[发明专利]用于卷绕设备的恒张力控制器及控制方法

权利要求书

1.一种用于卷绕设备的恒张力控制器(10)，其特征在于：

包括通用工业CPU模块(100)、FPGA主机板(110)和MDI接口板(109)以及人机交互组件(108)，所述通用工业CPU模块(100)包括主CPU单元(101)、显示模块接口(102)、串行或网络接口(103)、随机存储器RAM(104)、外置存储器(105)和显示设备(106)、连接总线(107)；所述FPGA主机板(110)包含各现场可编程门阵列FPGA(111)；所述MDI接口板(109)包含复杂可编程逻辑器件CPLD(112)；所述通用工业CPU模块(100)通过连接总线(107)与FPGA主机板(110)进行数据交换；所述MDI接口板(109)通过RS485串行接口与FPGA主机板(110)完成数据交换；

所述控制器(10)通过运行在通用工业CPU模块(100)内的系统软件，以及对现场可编程门阵列FPGA(111)和复杂可编程逻辑器件CPLD(112)进行硬件连接方式编程，使其中大量的逻辑门连接成为符合要求的硬件电路，从而最终实现对工业设备在卷绕时的张力控制。

2.如权利要求1所述的用于卷绕设备的恒张力控制器，其特征在于：

所述通用工业CPU模块(100)为PC104微控制器装置，采用Rtlinux操作系统作为系统平台。

3.如权利要求1所述的用于卷绕设备的恒张力控制器，其特征在于：

利用硬件描述语言VHDL将所述现场可编程门阵列FPGA(111)在逻辑上分成outa高速I/O输出模块(201)、ina高速I/O输入模块(202)、s_da高速串行数/模转换模块(203)、keyboardio键盘I/O管理模块(204)、encoder编码器模块(205)和ad高速串行模/数转换模块(206)，以便对卷绕设备驱动控制信号、编码器反馈信号、极片位置反馈信号、张力反馈信号以及MDI接口板(109)上的串行输入输出信号进行处理。

4.所权利要求1所述的用于卷绕设备的恒张力控制器，其特征在于：

用硬件描述语言将复杂可编程逻辑器件CPLD(112)在逻辑上分成去抖动电路(303)、扫描电路(306)、编码电路(307)、并串转换电路(308)、分频电路(304)、指示灯动电路(305)、串并转换电路(310)和串行通信控制电路(309)，以便将来自人机交互组件(108)的外部信息传送给FPGA主机板(110)进行处理。

5.如权利要求1所述的用于卷绕设备的恒张力控制器，其特征在于：

所述连接总线(107)包括PC104总线。

6.如权利要求1所述的用于卷绕设备的恒张力控制器，其特征在于：

所述外置存储器(105)包括CF卡、SD卡、MMC卡、使用闪存介质的“优盘”和移动硬盘，用来保存系统程序和应用程序代码；所述显示设备(106)包括液晶显示器，用作与用户交互的界面。

7.如权利要求1所述的用于卷绕设备的恒张力控制器，其特征在于：

所述人机交互组件(108)直接集成在MDI接口板(109)上，通过运行在MDI接口板(109)内复杂可编程逻辑器件CPLD(112)的逻辑模块与用户交互；所述人机交互组件(108)包括按键盘(301)和指示灯(302)。

8.如权利要求1所述的用于卷绕设备的恒张力控制器，其特征在于：

所述现场可编程门阵列FPGA(111)采用Altera公司的EP1k50QC系列芯片；所述CPU单元(101)采用INTEL公司的Pentium-III处理器；所述复杂可编程逻辑器件CPLD(112)采用Altera公司MAX7000系列型号为EPM7512AETC144的芯片。