CN104765293A - 一种多总线架构无缝内衣机控制系统 - Google Patents

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彭来湖
万中魁
胡旭东
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Abstract

本发明公开了一种多总线架构无缝内衣机控制系统，包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元；其中所述人机交互单元与实时控制单元之间通过并行总线相连；所述实时控制单元与机构执行单元之间分别通过RS485总线、CAN总线或光耦隔离电路相连，实现数据传输。本发明采用多总线多节点控制方式，提高系统稳定性、实时性、抗干扰能力和扩展性，从而提高无缝内衣机编织效率。

Description

一种多总线架构无缝内衣机控制系统
技术领域
    本发明涉及一种无缝内衣机控制系统，尤其涉及一种多总线架构无缝内衣机控制系统，属于电子控制领域。
背景技术
   无缝针织内衣机是一种集约化控制的机电一体化针织设备，专门用于编织高档无缝全成形针织内衣产品。由于人们对无缝内衣的需求量逐渐增大和质量要求逐渐提高，无缝针织内衣机的要求进一步提高。目前国内无缝内衣机的控制系统存在实时性不高、抗干扰性不强、选针准确性低等问题，会导致控制线路复杂，驱动电路间相互干扰，性能不稳定。为了进一步提高国产无缝针织内衣机的设计与生产技术，缩小与国外先进技术的差距，开展对无缝针织内衣机的研究，是发展现代针织产业的需要，具有良好的现实意义。
发明内容
 本发明的目的在于提供了一种多总线架构无缝内衣机控制系统，旨在解决国内已有无缝内衣机控制系统的编织速度较低，实时性不高，抗干扰能力不强，扩展性差，生产效率低的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
 一种多总线架构无缝内衣机控制系统，包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元；其中所述人机交互单元与实时控制单元之间通过并行总线相连；所述实时控制单元与机构执行单元之间分别通过RS485总线、CAN总线或光耦隔离电路相连，实现数据传输。
    所述人机交互单元包括基于WinCE系统的ARM芯片，所述的基于WinCE系统的ARM芯片通过线路分别与液晶显示屏、触摸屏、键盘和USB接口相连；所述液晶显示屏用于显示无缝内衣机控制系统的运行状态；所述触摸屏和键盘用于实现运行状态的选择、功能的设定和参数的编辑；所述USB接口用于实现花型文件和程序升级文件的输入输出。
 所述实时控制单元包括基于Cortex-M4内核的ARM芯片，所述基于Cortex-M4内核的ARM芯片通过并行总线与FPGA处理单元相连；所述基于Cortex-M4内核的ARM芯片通过线路与NOR FLASH存储器连接；所述的FPGA处理单元还通过线路与基于WinCE系统的ARM芯片相连，所述的FPGA处理单元用于实现人机交互单元与实时控制单元之间的数据传输；所述NOR FLASH存储器用于花型文件的存储；所述基于Cortex-M4内核的ARM芯片通过线路与机构执行单元相连。
     所述机构执行单元包括伺服电机、传感器、气阀、选针器、步进电机、输纱器和弹性纱线输纱器；其中所述的伺服电机通过线路与伺服驱动电路相连；所述的传感器通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片相连；所述的气阀通过线路与气阀驱动电路相连；所述的选针器通过线路与选针器驱动电路相连；所述的步进电机通过线路与步进电机驱动电路相连；所述的输纱器通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片相连；所述的弹性纱线输纱器通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片相连；所述伺服驱动电路通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片；所述气阀驱动电路、选针器驱动电路分别通过RS485总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片相连；所述的步进电机驱动电路通过CAN总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片相连。其中所述伺服电机由伺服驱动电路控制；所述伺服驱动电路接收基于Cortex-M4内核的ARM芯片的信息，伺服电机转动，从而带动针筒转动；所述传感器通过光耦隔离与实时控制单元连接，反馈内衣机的运行状态；所述气阀和选针器分别由气阀驱动电路和选针器驱动电路控制，所述气阀驱动电路和选针器驱动电路通过RS485总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片进行数据通讯；所述步进电机由步进电机驱动电路控制，所述步进电机驱动电路通过CAN总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片进行数据通讯；所述输纱器和弹性纱线输纱器分别通过光耦隔离与基于Cortex-M4内核的ARM芯片连接，用于控制纱线的传输和张力的调节。
 本发明的有益效果是：本发明多总线架构无缝内衣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。且采用多总线多节点的控制方式，实现了高速准确的编织，提高了系统的稳定性、实时性、抗干扰能力，每路节点数可适当增加，以满足不同机器的控制需求，提高扩展性，从而提高无缝内衣机编织效率。
附图说明
    图1是本发明无缝内衣机控制系统的原理框图；
    图2是本发明无缝内衣机控制系统的多总线架构。
具体实施方式
实施例1
 本实施例的一种多总线架构无缝内衣机控制系统，如图1所示，包括人机交互单元1、实时控制单元2和机构执行单元3；其中所述人机交互单元1与实时控制单元2之间通过并行总线相连；所述实时控制单元2与机构执行单元3之间分别通过RS485总线、CAN总线或光耦隔离电路相连，实现数据传输。
    所述人机交互单元1包括基于WinCE系统的ARM芯片21型号为S3C6410，所述的基于WinCE系统的ARM芯片21通过线路分别与液晶显示屏4、触摸屏5、键盘6和USB接口7相连；所述液晶显示屏4用于显示无缝内衣机控制系统的运行状态；所述触摸屏5和键盘6用于实现运行状态的选择、功能的设定和参数的编辑；所述USB接口7用于实现花型文件和程序升级文件的输入输出。
 所述实时控制单元2包括基于Cortex-M4内核的ARM芯片22，型号为STM32F407，所述基于Cortex-M4内核的ARM芯片22通过并行总线与FPGA处理单元8相连；所述基于Cortex-M4内核的ARM芯片22通过线路与NOR FLASH存储器9连接；所述的FPGA处理单元8还通过线路与基于WinCE系统的ARM芯片21相连，所述的FPGA处理单元8用于实现人机交互单元1与实时控制单元2之间的数据传输；所述NOR FLASH存储器9用于花型文件的存储；所述基于Cortex-M4内核的ARM芯片22通过线路与机构执行单元3相连。
     所述机构执行单元3包括伺服电机11、传感器12、气阀14、选针器16、步进电机18、输纱器19和弹性纱线输纱器20；其中所述的伺服电机11通过线路与伺服驱动电路10相连；所述的传感器12通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片22相连；所述的气阀14通过线路与气阀驱动电路13相连；所述的选针器16通过线路与选针器驱动电路15相连；所述的步进电机18通过线路与步进电机驱动电路17相连；所述的输纱器19通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片22相连；所述的弹性纱线输纱器20通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片22相连；所述伺服驱动电路10通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片22；所述气阀驱动电路13、选针器驱动电路15分别通过RS485总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片22相连；所述的步进电机驱动电路17通过CAN总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片22相连。其中所述伺服电机11由伺服驱动电路10控制；所述伺服驱动电路10接收基于Cortex-M4内核的ARM芯片22的信息，伺服电机11转动，从而带动针筒转动；所述传感器12通过光耦隔离与实时控制单元2连接，反馈内衣机的运行状态；所述气阀14和选针器16分别由气阀驱动电路13和选针器驱动电路15控制，所述气阀驱动电路13和选针器驱动电路15通过RS485总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片22进行数据通讯；所述步进电机18由步进电机驱动电路17控制，所述步进电机驱动电路17通过CAN总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片22进行数据通讯；所述输纱器19和弹性纱线输纱器20分别通过光耦隔离与基于Cortex-M4内核的ARM芯片22连接，用于控制纱线的传输和张力的调节。
本实施例的多总线架构无缝内衣机控制系统，通过采用多总线、多节点的方式提高系统抗干扰性；如图2所示，选针器16、气阀14和步进电机18的控制是无缝内衣机的主要控制对象，以单面8路无缝内衣机为例，共需控制16个选针器16，232个气阀14和9个步进电机18；本发明中实时控制单元2同选针器16与气阀14共采用三路RS485串行总线连接，步进电机18采用一路CAN总线连接；所述选针器16通过1路RS485总线串联连接；所述气阀14按功能分为两组，梭子气阀和其他气阀；所述梭子气阀按路数分为8路，通过1路RS485总线串联连接；所述其他气阀按数量分为5路，通过1路RS485总线串联连接；所述步进电机18分为8路密度电机和1个风阀电机，分成三组，形成CAN总线的3个节点。
本实施例的多总线架构无缝内衣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。且采用多总线多节点的控制方式，实现了高速准确的编织，提高了系统的稳定性、实时性、抗干扰能力，每路节点数可适当增加，以满足不同机器的控制需求，提高扩展性，从而提高无缝内衣机编织效率。

Claims (4)

1.一种多总线架构无缝内衣机控制系统，其特征在于，包括人机交互单元（1）、实时控制单元（2）和机构执行单元（3）；其中所述人机交互单元（1）与实时控制单元（2）之间通过并行总线相连；所述实时控制单元（2）与机构执行单元（3）之间分别通过RS485总线、CAN总线或光耦隔离电路相连。
2.    如权利要求1所述的一种多总线架构无缝内衣机控制系统，其特征在于：所述人机交互单元（1）包括基于WinCE系统的ARM芯片（21），所述的基于WinCE系统的ARM芯片（21）通过线路分别与液晶显示屏（4）、触摸屏（5）、键盘（6）和USB接口（7）相连。
3. 如权利要求1所述的一种多总线架构无缝内衣机控制系统，其特征在于：所述实时控制单元（2）包括基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22），所述基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22）通过并行总线与FPGA处理单元（8）相连；所述基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22）通过线路与NOR FLASH存储器（9）连接；所述的FPGA处理单元（8）还通过线路与基于WinCE系统的ARM芯片（21）相连，所述基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22）通过线路与机构执行单元（3）相连。
4.    如权利要求1所述的一种多总线架构无缝内衣机控制系统，其特征在于：所述机构执行单元（3）包括伺服电机（11）、传感器（12）、气阀（14)、选针器(16)、步进电机(18）、输纱器（19）和弹性纱线输纱器（20）；其中所述的伺服电机（11）通过线路与伺服驱动电路(10)相连；所述的传感器（12）通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22）相连；所述的气阀（14)通过线路与气阀驱动电路（13）相连；所述的选针器(16)通过线路与选针器驱动电路（15）相连；所述的步进电机(18）通过线路与步进电机驱动电路（17）相连；所述的输纱器（19）通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22）相连；所述的弹性纱线输纱器（20）通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22）相连；所述伺服驱动电路(10)通过光耦隔离电路与基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22）；所述气阀驱动电路（13）、选针器驱动电路（15）、分别通过RS485总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22）相连；所述的步进电机驱动电路（17）通过CAN总线与基于Cortex-M4内核的ARM芯片（22）相连。
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