CN102634924A - 全电脑圆纬机控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种全电脑圆纬机控制系统，包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元，人机交互单元与实时控制单元采用并行总线连接；实时控制单元与机构执行单元采用多路RS485总线和多节点CAN总线分别实现度目电机调节控制与各类气阀控制的数据通讯；人机交互单元中显示全电脑圆纬机控制系统的状态信息，用于编辑、存储及解析花形文件，用于编辑系统控制参数、测试各功能部件的动作；实时控制单元中，通过并行总线读取数据转换单元中的工艺动作信息，并存放到实时控制单元的外扩存储器中；所述机构执行单元中，进行选针器动作控制、度目调节动作控制和各类气阀动作控制。本发明花型编织范围大，更换速度快，缩短产品设计周期，且编织速度高，提高生产效率，并保证系统生产的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆纬机控制系统。
背景技术
电脑圆纬机广泛运用于针织行业，其控制系统主要由计算机花型准备系统和实时控制系统两部分组成。与人工进行编织或者依靠简单的电机拖动方式相比，电脑圆纬机能够降低操作者的劳动强度，并且能够满足各种不同原材料的加工需求，实现了自动化生产，降低了生产成本。
然而，普通的电脑圆纬机控制系统可靠性不高，且花型范围较小，更换花型速度慢，产品设计周期较长，编织速度较低，导致生产效率较低。
发明内容
为了克服已有电脑圆纬机控制系统的花型范围较小，更换花型速度慢，产品设计周期较长，编织速度较低，导致生产效率较低的不足，本发明提供一种花型编织范围大，更换速度快，缩短产品设计周期，且编织速度高，提高生产效率，并保证系统生产的可靠性的全电脑圆纬机控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种全电脑圆纬机控制系统，所述控制系统包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元，人机交互单元与实时控制单元采用并行总线连接；实时控制单元与机构执行单元采用多路RS485总线和多节点CAN总线分别实现度目电机调节控制与各类气阀控制的数据通讯；
所述人机交互单元中，显示全电脑圆纬机控制系统的状态信息，用于编辑、存储及解析花形文件，用于编辑系统控制参数、测试各功能部件的动作；编织工作前，将移动存储器内的花形文件存储导入到人机交互单元中，人机交互单元通过花形解析器将花形文件转换成对应的工艺动作信息，所述工艺动作信息包括编织动作信息和选针信息，通过并行总线将所述工艺动作信息放在数字逻辑控制单元；
所述实时控制单元中，通过并行总线读取数字逻辑控制单元中的工艺动作信息，并存放到实时控制单元的外扩存储器中；按照逻辑对各工艺动作信息进行协调调度：将主控存储器中的度目调节控制信息，通过多路RS485总线直接传送给度目调节控制单元，进行度目调节控制；将主控存储器中的三角气阀、纱嘴剪刀、选针气阀控制动作信息，通过CAN总线直接传送给三角气阀、纱嘴剪刀气阀、选针气阀控制单元，进行相应的气阀控制；将选针信息解析为相应的选针动作控制信息，分别传递到主控电机、罗拉运动电机、送纱电机，并以指定的速度、距离运动控制，以及结合相应的选针器进行协调的动作控制；
所述机构执行单元中，进行选针器动作控制、度目调节动作控制和各类气阀动作控制。
进一步，所述实时控制单元中，执行系统状态监视，并反馈给人机交互单元和机构执行单元。
再进一步，所述人机交互单元具有数据输入端和数据输出端，所述的数据输入端里连接有数据存储装置、输入键盘及触摸输入屏，所述数据输出端连接有液晶显示屏。
更进一步，所述实时控制单元中，用于通讯的模块包括与数字逻辑控制单元连接的并行总线接口和与机构执行单元连接的RS485总线与CAN总线接口；所述实时控制单元的输出端连接有电机驱动控制接口，分别包括主控制电机驱动器、罗拉电机驱动器和送纱电机驱动器；所述实时控制部分的信号检测接口连接有停止开关、针位零位传感器、撞针检测装置、纱嘴断线检测装置及用于反馈电机运行状态的编码器。
所述机构执行单元中，选针器控制连接到数字逻辑控制单元的选针器接口，由实时控制器根据选针动作信息进行控制；度目调节控制连接有24个电机，分为4个控制电路，每个电路6个电机，并均配置控制器，且每个控制电路与实时控制单元进行RS485总线通讯连接，形成4路RS485总线通讯；气阀控制分别连接有24路三角气阀、24路纱嘴剪刀气阀、24路选针气阀，根据气阀控制的共性，以8路气阀为一个控制单元，共设定为9个气阀控制单元，并各控制单元均配置控制器，且各控制单元与实时控制单元采用多节点CAN总线通讯连接。
所述数字逻辑控制单元配置有数字逻辑控制器，所述数字逻辑控制器的输入输出端采用并行总线形式与人机交互单元、实时控制单元进行数据交换；所述数字逻辑控制器内部集成了存储器，用于存储人机交互的数据存储；所述数字逻辑控制器的输出端连接选针器，根据实时控制单元控制器的逻辑控制动作分别对24路选针器进行控制。
所述数字逻辑控制单元控制器的存储器采用了双口RAM技术，人机交互单元与实时控制单元控制器可独立进行读写操作，不受干扰。
所述人机交互单元连接有以太网接口。
所述人机交互单元连接有USB接口。
所述人机交互单元为PC机。
本发明的有益效果主要表现在：本发明全电脑圆纬机控制系统采用三层分布式结构设计，包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元，其实现了高速、精确的控制编织，且缩短了产品设计周期，提高了系统的生产效率和可靠性。人机交互单元可直接对花形文件进行编辑、存储并解析，提高了花形更换速度，缩短了产品设计周期；双口RAM技术的数字逻辑控制单元，可实现花形文件传输的同时读写，提高了系统数据交换效率；系统采用多路RS485总线和多节点CAN总线对执行机构单元进行数据通讯，具有高可靠性和良好的错误检错能力，大大提高了本发明全电脑圆纬机控制系统的生产效率和可靠性。
附图说明
图1是本发明全电脑圆纬机控制系统的原理框图。
图2是本发明全电脑圆纬机控制系统的电机驱动接口。
图3是本发明全电脑圆纬机控制系统的信号检测接口。
图4是全电脑圆纬机控制系统的度目调节控制单元。
图5是全电脑圆纬机控制系统的气阀控制单元。
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～图5，一种全电脑圆纬机控制系统，主要由人机交互管理层、实时主控层、机构执行层等三层分布式组成，包括人机交互单元、实时控制单元(数字逻辑控制器+ARM控制器)和机构执行单元(ARM控制器)。人机交互单元与实时控制单元通过并行总线进行数据交互；实时控制单元与机构执行单元的度目电机控制单元采用4路RS485总线进行数据交换，与三角气阀、纱嘴剪刀气阀、选针气阀控制单元采用CAN总线通讯方式。
所述人机交互单元连接有显示屏、触摸屏、输入键盘、以太网(LAN)接口、USB接口、存储模块、并行总线接口、以及花型解析器(图中未示)。所述人机交互单元主要功能是实现系统人机交互层的管理，提供友好的人机交互界面。所述人机界面主要功能还包括本发明全电脑圆纬机控制系统状态信息的显示、花形文件的编辑、花形文件的存储及管理、系统控制参数的编辑、各功能部件动作的测试、并行总线的数据通讯、花形数据文件的解析等。所述人机交互单元通过以太网(LAN)接口连接到Ethernet，可通过标准的网络连接很快将花形文件传送到制定的加工机器，提高了生产效率。
所述实时控制单元采用多芯片控制的方法，配置有数字逻辑控制单元的数字逻辑控制器与实时控制单元的控制器(ARM)。所述数字逻辑控制单元的数字逻辑控制器连接有并行总线接口与选针器驱动接口。所述并行总线接口与数字逻辑控制器的存储器结合以实现上位机与实时控制器的同时读写操作，即实现双口RAM技术，所述选针器驱动接口由实时控制器进行驱动，分2组驱动接口控制系统24路选针器的动作。所述实时控制单元的控制器连接有并行总线接口以实现人机交互的功能，连接有4路RS485总线实现与所述度目电机控制的进行数据通讯，连接有2路CAN总线以实现三角气阀、纱嘴剪刀气阀、选针气阀控制单元的数据通讯；如图2中，所述实时控制器连接有3路电机驱动接口，均采用脉冲发送模块的形式分别驱动主控电机驱动器、罗拉电机驱动器、送纱电机驱动器；如图3中，所述实时控制器并连接有信号检测接口，包括停止开关、针位零位传感器、撞针检测装置、纱嘴断线检测装置及用于反馈电机运行状态的编码器，以检测系统相关传感器的状态，保证系统的可靠性。
所述机构执行单元包括选针器控制、度目电机控制、三角气阀控制、纱嘴剪刀气阀控制、选针气阀控制。所述选针器控制共有24路选针器，并通过分2组选针器驱动接口由实时控制器进行选针动作控制；如图4中，所述度目电机控制共有24个电机，分为4组控制电路，每组电路控制6个电机，并配置1个控制器，且每组控制电路与实时控制单元进行RS485总线通讯连接，形成4路RS485总线通讯；如图5中，所述24路三角气阀、24路纱嘴剪刀气阀、24路选针气阀根据气阀控制的共性，将其均分为9组气阀控制组，每组8路气阀，且每组配置有1个控制器，并采用所节点CAN总线通讯方式实现各自气阀的动作控制。这种控制方法大大提高了系统控制的快速性、实时灵活性，保证了系统的可靠性。
下面详述本发明全电脑圆纬机控制系统的控制方法：
第一步，所述人机交互单元将U盘内数据通过USB接口导入花形文件，并存储到计算机的存储器内，通过人机交互单元的花型解析器将花型文件转换成对应的编织动作信息(机械动作、纱嘴、电机速度、度目调节等工艺信息)和选针信息(决定当前由哪行针参与编织，哪些针参与度目调节，哪些针参与翻针等信息)，这些信息通过双口RAM进行数据交换，存储在实时控制器的外扩存储器中；
第二步，通过4路RS485总线通讯，实时控制器按照指定格式将外扩存储器中的度目调节信息传送到4组度目电机控制电路的控制器，度目电机控制器分别实现对24个度目电机调节控制；
第三步，通过CAN数据通讯，实时控制器按照指定格式将各气阀控制信息传送到9组气阀控制组，各组气阀控制组以CAN节点形式进行数据通讯，且各组的控制器根据相应的信息实现8路气阀的动作控制，从而实现系统72路气阀动作控制。
第四步，所述实时控制器根据存储器中的选针信息，通过电机驱动接口，发送到主控制电机驱动器、罗拉电机驱动器、送纱电机驱动器，并以指定的速度、运动距离运行；通过选针器驱动接口，实现选针器的针动作控制，
第五步，所述实时控制单元的实时控制器除了按逻辑协调控制以上任务之外，还执行系统状态监视。监视的信息主要有：控制系统状态、针位当前位置及零位状态、是否有停机信号、电机归零状态、限位开关信号；监视断纱报警、撞针报警、是否有选针漏选或相关异常信号等。实时控制器通过采集这些信号，立即进行异常处理响应，或者立即反馈给人机交互单元。
综上所述，本发明全电脑圆纬机控制系统包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元，其实现了高速、精确的控制编织，且缩短了产品设计周期，提高了系统的生产效率和可靠性。人机交互单元可直接对花形文件进行编辑、存储并解析，提高了花形更换速度，缩短了产品设计周期；采用双口RAM技术的数字逻辑控制单元，可实现花形文件传输的同时读写，提高了系统数据交换效率；系统采用多路RS485总线和多节点CAN总线对执行机构单元进行数据通讯，具有高可靠性和良好的错误检错能力，大大提高了本发明全电脑圆纬机控制系统的生产效率和可靠性。
本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者相似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述控制系统包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元，人机交互单元与实时控制单元采用并行总线连接；实时控制单元与机构执行单元采用多路RS485总线和多节点CAN总线分别实现度目电机调节控制与各类气阀控制的数据通讯；
所述人机交互单元中，显示全电脑圆纬机控制系统的状态信息，用于编辑、存储及解析花形文件，用于编辑系统控制参数、测试各功能部件的动作；编织工作前，将移动存储器内的花形文件存储导入到人机交互单元中，人机交互单元通过花形解析器将花形文件转换成对应的工艺动作信息，所述工艺动作信息包括编织动作信息和选针信息，通过并行总线将所述工艺动作信息放在数字逻辑控制单元；
所述实时控制单元中，通过并行总线读取数字逻辑控制单元中的工艺动作信息，并存放到实时控制单元的外扩存储器中；按照逻辑对各工艺动作信息进行协调调度：将主控存储器中的度目调节控制信息，通过多路RS485总线直接传送给度目调节控制单元，进行度目调节控制；将实时主控存储器中的三角气阀、纱嘴剪刀气阀、选针气阀控制动作信息，通过CAN总线直接传送给三角气阀、纱嘴剪刀气阀、选针气阀控制单元，进行相应的气阀控制；将选针信息解析为相应的选针动作控制信息，分别传递到主控电机、罗拉运动电机、送纱电机，并以指定的速度、距离运动控制，以及结合相应的选针器进行协调的动作控制；
所述机构执行单元中，进行选针器动作控制、度目调节动作控制和各类气阀动作控制。
2.如权利要求1所述的全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述实时控制单元中，执行系统状态监视，并反馈给人机交互单元和机构执行单元。
3.如权利要求1或2所述的全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述人机交互单元具有数据输入端和数据输出端，所述的数据输入端里连接有数据存储装置、输入键盘及触摸输入屏，所述数据输出端连接有液晶显示屏。
4.如权利要求1或2所述的全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述实时控制单元中，用于通讯的模块包括与数字逻辑控制单元连接的并行总线接口和与机构执行单元连接的RS485总线与CAN总线接口；所述实时控制单元的输出端连接有电机驱动控制接口，分别包括主控制电机驱动器、罗拉电机驱动器和送纱驱动器；所述实时控制部分的信号检测接口连接有停止开关、针位零位传感器、撞针检测装置、纱嘴断线检测装置及用于反馈电机运行状态的编码器。
5.如权利要求1或2所述的全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述机构执行单元中，选针器控制连接到数字逻辑控制单元的选针器驱动接口，由实时控制器根据选针动作信息进行控制；度目调节控制连接共有24个电机，分为4组控制电路，每组电路控制6个电机，并配置1个控制器，且每组控制电路与实时控制单元进行RS485总线通讯连接，形成4路RS485总线通讯；气阀控制分别连接有24路三角气阀、24路纱嘴剪刀气阀、24路选针气阀，根据气阀控制的共性，以8路气阀为一个控制单元，共设定为9个气阀控制单元，并各控制单元均配置控制器，且各控制单元与实时控制单元采用多节点CAN总线通讯连接。
6.如权利要求4所述的全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述数字逻辑控制单元配置有数字逻辑控制器，所述数字逻辑控制器的输入输出端采用并行总线形式与人机交互单元、实时控制单元进行数据交换；所述数字逻辑控制器内部集成了存储器，用于存储人机交互的数据存储；所述数字逻辑控制器的输出端连接选针器，根据实时控制单元控制器的逻辑控制动作分别对24个选针器进行控制。
7.如权利要求6所述的全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述数字逻辑控制单元控制器的存储器采用双口RAM技术，人机交互单元与实时控制单元控制器独立进行读写操作。
8.如权利要求1或2所述的全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述人机交互单元连接有以太网接口。
9.如权利要求1或2所述的全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述人机交互单元连接有USB接口。
10.如权利要求1或2所述的全电脑圆纬机控制系统，其特征在于：所述人机交互单元为PC机。
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