基于嵌入式系統(tǒng)的電子軸同步控制

王亞軍

引言：伴隨著基于嵌入式系統(tǒng)的電子軸技術(shù)，以及驅(qū)動電機技術(shù)在發(fā)展著，電子軸在同步傳動發(fā)展歷程中已經(jīng)成為了一種潮流。其主要是運用總線的通信技術(shù)進行同步傳遞信息，取代了傳統(tǒng)意義機械傳動硬性同步，將成本大大降低，將控制效率以及精度都有所提高。瓦楞紙箱是當前一種需求量比較大的產(chǎn)品，本文就針對這一產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，應(yīng)用到的同步控制以及嵌入式技術(shù)展開研究。

印刷設(shè)備在過去通常都是靠在機器上固定的齒輪以及軸桿，這些設(shè)備進行傳動的，各個機組的動力主要來源于電機動力。電子軸技術(shù)取代了傳統(tǒng)技術(shù)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機械式傳動軸，采用的是交流電進行驅(qū)動的電子軸，因此也有人將其稱為是無齒輪進行傳動技術(shù)。在這一系統(tǒng)中，主要是運用數(shù)字化電子同步對電機進行控制，運用精準的同步技術(shù)對電極驅(qū)動進行控制。取代了當代應(yīng)用比較廣泛但價錢比較高的機械縱軸以及萬向軸還有齒輪箱。

一、嵌入式技術(shù)

現(xiàn)在嵌入式技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其是在計算機行業(yè)中比較熱門的技術(shù)。

對嵌入式技術(shù)的定義是：運用計算機技術(shù)作為基本條件，運用應(yīng)用作為中心，可以對軟件以及硬件進行剪裁，對應(yīng)用系統(tǒng)比較適應(yīng)，是對功能以及成本和可靠性以及在體積和功耗方面有著嚴格要求的計算機專用系統(tǒng)。其在工業(yè)過程中進行開發(fā)以及控制，可以將整體性能進行及時控制。運用嵌入式技術(shù)進行操作的時候，能夠有效的保證軟件具有實時性，以及連貫性和可升級性這幾方面的特性。將系統(tǒng)開發(fā)難度降低，同時減緩升級成本以及后期維護成本。

二、運用電子軸技術(shù)的紙箱印刷成套技術(shù)特點

電子軸技術(shù)相較于傳統(tǒng)機械式轉(zhuǎn)動軸主要的工作特點是：

運用自動化的配色模板代替原有人工配色的模板，電子軸印刷機主要是運用色標傳感器自動的進行配色，有效節(jié)約成本將工作效率提高。運用電子技術(shù)進行傳動的印刷機采用的是開放式結(jié)構(gòu)，進行模塊化的設(shè)計可以減少設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生的噪音，設(shè)備可以不通關(guān)過主軸進行動力的傳動過程。將成本降到最低，同時也可以控制印刷機因為機械結(jié)構(gòu)的影響生成的廢品率，對不同要求的生產(chǎn)過程只要相應(yīng)改變參數(shù)就可以達到要求，傳統(tǒng)印刷機如果要完成這項工作就必須要將機械結(jié)構(gòu)改變，大大增加了機械成本加工費。

三、電子軸系統(tǒng)同步進行控制技術(shù)

在電子軸系統(tǒng)中所指的同步主要是指套色以及各部運行速度進行同步，在印刷系統(tǒng)中將套色準確性的實現(xiàn)，要將印刷機中套色系統(tǒng)進行同步協(xié)調(diào)，在運作過程中，送紙部以及印刷部和開槽部還有模切部都進行同步運轉(zhuǎn)。

局部進行套色單元是在這個系統(tǒng)中可以進行獨立控制的模塊，是將無軸套色實現(xiàn)控制的基本模塊。套色局部單元主要是通過光電傳感器中電色進行標傳的信號進行系統(tǒng)嵌入式傳輸。通過計算將各個套色模塊中誤差進行矯正。

四、系統(tǒng)進行同步控制的原理

電子軸技術(shù)可以通過公調(diào)以及自調(diào)的方式進行控制，公調(diào)就是對送紙部電機的速度進行控制，將開槽部以及模切部還有單元印刷部進行及時調(diào)整，對整機速度進行同步調(diào)整。自調(diào)主要是在運行過程中，每一個部門對自己運行情況進行檢測，通過對比設(shè)定速度進行相應(yīng)調(diào)整，對電動機各個單元進行調(diào)整，使印刷機在運作過程中都可以按照預(yù)期速度運行。

五、嵌入式的操作系統(tǒng)

嵌入式技術(shù)在當今應(yīng)用越來越廣泛，在日常生活中對這一技術(shù)的操作系統(tǒng)顯得更加的重要。這一系統(tǒng)可以有效提供給開發(fā)人員，對軟件進行開發(fā)以及利用的平臺。將開發(fā)周期以及難度都大大降低，將系統(tǒng)穩(wěn)定性加強，對其進行開發(fā)以及維護的成本的降低。

對嵌入式技術(shù)的操作系統(tǒng)不同于普通意義的操作，其有別于傳統(tǒng)意義的操作系統(tǒng)。其主要是對在系統(tǒng)中涉及到的軟件以及硬件資源進行分配以及調(diào)度，其是將所在系統(tǒng)主要特征顯現(xiàn)出來，對一些模塊進行裝卸從而滿足系統(tǒng)規(guī)定功能。

六、在系統(tǒng)中嵌入式文件的應(yīng)用

電子軸的控制系統(tǒng)中，為了能夠有效保證開槽刀具設(shè)定以及保存應(yīng)用，所有參數(shù)應(yīng)該以文件形式將文件形式進行保存，這也就要求對工藝文件進行管理工作要具有一定靈活性。

為了能夠在基本硬件方面的訪問函數(shù)加以提供，可以將這些函數(shù)在存儲器的媒介中進行應(yīng)用，ANSI相對比較小巧方便進行移植。

為了便于文件進行移植以及開發(fā)，uC/FS采用文件層次原理，將文件分為多種層次進行構(gòu)建。

API層是用戶的程序uC/FS與用戶程序?qū)?yīng)接口，API將用戶所有系統(tǒng)函數(shù)都轉(zhuǎn)移至文件的系統(tǒng)層中。文件系統(tǒng)層的作用主要是將文件操作進行轉(zhuǎn)換，將其變成邏輯塊進行操作，在轉(zhuǎn)換以后，文件中的系統(tǒng)就會被調(diào)至邏輯寬，同時將相應(yīng)設(shè)備驅(qū)動器與存儲設(shè)備進行匹配。

邏輯塊層是對設(shè)備進行同步驅(qū)動器訪問，在文件系統(tǒng)層中對應(yīng)安排比較簡單方便用的接口，對設(shè)備驅(qū)動器進行操作。設(shè)備驅(qū)動主要是對級別比較低的硬件進行訪問，對其數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計通常都是方便硬件進行組合的。

考慮到用戶使用過程中的方便程度，uC/FS提供給用戶比較全面的接口函數(shù)，使得用戶直接運用這些接口函數(shù)操作文件，其可以同所有硬件進行協(xié)調(diào)共同工作，但是其工作前提是要進行設(shè)備程序驅(qū)動安裝，對接口函數(shù)進行設(shè)置，在電子軸設(shè)備中主要采用64M的芯片進行文件存儲裝置。通過對芯片進行讀寫操作從而對文件進行管理。

對硬件結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)的設(shè)計，將硬件平臺進行搭建。運用32位的ARM9型號的處理器取代PLC進行控制的格局。主要是針對印刷機外部進行核心控制相應(yīng)接口電路，將控制精度提高。在對同步控制的技術(shù)進行研究分析以后，運用局部進行套色控制以及部間同速進行控制結(jié)合的方式，進行PID模糊算法，通過這種算法進行仿真。對軟件平臺進行系統(tǒng)搭建，通過對功能需要進行分析，按照任務(wù)對控制的對象進行任務(wù)劃分，主要有任務(wù)級以及中斷級兩種。

結(jié)語

隨著市場經(jīng)濟的進步，紙箱包裝相應(yīng)印刷技術(shù)方面需求量是很大的，但是目前廣泛應(yīng)用的機械軸印刷設(shè)備是比較昂貴的，其本身也是存在很多問題的，基于這一原因開發(fā)的性能優(yōu)越電子軸控制系統(tǒng)必將取代原有機械軸設(shè)備。在這一過程中相應(yīng)的電子軸同步控制技術(shù)也是基于在嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)上的。

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（作者單位：河南機電高等?？茖W(xué)校 ）