CN108037746A - 一种分布式高速多贾卡控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种分布式高速多贾卡控制系统及控制方法，属于智能装备控制技术领域。该控制系统包括绝对值编码器、增量式编码器、接近开关、集线器、工控机、贾卡控制器、第一级通讯总线、贾卡控制单元，第二级通讯总线；其中，工控机通过第一级通讯总线与贾卡控制器联接，第二级通讯总线用于联接贾卡控制器与贾卡控制单元，绝对值编码器、增量式编码器、接近开关分别与集线器直接相连，各路监测信号经集线器送至贾卡控制器。是一种既能实现超过2把贾卡梳栉的多贾卡提花控制，又能兼容并按需实现单、双、多贾卡控制功能的、配置灵活的多贾卡控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布式高速多贾卡控制系统及控制方法，属于智能装备控制技术领域。
背景技术
经编贾卡提花技术作为经编花色织物重要的生产技术手段之一，其本身控制技术的发展，始终是推动经编提花产品开发与创新的基础与关键性技术，从1把贾卡梳栉生产的普通提花织物，到1.5把贾卡梳栉生产的WB浮纹提花织物，再到2把贾卡梳栉生产的双面提花间隔鞋材织物，无不是贾卡提花控制技术发展的成果。控制技术的进步催生了独特产品的创新平台，新产品的开发与生产又对控制技术提出了更多的应用需求，随着贾卡提花梳栉在经编机上应用数量的逐步加大，多梳栉贾卡控制系统的开发也势在必行。
从贾卡织物织造厂家的用户角度，希望一台配备有多把贾卡梳栉的经编机器，既能够完成多贾卡提花织物的生产，又能够胜任双贾卡或单贾卡提花织物的开发，实现一机多用；同时，从经编装备制造厂家的生产角度，也希望在进行经编贾卡提花系统选型安装时，不管是多贾卡、双贾卡还是单贾卡，都能用统一的贾卡控制系统兼容匹配，以减少多系统种类的部件备货库存，且能避免生产流程中的选型错误。但是，目前市场上还缺乏用户与生产厂家眼中所共同期待的这种既能实现超过2把贾卡梳栉的多贾卡提花控制，又能兼容并按需实现单、双、多贾卡控制功能的、配置灵活的多贾卡控制系统。
在另案CN106757751A中公布了一种分布式经编贾卡提花控制单元，提供了一种便于系统扩展的、机电高度集成的贾卡提花控制单元，本申请基于此提花控制单元，进行本发明的内容阐述。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种基于高速通讯总线、利用分布式经编贾卡提花控制单元进行系统扩展、可灵活配置软件兼容单、双、多贾卡提花控制功能的，适用于经编压电陶瓷贾卡的分布式高速多贾卡控制系统及其控制方法。
本发明提供的分布式高速多贾卡控制系统，包括绝对值编码器、增量式编码器、接近开关、集线器、工控机、贾卡控制器、第一级通讯总线、贾卡控制单元，第二级通讯总线；其中，所述工控机通过所述第一级通讯总线与贾卡控制器联接，所述第二级通讯总线用于联接贾卡控制器与贾卡控制单元，所述绝对值编码器、所述增量式编码器、所述接近开关分别与所述集线器直接相连，各路监测信号经所述集线器送至所述贾卡控制器。
在一种实施方式中，所述绝对值编码器用来监测经编机主轴的静态绝对角位置，所述增量式编码器用来监测经编机主轴的动态角位置增量，二者同轴联接，均通过1:1比例与经编机主轴同步传动；所述接近开关用于监测凸轮花盘是否在奇数横列位置。
在一种实施方式中，所述工控机包含两组独立的通讯端口，其中一组通讯端口以有线的形式，联接所述第一级通讯总线；另一组通讯端口以无线的形式，与系统外部的花型设计服务器和/或车间生产监控中心之间通过互联网建立远程信息网络。
在一种实施方式中，所述第一级通讯总线为速率100Mbps的工业以太网络；所述第二级通讯总线为速率2Mbps的差分式RS485总线网络。
在一种实施方式中，所述第二级通讯总线的数目为一条或两条，每条第二级通讯总线在贾卡控制器与贾卡控制单元之间以菊花链的形式分别联接，且每条第二级通讯总线上的贾卡控制单元的数量最多为16个，所述贾卡控制器构成该系统的通讯主站，所有贾卡控制单元构成该系统的通讯从站；每个贾卡控制单元包含一块CPU控制板，以及按需插装的多块贾卡驱动板，每块驱动板上能够插装两块贾卡导纱针块。
本发明还提供了一种分布式高速多贾卡控制系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：通过工控机设置系统内每把贾卡提花梳栉在每个针床上的偏置角度，所述偏置角度的相对零度为经编机的主轴零度，该偏置角度被设置后，增量式编码器对主轴一圈的脉冲量化值，转化为脉冲计数值后，通过第一级通讯总线发送至贾卡控制器，然后通过第二级总线发送至各个贾卡控制单元内的CPU控制板；
步骤二：工控机从互联网或U盘读取外部贾卡工艺数据并发送至贾卡控制器，所述贾卡控制器在接收完所有贾卡工艺数据后，通过第二级通讯总线获取总线上所有贾卡控制单元的数量，按照每个贾卡控制单元上贾卡驱动板槽位的空插信息，对所接收到的贾卡工艺数据按驱动板槽位的实插位置重新映射，生成可供各个贾卡控制单元上机使用的贾卡生产数据文件，同时通过第二级通讯总线往每个贾卡控制单元内预存两横列贾卡偏置数据；
步骤三：启动经编机开始生产，经编机主轴的转动会带动增量式编码器同步旋转，贾卡控制器通过对增量式编码器的脉冲进行计数以监测主轴角度位置，并实时通过第二级通讯总线向所有贾卡控制单元同步广播发送主轴角度脉冲计数值；
步骤四：在经编机生产过程中，当每个贾卡控制单元内的CPU控制板接收到的主轴角度脉冲计算数值达到预设定的偏置角度脉冲值时，会向自身单元内的驱动板上推送当前横列对应角度的偏置数据，进而驱动贾卡导纱针块完成偏置提花动作；而后每一个贾卡控制单元持续监测比对主轴角度与各偏置角度，直至完成当前横列各次偏置数据的输出推送；
步骤五：在经编机生产过程中，贾卡控制器通过对增量式编码器的脉冲计数来实时监测主轴角度位置，当监测到主轴旋转到360°时，将主轴角度脉冲计数值清零，并经第二级通讯总线启动下一横列贾卡偏置数据，对每个贾卡控制单元进行点对点数据传送；
步骤六：循环重复以上步骤三至步骤五，即可进行贾卡织物的连续生产控制。
在一种实施方式中，每把贾卡提花梳栉在每个针床上的偏置角度位置和偏置角度个数由贾卡提花梳栉的实际安装位置及数目确定，能够兼容单针床单贾卡的一次偏置设定、单针床双贾卡的二次偏置设定、双针床双贾卡的四次偏置设定和双针床三贾卡的六次偏置设定。
在一种实施方式中，在控制系统重新上电后对增量式编码器的脉冲计数，是将由绝对值编码器采集到的主轴角度量化后的脉冲计数值作为初始值进行双向加减累积计数的。
在一种实施方式中，贾卡控制器在贾卡工艺数据加载过程时，经编机主轴停止在零位角度区域，以及接近开关监测当前导纱梳栉横移机构停在奇数横列位置，否则拒绝加载，并向工控机反馈错误代码。
在一种实施方式中，所述工控机不但能够设置系统的参数、加载贾卡工艺数据，还能够在生产过程中实时显示贾卡控制器的工作状态以及各贾卡控制单元的报警信息。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及效果：
(1)本发明利用第一级通讯总线和第二级通讯总线，将系统的监控层与实时控制层分离，在监控层采用非实时但高速的百兆以太网络进行数据传输，以匹配和满足多贾卡提花系统工艺数据量剧增的要求；在控制层，采用分布式主从结构，通过数据预存储、以及贾卡控制器与贾卡驱动单元分担存储的数据缓存策略，有效解决了大量数据与实时传输之间的矛盾，实测验证2000横列大花型加载时间由原来的15分钟压缩至56秒，同时也降低了对贾卡控制器和工控机的硬件配置要求，简化了系统架构与物理联线，降低硬件成本达15％以上。
(2)本发明利用绝对值编码器与增量式编码器对贾卡经编机的主轴角度进行量化采样，规避传统贾卡系统采用接近开关个数决定偏置角度个数的限制，从而使得贾卡控制系统中各贾卡提花梳栉的偏置角度可以进行数字化处理，可以按照系统内贾卡梳栉数目的多少，按需设置为单次触发、两次触发、四次触发或六次触发的贾卡控制系统，通过灵活的软件设置与参数配置，即可达到用统一的系统架构与硬件配置，兼容匹配各种贾卡控制要求，更加贴近当前市场需求。
(3)本发明的控制系统最多可以搭建两条第二级通讯总线，最多可以挂接32个贾卡控制单元，最多可驱动512块驱动板和最多16384枚贾卡导纱针，对于未来多贾卡系统贾卡导纱梳栉的扩展，以及因机号的提高导致的贾卡导纱针数量的增加，都预留了充足的系统扩展空间和裕量，极具市场应用价值与潜力。
附图说明
图1为本发明提供的分布式高速多贾卡控制系统结构示意图；
图2为本发明提供的分布式高速多贾卡控制方法流程示意图。
其中，1绝对值编码器、2增量式编码器、3接近开关、4集线器、5工控机、6贾卡控制器、7第一级通讯总线、8贾卡控制单元、9第二级通讯总线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种分布式高速多贾卡控制系统及控制方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本实施例一提供的一种分布式高速多贾卡控制系统结构示意图如图1所示，所述分布式高速多贾卡控制系统包括绝对值编码器1、增量式编码器2、接近开关3、集线器4、工控机5、贾卡控制器6、第一级通讯总线7、贾卡控制单元8、第二级通讯总线9。其中所述绝对值编码器1用来采集在系统上电后经编机主轴的初始角度，将其依据所述增量式编码器2的脉冲当量量化为脉冲数值后，作为所述贾卡控制器6对主轴角度计数的初始值。所述绝对值编码器1、所述增量式编码器2和用于监测凸轮花盘是否在奇数横列位置的接近开关3均通过物理接线连接至所述集线器4，各路监测信号由所述集线器4统一送至所述贾卡控制器6。所述工控机5包含至少两个完全独立的以太网通讯端口，以便形成相互独立的外部工艺数据读取网络和内部工艺数据加载网络；同时还安装有贾卡工艺数据文件读取、数据下发、实时信息监控功能的软件，可以通过U盘或互联网读取外部工艺数据文件，并可按照特定的通讯协议将工艺数据文件分解后通过所述第一级通讯总线7发送至所述贾卡控制器6，同时兼具显示系统状态与报警信息。所述第一级通讯总线7一端连接所述工控机5的100Mbps以太网有线网络端口，另一端连接所述贾卡控制器6的100Mbps以太网网络端口，用以实现控制系统大量工艺数据的快速下载。所述第二级通讯总线9的数量为一条或者物理上完全隔离的两条。任一条第二级通讯总线的一端与所述贾卡控制器6的一个RS485端口连接，另一端以菊花链的形式依次串接最多16个贾卡控制单元8，通讯速率为2Mbps。每个贾卡控制单元8包含一块CPU控制板，以及按需插装的多块贾卡驱动板，每块贾卡驱动板上可插两块贾卡导纱针块。所述贾卡控制器6构成该分布式高速多贾卡控制系统的通讯主站，所有贾卡控制单元8构成该分布式高速多贾卡控制系统的通讯从站。
所述分布式高速多贾卡控制系统采用了双编码器同时监测经编机主轴的静态角度与动态角度，通过所述绝对值编码器1对经编机的主轴零度进行精确的物理定位，同时利用所述增量式编码器2对主轴高速旋转过程中的任意角度以高速脉冲计数的方式进行高速捕捉，并用来作为贾卡系统的偏置触发信号，从而使得只需要在控制系统中利用参数进行软件设置，即可配置成单贾卡单次偏置或两次偏置、双贾卡两次偏置或四次偏置、多贾卡多次偏置等多种输出方式，轻松实现对有不同偏置需求贾卡系统的统一硬件兼容。
实施例二
本发明实施例二的分布式高速多贾卡控制方法，流程示意图如图2所示，主要包括系统参数设置、工艺加载、实时提花控制三个主要环节，细化为如下步骤：
步骤一：系统参数设置：设置增量式编码器2的脉冲当量；按照贾卡导纱梳栉实际数目，以及各导纱梳栉所需偏置次数，相对经编机主轴零位，针对每把贾卡导纱梳栉设置正确个数与准确位置的偏置角度；该偏置角度设置后，工控机5会将其传送到通讯主站贾卡控制器6内，并发送至所有通讯从站贾卡控制单元8内进行存储；
步骤二：工艺数据加载：工控机5通过互联网或移动U盘读取外部工艺数据文件后，按照各贾卡导纱梳栉上贾卡针块安装的向背关系，对工艺数据进行分解后，通过第一级通讯总线7全部下载储存到贾卡控制器6中；贾卡控制器6再通过第二级通讯总线9获取贾卡控制单元8从站的数目，以及各通讯从站内部槽位的空插信息，对工艺数据按照实插槽位的位置顺序重新映射，并生成可供各贾卡控制单元8上机使用的数据文件存储，同时向所有从站贾卡控制单元8内预存工艺起始两横列的贾卡偏置数据，每横列贾卡偏置数据包含与各偏置角度对应的多次偏置数据；
步骤三：启动经编机开始生产，贾卡控制器6通过对增量式编码器2的脉冲进行高速计数以监测主轴角度位置，同时以广播的方式，通过第二级高速总线9向所有通讯从站贾卡控制单元8发送实时主轴角度；
步骤四：每一个通讯从站贾卡控制单元8实时接收并比对当前主轴角度，当当前主轴角度到达预设偏置角度时，贾卡控制单元8取出该角度对应偏置数据并推送至该单元内的所有驱动板上，进而驱动贾卡导纱针块完成偏置提花动作；而后每一个贾卡控制单元8持续监测比对主轴角度与各偏置角度，并不断输出各角度对应的偏置数据，直到当前横列的各次偏置数据输出完毕；
步骤五：在经编机生产过程中，通讯总站贾卡控制器6通过对增量式编码器2的脉冲计数实时监测主轴角度变化，当监测到主轴角度到达360°时，将当前主轴角度计数值清零，控制系统当前横列计数值加一，同时启动下一横列贾卡偏置数据，对每一个通讯从站贾卡控制单元8进行点对点传送；
步骤六：所有通讯从站贾卡控制单元8不断跟踪监测经编机主轴在每一圈内的角度变化，以准确输出各偏置角度处的贾卡偏置数据，而贾卡控制器6则密切关注经编机主轴的圈数变化，以控制后续贾卡工艺横列偏置数据的实时传送，循环重复步骤三至步骤五，即可实现对多贾卡提花生产的持续性循环高速控制。
具体的，在步骤二中加载贾卡工艺数据时，尤其是多贾卡控制系统，要求当经编机主轴停在零位角度区域，且导纱梳栉横移机构处于奇数横列位置时，才允许加载；否则拒绝加载，并向工控机5反馈错误代码。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种分布式高速多贾卡控制系统，其特征在于，包括绝对值编码器(1)、增量式编码器(2)、接近开关(3)、集线器(4)、工控机(5)、贾卡控制器(6)、第一级通讯总线(7)、贾卡控制单元(8)，第二级通讯总线(9)；其中，所述工控机(5)通过所述第一级通讯总线(7)与贾卡控制器(6)联接，所述第二级通讯总线(9)用于联接贾卡控制器(6)与贾卡控制单元(8)，所述绝对值编码器(1)、所述增量式编码器(2)、所述接近开关(3)分别与所述集线器(4)直接相连，各路监测信号经所述集线器(4)送至所述贾卡控制器(6)。
2.如权利要求1所述的分布式高速多贾卡控制系统，其特征在于，所述绝对值编码器(1)用来监测经编机主轴的静态绝对角位置，所述增量式编码器(2)用来监测经编机主轴的动态角位置增量，二者同轴联接，均通过1:1比例与经编机主轴同步传动；所述接近开关(3)用于监测凸轮花盘是否在奇数横列位置。
3.如权利要求1所述的分布式高速多贾卡控制系统，其特征在于，所述工控机(5)包含两组独立的通讯端口，其中一组通讯端口以有线的形式，联接所述第一级通讯总线(7)；另一组通讯端口以无线的形式，与系统外部的花型设计服务器和/或车间生产监控中心之间通过互联网建立远程信息网络。
4.如权利要求1所述的分布式高速多贾卡控制系统，其特征在于，所述第一级通讯总线(7)为速率100Mbps的工业以太网络；所述第二级通讯总线(9)为速率2Mbps的差分式RS485总线网络。
5.如权利要求4所述的分布式高速多贾卡控制系统，其特征在于，所述第二级通讯总线(9)的数目为一条或两条，每条第二级通讯总线(9)在贾卡控制器(6)与贾卡控制单元(8)之间以菊花链的形式分别联接，且每条第二级通讯总线(9)上的贾卡控制单元(8)的数量最多为16个，所述贾卡控制器(6)构成该系统的通讯主站，所有贾卡控制单元(8)构成该系统的通讯从站；每个贾卡控制单元(8)包含一块CPU控制板，以及按需插装的多块贾卡驱动板，每块驱动板上能够插装两块贾卡导纱针块。
6.一种分布式高速多贾卡控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：通过工控机(5)设置系统内每把贾卡提花梳栉在每个针床上的偏置角度，所述偏置角度的相对零度为经编机的主轴零度，该偏置角度被设置后，增量式编码器(2)对主轴一圈的脉冲量化值，转化为脉冲计数值后，通过第一级通讯总线(7)发送至贾卡控制器(6)，然后通过第二级总线(9)发送至各个贾卡控制单元(8)内的CPU控制板；
步骤二：工控机(5)从互联网或U盘读取外部贾卡工艺数据并发送至贾卡控制器(6)，所述贾卡控制器(6)在接收完所有贾卡工艺数据后，通过第二级通讯总线(9)获取总线上所有贾卡控制单元(8)的数量，按照每个贾卡控制单元(8)上贾卡驱动板槽位的空插信息，对所接收到的贾卡工艺数据按驱动板槽位的实插位置重新映射，生成可供各个贾卡控制单元(8)上机使用的贾卡生产数据文件，同时通过第二级通讯总线(9)往每个贾卡控制单元(8)内预存两横列贾卡偏置数据；
步骤三：启动经编机开始生产，经编机主轴的转动会带动增量式编码器(2)同步旋转，贾卡控制器(6)通过对增量式编码器(2)的脉冲进行计数以监测主轴角度位置，并实时通过第二级通讯总线(9)向所有贾卡控制单元(8)同步广播发送主轴角度脉冲计数值；
步骤四：在经编机生产过程中，当每个贾卡控制单元(8)内的CPU控制板接收到的主轴角度脉冲计算数值达到预设定的偏置角度脉冲值时，会向自身单元内的驱动板上推送当前横列对应角度的贾卡偏置数据，进而驱动贾卡导纱针块完成偏置提花动作；而后每一个贾卡控制单元(8)持续监测比对主轴角度与各偏置角度，直至完成当前横列各次偏置数据的输出推送；
步骤五：在经编机生产过程中，贾卡控制器(6)通过对增量式编码器(2)的脉冲计数来实时监测主轴角度位置，当监测到主轴旋转到360°时，将主轴角度脉冲计数值清零，并经第二级通讯总线(9)启动下一横列贾卡偏置数据，对每个贾卡控制单元(8)进行点对点数据传送；
步骤六：循环重复以上步骤三至步骤五，即可进行贾卡织物的连续生产控制。
7.如权利要求6所述的分布式高速多贾卡控制系统的控制方法，其特征在于，每把贾卡提花梳栉在每个针床上的偏置角度位置和偏置角度个数由贾卡提花梳栉的实际安装位置及数目确定，能够兼容单针床单贾卡的一次偏置设定、单针床双贾卡的二次偏置设定、双针床双贾卡的四次偏置设定和双针床三贾卡的六次偏置设定。
8.如权利要求6所述的分布式高速多贾卡控制系统的控制方法，其特征在于，在控制系统重新上电后对增量式编码器(2)的脉冲计数，是将由绝对值编码器(1)采集到的主轴角度量化后的脉冲计数值作为初始值进行双向加减累积计数的。
9.如权利要求6所述的分布式高速多贾卡控制系统的控制方法，其特征在于，贾卡控制器(6)在贾卡工艺数据加载过程时，经编机主轴停止在零位角度区域，以及接近开关(3)监测当前导纱梳栉横移机构停在奇数横列位置，否则拒绝加载，并向工控机(5)反馈错误代码。
10.如权利要求6所述的分布式高速多贾卡控制系统的控制方法，其特征在于，所述工控机(5)不但能够设置系统的参数、加载贾卡工艺数据，还能够在生产过程中实时显示贾卡控制器(6)的工作状态以及各贾卡控制单元(8)的报警信息。
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