基于嵌入式系统的电子轴同步控制

王亚军

引言：伴随着基于嵌入式系统的电子轴技术，以及驱动电机技术在发展着，电子轴在同步传动发展历程中已经成为了一种潮流。其主要是运用总线的通信技术进行同步传递信息，取代了传统意义机械传动硬性同步，将成本大大降低，将控制效率以及精度都有所提高。瓦楞纸箱是当前一种需求量比较大的产品，本文就针对这一产品在生产过程中，应用到的同步控制以及嵌入式技术展开研究。

印刷设备在过去通常都是靠在机器上固定的齿轮以及轴杆，这些设备进行传动的，各个机组的动力主要来源于电机动力。电子轴技术取代了传统技术中结构复杂的机械式传动轴，采用的是交流电进行驱动的电子轴，因此也有人将其称为是无齿轮进行传动技术。在这一系统中，主要是运用数字化电子同步对电机进行控制，运用精准的同步技术对电极驱动进行控制。取代了当代应用比较广泛但价钱比较高的机械纵轴以及万向轴还有齿轮箱。

一、嵌入式技术

现在嵌入式技术已经在很多领域得到了广泛应用，其是在计算机行业中比较热门的技术。

对嵌入式技术的定义是：运用计算机技术作为基本条件，运用应用作为中心，可以对软件以及硬件进行剪裁，对应用系统比较适应，是对功能以及成本和可靠性以及在体积和功耗方面有着严格要求的计算机专用系统。其在工业过程中进行开发以及控制，可以将整体性能进行及时控制。运用嵌入式技术进行操作的时候，能够有效的保证软件具有实时性，以及连贯性和可升级性这几方面的特性。将系统开发难度降低，同时减缓升级成本以及后期维护成本。

二、运用电子轴技术的纸箱印刷成套技术特点

电子轴技术相较于传统机械式转动轴主要的工作特点是：

运用自动化的配色模板代替原有人工配色的模板，電子轴印刷机主要是运用色标传感器自动的进行配色，有效节约成本将工作效率提高。运用电子技术进行传动的印刷机采用的是开放式结构，进行模块化的设计可以减少设备在运行过程中产生的噪音，设备可以不通关过主轴进行动力的传动过程。将成本降到最低，同时也可以控制印刷机因为机械结构的影响生成的废品率，对不同要求的生产过程只要相应改变参数就可以达到要求，传统印刷机如果要完成这项工作就必须要将机械结构改变，大大增加了机械成本加工费。

三、电子轴系统同步进行控制技术

在电子轴系统中所指的同步主要是指套色以及各部运行速度进行同步，在印刷系统中将套色准确性的实现，要将印刷机中套色系统进行同步协调，在运作过程中，送纸部以及印刷部和开槽部还有模切部都进行同步运转。

局部进行套色单元是在这个系统中可以进行独立控制的模块，是将无轴套色实现控制的基本模块。套色局部单元主要是通过光电传感器中电色进行标传的信号进行系统嵌入式传输。通过计算将各个套色模块中误差进行矫正。

四、系统进行同步控制的原理

电子轴技术可以通过公调以及自调的方式进行控制，公调就是对送纸部电机的速度进行控制，将开槽部以及模切部还有单元印刷部进行及时调整，对整机速度进行同步调整。自调主要是在运行过程中，每一个部门对自己运行情况进行检测，通过对比设定速度进行相应调整，对电动机各个单元进行调整，使印刷机在运作过程中都可以按照预期速度运行。

五、嵌入式的操作系统

嵌入式技术在当今应用越来越广泛，在日常生活中对这一技术的操作系统显得更加的重要。这一系统可以有效提供给开发人员，对软件进行开发以及利用的平台。将开发周期以及难度都大大降低，将系统稳定性加强，对其进行开发以及维护的成本的降低。

对嵌入式技术的操作系统不同于普通意义的操作，其有别于传统意义的操作系统。其主要是对在系统中涉及到的软件以及硬件资源进行分配以及调度，其是将所在系统主要特征显现出来，对一些模块进行装卸从而满足系统规定功能。

六、在系统中嵌入式文件的应用

电子轴的控制系统中，为了能够有效保证开槽刀具设定以及保存应用，所有参数应该以文件形式将文件形式进行保存，这也就要求对工艺文件进行管理工作要具有一定灵活性。

为了能够在基本硬件方面的访问函数加以提供，可以将这些函数在存储器的媒介中进行应用，ANSI相对比较小巧方便进行移植。

为了便于文件进行移植以及开发，uC/FS采用文件层次原理，将文件分为多种层次进行构建。

API层是用户的程序uC/FS与用户程序对应接口，API将用户所有系统函数都转移至文件的系统层中。文件系统层的作用主要是将文件操作进行转换，将其变成逻辑块进行操作，在转换以后，文件中的系统就会被调至逻辑宽，同时将相应设备驱动器与存储设备进行匹配。

逻辑块层是对设备进行同步驱动器访问，在文件系统层中对应安排比较简单方便用的接口，对设备驱动器进行操作。设备驱动主要是对级别比较低的硬件进行访问，对其数据进行结构方面的设计通常都是方便硬件进行组合的。

考虑到用户使用过程中的方便程度，uC/FS提供给用户比较全面的接口函数，使得用户直接运用这些接口函数操作文件，其可以同所有硬件进行协调共同工作，但是其工作前提是要进行设备程序驱动安装，对接口函数进行设置，在电子轴设备中主要采用64M的芯片进行文件存储装置。通过对芯片进行读写操作从而对文件进行管理。

对硬件结构进行系统的设计，将硬件平台进行搭建。运用32位的ARM9型号的处理器取代PLC进行控制的格局。主要是针对印刷机外部进行核心控制相应接口电路，将控制精度提高。在对同步控制的技术进行研究分析以后，运用局部进行套色控制以及部间同速进行控制结合的方式，进行PID模糊算法，通过这种算法进行仿真。对软件平台进行系统搭建，通过对功能需要进行分析，按照任务对控制的对象进行任务划分，主要有任务级以及中断级两种。

结语

随着市场经济的进步，纸箱包装相应印刷技术方面需求量是很大的，但是目前广泛应用的机械轴印刷设备是比较昂贵的，其本身也是存在很多问题的，基于这一原因开发的性能优越电子轴控制系统必将取代原有机械轴设备。在这一过程中相应的电子轴同步控制技术也是基于在嵌入式技术基础上的。

参考文献

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（作者单位：河南机电高等专科学校 ）