基于Itron嵌入式運(yùn)動(dòng)控制卡的全電動(dòng)注塑機(jī)應(yīng)用研究

引言 在國(guó)內(nèi)目前的注塑機(jī)行業(yè)里，使用液壓傳動(dòng)的居多。對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行全電機(jī)化是市場(chǎng)新要求，也是必然趨勢(shì)。采用伺服系統(tǒng)對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行全電動(dòng)化，是現(xiàn)在比較流行的做法。但由于伺服系統(tǒng)成本高，再加之海關(guān)稅和增值稅，使得伺服系統(tǒng)的產(chǎn)品在市場(chǎng)上缺乏價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。考慮到性價(jià)比和現(xiàn)在的技術(shù)，選擇矢量控制變頻器和帶有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的控制器控制三相交流異步電機(jī)，并采用智能控制算法,對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行全電動(dòng)化，是一種可行的方案。 采用itron規(guī)格編寫的rtos與其它rtos相比較，具有效率高、可靠性好、編程容易、移植性強(qiáng)、易于調(diào)試、簡(jiǎn)化通訊標(biāo)準(zhǔn)、高度的開放性、標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，是世界上工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這表明itron有潛力變成嵌入式rtos的世界標(biāo)準(zhǔn)之一。

th0030a運(yùn)動(dòng)控制器及其實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)& nbsp; 嵌入了itron rtos運(yùn)動(dòng)芯片的運(yùn)動(dòng)控制卡th0030a-mc，主要有兩大技術(shù)優(yōu)勢(shì)：采用itron規(guī)格編寫的rtos和功能強(qiáng)大的pcl6045芯片。 采用itron規(guī)格編寫的rtos和采用itron規(guī)格編寫的rtos具有以下特點(diǎn)。 a) 新內(nèi)核、可移植性id，taskconfig指任務(wù)的結(jié)構(gòu)) d) 人機(jī)界面 在th0030a-mc上，應(yīng)用itron規(guī)范編寫一個(gè)log file的任務(wù)，配合vb界面，通過以太網(wǎng)通訊，在程序運(yùn)行的時(shí)候，可以方便地在pc上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)程序目前執(zhí)行到什么地方。這樣，方便了用戶調(diào)試自己的程序，也利于數(shù)據(jù)的檢測(cè)。 e) 實(shí)時(shí)性 itron對(duì)于實(shí)時(shí)性的思路是：嵌入式系統(tǒng)在硬件優(yōu)化和軟件效率之間折衷考慮。itron規(guī)范對(duì)應(yīng)該通過微控制器硬件層次結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的那些特征標(biāo)志，和應(yīng)該根據(jù)硬件及其功能性質(zhì)優(yōu)化的那些成份，都做了明確的區(qū)分。影響實(shí)時(shí)應(yīng)用中響應(yīng)時(shí)間的那些因素，一般都與作業(yè)轉(zhuǎn)換功能和中斷處理例行程序有關(guān)。itron規(guī)范規(guī)定，在規(guī)定的高速作業(yè)轉(zhuǎn)換時(shí)間上，可以將寄存器換出。也可以在發(fā)生外部中斷時(shí)，旁路rtos啟動(dòng)運(yùn)行一個(gè)中斷 處理程序。 f) 推廣能力 對(duì)于把rtos用在工業(yè)實(shí)時(shí)控制上，window ce還不夠成熟，vxworks價(jià)格太昂貴，linux實(shí)時(shí)性太差，itron則沒有它們的缺點(diǎn)，適合推廣。 功能強(qiáng)大的pcl6045芯片 對(duì)于th0030a運(yùn)動(dòng)卡，用戶可自己編寫和調(diào)用c語言函數(shù)對(duì)pcl6045芯片上的每個(gè)寄存器操作。pcl6045芯片可以同時(shí)控制四個(gè)軸。它可以對(duì)編碼器的數(shù)值產(chǎn)生倍頻；可自行計(jì)算速度上升或下降的加速度或s曲線；可設(shè)定指令位置、計(jì)算機(jī)器實(shí)際位置、計(jì)算偏差位置；可鎖住它們的位置；保存外部中斷狀態(tài)、錯(cuò)誤中斷狀態(tài)、事件中斷狀態(tài)；可軟件重置寄存器：可重置控制位置寄存器或機(jī)器位置寄存器等等。它使得對(duì)于多軸的位置或速度控制等，變得輕而易舉。 th0030a運(yùn)動(dòng)卡的應(yīng)用 在注塑機(jī)這個(gè)行業(yè)里，控制對(duì)象要求高精密(射膠部分)、高響應(yīng)(保壓部分)、安全可靠(鎖模部分)，故選擇th0030a運(yùn)動(dòng)卡?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 全電動(dòng)注塑機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

上位控制器有三大主要功能：設(shè)定控制參數(shù)和目標(biāo)；顯示控制結(jié)果；協(xié)調(diào)機(jī)器各環(huán)節(jié)的動(dòng)作順序。 運(yùn)動(dòng)控制器的主要功能是在上位控制器的協(xié)調(diào)下，完成過程控制，如壓力、位置以及速度的控制，并把控制的結(jié)果和相關(guān)狀態(tài)傳遞給上位控制器。具體地，就是實(shí)現(xiàn)射膠電機(jī)、溶膠電機(jī)、開鎖模電機(jī)和頂出電機(jī)的控制。 控制流程可以描述為：由上位控制器發(fā)出指令要實(shí)現(xiàn)何種控制(例如射膠的速度或壓力控制)，運(yùn)動(dòng)控制器將根據(jù)接受到的指令和實(shí)際狀況，給出控制調(diào)節(jié)信號(hào)至變頻器，變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電機(jī)通過永磁皮帶與滾珠絲杠相連，將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)速度、壓力或位置的控制。 軟件程序的基本設(shè)計(jì)思路如圖2所示， 全電注塑機(jī)的硬件控制原理框圖如圖3所示。
& 在th0030a-mc上使用的rtos不是從window ce、windows9x/nt、vxworks、linux等系統(tǒng)移植過來的，它使用itron規(guī)格編寫，具有全新的內(nèi)核和任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理策略。 通過平臺(tái)可快速移植和使用方便是itron的最大優(yōu)點(diǎn)。由于嵌入式