CN105739475A - 智能经编机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能经编机控制系统，具有监控中心和监控终端；所述监控中心和监控终端之间通过Internet或3G网络传输通迅；所述监控中心包括服务器以及连接于服务器上的监控设备；所述监控终端包括路由器和连接于路由器上的控制系统；所述控制系统包括主柜和花梳柜；所述主柜包括运动控制器、工控机、变频器、伺服驱动器、贾卡主站和主柜编码器通讯板。本发明可以保证机器运行安全、实现远程数据的接收和传送、能够实现远程监控软件与经编控制系统的通信，能够向终端及时反应控制系统的实时运行情况，以便于终端进行简单的监视和操控的智能经编机控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能经编机控制系统。
背景技术
近十年来，国内外的经编机的自动化水平有了显著提高，在新型经编机上普遍采用了先进的信息处理和控制技术。电子信息技术在经编机生产上的广泛应用，推动着经编迅速向高速化、连续化、智能化方向发展。为新一代的经编机控制系统。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可以保证机器运行安全、实现远程数据的接收和传送、能够实现远程监控软件与经编控制系统的通信，能够向终端及时反应控制系统的实时运行情况，以便于终端进行简单的监视和操控的智能经编机控制系统。
实现本发明目的的技术方案是：一种智能经编机控制系统，具有监控中心和监控终端；所述监控中心和监控终端之间通过Internet或3G网络传输通迅；所述监控中心包括服务器以及连接于服务器上的监控设备；所述监控终端包括路由器和连接于路由器上的控制系统；所述控制系统包括主柜和花梳柜；所述主柜包括运动控制器、触摸屏、变频器、ESTUN伺服驱动器、贾卡主站和主柜编码器通讯板；所述运动控制器与外部横移贾卡控制器通过以太网通讯连接，运动控制器的一个网口接主柜交换机，另一网口接公网，运动控制器的DVI-I接口经数据线接触摸屏，运动控制器的RS232串口经主柜编码器通讯板转换成RS485信号至变频器；所述贾卡主站与贾卡从站相连。
上述技术方案所述运动控制器连接有3个数字量输入模块、2个数字量输出模块、1个增量式编码器接口模块、1个温度模块和1个扩展模块；所述温度模块与温度传感器相连接；所述扩展模块与伺服驱动器通过网线相连接；所述增量式编码器接口模块的输入端通过主柜编码器通讯板接旋转编码器。
上述技术方案所述花梳柜包括花梳柜编码器通讯板、花梳交换机，以及与花梳交换机相连的横移主站和横移从站；所述花梳柜编码器通讯板的输出端通过光纤与主柜编码器通讯板通讯；所述横移主站与无线手摇控制器相连接，且横移主站和横移从站均与三菱伺服驱动器相连接；所述花梳交换机与主柜交换机相连接。
上述技术方案所述变频器包括主变频器和卷取变频器。
上述技术方案所述无线手摇控制器具有通过射频信号或蓝牙信号连接的手持终端及接收终端；所述手持终端上包括控制机构以及与控制机构相连的使能开关、电源开关、模式选择旋钮、倍率选择旋钮、手轮和显示屏；所述控制机构包括主控制器、发射模块和编码器；所述主控制器与发射模块双向通讯连接；所述编码器的输出端接主控制器的输入端；所述接收终端包括接收模块、微控制单元、控制器和驱动电机；所述接收模块与微控制单元双向通讯连接；所述微控制单元与控制器双向通讯连接；所述控制器与驱动电机双向通讯连接。
上述技术方案所述控制机构还包括脉冲计数器；所述脉冲计数器的输出端与主控制器连接。
上述技术方案所述手持终端的顶端具有固定扣；所述固定扣呈倒U字形固定连接在手持终端的外壳上。
上述技术方案所述手轮上具有刻度；所述手持终端的外壳具有指针。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
(1)本发明可以保证机器运行安全、实现远程数据的接收和传送、能够实现远程监控软件与经编控制系统的通信，能够向终端及时反应控制系统的实时运行情况，以便于终端进行简单的监视和操控。
(2)本发明具有新的数据发送方式，省去了经编控制系统以及VPN设备，降低了硬件成本；设计了合理的数据传输报文格式以及数据库，通用性更强，并且减少了数据传输字节长度。
(3)本发明的数据采集软件独立于上位机屏程序软件，减轻了屏程序软件的工作负载。
(4)本发明使用运动控制器，成为开放结构的控制系统，同时在控制系统中加入数据库、远程监控、保密系统，电子横移中使用无线手摇等诸多的创新技术。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的系统整体结构图；
图2为本发明的监控终端的结构图；
图3为本发明的运动控制器的结构图；
图4为的本发明的无线手摇控制器的结构示意图；
图5为本发明的无线手摇控制器的设备结构示意图；
图6为本发明的无线手摇控制器的流程图；
图7为本发明的软件总体界面图；
图8是设备层数据传输流程图；
附图中标号为：监控中心1、监控终端2、服务器3、监控设备4、路由器5、控制系统6、主柜7、花梳柜8、运动控制器9、触摸屏10、变频器11、伺服驱动器12、贾卡主站13、主柜编码器通讯板14、主柜交换机15、温度传感器16、数字量输入模块17、数字量输出模块18、增量式编码器接口模块19、温度模块20、扩展模块21、旋转编码器22、花梳柜编码器通讯板23、花梳交换机24、横移主站25、横移从站26、无线手摇控制器27、手持终端27-1、接收终端27-2、控制机构27-3以及与控制机构27-3、使能开关27-4、电源开关27-5、模式选择旋钮27-6、倍率选择旋钮27-7、手轮27-8、显示屏27-9、主控制器27-10、发射模块27-11、编码器27-12、接收模块27-13、微控制单元27-14、控制器27-15、驱动电机27-16、固定扣27-17、三菱伺服驱动器28、贾卡从站29。
具体实施方式
(实施例1)
见图1至图6，本发明具有监控中心1和监控终端2；监控中心1和监控终端2之间通过Internet或3G网络传输通迅；监控中心1包括服务器3以及连接于服务器3上的监控设备4；监控终端2包括路由器5和连接于路由器5上的控制系统6；控制系统6包括主柜7和花梳柜8；主柜7包括运动控制器9、触摸屏10、变频器11、伺服驱动器12、贾卡主站13和主柜编码器通讯板14；运动控制器9与外部横移贾卡控制器通过以太网通讯连接，运动控制器9的一个网口接主柜交换机15，实现与横移贾卡控制器的TCP通讯，另一网口接公网供远程监控使用，运动控制器9的DVI-I接口经数据线接触摸屏10，实现对系统的可视化操作；运动控制器9的RS232串口经主柜编码器通讯板14转换成RS485信号至变频器11，实现通讯调速的功能，贾卡主站13与贾卡从站29相连。
运动控制器9连接有3个数字量输入模块17、2个数字量输出模块18、1个增量式编码器接口模块19、1个温度模块20和1个扩展模块21；温度模块20与温度传感器16相连接；扩展模块21与伺服驱动器12通过网线相连接；增量式编码器接口模块19的输入端通过主柜编码器通讯板14接旋转编码器22，其中旋转编码器信号经编码器板转换后的差分信号接入至EL5101模块；EL3202可以检测油温和室温两路信号；EK1110模块经网线连接至伺服驱动器实现对送经部分的EtherCAT总线控制。。
花梳柜8包括花梳柜编码器通讯板23、花梳交换机24，以及与花梳交换机24相连的横移主站25和横移从站26；实现了运动控制器与横移部分的TCP通讯；花梳柜编码器通讯板23的输出端通过光纤与主柜编码器通讯板14通讯；即可实现将绝对值编码器信号输入至横移主站；横移主站25与无线手摇控制器27相连接，且横移主站25和横移从站26均与三菱伺服驱动器28相连接；花梳交换机24与主柜交换机15相连接。
变频器11包括主变频器和卷取变频器。
无线手摇控制器27具有通过射频信号或蓝牙信号连接的手持终端27-1及接收终端27-2；手持终端27-1上包括控制机构27-3以及与控制机构27-3相连的使能开关27-4、电源开关27-5、模式选择旋钮27-6、倍率选择旋钮27-7、手轮27-8和显示屏27-9；控制机构27-3包括主控制器27-10、发射模块27-11和编码器27-12；主控制器27-10与发射模块27-11双向通讯连接；编码器27-12的输出端接主控制器27-10的输入端；接收终端27-2包括接收模块27-13、微控制单元27-14、控制器27-15和驱动电机27-16；接收模块27-2与微控制单元27-14双向通讯连接；微控制单元27-14与控制器27-15双向通讯连接；控制器27-15与驱动电机27-16双向通讯连接。
控制机构27-3还包括脉冲计数器；脉冲计数器的输出端与主控制器27-10连接。
手持终端27-1的顶端具有固定扣27-17；固定扣27-17呈倒U字形固定连接在手持终端27-1的外壳上。
手轮27-8上具有刻度；手持终端27-1的外壳具有指针。
本发明的软件设计：
运动控制器程序设计通过VS2010软件和TwinCAT3软件实现。程序主要设计了五个任务：
1、送经任务，优先级最高，扫描周期1ms，程序实现了对送经牵拉的操作和显示功能，牵拉部分调用了加密功能块实现对机器运行的加密功能。
2、ModbusTCP任务，优先级第2，扫描周期2ms，程序实现了对外部横移贾卡控制器的ModbusTCP通讯，上位机的读写操作经过运动控制器的“中转”发送给外部控制器。
3、主机任务，优先级第3，扫描周期4ms，程序实现了对机器的报警检测，以及基本的运行操控等功能。
4、ModbusRTU任务，优先级第4，扫描周期10ms，程序实现了运动控制器与变频器的ModbusRTU通讯，从而以通讯的方式实现对机器运行频率的可调。
5、数据库任务，优先级最低，扫描周期100ms，程序实现了对系统的故障报警代码的记录、实时运行情况的记录以及班产信息的记录等功能。
本发明的上位机软件设计
通讯部分：采用基于TCP/IP的TwinCatADS协议，实现PLC之间、PLC与第三方应用程序之间的数据通讯。远程协助模块采用VPN技术建立专用通道，进行远距离的操作与控制。
编程工具与语言：软件开发工具采用VisualStudio2013、编程语言采用C#语言，基于VS2013工具软件采用C#语言进行编写的上位机软件具有可移植性强、性价比高、只要有一台装有Windows操作系统的计算机随时随地都可以运行控制系统。
主要内容：主要实现了对送经、横移、贾卡监控显示和设置调试功能；兼容花型下载功能，实现花型的下载和读出；同时添加了对机器的定时提醒机台保养功能；对车间现场机器运行的班产累计和查询功能；对机器运行中产生的报警进行MYSQL数据库历史记录查询功能；采用VPN技术建立专用通道，进行远程协助功能及车间人员刷卡登记功能等。
见图7，上位机界面组成主要分为：送经、贾卡、横移、工厂设置、班产记录、报警记录、机台保养、计算、产品信息、工艺下载、温度控制及远程协助12个模块。
各模块的主要功能如下：
送经模块，包括EBA设定、EBA操控、伺服状态及启停调节部分，实现对送经机构的参数设定、读取和操控；
贾卡模块，包括贾卡控制、贾卡状态及贾卡花型部分，实现对贾卡部分进行控制操作及状态显示，同时可进行工艺花型显示；
横移模块，包括梳栉控制、横移状态、花梳装针及花梳花型部分，实现对横移各部分的操控与参数显示及花梳工艺数据等；
工厂设置，主要实现对送经、贾卡、横移及系统部分的参数设置，满足实际生产的需求；
机台保养模块，实现对机器的定时提醒进行维护保养，可增添维护的内容并设置相应的维护时间，延长机器使用寿命；
班产记录模块，实现对现场班产的累计和查询功能；
报警记录模块，实现对机器运行中产生的报警进行历史记录查询；
产品信息模块，实现对运行机器的相关具体信息显示；
温度控制模块，实现对机器油温与室温的检测，并提供设定温度范围，超过指定温度提示状态报警，保证机器运行安全；
远程协助模块，实现远程数据的接收和传送。
支持远程监控功能，能够实现远程监控软件与经编控制系统的通信，能够向终端及时反映控制系统的实时运行情况，以便于终端进行简单的监视和操控。
(1)监控终端2
与倍福控制器进行Ads通信，读取控制器结构体数组。数据通信方面用到了三个线程，线程1实现数据采集软件与倍福控制器的数据通信，线程2实现数据采集软件与MySQL数据库的数据通信，线程3实现远程监控实时数据的发送和接收。
图8是设备层数据传输流程图，数据采集软件运行在控制器中，控制器通过以太网口与路由器连接，数据采集软件中有一个单独的线程用来实时监控以太网口，首先与服务器3端建立Socket连接，然后定时地读取控制器结构体数据，再将结果通过以太网口发送给服务器3端。服务器3端接收发送过来的报文，对报文进行解析，然后将数据保存至数据库中。
(2)传输网络
远程数据的传输方式采用由客户端主动发送，服务器3端被动接收。现场设备只需要将倍福控制器接入以太网即可，倍福控制器支持有线网络以及3G/4G网络。在条件允许的情况下，网络接入方式最好选用有线网络，以保证设备数据能够快速、稳定的传输。如果现场不支持有线网络，控制器需要插入3G/4G上网卡，通过3G/4G网络实现与服务器3端的通信。
(3)监控中心1
旨在为企业提供一套操作方便、界面友好的数据管理平台，以便监控中心1管理人员实时掌握车间机器、人员、产品、产量状况。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种智能经编机控制系统，具有监控中心(1)和监控终端(2)；所述监控中心(1)和监控终端(2)之间通过Internet或3G网络传输通迅；所述监控中心(1)包括服务器(3)以及连接于服务器(3)上的监控设备(4)；所述监控终端(2)包括路由器(5)和连接于路由器(5)上的控制系统(6)；其特征在于：所述控制系统(6)包括主柜(7)和花梳柜(8)；所述主柜(7)包括运动控制器(9)、工控机(10)、变频器(11)、伺服驱动器(12)、贾卡主站(13)和主柜编码器通讯板(14)；所述运动控制器(9)与外部横移贾卡控制器通过以太网通讯连接，运动控制器(9)的一个网口接主柜交换机(15)，另一网口接公网，运动控制器(9)的DVI-I接口经数据线接触摸屏(10)，运动控制器(9)的RS232串口经主柜编码器通讯板(14)转换成RS485信号至变频器(11)；所述贾卡主站(13)与贾卡从站(29)相连。
2.根据权利要求1所述的智能经编机控制系统，其特征在于：所述运动控制器(9)连接有3个数字量输入模块(17)、2个数字量输出模块(18)、1个增量式编码器接口模块(19)、1个温度模块(20)和1个扩展模块(21)；所述温度模块(20)与温度传感器(16)相连接；所述扩展模块(21)与ESTUN伺服驱动器(12)通过网线相连接；所述增量式编码器接口模块(19)的输入端通过主柜编码器通讯板(14)接旋转编码器(22)。
3.根据权利要求1所述的智能经编机控制系统，其特征在于：所述花梳柜(8)包括花梳柜编码器通讯板(23)、花梳交换机(24)，以及与花梳交换机(24)相连的横移主站(25)和横移从站(26)；所述花梳柜编码器通讯板(23)的输出端通过光纤与主柜编码器通讯板(14)通讯；所述横移主站(25)与无线手摇控制器(27)相连接，且横移主站(25)和横移从站(26)均与三菱伺服驱动器(28)相连接；所述花梳交换机(24)与主柜交换机(15)相连接。
4.根据权利要求1所述的智能经编机控制系统，其特征在于：所述变频器(11)包括主变频器和卷取变频器。
5.根据权利要求3所述的智能经编机控制系统，其特征在于：所述无线手摇控制器(27)具有通过射频信号或蓝牙信号连接的手持终端(27-1)及接收终端(27-2)；所述手持终端(27-1)上包括控制机构(27-3)以及与控制机构(27-3)相连的使能开关(27-4)、电源开关(27-5)、模式选择旋钮(27-6)、倍率选择旋钮(27-7)、手轮(27-8)和显示屏(27-9)；所述控制机构(27-3)包括主控制器(27-10)、发射模块(27-11)和编码器(27-12)；所述主控制器(27-10)与发射模块(27-11)双向通讯连接；所述编码器(27-12)的输出端接主控制器(27-10)的输入端；所述接收终端(27-2)包括接收模块(27-13)、微控制单元(27-14)、控制器(27-15)和驱动电机(27-16)；所述接收模块(27-2)与微控制单元(27-14)双向通讯连接；所述微控制单元(27-14)与控制器(27-15)双向通讯连接；所述控制器(27-15)与驱动电机(27-16)双向通讯连接。
6.根据权利要求5所述的智能经编机控制系统，其特征在于：所述控制机构(27-3)还包括脉冲计数器；所述脉冲计数器的输出端与主控制器(27-10)连接。
7.根据权利要求5所述的智能经编机控制系统，其特征在于：所述手持终端(27-1)的顶端具有固定扣(27-17)；所述固定扣(27-17)呈倒U字形固定连接在手持终端(27-1)的外壳上。
8.根据权利要求5所述的智能经编机控制系统，其特征在于：所述手轮(27-8)上具有刻度；所述手持终端(27-1)的外壳具有指针。
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