CN103592876B - 一种使用于经编行业的电子横移控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种使用于经编行业的电子横移控制系统，包括工控机、横移控制器、光电编码器、运动控制器、步进驱动器、步进电机以及花梳梳栉，所述运动控制器用于将横移控制器传输过来的工艺数据转化为有特定规律的脉冲控制信号以及方向控制信号并驱动控制步进驱动器动作，所述步进驱动器根据运动控制器的脉冲控制信号以及方向控制信号，驱动步进电机动作，所述步进电机的输出端连接有一丝杆，所述花梳梳栉上设有与该丝杆相适配的螺母。本发明还公开了使用于经编行业的电子横移控制方法。本发明不仅结构较为简单，故障率低，位移精度高，维护容易，运行速度较电子机械横移快1.5～2倍，而且系统价格只有伺服电机横移控制系统的1/3。
Description
技术领域
本发明涉及经编机的横移控制系统，尤其是指一种经编行业使用的步进电子横移控制系统及控制方法。
背景技术
经编机是一种把平行排列的经纱编织成为经编针织物的针织机。经编机主要由编织机构、梳栉横移机构、送经机构、牵拉卷取机构和传动机构组成。其中梳栉横移机构的作用在于使梳栉在成圈过程中按照针织物组织的要求横移，将经纱垫于针上，以便织成具有一定组织结构的针织物。
就目前而言，梳栉横移机构一般包括机械梳栉横移机构和电子梳栉横移机构。自从1775年英国的Crane发明第一台特里科经编机时，机械式梳栉横移机构就产生了，它技术成熟，运行稳定可靠，能够很好地满足梳栉横移机构运动的要求，直到现在在各种经编机上仍有着十分广泛的应用。随着科技的发展和进步，特别是机电一体化、电机技术、电子控制、液压传动等高新技术日新月异地变化，以及人们对高效率、高档次产品的追求，相继出现了几种电子梳栉横移机构。
就目前而言，国内厂家使用得比较广泛的横移控制系统主要采用电子机械式横移控制系统和伺服电机横移控制系统，其中电子机械式横移控制系统是指通过机械装置本身实现控制花梳梳栉位移的机械结构，动作执行元件是机械零件，目前占主流的产品是SU横移控制系统。伺服电机横移控制系统指的是通过伺服电机和伺服驱动器来控制花梳梳栉位移的横移控制系统，动作执行元件是伺服电机和伺服驱动器。电子机械式横移控制系统存在着如下的缺陷：1、机械结构复杂，维修周期长，故障率较高；2、工艺切换周期7～10天，每次切换工艺都要对机械部份进行重新安装和调整；3、运行速度慢，复杂的机械结构决定了它不能在较高的速度下运转，一般为150～400rpm，无法进一步提高生产效率；4、控制软件在DOS下运行，操作繁锁，需要培训专人进行操作。伺服电机横移控制系统虽然相对于电子机械式横移控制系统能够有效地克服上述四方面的问题，但是其价格较高，难以进行大规模的推广应用。
发明内容
本发明提供一种使用于经编行业的电子横移控制系统及控制方法，其主要目的在于克服原有电子机械式横移控制系统存在的机械结构复杂、故障率高以及无法在较高的速度下运转等缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种使用于经编行业的电子横移控制系统，包括工控机1、横移控制器2、光电编码器3、运动控制器4、步进驱动器5、步进电机6以及花梳梳栉7；所述工控机1是一台内设相应的花梳控制驱动软件的普通工业控制计算机，所述工控机1上设有能与所述横移控制器2进行数据通讯的第一数据通讯接口11以及用于读取工艺文件的第二数据通讯接口12；所述光电编码器3用于确定经编机主轴的位置信息并将该位置信息发送到所述横移控制器2；所述横移控制器2上设有用于接收工控机1下传的工艺数据的第三数据通讯接口21，该第三数据通讯接口21与所述第一数据通讯接口11相连；所述运动控制器4用于将横移控制器2传输过来的工艺数据转化为有特定规律的脉冲控制信号以及方向控制信号并驱动控制步进驱动器5动作；所述步进驱动器5根据运动控制器4的脉冲控制信号以及方向控制信号，驱动步进电机6动作；所述步进电机6的输出端连接有一丝杆，所述花梳梳栉7上设有与该丝杆相适配的螺母。
进一步的，所述横移控制器2与运动控制器4之间通过光纤连接。
进一步的，所述第二数据通讯接口12为USB数据通讯接口。
进一步的，所述横移控制器2内设置有32位的ARM嵌入式处理器，所述运动控制器4内设置有32位的ARM嵌入式处理器。
进一步的，所述第一数据通讯接口11和第三数据通讯接口21均为RS232数据通讯接口。
进一步的，所述横移控制器2同时与128块运动控制器4相接。
一种使用于经编行业的电子横移控制方法，包括以下步骤：
a、打开工控机1内的花梳控制驱动软件，并且通过第二数据通讯接口12读入工艺文件数据；
b、工控机1通过第一数据通讯接口11与第三数据通讯接口21的传输配合，将从步骤a中获得的工艺文件数据下载到横移控制器2内；
c、启动经编机的机械部分后，光电编码器3获取经编机主轴的位置信息并将该位置信息发送到横移控制器2；
d、横移控制器2根据从光电编码器3获得的位置信息，将从步骤b中下载到的工艺文件数据按工艺顺序逐行读出，并发送到运动控制器4；
e、运动控制器4将传输过来的工艺文件数据转换成脉冲控制信号以及方向控制信号，并向步进驱动器5输出；
f、步进驱动器5根据从运动控制器4中获得的脉冲控制信号以及方向控制信号，控制步进电机6带动丝杆转动；
g、丝杆通过与其适配的螺母将其自身的旋转运动转换成螺母的直线运动，从而实现对花梳梳栉7的一次横移控制；
h、重复步骤d至步骤g直到完成整个工艺。
进一步的，在步骤d中所述横移控制器2与运动控制器4之间通过光纤连接，该光纤采用双向通讯，该双向通讯包括横移控制器2向运动控制器4发送数据以及横移控制器2接收运动控制器4反馈信息。
进一步的，在步骤d中所述横移控制器2在运行过程中不断向工控机1反馈运动控制器4当前运行状态，并在工控机1的界面中显示。
进一步的，还包括停止步骤，该停止步骤包括，通过工控机1向横移控制器2发出停止信号，横移控制器2根据该信号停止步骤d的运行。
和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:
1、本发明采用步进电机对花梳梳栉进行横移控制，通过丝杆将旋转运动转为直线运动，推动花梳梳栉位移，因而相对于现有的电子机械式横移控制系统，不仅结构较为简单，故障率低，位移精度高，维护容易，而且运行速度较电子机械横移快1.5～2倍，工艺切换周期短，3分钟内切换完成。另外本发明相对现有的伺服电机横移控制系统，价格更加便宜，系统价格只有伺服电机横移控制系统的1/3，大幅节约用户投入成本，因而在实际的推广应用中具有极大地前景。
2、本发明通过在横移控制器2与运动控制器4之间设置光纤进行通讯，不仅大大地提高了系统的数据传输速度，而且系统的稳定性好，抗干扰能力强，设备硬件数量可以减少70%左右。另外通过整合光纤通讯技术后，各部件间只使用少量光纤线进行简单连接，可维护性大为提高，一定程度上可以避免由于掉线断裂而产生的故障，进而避免因故障而产生错误花纹所带来的损失。
3、本发明可以采用基于WINDOWS的控制软件，相对于原系统来说界面友好，操作简单，本发明中所述工控机上设有USB数据通讯接口，通过USB导入工艺文件，速度快，可靠性高。
4、在本发明中，所述横移控制器2与运动控制器4使用32位高性能的ARM嵌入式处理器，其数据处理性能强大，配合横移控制器2与运动控制器4之间的光纤，可以大大地提升系统的运行速度以及控制能力，据本申请人进行实验调试，本发明基于10Mb/S的光纤通讯界面，运行速度可以提高到600～800rpm，因而相对于电子机械式横移控制系统，本发明在同样的时间里可以产生更多的经济效益。
附图说明
图1为本发明中上述使用于经编行业的电子横移控制系统的电原理框图。
图2为本发明中使用于经编行业的电子横移控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
参照图1。一种使用于经编行业的电子横移控制系统，包括工控机1、横移控制器2、光电编码器3、运动控制器4、步进驱动器5、步进电机6以及花梳梳栉7。所述工控机1是一台内设相应的花梳控制驱动软件的普通工业控制计算机，所述工控机1上设有能与所述横移控制器2进行数据通讯的第一数据通讯接口11以及用于读取工艺文件的第二数据通讯接口12，其中所述第一数据通讯接口11为RS232数据通讯接口，所述第二数据通讯接口12为USB数据通讯接口。所述光电编码器3用于确定经编机主轴的位置信息并将该位置信息发送到所述横移控制器2。所述横移控制器2上设有用于接收工控机1下传的工艺数据的第三数据通讯接口21，该第三数据通讯接口21为RS232数据通讯接口，并且该第三数据通讯接口21与所述第一数据通讯接口11相连。所述运动控制器4用于将横移控制器2传输过来的工艺数据转化为有特定规律的脉冲控制信号以及方向控制信号并驱动控制步进驱动器5动作。所述步进驱动器5根据运动控制器4的脉冲控制信号以及方向控制信号，驱动步进电机6动作；所述步进电机6的输出端连接有一丝杆，所述花梳梳栉7上设有与该丝杆相适配的螺母。
参照图1。所述横移控制器2与运动控制器4之间通过光纤8连接，通过在横移控制器2与SU驱动器4之间设置光纤7进行通讯，不仅大大地提高了系统的数据传输速度，而且系统的稳定性好，抗干扰能力强，设备硬件数量可以减少70%左右。另外通过整合光纤通讯技术后，各部件间只使用少量光纤线进行简单连接，可维护性大为提高，一定程度上可以避免由于掉线断裂而产生的故障，进而避免因故障而产生错误花纹所带来的损失。所述步进驱动器5与运动控制器4之间通过光纤9连接，运动控制器4转化的有特定规律的脉冲控制信号以及方向控制信号可以通过光纤9以并行通讯的方式传送到步进驱动器5。所述横移控制器2与运动控制器4使用32位高性能的ARM嵌入式处理器，其数据处理性能强大，配合横移控制器2与运动控制器4之间的光纤，可以大大地提升系统的运行速度以及控制能力，据本申请人进行实验调试，本发明基于10Mb/S的光纤通讯界面，运行速度可以提高到600～800rpm，因而相对于电子机械式横移控制系统，本发明在同样的时间里可以产生更多的经济效益。在本实施例中，所述横移控制器2最多可以同时与128块运动控制器4相接。
参照图1和图2。本发明中上述使用于经编行业的电子横移控制系统工作过程与使用于经编行业的电子横移控制方法实质上是相一致的，因此下面结合上述使用于经编行业的电子横移控制系统来对使用于经编行业的电子横移控制方法进行详细叙述。一种使用于经编行业的电子横移控制方法，包括以下步骤：
a、打开工控机1内的花梳控制驱动软件，并且通过第二数据通讯接口12读入工艺文件数据，本步骤中的第二数据通讯接口12优选USB数据通讯接口，通过USB导入工艺文件，速度快，可靠性高。
b、工控机1通过第一数据通讯接口11与第三数据通讯接口21的传输配合，将从步骤a中获得的工艺文件数据下载到横移控制器2内，本步骤中的第一数据通讯接口11与第三数据通讯接口21均采用RS232数据通讯接口，可以方便进行并行数据的传输和控制。
c、启动经编机的机械部分后，光电编码器3获取经编机主轴的位置信息并将该位置信息发送到横移控制器2。
d、横移控制器2根据从光电编码器3获得的位置信息，将从步骤b中下载到的工艺文件数据按工艺顺序逐行读出，并发送到运动控制器4。在本步骤中所述横移控制器2与运动控制器4之间通过光纤连接，该光纤采用双向通讯，该双向通讯包括横移控制器2向运动控制器4发送数据以及横移控制器2接收运动控制器4反馈信息。在本步骤中所述横移控制器2在运行过程中不断向工控机1反馈运动控制器4当前运行状态，并在工控机1的界面中显示。
e、运动控制器4将传输过来的工艺文件数据转换成脉冲控制信号以及方向控制信号，并向步进驱动器5输出。
f、步进驱动器5根据从运动控制器4中获得的脉冲控制信号以及方向控制信号，控制步进电机6带动丝杆转动。
g、丝杆通过与其适配的螺母将其自身的旋转运动转换成螺母的直线运动，从而实现对花梳梳栉7的一次横移控制。
h、重复步骤d至步骤g直到完成整个工艺。
当有必要进行停止操作的时候，使用者可以启动停止步骤，即在工控机1的输入界面上点击停止的操作，这时工控机1便向横移控制器2发出停止信号，横移控制器2便根据该信号停止步骤d的运行。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种使用于经编行业的电子横移控制系统，其特征在于：包括工控机（1）、横移控制器（2）、光电编码器（3）、运动控制器（4）、步进驱动器（5）、步进电机（6）以及花梳梳栉（7）；所述工控机（1）是一台内设相应的花梳控制驱动软件的普通工业控制计算机，所述工控机（1）上设有能与所述横移控制器（2）进行数据通讯的第一数据通讯接口（11）以及用于读取工艺文件的第二数据通讯接口（12）；所述光电编码器（3）用于确定经编机主轴的位置信息并将该位置信息发送到所述横移控制器（2）；所述横移控制器（2）上设有用于接收工控机（1）下传的工艺数据的第三数据通讯接口（21），该第三数据通讯接口（21）与所述第一数据通讯接口（11）相连；所述运动控制器（4）用于将横移控制器（2）传输过来的工艺数据转化为有特定规律的脉冲控制信号以及方向控制信号并驱动控制步进驱动器（5）动作；所述步进驱动器（5）根据运动控制器（4）的脉冲控制信号以及方向控制信号，驱动步进电机（6）动作；所述步进电机（6）的输出端连接有一丝杆，所述花梳梳栉（7）上设有与该丝杆相适配的螺母。
2.如权利要求1所述一种使用于经编行业的电子横移控制系统，其特征在于：所述横移控制器（2）与运动控制器（4）之间通过光纤连接。
3.如权利要求1所述一种使用于经编行业的电子横移控制系统，其特征在于：所述第二数据通讯接口（12）为USB数据通讯接口。
4.如权利要求1所述一种使用于经编行业的电子横移控制系统，其特征在于：所述横移控制器（2）内设置有32位的ARM嵌入式处理器，所述运动控制器（4）内设置有32位的ARM嵌入式处理器。
5.如权利要求1所述一种使用于经编行业的电子横移控制系统，其特征在于：所述第一数据通讯接口（11）和第三数据通讯接口（21）均为RS232数据通讯接口。
6.如权利要求1-5中任意一项所述一种使用于经编行业的电子横移控制系统，其特征在于：所述横移控制器（2）同时与128块运动控制器（4）相接。
7.一种使用于经编行业的电子横移控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、打开工控机（1）内的花梳控制驱动软件，并且通过第二数据通讯接口（12）读入工艺文件数据；
b、工控机（1）通过第一数据通讯接口（11）与第三数据通讯接口（21）的传输配合，将从步骤a中获得的工艺文件数据下载到横移控制器（2）内；
c、启动经编机的机械部分后，光电编码器（3）获取经编机主轴的位置信息并将该位置信息发送到横移控制器（2）；
d、横移控制器（2）根据从光电编码器（3）获得的位置信息，将从步骤b中下载到的工艺文件数据按工艺顺序逐行读出，并发送到运动控制器（4）；
e、运动控制器（4）将传输过来的工艺文件数据转换成脉冲控制信号以及方向控制信号，并向步进驱动器（5）输出；
f、步进驱动器（5）根据从运动控制器（4）中获得的脉冲控制信号以及方向控制信号，控制步进电机（6）带动丝杆转动；
g、丝杆通过与其适配的螺母将其自身的旋转运动转换成螺母的直线运动，从而实现对花梳梳栉（7）的一次横移控制；
h、重复步骤d至步骤g直到完成整个工艺。
8.如权利要求7所述一种使用于经编行业的电子横移控制方法，其特征在于：在步骤d中所述横移控制器（2）与运动控制器（4）之间通过光纤连接，该光纤采用双向通讯，该双向通讯包括横移控制器（2）向运动控制器（4）发送数据以及横移控制器（2）接收运动控制器（4）反馈信息。
9.如权利要求8所述一种使用于经编行业的电子横移控制方法，其特征在于：在步骤d中所述横移控制器（2）在运行过程中不断向工控机（1）反馈运动控制器（4）当前运行状态，并在工控机（1）的界面中显示。
10.如权利要求8所述一种使用于经编行业的电子横移控制方法，其特征在于：还包括停止步骤，该停止步骤包括，通过工控机（1）向横移控制器（2）发出停止信号，横移控制器（2）根据该信号停止步骤d的运行。
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