新型电脑织领横机控制器的设计及远程监控系统1莱阳

发布时间：2022-07-29 22:31:12 来源：德安五金网

新型电脑织领横机控制器的设计及远程监控系统（1）

新型电脑织领横机控制器的设计及远程监控系统（1） 2012年09月05日织领横机控制器与织领机设备配套使用，主要用于棉、麻、丝、羊毛、涤纶等为原料，进行羊毛衫及服装附什的自动编织。传统的电脑织领横机控制器一般采用芯片式设计或工控机设计，整机性能差，性价比不高，不利于复杂环境一卜的织领横机编织。随着电子技术的发展，嵌入式控制系统的功能不断完善，性能曰趋稳定，尤其是具有很强的实时操作性。因此，电脑织领横机控制器的控制方式逐渐转变到嵌入式系统上来。本文介绍的就是基于嵌入式系统的新型电脑织领横机控制器。目前国内纺织企业已经泛使用电脑织领横机，但是由于：受织机数量众多，生产现场与控制现场相距较远且生产环境复杂等因素的影响，多数还停留在单机台控制水甲上，阻碍了纺织企业生产管理自动化水甲的提高。针对现状，提出了一种远稗集中的织机状态监控系统的构建方法。1 控制器的基本结构和工作原理基于嵌入式系统的电脑织领横机控制器基本结构如图l所示，架设在织领机平台上，主要由变压器、电源板、主板、扩展板、罗拉板、变频器及操作盒等部件组成。通过定制变压器和电源板，提供主板、扩展板等所需的工作电源。控制器采用CAN(控制器局域网)总线设计，主板搭建了以DSP为核一tl,的嵌入式结构，各个功能模块由嵌入式系统集中控制。

控制器的工作原理：由打板系统，也就是花样设计软件设计好一个织领花样，并生成相应的工艺数据文件，其中包括控制命令和花样数据信息，再由织机群的监控主机通过CAN总线导入单台织机的控制器，由其主板程序读取数据文件，并通过各板的驱动模块相应地控制操作各个执行机构，由驱动模块向执行机构发出控制信号等。执行机构按照设计好的花样数据文件，编织出各种各样的花样图案。其中，主板程序的主要流程如图2所示。2 控制器基于DSP为核心的嵌入式系统传统织领横机控制器的系统设计主要有以下两种方式： (1)芯片式设计方式：采用这种设计方式，需要编辑BIOS(基本输入输出系统)和操作系统，还需要开发U盘驱动器、液晶显示和鼠标等硬件接口，因此工作最大、开发周期长、可靠性不好、性价比不高。 (2)T控机设计方式：该方式采用工控机通用模板和白行研制接口板相结合的技术路线，选用通用的操作系统，节省了BIOS的开发，但是这种方法在批量生产后物料成本较高，现场布线繁琐，控制器体积较大，织机操作系统成本也较高，导致综合竞争力不强。织领横机控制系统是一个现场实时控制系统，系统设计要同时考虑控制操作的实时性和可靠性，按照织领横机电脑控制的功能要求，全面比较芯片式和工控机设计方式的优缺点，本设计采用DSP为核心的嵌入式系统。根据实际需要选用dsPIC33FJ256MC7 10作为DSP，其主要特性有： (1)采用l6位的改进哈佛结构，能够并行处理指令和数据，从而有效提高运算速度，非常适用于需要高速、重复计算和控制的织领横机控制器。 (2)DSP允许CPU执行代码期间在存储器和外设问传输数据，可以实现程序执行与数据传输并行工作。由于DSP的上述特性，使得以DSP为核心的嵌入式系统具备如下优点： (1)该系统具有强大的处理能力，能对织领横机的各种事件进行实时准确的响应，这些响应一般是并行的，它必须针对织机的众多信号进行实时处理，保障织机的正常工作。 (2)嵌入式系统一般都是健壮而又可靠的，针对织机复杂的工作环境对控制系统的健壮性和可靠性要求非常高，此时嵌入式系统正好满足这个要求。嵌入式操作系统选用目前广泛应用的实时操作系统IaC／OS—Il，可通过CAN总线从安装有织领横机打板系统的主机上得到工艺数据，通过移动文件指针爿哿对应内存地址中的指令发往目标l／O模块，I／O模块按照指令驱动相应电磁铁和电机，完成电磁铁和电机动作。dsPIC33FJ256MC7 10的内核主频达到40MHz，即使机头处于最高速的运行状态，也能满足系统对实时性的要求。织领横机控制系统主要由嵌入式系统和打板系统组成，打板系统作为织领横机实现强大功能的重要支撑，有效提高了织领花样的处理速度，从花样输入到产生工艺数据只要几秒钟，这是用手工设计花样程序无法比拟的；有效缩短了生产周期，从花样设计到成品下架最长只需8小时左右，有利于花色品种的不断更新，增强了客户产品的市场竞争力。嵌入式结构主要包括以下四个部分： (1)控制针板：织领横机在运行过程中，根据针织领等服装附件编织的不同需要，必须实时通过改变针板位置来获得前后织针的正确位置，以便保证织针动作的顺利完成。如果针板定位的精度无法保证，会直接导致横机织针被打掉，所以针板定位的精度要求比较高。因此针板是用步进电机控制的，步进电机的控制节点装有编码器，信号检测I／O模块对编码器的信号进行实时处理后反馈给DSP。通过这种半闭环控制，可以校正步进电机失步等引起的误差，完全可以满足针板定位的精度要求。 (2)控制机头：织领横机在运行中必须保证机头的正确定位，机头是由伺服电机控制的。机头伺服电机采用模拟量控制，工艺数据的发送依据伺服电机编码器返回的中断信号，机头每走一针，编码器返回一个中断信号，DSP就向执行相应动作的I／O模块发送一针的工艺数据。 (3)控制罗拉：罗拉的作用是把己经编织好的服装附件及时地拉下，罗拉器本身是一个旋转装置，它可以根据机头编织速度的快慢，线条的粗细和编织密度来调整罗拉量。罗拉量太多会使服装附件太紧，可能导致织针变形，或者拉断线条导致编织中断；罗拉量太少会使得己经形成的线圈浮在织针上，阻碍后面线圈的形成。罗拉器是由罗拉电机控制的，DSP根据机头的动作速度等状态数据，向执行该动作的I／O模块实时发送罗拉量的校正数据，通过罗拉电机适时调整罗拉量的多少。 (4)中断处理：织领横机在编织过程中可能会遇到一些故障的事件，比如断纱、打针等等，织机一旦遇到故障必须立即中断编织，待操作人员排除故障后才能继续编织。因此故障发生后，控制器硬件便会瞬间产生中断信号，这些信号通过l／O信号检测模块输入给DSR由嵌入式系统进行实时监控处理。