CN202486550U - 一种单系统电脑横机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单系统电脑横机控制系统。现有的电脑横机控制系统结构复杂，价格较高。本实用新型包括主控模块、机头模块、人机交互模块和多个功能模块，其特征在于所述主控模块、机头模块和人机交互模块的控制核心为ARM芯片，所述主控模块和机头模块通过CAN总线通讯，所述的主控模块和人机交互模块通过LAN通讯。本实用新型选择了集成度更高的ARM核作为主芯片，大大的简化了存储器外扩、CAN总线外扩、LAN总线外扩等电路。机头模块采用了单板结构，简化了多板连接的方式，缩小了机头箱体积，方便了维修，增加了稳定性的同时也较大的降低了成本。

Description

一种单系统电脑横机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种单系统电脑横机控制系统。 

背景技术

随着国内电脑横机的飞跃发展，厂家对控制器的要求也逐步在提高，目前在这个行业中的问题主要体现在三个方面：1、成本问题；2、故障维护问题；3、产品系列化带来的配件选择匹配问题。这个三方面的问题相互关联，相互矛盾。如何合理的设计产品的功能与性能，如何合理的制订规范对配件提出相应的要求，如何合理的设置接口技术指标，是能否解决这些问题的关键。 

国内横机的技术起步的比较晚，发展快速。在飞跃发展的同时，相关的配套技术发展并不是很理想。国内横机发展的开始都是以仿造为主，工程技术人员没有系统化设计思想，机器设计工程师只懂得结构设计以及原理实现，并没有考虑材料变形、传动惯量以及部件电气特性，并没有考虑稳定性余量与加工偏差，而且加工检测设备非常落后。在这么多的约束条件下，很难有大的技术超越。 

对于设计电脑横机控制系统的厂家，不仅要对系统内各个控制对象进行大量的研究，还要对外围的部件以及传动机构的特性进行系统化的研究，制定出合理的部件以及传动机构的技术标准以及检验手段。 

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提供了一种单系统电脑横机控制系统，使横机控制系统结构简单化、功能模块化、性能高档化，具有较高的性价比。 

为此，本实用新型的采取如下技术方案：一种单系统电脑横机控制系统，包括主控模块、机头模块、人机交互模块，其特征在于所述主控模块、机头模 块和人机交互模块的控制核心为ARM芯片，所述主控模块和机头模块通过CAN总线通讯，所述的主控模块和人机交互模块通过LAN通讯。 

所述的机头模块为单板结构。 

本实用新型在电脑横机共性技术的基础上，基于ARM核的嵌入式系统为中心控制单元与FPGA技术，采用分布式体系结构，以高速的LAN通讯与CAN通讯为信息传输桥梁，开发了一套具有自主知识产权、并以“结构简单化、功能模块化、性能高档化”为特点的横机控制系统，主要具有以下特点：1）简化的外围电路。各模块的电路设计都选择合理的ARM核作为控制核心，这些ARM芯片具有丰富的硬件接口，大大的简化了系统的外围电路的复杂度，使得产品大大提高了稳定的同时又很大程度降低了成本；2）简化的机头结构。机头模块采用单板结构并与主板采用CAN总线直接联接，简化了机头的复杂结构，方便产品的市场维护与返修，在降低成本的同时又提高了系统的稳定性；3）多进程超宽数据通道。人机交互模块与主控模块采用100M的LAN通讯，满足了大批量的数据以文件方式在两模块间进行高速的传输；主控模块与机头模块采用CAN总线通讯，该通讯通过实时的指令命令控制各个部件的动作的同时还具备适应大数据量传输的文件传输方式。系统分别建立不同的数据缓冲区实现多通道多类型数据的实时传输，在保证正确的基础上，快速的进行数据传输；4）功能模块化设计策略。系统的各个功能按模块单独设计，采用数据接口的方式进行联接，各功能模块程序规范独立，模块间无互相耦合之变量，所有关系发生在数据接口的变量之中；5）实时优化系统的应用。系统的测控任务具有多样化，其中有些测控量对实时性的要求很高，本系统采用FPGA先进的内部硬件处理实时性要求高的测控对象，简化主核心芯片的工作负担。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。 

如图1所示的单系统电脑横机控制系统，包括主控模块2、机头模块3、人机交互模块1和多个功能模块，主控模块2、机头模块3和人机交互模块1的控制核心为ARM芯片，主控模块2和机头模块3通过CAN总线通讯，主控模块2和人机交互模块1通过LAN通讯，机头模块3为单板结构，多个功能模块通过数据接口与主控模块连接，CAN总线通讯包括指令对答、指令广播、数据块读写等通讯方式。 

本实用新型在主芯片选型上，我们选择了集成度更高的ARM核作为主芯片，大大的简化了存储器外扩、CAN总线外扩、LAN总线外扩等电路。机头模块采用了单板结构，简化了多板连接的方式，缩小了机头箱体积，方便了维修，增加了稳定性的同时也较大的降低了成本。 

本实用新型的CAN通讯分为指令对答、指令广播、数据块读写等通讯方式。指令对答通讯指主动方发出指令请求后，从动方根据指令请求的内容发送应答指令给从动方；指令广播通讯指主动方单方向从动方发送实时数据，从动方根据指令进行动作，系统的选针数据以及纱嘴、三角等动作指令都是该通讯方式；数据块读写指主动方向从动方传递或者获得大批量数据块，本系统采用文件方式进行数据块读写。为了实现这三大类型数据的通讯，设计了专业的底层通讯代码，采用多缓冲区的方式，设计了公共接收数据子函数，上层程序将各类通讯独立，最终达到各方式的通讯独立实时，相互无影响。 

根据功能模块的设计实现电脑横机各个功能，能够通过对花型文件的解码， 实现成圈、集圈、翻针、分针、放针、平收针、明收针、直接开领等编织。能够实现归零、锁行、循环、片展开、纱嘴交换等辅助功能。 

系统配备了各种保护功能确保设备安全稳定的运行。系统具备机头超速超限、撞针、浮纱、断线、反卷等故障报警功能，同时系统还设计了机头各部件预防保护电路，确保电路发生故障时候提前切断电源预防部件的损毁，在部件损毁短路后能够切断电源保护电路，并提供报警以及故障检测接口方便维修。 

通过对函数可导的研究，建立数学模型，确定一套用于控制主电机平稳升降速的算法，预算生成用于该算法的二阶差分表，并通过FPGA实现该泰勒公式的离散量控制输出，实现机头快速平稳的换向，在平稳运行的基础上实现高效编织。解决该问题首先要建立实用于电机平稳升降速的模型函数，该函数必须是一个可导的函数，然后将该函数进行泰勒展开，二阶算法采用泰勒展开的前三项，即常数项、一次级数项以及二次级数项。然后将此三项进行Z变化，根据得到的Z变化公式以及传递函数时间常数预算出二阶表格，将二阶表格发生给FPGA，通过FPGA实现具体的算法。最后，采用跌代法，找出正确的时间常数。当新款机型或者系统的传动发生改动时候，都要重新跌代找出新的时间常数，写入到程序中。采用二阶的升降速算法，可以很好的达到平稳快速的升降速。 

采用文字加图标的方法，图标进行专业的美工设计，使各个界面的面貌焕然一新，更加有层次感；同时文字的提示，更加明确了控件的作用，方便初学者对功能记忆与认识。在保留原有风格的基础上对各个界面的合理性进行更加优化的设计，即适应了老用户的使用习惯又给新用户带来了方便。 

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本 实用新型的保护范围。 

Claims (2)

1.一种单系统电脑横机控制系统，包括主控模块、机头模块、人机交互模块，其特征在于所述主控模块、机头模块和人机交互模块的控制核心为ARM芯片，所述主控模块和机头模块通过CAN总线通讯，所述的主控模块和人机交互模块通过LAN通讯。

2.根据权利要求1所述的一种单系统电脑横机控制系统，其特征在于所述的机头模块为单板结构。