1、控制器的硬件设计
从控制方式上分类,传统的张力控制 般可以分为手动、半自动、全自动3类,其共同之处都是控制连接在卷筒上的磁粉制动器的转矩来获得合适的张力。控制系统主要由信号采集处理模块、控制信号输出模块以及键盘、液晶、系统参数掉电存储模块以及监控电路模块等构成。也可以很明显地看出控制系统的3种控制方式,即手动方式,半自动方式和全自动控制方式。其中,手动和半自动属于开环控制,特别是手动方式,靠人工手动给定调节信号,以适应卷径的变化;而半自动可自动检测,但不是闭环控制,所以控制精度不高;全自动是闭环控制,精度较高,能应用于相对高 的机械上。
2、系统软件设计
系统软件部分主要包括按键扫描,液晶显示,系统设定参数的存储,现场张力值电压脉冲捕获,数字化PID控制算法和A/D采样子程序等。系统主程序主要实现对按键扫描和液晶显示,定时器初始赋值,中断控制以及外部开关量读取。
3、具体数值量化问题
在本控制器中,控制输出信号是 个占空比可调的脉冲方波信号,在实际应用中,需要根据采样或是计算得到的数值来对应输出控制信号的脉冲占空比,这就是 个具体数值量化问题。
4、控制系统的抗干扰
张力控制器的应用环境比较恶劣,为了保证系统的正常稳定的工作,本系统在硬件上主要采取以下措施:
(1)压力传感器信号放大电路,具有很高的输入阻抗、共模抑制比和开关增益,具有抑制共模信号抗干扰的能力。信号放大之后的AD654V/F变换器模块,不仅具有优良的抗干扰性能,还可以起到光电隔离器的作用,进 步隔离了现场的干扰;
(2)对控制器所需要的输入电源,在市电输入端接入了低通滤波器和共模电感,消除电网中谐波的影响;
(3)电路板的电源输入端和地之间都接入了滤波电容,消除电源与地之间的高频耦合;
(4)整个控制系统安装于金属制外壳中,金属外壳可靠接地,防止电磁辐射的影响;
(5)对于 些开关量和控制信号的输出部分都采用光电耦合电路,切断外来干扰对系统的干扰路径。
本文结合了张力控制的特点,介绍了 种在硬、软件设计上简便、可行,隔手动、半自动、全自动3种控制方式于 体,兼有上下限报警、参数掉电保存、手自动无干扰切换、友好液晶操作界面等功能的实用张力控制器。根据目前运行情况来看,该系统具有较好的控制性能,实现张力控制的目的,并为后续自动多路控制系统的研发奠定了基础,适合中小企业开发应用。其可靠性和优越性还待进 步优化考验。
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