CN101054752B - 一种电子提花机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子提花机的控制系统，包括多个电磁选针器，多个电磁选针器至少分为两个独立的电磁选针器组，且每个电磁选针器组由单独的供电电源供电；主控制器包括嵌入式微处理器、用于存储花纹数据的存储机构，嵌入式微处理器的数据输出端与每个电磁选针器组分别相连接，织造前主控制器读取存储机构中的织造花纹数据，并将该数据格式转换、存贮且进行分组，在提花工作时，嵌入式微处理器将每组织造花纹数据输出给相应的电磁选针器组，从而进行提花动作。通过主控制器直接驱动电磁选针器组工作，保证了电磁选针器可靠工作的同时，还解决了高数据传输速率与电缆长度的矛盾，且由于避免使用较长电缆进行数据传输，大大提高了控制系统的抗干扰性。

Description

一种电子提花机的控制系统

技术领域

本发明属于纺织机械领域，特别是关于大针数的电子提花机的控制系统。

背景技术

目前的电子提花机，大多有类似的电磁选针器结构，在电磁选针器上安装有串入并出寄存器，寄存器的输出端连接有三极管作驱动，三极管串联在电源和电磁选针器的线圈之间。寄存器的输出端的高电平或者低电平可以控制三极管的导通或者截止，当三极管导通时，线圈得电，电磁选针器动作，当三极管截止时，线圈不得电，电磁选针器没有相应的动作。因此，外部的控制器可以通过向寄存器内的每一位写入不同的数据(0或1)来控制电磁选针器的动作。比如5120针的电子提花机，若每个寄存器为8位，则需要这样的寄存器640片。外部的控制器不能一一地向这些寄存器分别写入数据，因为这样的方案需要数量很大的地址线和选通线，超出了通常微处理器MCU的口线能力，如果用扩展口线的方法，则很不经济。目前的设计多是把所有的寄存器串联组成一个大的寄存器列，外部的控制器从一个数据端口把数据串行压入这个寄存器列，经过与寄存器位数对应的多次移位之后，全部数据就都压入这个寄存器列中，这时打开每个寄存器的输出许可端，这些寄存器的输出端就通过三极管驱动电路控制电磁选针器动作。这样的方案实际是把所有的寄存器连接成一个巨大的器件，MCU只对这一个器件操作，因此不需要复杂的寻址和选通电路。

以某电子提花机的龙头为例：电磁选针器在针箱内以16个为一列排列，每个电磁选针器是8位的，则一列为128针。5120针的电子提花机就有640个电磁选针器，这些电磁选针器排列成16X40的矩阵。为了把这些电磁选针器串联成一列，需要有连接电缆，以一列的16个电磁选针器为一根电缆，这根电缆的长度大约为1.2米，往返长度为2.4米，则40根这样的电缆串联之后的总长度约为100米。也就是说第一个寄存器与最后一个寄存器之间相隔了100米的电缆。虽然在每根电缆之后加了驱动电路，但对于高速的移位寄存器来说，这么长的电缆很容易引入干扰。如果要制作12400针的大型提花机，则这个距离还要加倍。这样的系统太大了，距离太长了，难以保证可靠地工作。因此大型提花机容易出现跳针、漏针现象。

随着无梭织机的速度提高，电子提花机的速度也要求达到600RPM，车速提高意味着更新数据的时间缩短，而高数据速率对系统的抗干扰能力不利。对于数据线，传输速率赿高就要求线缆长度越短，但是在提花机这样的系统中，提花机针数越多，单位时间要传输的数据就越多，传输速率要求提高，但是针数越多，电磁选针器就多，电缆就越长，这与前述要求电缆短是矛盾的，因此这样的电磁选针器驱动方案存在着系统方案设计上的不足。

发明内容

本发明目的就是为解决现有技术的不足而提供一种能够可靠的驱动电磁选针器动作且不需较长的电缆从而提高抗干扰性的电子提花机的控制系统。

为解决上述技术问题本发明的技术方案为：一种电子提花机的控制系统，包括：多个电磁选针器，所述的电磁选针器用于执行电子提花机的提花动作；一角度检测器，所述的角度检测器用于向控制系统输出电子提花机或织机的同步信息；所述的多个电磁选针器至少分为两个独立的具有电连接接口的电磁选针器组，所述的每个电磁选针器组内的电磁选针器依次相电连接，且每个所述的电磁选针器组由单独的供电电源供电；该控制系统还包括一主控制器，所述的主控制器包括嵌入式微处理器、用于存储花纹数据的存储机构，所述的嵌入式微处理器具有多个输入端和多个输出端，其中一个输入端与所述的角度检测器的输出端相电连接，所述的嵌入式微处理器的多个输出端中包括与所述的电磁选针器组数目相应的数据输出端口，所述的每个数据输出端口与对应的电磁选针器组的电连接接口相连接；所述的嵌入式微处理器读取存储机构中的织造花纹数据，并将该数据格式转换、存贮且进行分组，在进行提花工作时，所述的嵌入式微处理器根据角度检测器输出的同步信息，将每组织造花纹数据输出给相应的电磁选针器组。

更进一步地，为了提高系统的抗干扰性，所述的嵌入式微处理器的数据输出端口与每个电磁选针器组之间还电连接有隔离电路。

对上述的技术方案还可以作如下的改进：它还包括多个与所述的电磁选针器组的个数相应的分控制器，所述的分控制器包括嵌入式微处理器，每个嵌入式微处理器的输出端与相应的电磁选针器组的电连接接口相连接，所述的主控制器的嵌入式微处理器与每个分控制器的嵌入式微处理器相电连接进行串行通信，主控制器的嵌入式微处理器将各组的花纹数据信息串行输出给各分控制器，分控制器的嵌入式微处理器接收织造花纹数据，并将数据进行保存，当进行提花工作时，分控制器的嵌入式微处理器根据主控制器发出的同步信息将织造花纹数据输出给相应的电磁选针器组。

所述主控制器的嵌入式微处理器具有串行通信接口和同步信号输出端口，所述的每个分控制器的嵌入式微处理器也具有串行通信接口和同步信号输入端口，所述的主控制器的串行通信接口与所述的分控制器的串行通信接口相电连接用于串行输出数据；所述的主控制器的同步信号输出端口与所述的分控制器的同步信号输入端口相电连接用于输出同步控制信号。

所述的串行通信接口为RS485、CAN、I2C中的一种。

所述的分控制器上还设置有隔离电路，所述的主控制器的串行通信接口和同步信号输出端口分别通过隔离电路与分控制器的串行通信接口和同步信号输入端口相电连接。

所述的隔离电路为光电耦合电路。

所述的分控制器还设置有扩展存储器，所述的扩展存储器与所述的嵌入式微处理器进行信息交互。

所述的存储机构包括分别与嵌入式微处理器进行信息交互的无线数据传输模块、非易失性存储器。

所述的储存机构还包括与所述的主控制器的嵌入式微处理器进行数据读写操作的存储卡。

由于采用了上述的技术方案，本发明的优点为：由于将多个电磁选针器至少分为两个独立的电磁选针器组，每个电磁选针器组由单独的供电电源供电，且通过一主控制器直接驱动电磁选针器组工作，保证了电磁选针器可靠工作的同时，还解决了高数据传输速率与电缆长度的矛盾，同时由于避免使用较长电缆进行数据传输，大大提高了控制系统的抗干扰性。

附图说明

附图1为本发明实施例一的电原理结构框图；

附图2为本发明实施例二的电原理结构框图；

其中：1、电磁选针器组；11、供电电源；

2、主控制器；21、串行通信接口；22、同步信号输出端口；23、无线数据传输模块；24、非易失性存储器；25、存储卡；26、存储机构；27、断电检测电路；28、隔离电路；

3、角度检测器；

4、分控制器；41、串行通信接口；42、同步信号输出端口；45、嵌入式微处理器；46、扩展存储器；48、隔离电路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

实施例一：

如附图1所示的电子提花机的控制系统，该系统将多个电磁选针器分成至少两个独立的电磁选针器组1，每个电磁选针器组1内的电磁选针器依次相电连接，每个电子选针器组1具有电连接接口，且每个电磁选针器1由独立的供电电源11供电。

该系统还包括用于控制所述的电磁选针器组1从而进行提花工作的主控制器2，该主控制器2包括嵌入式微处理器25、用于存储织造花纹数据的存储机构26，所述的存储机构26包括无线数据传输模块23、非易失性存储器24，所述的无线数据传输模块23用于接收原始织造花纹数据，该数据输入到所述的嵌入式微处理器25，嵌入式微处理器25对织造花纹数据进行格式转换后输出到非易失性存储器24中进行保存，从而使得嵌入式微处理器25在进行提花工作的时候，只需从非易失性存储器24中读出转换后的花纹数据输出即可。无线数据传输模块采用ZigBee模块，非易失性存储器24可采用FLASH存储器，该无线数据传输模块23和非易失性存储器24可用存储卡29替换同样可实现上述功能，为了可靠起见，在本实施例中，将无线数据传输模块23、非易失性存储器24和存储卡都设置在主控制器2上，它们都可以与嵌入式微处理器25进行数据交互。

主控制器2还包括断电检测电路27，该断电检测电路27的输出端与所述的嵌入式微处理器25的一输入端相电连接，所述的断电检测电路27用于提示所述的嵌入式微处理器25在意外断电时保存数据，从而以防止在断电的时候可能对系统造成的数据错误。

主控制器2的嵌入式微处理器25具有多个数据输出端口，且数据输出口的数目与电磁选针器组1的个数相同，将每个数据输出端口与对应的电磁选针器组1的电连接接口相连接，即实现对电磁选针器组1的直接驱动。

由于很多干扰信号都是通过电源和地线耦合的，虽然将电磁选针器进行分组并且每组有独立的供电电源供电，这有助于减轻通过电源的干扰耦合，但是整个系统仍然是“共地”的，通过地线的干扰耦合仍然存在。因此为了提高系统的抗干扰性能，在主控制器2上的嵌入式微处理器25的数据输出端口与每个电磁选针器组1之间还设置有隔离电路28，该隔离电路28可通过光电耦合器实现，通过隔离电路28后，各个电磁选针器组1之间、电磁选针器组1与主控制器1之间都没有直接的电连接，只有通过光电耦合器进行信号耦合，截断了干扰可能传输的途径，因此，使得整个系统具有较好的抗干扰性。

由于织机的车速很高，即使配电子提花机，车速也能达到600转/分以上。以车速600转/分为例分析一下这种大针数的电子提花机对寄存器列数据更新的速度要求。在车速600转/分的情况下，每纬周期为100毫秒。织机引纬区间预留为180～200度，考虑到电磁阀可能的动作延迟，则数据更新时间应控制在30毫秒以内。对于5120针的提花机，则数据率为180Kbps，对于10240针的提花机，数据率为360Kbps。如果车速高于600转/分，或者针数大于10240针，则数据率还要提高。因此必需选用高速的嵌入式微处理器来做电子提花机的控制芯片。在本实施例中，选用的是ARM芯片，这是32位芯片，最大时钟60M，流水线指令，本发明的嵌入式微处理器还可以采用数字信号处理器DSP。

该控制系统还包括角度检测器3，所述的角度检测器3设置在提花机的主传动轴或与织机的主传动轴之上，用于获取并输出电子提花机或织机的主轴同步信息。角度检测器3选用角度编码器。

下面结合图1对该控制系统的工作原理作一详细的叙述：

在提花机启动前，主控制器2的嵌入式微处理器25将从无线数据传输模块23或存储卡29上接收或读入原始织造花纹数据，对原始织造花纹数据转换成能直接驱动电磁选针器组的数据格式，将转换后的格式存储在非易失性存储器24或存储卡29上。

提花机启动后，嵌入式微处理器25根据角度检测器3输入的同步信息从非易失性存储器24或存储卡29中读出转换后并已经经过分组的织造花纹数据，并将数据进行分组，将数据经过隔离电路28依次串行输出到对应的电磁选针器组1中，从而使得电磁选针器进行相应的提花工作，该控制系统不需要较长的电缆进行数据传输，提高了数据传输的抗干扰性，同时，由于数据分组传输，使得每一组数据传输速率可以降低，这样也提高了数据传输的可靠性和抗干扰性。

实施例二：

附图2为本实施例的电子提花机控制系统的电原理框图，该实施例中，同样将多个电磁选针器分成至少两个独立的电磁选针器组1，每个电磁选针器组1内的电磁选针器依次相电连接，每个电子选针器组1具有电连接接口，且每个电磁选针器组由独立的供电电源11进行供电。

控制系统同样包括一主控制器2，该主控制器2也包括用于控制所述的电磁选针器组1从而进行提花工作的主控制器2，该主控制器2包括嵌入式微处理器25、用于存储织造花纹数据的存储机构26，所述的嵌入式微处理器25与存储机构26之间的数据通信与实施例一相同，在此不再赘述。

主控制器2同样还包括断电检测电路27，该断电检测电路27的输出端与所述的嵌入式微处理器25的一输入端相电连接，所述的断电检测电路27用于提示所述的嵌入式微处理器25在意外断电时保存数据，从而以防止在断电的时候可能对系统造成的数据错误。

主控制器2上还电连接有角度检测器3的输出端，所述的角度检测器3设置在提花机的主传动轴或与织机的主传动轴之上，用于获取并输出电子提花机或织机的主轴同步信息。角度检测器3选用角度编码器。

本实施例中主控制器2与实施例一中的主控制器2的区别点在于：该主控制器2还包括串行通信接口21、同步信号输出端口22，所述的串行通信接口21与同步信号输出端口22分别与嵌入式微处理器25相接。

本实施例中，控制系统还包括多个分控制器4，所述的分控制器4的数目与电磁选针器组1的个数相同，每个分控制器4包括一嵌入式微处理器45、串行通信接口41、同步信号输出端口42，所述的每个分控制器4的串行通信接口41与主控制器2的串行通信接口21相电连接，所述的每个分控制器4的同步信号输出端口42与主控制器2的同步信号输出端口22相电连接，且分控制器4由与其对应连接的电磁选针器组1的供电电源11供电。

从而主控制器2与各分控制器4组成一个主从通信系统进行信息交互，主控制器2是这个通信系统的主机，分控制器4是这个通信系统的从机。

同样为了提高系统的抗干扰性，本实施例中在所述的分控制器4上还设置有隔离电路48，所述的主控制器2的串行通信接口21和同步信号输出端口22分别通过隔离电路48与分控制器4的串行通信接口41和同步信号输入端口42相电连接，该隔离电路可通过光电耦合器实现。

对于提针为5120针的电子提花机，假设将5120针的分为8组，则每组对应640针，对应80个8位的器件，每纬的数据量是80字节。如果一个花样需要1000步，则数据量为80K。为了保证分控制器4的存储量，在分控制器4中还增设了扩展存储器46，这样可以支持3000步以上的超大型花纹。

下面结合图1对该控制系统的工作原理作一详细的叙述：

在提花机启动前，主控制器2的嵌入式微处理器25将从无线数据传输模块23或存储卡29上接收或读入原始织造花纹数据，对原始织造花纹数据转换，并对数据进行分组，将转换后的格式存储在非易失性存储器24或存储卡29上，同时主控制器2的嵌入式微处理器25通过串行通信接口将每组对应的转换后的花纹数据输入到分控制器4的嵌入式微处理器45中，嵌入式微处理器45片内通常集成有FLASH存储器，数据量较大的时候，可将数据存放到扩展存储器46中。

提花机启动后，主控制器2根据角度检测器3输出的同步信息进行处理，通过同步信号输出端口输出同步控制信号，所述的各分控制器4根据同步控制信号读取本组的织造花纹数据，将数据输出给相应的电磁选针器组1。

本实施例与实施例一相比，实际上是用多个分控制器4的嵌入式微处理器45分解了主控制器2的嵌入式微处理器25的工作，在织造过程中，实施例一的主控制器2的嵌入式微处理器25的工作量很大，即其要在很短的时间内同时处理各个电磁选针器组的数据传输工作，一旦某电磁选针器组的传输出现问题，则会影响整个系统的工作节奏。而本实施例中，每个分控制器4的嵌入式微处理器45只负责本组的电磁选针器的数据更新工作，不但有了数据传输的时间，还有充足的时间进行数据校验，如果发现有数据错误还来得及纠正。

由于光电耦合器件有一定的速率限制，也会有一定的失效率，本实施例的隔离电路48设在主控制器2与分控制器4之间，主控制器2将数据通过隔离电路48传输给分控制器4是在织造开始之前进行的准备工作，在此环节出现的数据传输错误是可以修补的，不会影响到织造，在织造开始时，由分控制器4和对应的电磁选针器组1之间进行数据传输，这个接口不进行隔离，这样也进一步提高了系统整体的可靠性和抗干扰性。

Claims (10)

1.一种电子提花机的控制系统，包括：

多个电磁选针器，所述的电磁选针器用于执行电子提花机的提花动作；

一角度检测器(3)，所述的角度检测器(3)用于向控制系统输出电子提花机或织机的同步信息；

其特征在于：

所述的多个电磁选针器至少分为两个独立的具有电连接接口的电磁选针器组(1)，所述的每个电磁选针器组(1)内的电磁选针器依次相电连接，且每个所述的电磁选针器组(1)由单独的供电电源(11)供电；

该控制系统还包括一主控制器(2)，所述的主控制器(2)包括嵌入式微处理器(25)、用于存储花纹数据的存储机构(26)，所述的嵌入式微处理器(25)具有多个输入端和多个输出端，其中一个输入端与所述的角度检测器(3)的输出端相电连接，所述的嵌入式微处理器(25)的多个输出端中包括与所述的电磁选针器组(1)数目相应的数据输出端口，所述的每个数据输出端口与对应的电磁选针器组(1)的电连接接口相连接；

所述的嵌入式微处理器(25)读取存储机构(26)中的织造花纹数据，并将该数据格式转换、存贮且进行分组，在进行提花工作时，所述的嵌入式微处理器(25)根据角度检测器(3)输出的同步信息，将每组织造花纹数据输出给相应的电磁选针器组(1)。

2.根据权利要求1所述的一种电子提花机的控制系统，其特征在于：所述的嵌入式微处理器(25)的数据输出端口与每个电磁选针器组(1)之间还电连接有隔离电路(28)。

3.根据权利要求1所述的一种电子提花机的控制系统，其特征在于：它还包括多个与所述的电磁选针器组(1)的个数相应的分控制器(4)，所述的分控制器(4)包括嵌入式微处理器(45)，每个嵌入式微处理器(45)的输出端与相应的电磁选针器组(1)的电连接接口相连接，所述的主控制器(2)的嵌入式微处理器(25)与每个分控制器(4)的嵌入式微处理器(45)相电连接进行串行通信，主控制器(2)的嵌入式微处理器(25)将各组的花纹数据信息串行输出给各分控制器(4)，分控制器(4)的嵌入式微处理器(45)接收织造花纹数据，并将数据进行保存，当进行提花工作时，分控制器(4)的嵌入式微处理器(45)根据主控制器(2)发出的同步信息将织造花纹数据输出给相应的电磁选针器组(1)。

4.根据权利要求3所述的一种电子提花机的控制系统，其特征在于：所述主控制器(2)的嵌入式微处理器(25)具有串行通信接口(21)和同步信号输出端口(22)，所述的每个分控制器(4)的嵌入式微处理器(45)也具有串行通信接口(41)和同步信号输入端口(42)，所述的主控制器(2)的串行通信接口(21)与所述的分控制器(4)的串行通信接口(41)相电连接用于串行输出数据；所述的主控制器(2)的同步信号输出端口(22)与所述的分控制器(4)的同步信号输入端口(42)相电连接用于输出同步控制信号。

5.根据权利要求4所述的一种电子提花机的控制系统，其特征在于：所述的串行通信接口(21、41)为RS485、CAN、I2C中的一种。

6.根据权利要求4所述的一种电子提花机的控制系统，其特征在于：所述的分控制器(4)上还设置有隔离电路(48)，所述的主控制器(2)的串行通信接口(21)和同步信号输出端口(22)分别通过隔离电路(48)与分控制器(4)的串行通信接口(41)和同步信号输入端口(42)相电连接。

7.根据权利要求2或6所述的一种电子提花机的控制系统，其特征在于：所述的隔离电路(28、48)为光电耦合电路。

8.根据权利要求3所述的一种电子提花机的控制系统，其特征在于：所述的分控制器(4)还设置有扩展存储器(46)，所述的扩展存储器(46)与所述的嵌入式微处理器(45)进行信息交互。

9.根据权利要求1所述的一种电子提花机的控制系统，其特征在于：所述的存储机构(26)包括分别与嵌入式微处理器(2)进行信息交互的无线数据传输模块(23)、非易失性存储器(24)。

10.根据权利要求9所述的一种电子提花机的控制系统，其特征在于：所述的储存机构(26)还包括与所述的主控制器(2)的嵌入式微处理器(25)进行数据读写操作的存储卡(26)。

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