1、嵌入式同步運動控制器在飛剪系統中的應用固高科技（深圳）有限公司 李曉卉 潘誠 吳宏 蔣仕龍 呂恕 龔小云摘要:本文討論了基于嵌入式同步運動控制器應用于飛剪系統的體系結構。 通過對其深入 研究，開發出相應的飛剪系統控制軟件，給出了運動控制軟件的基本功能模型。 實現了 嵌入式同步運動控制器通過profibus-dp模塊與plc同時應用于飛剪系統的應用模式。關鍵詞：飛剪、嵌入式運動控制器、plc、profibus-dp1. 前言鋼鐵加工業是我國國民經濟基礎產業，帶材同步剪切設備是鋼鐵加工中的重要設 備，長期來我國主要依賴進口，國產設備在精度和速度等重要指標上與國外設備差距明 顯。本文研究了一種飛剪系

2、統的控制架構， 提出了一種應用于飛剪系統的控制模式，利用嵌入式運動控制技術、現場總線技術（profibus-dp），實現專用控制器+plc的控制 模式，簡化了控制結構，減少了故障，降低了維護難度。通過實驗證明，該系統具有優 良性價比和控制性能，從速度和精度指標來看，該系統最高送料速度可達100m/min，剪切精度達到了 -0.3mm。目前國內同類產品送料速度只有70m/min，剪切精度只有-1mm。該系統的成功開發，有望解決長期困擾我國鋼鐵加工行業在鋼板剪切軋制方面 精度和速度不高的難題。2. 系統架構該體系結構的核心是固高公司自主開發的嵌入式同步運動控制器。該控制器核心是 具有pc-104總

3、線并自帶高速dsp芯片的開放式同步運動控制卡，與固高公司自主開發 的通訊從卡，符合profibus-dp協議，構成具有現場總線通訊功能的嵌入式控制器。該 控制器提供4路16位d/a模擬電壓（土 10v）輸出，6路4倍頻差動式光電編碼器反 饋信號接口，輸入信號頻率最高可達 8mhz。可編程數字pid +速度前潰+加速度前潰 濾波方式，卡上dsp芯片具有專用同步控制程序，可以通過對送料計數編碼器、剪刀 位置編碼器的監測，高頻實時調整剪刀驅動電機，使剪刀在高速運動板材到達設定剪切長度的同時運動到剪切點，并在同步區域保持與板材的同步運動。通過pc-104與運動控制卡連接的profibus通訊從卡，和通

4、訊主卡構成典型的profibus-dp單主從控制系統。 從卡通過pc-104與運動控制器通訊，一方面將運動控制器采集的數據、狀態送給主機 進行監視，另一方面將主機的參數設置、電機調整、誤差補償指令發送到運動控制器， 以實現對送料、剪切電機的控制。由于符合profibus-dp協議，這一對主從模塊可以與標準的plc邏輯控制一起實現遠距離、高速通訊。該系統硬件接線簡單，滿足了系統 要求。由于開卷電機、輾平電機、傳送帶電機，與主控柜距離較遠，控制地點分散，綜合 考慮生產線的布局特點，本文作者采用了帶有觸摸屏（人-機接口）的 plc分布式控 制方案。使現場布線、調試、維護十分便利。系統架構見圖1所示：

5、圖1飛剪系統架構圖3. 系統控制軟件本系統控制軟件是在純 dost用c語言開發的，dos系統的單任務性、準確的時鐘 中斷管理，及其長期運行的穩定性，為工業生產提供可靠的保證。飛剪控制系統由同步剪切控制分系統、輔助設備控制分系統、異常情況處理分系統組成。其中同步剪切控制分系統是控制同步剪切的專業功能模塊。飛剪系統的功能樹見圖2所示。為了方便系統維護和生產管理，本文作者設計了輔助設備控制分系統和異常 情況處理分系統。用戶在生產的時候只需要輸入需要剪切的長度，送料的速度和pid參數就可以進行生產了，操作非常簡單，系統自動化程度高。整個系統的內外關系及邊 界見圖3所示：圖2飛剪系統功能樹c：各種規范剪

6、切長度系統運行情況送料速度網絡狀態pid參 數飛剪控制系統特殊信息軟件 硬件 工程師圖3飛剪系統功能模型4. 實驗結果下面給出了送料速度vel =100m/min，剪切長度l= 1000mm，加工時剪刀位置跟 隨誤差值圖；剪刀的實際速度圖；剪刀的實際位置圖：_弓|.-口 翹srh.;1 日m2 bj狂樂4純耳lit4 *1m t圖4剪刀的位置跟隨誤差ilnlia1wu二:jl1ijujtuu札i_uloetid mo.2 殳省gl,圖5剪刀的實際速度圖6剪刀的實際位置從圖4可以看出剪刀的位置跟隨誤差收斂速度快， 重復精度高，可以滿足系統要求。如圖5所示，剪刀實際速度曲線為梯形曲線規劃， 平滑、

7、穩定。圖6所示為剪刀的實際位置曲線，可以看出對于同一送料速度、剪切長度下，重復精度好5. 總結本控制系統在飛剪生產線得到成功應用，具有以下特點：采用了專用控制器+ plc的控制模式，降低了控制系統的構造難度，縮短了開 發、調試周期，提高了可高性； 結構配置符合標準化、簡單化和模塊化原則，提高了整個系統的擴展性、可靠 性和可維護性；各控制模塊之間通訊采用了高效通訊模塊， 提高了通訊速度， 保證了控制系統 的控制精度；采用專用同步控制器，使主機提供高效人機接口，實現狀態監控、參數調整以 及自診斷。采用現場總線通訊模式，簡化了現場布線，降低了維護費用。6. 參考文獻1 huaming li. the application of microprocessor in the synchronous control system. electronic technology, june 20022 鄒家祥 軋鋼機械 . 北京: 冶金工業出版社 . 2000,23 陽惠憲 現場總線技術及其應用 . 北京 :清華大學出版社