基于STM32和CAN總線(xiàn)的印染機同步控制系統設計
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2 系統工作原理
系統的工作原理主要包括4部分：系統的工作前的調節，系統的啟動(dòng)，工作中的時(shí)時(shí)同步調節以及對故障的處理。
(1)在系統工作前，因為印染設備的各電機單元機械部分屬性不可能都相同，所以要在傳送布匹前調節各個(gè)部分的運轉同步系數Li使其沒(méi)有負載時(shí)線(xiàn)速度一樣。在這里一般設置第1個(gè)單元控制器的第1個(gè)電機單元為主令單元，其他的為從動(dòng)單元。需要調節個(gè)從動(dòng)電機單元的運轉速度與主動(dòng)單元的線(xiàn)速度一致。這個(gè)系數Li設置后就在以后的運行中固定下來(lái)。
(2)系統的啟動(dòng)是由主控制器先向各單元控制器發(fā)出控制命令，包括設置布速V，以及達到布速v的上升時(shí)間間隔，然后主控制器給出總的啟動(dòng)命令，單元控制器根據主控制器的命令設置對應的8路信號輸出，從而控制各電機單元按照預先的設置的上升時(shí)間間隔運轉至設定的轉速。
(3)系統工作中的調節，根據印染聯(lián)合機的實(shí)際工作中，當當電機轉速增加時(shí)，會(huì )改變張力傳感器的測量數據。根據公式：
Vout=V0Li+KiFi (1)
式中：Vout為D／A轉化的輸出電壓；Li為系統啟動(dòng)前設置的運轉同步系數；V0為主動(dòng)電機單元的D／A輸出電壓；Fi為張力傳感器的輸出；Ki為VOUT輸出對張力傳感器輸出反饋Fi的靈敏性。通過(guò)輸出反饋Fi，在電機的控制端組成了一個(gè)小的閉環(huán)系統。張力傳感器示意圖如圖4所示。
張力傳感器反饋調節同步的基本原理：在正常狀態(tài)，傳感器的觸點(diǎn)停在中間狀態(tài)，這是傳感器的輸出電壓為零，當電機轉速加快，造成布匹的張力變大時(shí)，會(huì )造成張力傳感器的觸點(diǎn)向下移動(dòng)，這是傳感器的輸出會(huì )變?yōu)樨撝?，這是根據式(1)，Vout的值會(huì )減小，也就減慢了相應電機的轉速。這樣就可以達到同步的目的。
(4)對故障的處理：在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，不能絕對保證系統會(huì )毫無(wú)故障的運行，根據以往的印染聯(lián)合機的生產(chǎn)經(jīng)驗，張力傳感器是里面可能會(huì )出故障部分，所以根據實(shí)際情況，在設計了張力傳感器的共享機制，以及電機輸出通道的自由配置功能，如果張力傳感器Fi不能夠正常工作，也就是說(shuō)它所對應輸出(Vout)，沒(méi)有輸出調節功能。這時(shí)單元控制器會(huì )把他相鄰的電機控制電壓(Vout)i-1輸出到(Vout)i。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201611/323191.htm
3 系統主要部分的的軟件設計
軟件設計采用模塊化的軟件設計思想，主要實(shí)現以下幾個(gè)模塊：主機人機交換界面，系統運行監控模塊，各單元控制器CAN總線(xiàn)通信模塊，傳感器數據采集模塊，單元控制器電機控制調節模塊，故障分析判斷處理模塊以及運行數據保存模塊。其中CAN總線(xiàn)通信模塊，以及各模塊間的協(xié)調是難點(diǎn)。
3．1 CAN總線(xiàn)通信模塊設計
CAN總線(xiàn)通信模塊的主要作用是傳輸主控制器發(fā)出的控制命令，以及各單元控制器上傳各自的狀態(tài)數據。CAN節點(diǎn)收到數據后對數據進(jìn)行解析，得到相應的命令與數據。
CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的軟件設計主要包括3部分：CAN節點(diǎn)初始化、報文發(fā)送和報文接收。初始化程序設計對于CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的正常工作相當重要。它主要包括工作方式、時(shí)鐘輸出寄存器、接收屏蔽寄存器、接收代碼寄存器、總線(xiàn)定時(shí)器、輸出控制寄存器和中斷允許寄存器的設置。
3．2 系統各軟件模塊間的工作協(xié)調
(1)主控制器通過(guò)把控制命令發(fā)送到CAN總線(xiàn)上面，相應節點(diǎn)接收并提取相應的命令，按照命令進(jìn)行相應的操作。
(2)各單元控制器循環(huán)采集各張力傳感器的數據，根據數據時(shí)時(shí)調整相應電機的工作狀態(tài)。
(3)各單元控制器每隔一定時(shí)間把各自下屬的8個(gè)電機狀態(tài)通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送給主控制器，主控制器提取里面的狀態(tài)信息，記錄各節點(diǎn)的狀態(tài)信息，并顯示在人機界面上面。
(4)人們可以根據具體的情況設置各個(gè)電機的工作狀態(tài)。
4 結語(yǔ)
從系統的原理設計可以看出，這種印染聯(lián)合機設計，采用主頻為72 MHz的處理器，可以把數據的處理在各單元控制器上面完成。采用由張力傳感器組成的最小反饋調節系統，保證了系統的時(shí)時(shí)同步。改變了把狀態(tài)信息傳遞各總控制器后，由總控制器實(shí)施同步的大循環(huán)反饋方式。另外，這種設計采用了集成度比較高的MCU，有12位的A／D，D／A轉換通道，這樣系統就沒(méi)有外圍采樣電路，避免了工廠(chǎng)復雜環(huán)境對系統的影響。
總之，這種印染聯(lián)合機的設計實(shí)現了現有高性能處理器與先進(jìn)的CAN總線(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò )的結合，并且硬件設計簡(jiǎn)單，抗干擾能力強，軟件模塊化設計。系統采用小的反饋回路，一方面減少了總線(xiàn)上面的數據流量，另一方面避免了總線(xiàn)上面的傳輸延時(shí)，使得電機同步更加及時(shí)準確。
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