CN101418486B - 嵌入式电子提花机控制系统 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式电子提花机控制系统，包括：嵌入式CPU模块，用于协调并控制各个模块的工作；操作界面，用于建立人机界面，显示不同的工作状态和输入参数；系统设置和测试模块，用于设置系统的参数以及进行自我检测；花型文件存储模块，用于存储待加工的花型文件；同步信号检测模块，用于通过传感器检测之际状态，并发出控制命令；数据发送回检与选针控制驱动模块，用于把送出的数据再读取，并与送出的数据比对，并将释放出来的数据放大后控制选针动作。本发明提供一种能够降低生产成本、提高工作效率，安全可靠的嵌入式电子提花机控制系统。

Description

嵌入式电子提花机控制系统

技术领域

本发明涉及一种电子提花机控制系统。 

背景技术

早期的提花机控制系统大都是采用单片机来控制，其性能因本身的CPU限制变得非常有限。PC104十DOS的方式由于DOS操作系统本身功能的限制，只能实现最基本的提花功能。在花型存储、图形界面、网络等方面不能有质的飞跃，而且采用这种方案的很多提花机的花型的传输还得靠软盘这种古老的方式来实现。况且DOS操作系统已经淘汰。不能实现从花样信息的提取、存储、传输、校验、输出等一系列功能，现有技术中存在的缺陷：生产成本较高，工作效率偏低，纺织提花控制系统的数字化水平较低。 

发明内容

为了克服已有的提花机控制系统的生产成本高、工作效率低的不足，本发明提供一种能够降低生产成本、提高工作效率的嵌入式电子提花机控制系统。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种嵌入式电子提花机控制系统，包括：嵌入式CPU模块，用于协调并控制各个模块的工作；操作界面，用于建立人机界面，显示不同的工作状态和输入参数；系统设置和测试模块，用于设置系统的参数以及进行自我检测；花型文件存储模块，用于存储待加工的花型文件；同步信号检测模块，用于通过传感器检测之际状态，并发出控制 命令；数据发送回检与选针控制驱动模块，用于把送出的数据再读取，并与送出的数据比对，并将释放出来的数据进行放大后控制选针动作；在所述嵌入式CPU模块中，首先进行电控箱初始化操作，把需要织造的花型文件的相关参数和提综数据读入内存中；断电后开机，读取断电后保存的数据并显示出来，当接收到提花机发出的开车信号后，发送一梭提综数据传送到电磁阀前一级驱动器锁存，然后电控箱通过霍尔传感器检测同步信号，当织机转轴到达相应的角度时发出选纬信号，送出提花数据驱动电磁阀工作；并同时接收上一梭的提综数据反馈信号，与内存中的数据相比较，如发现错误则给出提示信号；检查是否织造完成，如果没有完成，则发送下一梭提综数据继续织造。 

作为优选的一种方案：所述嵌入式电子提花机控制系统还包括：文件操作模块，用于对选择的工作文件进行选择，设置，预览，修改，删除。 

作为优选的另一种方案：所述嵌入式电子提花机控制系统还包括：生产设置与监视模块，用于管理员设定运行的文件和产量，并支持两种类型的文件的导入或导出。 

进一步，所述嵌入式电子提花机控制系统还包括：统计管理模块，用于显示和保存提花机当前的生产状况。 

再进一步，所述嵌入式电子提花机控制系统还包括：断电保护与安全模块，用于进行密码身份确认，断电时保存当前的相关信息，采用许可证制度进行用户管理。 

本发明的技术构思为：采用PC104+WINCE嵌入式操作系统的结构，继承了Windows风格的UI操作界面，具有操作简单、功能全面、 智能化程度高、安全可靠、节省电力等特点，适合于不熟悉计算机的生产管理者和操作人员来使用。通过软件技术实现了从花样信息的提取、存储、传输、校验、输出等一系列功能，从而降低了生产成本，提高了工作效率，大大提高了纺织提花控制系统的数字化水平。整个软件系统的界面部分由登陆界面、主界面、生产监视界面、生产设置界面、系统测试界面、系统设置界面、文件操作界面和使用帮助界面组成。各个界面完成不同的控制任务和设置任务。 

本发明的有益效果主要表现在：能够降低生产成本、提高工作效率。 

附图说明

图1是嵌入式电子提花机控制系统的原理框图。 

图2是提花控制流程图。 

图3是嵌入式电子提花机控制系统的结构图 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。 

参照图1和图2，一种嵌入式电子提花机控制系统，包括：嵌入式CPU模块，用于协调并控制各个模块的工作；操作界面，用于建立人机界面，显示不同的工作状态和输入参数；系统设置和测试模块，用于设置系统的参数以及进行自我检测；花型文件存储模块，用于存储待加工的花型文件；同步信号检测模块，用于通过传感器检测之际状态，并发出控制命令；数据发送回检与选针控制驱动模块，用于把送出的数据再读取，并与送出的数据比对，并将释放出来的数据进行放大后控制选针动作；在所述嵌入式CPU模块中，首先进行电控箱初 始化操作，把需要织造的花型文件的相关参数和提综数据读入内存中；断电后开机，读取断电后保存的数据并显示出来，当接收到提花机发出的开车信号后，发送一纬提综数据，传送到电磁阀前一级驱动器锁存，然后电控箱通过霍尔传感器检测同步信号，当织机转轴到达相应的角度时发出选纬信号，送出提花数据驱动电磁阀工作；并同时接收上一梭的提综数据反馈信号，与内存中的数据相比较，如发现错误则给出提示信号；检查是否织造完成，如果没有完成，则发送下一纬提综数据继续织造。 

所述嵌入式电子提花机控制系统还包括：文件操作模块，用于对选择的工作文件进行选择，设置，预览，修改，删除。生产设置与监视模块，用于管理员设定运行的文件和产量，并支持一种类型的文件的导入或导出。统计管理模块，用于显示和保存提花机当前的生产状况。断电保护与安全模块，用于进行密码身份确认，以及断电时保存当前的相关信息，采用许可证制度进行用户管理。 

本实施例的软件系统的设计采用模块化方法和自顶向下的层次化的结构形式，通过软件技术实现了从花样信息的提取、存储、传输、校验、输出等一系列功能，从而降低了生产成本，提高了工作效率，大大提高了纺织提花控制系统的数字化水平。 

整个系统的基本结构，由嵌入式CPU模块、登陆、操作界面、系统设置与测试、同步信号检测、数据发送回检、选针控制驱动、统计与管理、花型文件的存储、文件操作生产设置与监视、断电保护与安全等组成。 

在登陆中，不同用户采用不同的密码登陆，一般情况下，每个生 产班组都会有自己一个唯一的密码，该密码由系统管理员在“系统设置界面”中设置，系统对用户输入密码的次数没有限制。用户以不同的生产班组登陆系统，将使其具有不同的操作权限。如果用户以生产班组A，生产班组B，生产班组C登陆本系统，那么“生产监视”，“使用帮助”和“注销”这三个按钮是可以操作的，其他按钮都是不可操作的，如果用户以管理员的身份登陆系统，那么所有按钮都是可操作的，包括“生产设置”、“系统测试”、“文件操作”。 

嵌入式CPU模块：嵌入式CPU模块包括CPU、程序存储器、数据存储器等基本电路，作为整个控制器的核心，运行控制台程序，协调并控制其它各个模块的正常工作。我们采用嵌入式工业主板PCC-3568，非常适合工业应用。 

操作界面：在工控领域，经常需要工作人员根据不同的状态采取相应的措施。因此，人机界面是必不可少的，它可以显示不同的工作状态，如故障报警等，还可以输入参数等。提花机显示部分为液晶显示，用来表示提花机的工作状态和工艺参数，如：花型名称、织机车速、织造数、维数等。 

系统的设置与测试模块：系统设置主要设置与用户的工作环境相关的一些参数，包括织机的运行方向(正织或反织)；电磁阀最大通电时间的设定；当前用户支持的工作文件类型(；界面的语言选择(当前只支持中文)；系统时间的设定；和管理员等密码的设定。系统将对用户设置的生产任务进行控制和监视，用户可以通过生产监视界面中显示的信息来获取当前的生产情况以及生产进度等等。 

测试模块主要用于管理员对本电子提花机系统进行日常维护时的 自我检测以及协助用户能快速定位电子提花机的故障位置。针对提花机数据大，电磁阀多，维护麻烦。本系统增强了系统的测试功能。测试共分为整体测试和组件测试两个部分。整体测试包含全部上下测试，交替上下测试，全部提起测试，全部放下测试，行循环测试，列循环测试。组件测试包括单针循环测试，单电磁阀循环测试，数据传输测试，手动驱动器测试，停撬信号测试，单行测试，单列测试，单电磁阀测试，单针测试，选纬信号测试。 

花型文件存储模块：花型模块用来传递前端CAD工作室设计的花型文件，采用U盘，也可通过网络传输。 

同步信号检测模块：同步信号检测模块通过传感器检测织机状态，发出控制信号。从综丝提升原理来看，电磁阀在一个工作周期内并不需要一直通电，只要在选针器最靠近横针位置前后一段时间，电磁阀通电即可。采用两个非接触霍尔感应器。数据的发送，电磁阀的执行执行明确的分开，在不同的时间段执行不同的动作，既提高了效率，也有效的节省了成本。 

采用三个光电开关和30度的挡片控制信号同步，当挡片挡住第一个光电开关时，发送提综数据(提花数据)，此时电磁阀不通电。当挡片挡住第二个光电开关时，这时候电磁阀通电，发送选纬信号。当第三个光电开关被挡住时，电磁阀断电。电磁阀通电时间可以调节第二个光电开关和第三个光电开关之间的距离来实现。在满足提花机正常工作的前提下，尽量缩短电磁阀通电时间，减少电力消耗。这一技术装置于电子提花机上，它使整机耗电大幅度下降，耗电是国内机的十分之一，比国外先进的史陶比尔电子提花机还要省二分之一。以一台 2688针的电子提花机为例计算：每台电子提花机每天工作20小时，那么国内一台电子提花机一天的最大耗电(20×8＝160hw)即160度。使用本实施例的《低能耗CZ电子提花机》却只要20×0.7千瓦＝14度。一台机一天省电146度，一台机一年就能节省电费3万多元。 

数据发送回检与选针控制驱动模块：选针驱动模块是提花机控制功能的实现部分，它包括数据差分串行传送、信号驱动放大、选针执行机构等几部分，电子提花机将前端CAD电脑设计的花样通过U盘送到提花机上，送出4路信号：时钟(clk)，数据(data)，数据锁存，输出使能。出于检验传输是否正确的需要，回检功能把送出的数据再读出来，然后与送出的数据对比，以确认数据的正确性。 

本控制器采用8位串行移位寄存器4094把串行数据变成并行数据，利用它的级连功能，把数据一直送到最后一个移位寄存器，然后给出一个使能信号就可以把所有的数据释放出来，释放出来的数据再经过达林顿管放大，就可以分别驱动提花机的电磁铁部件实现提经功能。电子提花机的提综数据采用串行发送，每一针新数据的输入，都会使上一针的数据输出。当整一纬提综数据发送完毕，上一纬的数据也输出完成。因此可以把输出的上一纬数据和文件的原数据进行比较，从而可以判断上一纬的数据是否被干扰损坏。原则上数据应该一致，如果不一致，则说明上一纬的提综数据被干扰。也就是说，上一纬的织物上有跳针。从而进行停车倒纬操作，使纺织工抽出错误纬，重新织造，保证织物品质。 

文件操作模块：支持两种文件类型EP文件和JC5文件。文件的选择，设置，预览，修改，删除。如果用户需要更改该文件起始纬数 和结束纬数。 

可以导入和导出工作文件，包括EP和JC5两种格式的文件。支持工作文件从移动存储器中导入到工控机中、从工控机中导出到移动存储器中、查看选种的工作文件以及从工控机的工作目录中把不用的工作文件删除。 

生产设置与监视模块：“生产设置界面”主要用于管理员设定运行的文件以及产量等等，系统将对用户设置的生产任务进行控制和监视，用户可以通过生产监视界面中显示的信息来获取当前的生产情况以及生产进度等等。生产监视共可以分为四个区域：生产参数显示区域、控制操作区域、控制器参数显示区域和控制器状态显示区域。 

生产参数包括生产文件、生产班组、文件针数、开始纬数、结束纬数、设定产量、班组产量。控制操作包括进一纬、退一纬、纬数跳转。 

控制器参数主要显示控制器运行时采集到的实时信息：同步转速(转/分钟)、当前纬数、当前产量，产量完成进度条动态实时显示了当前正在运行的织物文件的产量完成情况，整个进度条表示用户设定的该文件的总产量，当进度条达到100％时，表示该文件的所有产量完成。 

控制器状态显示，用图饰的方式显示了控制器的当前运行状态，直观易懂，采用不同的颜色显示运行正常、同步错误、数据错误、织机断经、织机断纬、织机停止。 

统计管理模块：统计管理模块包括用于显示和保存提花机当前的生产状况，方便生产管理，也便于日后查询，包括当前提花机的开停状 态、正在织造花纹、织机转速、纬数、长度(己织/待织)等数据。 

断电保护与安全模块：本控制器采用工控机和AT89C52、DS12C887芯片的方式进行，这个芯片本身具有自供电能力。AT89C52对DS12C887进行读写操作，当提花机开始运行时，工控机会通过RS232与发指令给AT89C52，初始化该芯片。织造开始后，当工控机检测到织机进一纬，通过命令向该芯片写入数据，使其保存的当前纬数加1。反之，当工控机检测到织机退一纬，则使其保存的当前纬数减1。突然断电时，由于该芯片具有自供电能力，所以能够保存当前纬数。当工控机再次启动时，通过查询该芯片，可以获取断电前的数据状态，从而恢复生产。 

为了便于管理，对生产工人进行分组。每组具有不同的权限。同时可以对总产量按组进行划分。每个组设置不同的密码，用户在使用前必须进行登陆，确保选择的组和输入的密码一致，才能进入系统进行后续操作。否则系统将给出错误提示。用户密码采用DES密码加密，存入磁盘上。当用户输入密码后，点击界面右边相应的设置按钮，用户设置的密码立即生效，在用户注销重新登陆时，必须使用新密码，否则无法登陆。 

由于该为了保护生产厂家的利益，机器出厂时，都加载有许可证，客户必须具备安全可靠熟练的操作，并达到厂家的要求(如付款期限，付款额度)后，才能获得许可证。否则，将自动停机，客户再也不能使用此提花机。本控制器采用工控机、AT89C52和DS12C887芯片的方式进行许可证控制。该芯片具有实时时钟功能，不随外界电源的消失而消失。在提花机出厂前，许可证通过DES加密，通过AT89C52 把加密数据入DS12C887的E2PROM。提花机运行时，由AT89C52读取DS12C887的当前时间，然后与设定的时间比较。如果超过保存时间，则认为许可证过期，将阻止用户继续生产，并提示客户从系统开发商获取新的许可证。 

提花过程如图2所示，首先，电控箱进行一系列的初始化，如初始化各寄存器等。然后，在内存中申请一块缓冲区，把需要织造的花型文件相关参数和提综数据读入内存中。如果是，断电后开机，读取断电后保存的数据并显示出来。当提花机发出开车信号后，发送一梭提综数据传送到电磁阀前一级驱动器锁存然后，电控箱通过霍尔传感器检测同步信号，当织机转轴到相应的角度时，发出选纬信号，送出提花数据(控制电磁阀的通电与不通电)，驱动电磁阀工作。同时，接收回上一梭的提综数据反馈信号，与内存中的数据相比较，如发现错误则给出提示信号。最后，检查是否织造完成。如果没有完成，则发送下一梭提综数据继续织造。 

在整个过程中，实时动态显示统计信息。如生产文件的相关信息生产班组“纬数，产量”、“同步转速”、“当前纬数”等。 

参照图3，提花机控制系统硬件结构由电源、嵌入式工业主板PCC-3568、一块PC/104接口的128路数字I/O卡PCM-9886、接口板、驱动主板、提花机选纬板、电磁阀驱动小板组成。 

Claims (5)

1.一种嵌入式电子提花机控制系统，其特征在于：所述嵌入式电子提花机控制系统包括：

嵌入式CPU模块，用于协调并控制各个模块的工作；

操作界面，用于建立人机界面，显示不同的工作状态和输入参数；

系统设置和测试模块，用于设置系统的参数以及进行自我检测；

花型文件存储模块，用于存储待加工的花型文件；

同步信号检测模块，用于通过传感器检测织机状态，并发出控制命令；

数据发送回检与选针控制驱动模块，用于把送出的数据再读取，并与送出的数据比对，并将释放出来的数据进行放大后控制选针动作；

在所述嵌入式CPU模块中，首先进行电控箱初始化操作，把需要织造的花型文件的相关参数和提综数据读入内存中；断电后开机，读取断电后保存的数据并显示出来，当接收到提花机发出的开车信号后，发送一梭提综数据传送到电磁阀前一级驱动器锁存，然后电控箱通过霍尔传感器检测同步信号，当织机转轴到达相应的角度时发出选纬信号，送出提花数据驱动电磁阀工作；并同时接收上一梭的提综数据反馈信号，与内存中的数据相比较，如发现错误则给出提示信号；检查是否织造完成，如果没有完成，则发送下一梭提综数据继续织造。

2.如权利要求1所述的嵌入式电子提花机控制系统，其特征在于：所述嵌入式电子提花机控制系统还包括：

文件操作模块，用于对选择的工作文件进行选择，设置，预览，修改，删除。

3.如权利要求1或2所述的嵌入式电子提花机控制系统，其特征在于：

所述嵌入式电子提花机控制系统还包括：

生产设置与监视模块，用于管理员设定运行的文件和产量，并支持EP文件和JC5文件的导入或导出。

4.如权利要求3所述的嵌入式电子提花机控制系统，其特征在于：所述嵌入式电子提花机控制系统还包括：

统计管理模块，用于显示和保存提花机当前的生产状况。

5.如权利要求1或2所述的嵌入式电子提花机控制系统，其特征在于：

所述嵌入式电子提花机控制系统还包括：

断电保护与安全模块，用于进行密码身份确认，以及断电时保存当前的相关信息，采用许可证制度进行用户管理。

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