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(dāng)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(zhǔn)的同步技術(shù)對電極驅(qū)動進行控制。取代了當(dāng)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(yán)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(biāo)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(dá)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(zhǔn)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(biāo)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(dāng)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 ）