳感器(9)為進行波譜圖分析和兩個變頻電機的控制提供信息。?

　　(5)本裝置中人機界面采用Digital公司的GP工業觸摸屏,GP與上位機之間采用存儲器通信方式,上位機擁有對GP的讀寫主動權。GP通過內置的存儲器區(系統區)實現與上位機之間的數據交換,通信協議由雙方協商解決。?

2 軟 件^[4] ?

　　本裝置的軟件主要具有以下功能:實時控制、實時數據分析、數據保存和人機交互。對于實時控制、實時數據分析和數據保存等任務,因為時間性強且不可間隔,不應受其它任務執行時的影響,故將這些任務使用中斷處理。而對于人機交互等對時間性要求弱且占用CPU時間長的任務,放在主程序循環中處理,采用查詢方式進行。?

　　本智能型自調勻整裝置的中斷處理利用8253/8254定時器的通道0作定時,來采集電機速度等數據,然后進行電機的智能控制。其主要思想是:改系統定時器0中斷(INT 08H)服務程序為自己的中斷服務程序,即把中斷向量表中20H～23H處的中斷向量標志修改為自己中斷程序的起始地址值,同時修改定時器0的初始值以滿足自己的定時時間間隔要求。當控制結束時,恢復原系統中斷并采用讀實時時鐘數據刷新日時鐘的方法恢復PC機系統的正確計時。?

　　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控制屏上的一個安全鎖定標志。?

3 智能控制?

　　機前機后兩個閉環控制之間的智能控制是整個系統協調運行和充分發揮勻整能力的關鍵。由于本系統數學模型未知,且為復雜非線性系統,故采用模糊控制方法。根據不同的工藝過程和生條均勻度狀態,靈活地選用不同調節規律,從而達到最佳效果。在本系統中,采用PID分段的原則來實現。當系統無偏差時微調或不調節,偏差比較小時進行慢速調節,比較大時快速調節。按照這樣的原則,設計時根據偏差范圍以及工藝要求,把PID參數分成六個調節區,在不同的調節區內,設定不同的比例、微分、積分參數。從實際效果來看,這種方法優于單一的PID控制。?

4 網絡化功能?

　　在清梳聯生產線中,一臺清棉機一般與八臺或十臺高產梳棉機相連。單機的自調勻整裝置效果各異,因而造成生條平均重量波動和重量外不勻度較大。為此,本系統提供了自調勻整裝置條線網絡控制功能,如圖4所示。在自調勻整裝置中,各單機通過RS-232串行通訊接口連接在一起。1號單機為主控自調勻整裝置,獲取其它各單機的有關數據。根據條干給定值與各單機條干實際值之差,計算出各單機新的條干給定值,并發送給各單機,從而達到減小各單機之間生條條干不勻度的目的。同時,主控自調勻整裝置還預留了RS-485串行通訊接口,可與企業網相連實現信息傳遞和資源共享。?

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　　本系統通過采用全閉環控制、光電檢測和模糊控制方法,全面地解決了梳棉機生條條干不勻的問題,質量達到國際1997年烏斯特公報25%水平,合格率為95%以上。網絡化方法使其在清梳聯應用中獲得了比僅進行單機控制更加理想的效果,表現出良好的柔性和前瞻性。?

參考文獻?

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4 Katsuhiko Ogata著,盧伯英等譯. 現代控制工程. 北京:電子工業出版社,2000?

5 易繼鍇,侯媛彬. 智能控制技術. 北京:北京工業大學出版社,1999?