CN101363159A - 用于织造设备的经纱张力控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于织造设备的经纱张力控制系统。送经卷曲控制器分别与主控制器、转换模块、编码器相连接，张力传感器与转换模块相连接，送经卷曲控制器的内部模块连接关系为第一ARM嵌入式处理器分别与第一DC/DC转换器、第一复位电路、第一JTAG接口、第一外扩程序存储器、第一外扩数据存储器、辅存储器、第一实时时钟、第一RS232驱动器、控制平台IO口相连接，第一RS232驱动器与第一RS232接口相连接，第一DC/DC转换器与第一电源相连接。本发明能适应高速织机的要求，能避免开车痕，也能实现变纬密及特殊商标机、领带布提花机的停卷功能等。
Description
技术领域
本发明涉及张力控制系统，尤其涉及一种用于织造设备的经纱张力控制系统。
背景技术
经纱张力控制系统是织机的重要组成部分，其性能与织物的质量直接相关。国外在这方面的研究起步比较早，比如比利时毕加诺织机制造公司、瑞士WillyGrob公司、德国Berger lahr公司、意大利Ergotron S.A.S.公司、德国亚琛技术研究院等。他们均在织机张力控制方面有所突破，申请了很多的欧洲专利，特别是德国亚琛技术研究院已将神经网络技术应用于织机经纱张力控制。国外的一些高档织机都采用电子送经电子卷曲系统，以保证织机在正常运转的过程中保持经纱张力恒定，达到消除开车痕的目的。国外的一些大公司在开车痕补偿方面做了大量的工作，如德国的百格拉公司(BERGERLAHA)。意大利的舒美特公司(THEMA EXCEL)以及法国的ICBT等公司生产的织机或控制器已经能较好的解决开车痕的问题，但是国外的经纱张力控制系统也存在智能化性能差等问题，并且价格昂贵，一般的纺织企业难以承受这种昂贵的价格，国外的经纱张力控制系统也难以适应大提花织物。
目前国内织造设备的经纱张力控制系统大部分为机械卷取、机械送经系统，它通过一系列的机械机构(杠杆、齿轮、弹簧、离合器)来控制卷取量和送经量，其结构复杂，高速性能和低速性能均差、控制精度低、易磨损、原料消耗大、产品档次难以提高。中国专利200320106177.7公开了一种帘子布剑杆织机机外电子送经机构，采用变频控制，响应速度慢，控制精度低，难以适应中、高速织造设备的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于织造设备的经纱张力控制系统。
用于织造设备的经纱张力控制系统中的送经卷曲控制器分别与主控制器、转换模块、编码器相连接，张力传感器与转换模块相连接，送经卷曲控制器的内部模块连接关系为第一ARM嵌入式处理器分别与第一DC/DC转换器、第一复位电路、第一JTAG接口、第一外扩程序存储器、第一外扩数据存储器、辅存储器、第一实时时钟、第一RS232驱动器、控制平台IO口相连接，第一RS232驱动器与第一RS232接口相连接，第一DC/DC转换器与第一电源相连接。
所述的主控制器的内部模块连接关系为：第二ARM嵌入式处理器分别与第二DC/DC转换器、LCD驱动器、第二RS232驱动器、第二外扩数据存储器、第二外扩程序存储器、网络接口、IIC存储器、第二复位电路、CPLD协处理电路、8M有源晶振、第二实时时钟、第二JTAG接口相连接，第二DC/DC转换器与第二电源相连接，LCD驱动器与LCD显示器相连接，第二RS232驱动器与第二RS232接口相连接。
所述的CPLD协处理电路的内部模块连接关系为：CPLD芯片分别与控制信号输出电路、织机按键信号输入电路、稳压电源、10针JTAG接口、光电编码器、12M有源晶振、第三复位电路、矩阵键盘、状态/故障信号输入电路相连接。
本发明的控制策略使用的是自适应模糊PID控制技术，通过对系统的状态变量进行模糊量化，利用模糊控制规律在线学习，建立适用于各种织机的专家系统。专家系统根据织机类型、织造花型等织机固定参数和织机实时纬密值、车速等织机运行参数，从专家系统数据库中搜索到与上述参数相等的区域或最为接近的区域，在推理机中利用推理法则进行分析处理，最后得出织机张力控制参数，从而达到性能指标的最优。专家系统具有自学习功能，通过在线学习，知识库不断得到更优的参数以达到理想的织机张力控制效果。
本发明通过高性能的两片ARM芯片和专家控制系统的相结合，能对张力很精确控制。
附图说明
图1是用于织造设备的经纱张力控制系统电路框图；
图2是本发明的送经卷曲控制器硬件电路框图；
图3是本发明的主控制器硬件电路框图；
图4是本发明的CPLD协处理器硬件电路框图；
图5是本发明的CPLD软件实现的电路模块；
图6是本发明的多线程软件设计框图；
图7是本发明的程序流程示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，用于织造设备的经纱张力控制系统中的送经卷曲控制器分别与主控制器、转换模块、编码器相连接，张力传感器与转换模块相连接，送经卷曲控制器的内部模块连接关系为第一ARM嵌入式处理器分别与第一DC/DC转换器、第一复位电路、第一JTAG接口、第一外扩程序存储器、第一外扩数据存储器、辅存储器、第一实时时钟、第一RS232驱动器、控制平台IO口相连接，第一RS232驱动器与第一RS232接口相连接，第一DC/DC转换器与第一电源相连接。第一ARM嵌入式处理器选用型号为S3C44B0的处理器，第一JTAG接口选用标准的20针JTAG接口，第一外扩程序存储器选用型号为SST39VF1601的Flash，第一外扩数据存储器选用型号为HY57V641620的SDRAM，辅存储器选用型号为AT24C02的EEPROM，RS232驱动器选用型号为MAX232的驱动器。张力传感器在一梭周期的多个关键时刻监测经纱张力，把相应的电信号送给送经卷曲控制器。控制系统将由传感器检测到的张力信号经A/D转换成数字信号，然后计算出一个周期内张力的平均值，与控制器内设定的张力进行比较并通过一定的控制策略演算，得到一定数量的脉冲信号，以此控制送经与卷曲电机运行、停车、转速控制和转向等，保证恒定的织机经纱张力。并通过RS232与主控制器通信，传递必要数据以实现现场人机交互和远程网络监控。
如图3所示，主控制器的内部模块连接关系为：第二ARM嵌入式处理器分别与第二DC/DC转换器、LCD驱动器、第二RS232驱动器、第二外扩数据存储器、第二外扩程序存储器、网络接口、IIC存储器、第二复位电路、CPLD协处理电路、8M有源晶振、第二实时时钟、第二JTAG接口相连接，第二DC/DC转换器与第二电源相连接，LCD驱动器与LCD显示器相连接，第二RS232驱动器与第二RS232接口相连接。主控制器通过RS232与送经卷曲控制器通信，获得相应数据，在控制系统自带的液晶显示器上显示，并将这些数据通过网络接口传到远程的监控计算机上，方便现场和总监控室工作人员了解实时张力。工作人员可以对织机进行控制，可以自由定制多幅控制画面，包括生产状况主界面、送经卷曲补偿控制界面等。主控制器实现了现场人机交互和远程网络监控功能。
如图4所示，CPLD协处理电路的内部模块连接关系为：CPLD芯片分别与控制信号输出电路、织机按键信号输入电路、稳压电源、10针JTAG接口、光电编码器、12M有源晶振、第三复位电路、矩阵键盘、状态/故障信号输入电路相连接。CPLD协处理电路扩展了ARM处理器的资源，为控制信号、织机按键信号、光电编码器信号、矩阵键盘信号、状态/故障信号提供了输入输出接口。另外，CPLD协处理电路承担了CPU的一部分工作，提高了系统的稳定性。
如图5所示，CPLD协处理器软件实现了中断管理电路、信号预处理电路、键盘译码电路、部分织机工艺实现电路、输出控制信号译码电路。由稳定的CPLD代替CPU完成尽可能多的任务，一方面由更稳定的CPLD代替CPU执行某些任务可以提高系统稳定性，二是减轻CPU的负荷，也让CPU的程序更简单；将最重要的停车工艺放在CPLD内执行，所以无论何时、无论出现什么故障，只要需要停车的时候都可以实现停车，保证了织机的安全；对断纬故障冗余检测，当第一次检测到断纬故障时，隔5ms后再次确认，防止干扰引起错误动作。
如图6、7所示，系统软件包括主程序、张力控制子程序、定时器中断子程序、快车和点动处理子程序、通讯子程序、停车状态下各手动按钮处理子程序等模块组成，采用多线程的方式实现。管理线程是整个应用软件的管理中心，协调控制着各个线程之间的分工合作。其具体功能如下：每当织机运行一梭，也就是织机主轴转过一圈，编码器就会产生一定量的中断，每次外部中断服务程序结束后，都会唤醒其线程，它对织机当前状态下转过的圈数进行计数。如果当前是点动或开车状态时，织机每转过一定圈数，唤醒A/D采样进程，进行张力传感器数据采集；织机每转过另外一定圈数，唤醒控制算法调节张力进程。如果当前是慢车状态，并且是正反转状态下，开启送经卷取电机。数据采集线程和数据处理线程共享一个缓冲队列，数据采集线程向缓冲区中写入数据，数据处理线程从缓冲区中取数据。但两者在使用缓冲区队列时保持互斥，否则可能会导致在写入时产生数据覆盖，在读出时得到错误数据。通信线程就是调用串口驱动实现的一些函数。按钮处理线程主要实现织机的前后送经卷取等功能，工艺参数保存线程实现数据的掉电不丢失等。
Claims (3)
1.一种用于织造设备的经纱张力控制系统，其特征在于送经卷曲控制器分别与主控制器、转换模块、编码器相连接，张力传感器与转换模块相连接，送经卷曲控制器的内部模块连接关系为第一ARM嵌入式处理器分别与第一DC/DC转换器、第一复位电路、第一JTAG接口、第一外扩程序存储器、第一外扩数据存储器、辅存储器、第一实时时钟、第一RS232驱动器、控制平台IO口相连接，第一RS232驱动器与第一RS232接口相连接，第一DC/DC转换器与第一电源相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于织造设备的经纱张力控制系统，其特征在于所述的主控制器的内部模块连接关系为：第二ARM嵌入式处理器分别与第二DC/DC转换器、LCD驱动器、第二RS232驱动器、第二外扩数据存储器、第二外扩程序存储器、网络接口、IIC存储器、第二复位电路、CPLD协处理电路、8M有源晶振、第二实时时钟、第二JTAG接口相连接，第二DC/DC转换器与第二电源相连接，LCD驱动器与LCD显示器相连接，第二RS232驱动器与第二RS232接口相连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于织造设备的经纱张力控制系统，其特征在于所述的CPLD协处理电路的内部模块连接关系为：CPLD芯片分别与控制信号输出电路、织机按键信号输入电路、稳压电源、10针JTAG接口、光电编码器、12M有源晶振、第三复位电路、矩阵键盘、状态/故障信号输入电路相连接。
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