CN204982266U - 一种电脑自动调线机实时控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电脑自动调线机实时控制系统,包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元；其中所述的人机交互单元与实时控制单元通过基于FPGA的双端口RAM相连；所述的实时控制单元与机构执行单元相连。本实用新型的系统花型数据传输快，控制精度高，能够缩短产品研发周期，且提高彩色布匹生产质量，并保证系统生产的可靠性。

Description

一种电脑自动调线机实时控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种电脑自动调线机实时控制系统，属于针织机械数控技术领域。

背景技术

电脑自动调线机广泛应用于织针行业，目前市面上的电脑自动调线机分为3色、4色、5色和6色。但国内能自主研发的数控电脑六色自动调线大圆机的厂家廖廖无几，推出的机器也存在转速较慢、控制精度不高等问题,难以满足我国针织工业发展的需要。

实用新型内容

为了克服已有电脑自动调线控制系统编织速度较慢，产品研发周期长，控制精度不高，导致布匹编织的质量较差，本实用新型提供一种花型数据传输快，控制精度高，能够缩短产品研发周期，且提高彩色布匹生产质量，并保证系统生产的可靠性的一种电脑自动调线机实时控制系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种电脑自动调线机实时控制系统,包括人机交互单元、实时控制单元和机构执行单元；其中所述的人机交互单元与实时控制单元通过基于FPGA的双端口RAM相连；所述的实时控制单元与机构执行单元相连；所述的机构执行单元包括变频电机、选针器、圈零位传感器、断纱传感器、漏针传感器、漏油传感器、正交编码器；其中所述的变频电机与变频电机驱动控制电路相连，所述的变频电机还与调线机针筒相连，所述的变频电机驱动控制电路与实时控制段元通过高速光耦隔离相连；所述的选针器通过基于FPGA的双端口RAM与实时控制单元相连，所述的选针器还与调线手指相连；所述的圈零位传感器、断纱传感器、漏针传感器、漏油传感器、正交编码器与实时控制单元通过高速光耦隔离相连，负责信号的采集。

所述人机交互单元包括S3C6410控制器，液晶显示器、触摸屏、NandFlash存储器、USB接口和以太网接口；所述的S3C6410控制器分别通过线路与液晶显示器、触摸屏、NandFlash存储器、USB接口、以太网接口相连；所述的S3C6410控制器通过基于FPGA的双端口RAM与实时控制单元相连。

所述实时控制单元包括ARM控制器、基于FPGA的双端口RAM、外扩Flash花型存储器和高速光耦隔离；其中所述的基于FPGA的双端口RAM通过并行总线与S3C6410控制器相连，所述的基于FPGA的双端口RAM通过线路与选针器相连，所述的基于FPGA的双端口RAM通过并行总线与外扩Flash花型存储器相连；所述的基于FPGA的双端口RAM通过并行总线与ARM控制器相连；所述的ARM控制器通过高速光耦隔离与机构执行单元上的圈零位传感器、断纱传感器、漏针传感器、漏油传感器、正交编码器、变频电机驱动控制电路相连；所述的ARM控制器通过基于FPGA的双端口RAM与选针器相连；基于FPGA的双端口RAM作为人机交互单元与ARM控制器完成数据的同步读写操作，实现数据的交互与共享，完成花型动作数据的传输，增强了并行总线抗干扰性。

所述的正交编码器为增量式旋转编码器。

一种电脑自动调线机实时控制控制方法，包括如下步骤：

1）首选由所述的液晶显示器显示并通过操作将客户需求的花型文件通过USB总线接口或以太网交换机导入S3C6410控制器，然后利用所述的基于FPGA的双端口RAM进入实时控制单元内，并通过所述的ARM实时控制单元上的ARM控制器解析成相应的编织文件，存于所述的ARM控制器的外扩Flash存储器中；

2）按下调线机启动按钮，所述的实时控制单元控制的ARM控制器启动变频电机驱动控制电路，所述的变频电机驱动控制电路驱动变频电机工作来驱动调线机针筒转动，固定在所述的调线机针筒上的正交编码器读取当前针位脉冲；所述的正交编码器为增量式旋转编码器，采用正负两路脉冲计数，大大提高了控制精度；

3）根据步骤1）解析成的相应编织文件和步骤2）中的针位脉冲计数，以及圈零位传感器对系统零位检测来实现定位，所述的实时控制单元通过基于FPGA的双端口RAM把动作数据传送到选针器中，所述的选针器与调线机针筒同步转动并驱动不同的调线手指完成6种纱线颜色的更换；

4）所述的实时控制单元的ARM控制器还执行系统运行监控；当所述的断纱传感器、漏针传感器、漏油传感器感应到有断纱、漏针或漏油情况发生时，所述的实时控制单元的ARM控制器通过高速光耦隔离接收到检测信号异常的报警信号时，执行停机报警处理。

5）重复第二、三、四步操作，直至完成整个调线机编织工序。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的电脑自动调线机实时控制系统及控制方法采用三层分布式架构，包括了人机交互单元、实时控制单元和执行机构单元，其实现了高速、精确的控制编织，提高了系统的生产效率。人机交互单元与实时控制单元采用基于FPGA的双端口RAM技术实现花型文件传输的同时读写，提高数据传输效率，同时作为选针器驱动数据的中间单元，减少了并行总线长度，降低了干扰，有利于保证时序的一致性和数据的稳定性。采用并行的地址数据复用总线加时钟信号线方式驱动选针器，提高了系统编织的实时性。采用总线与光耦隔离的方式连接各个执行器，使得调线机的布线得到简化，以及确保各单元间的独立性，提高系统的可靠性。将各种传感器信号使用总线方式与实时控制单元进行通讯，可以使实时控制单元实现更精准的控制，以及增加了系统的闭环控制，提高了系统的稳定性。本实用新型的提出在调线机控制系统的实时性、可靠性，控制精度上进行了极大的提高，确保了高效高质量地彩色布匹的编织。

附图说明

图1是本实用新型的电脑自动调线机实时控制系统的示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的一种电脑自动调线机实时控制系统,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；其中所述的人机交互单元1与实时控制单元2通过基于FPGA的双端口RAM14相连，进行数据交互与共享；所述的实时控制单元2与机构执行单元3相连；所述的机构执行单元3包括变频电机5、选针器7、圈零位传感器9、断纱传感器10、漏针传感器11、漏油传感器12、正交编码器13，所述的正交编码器13为增量式旋转编码器；其中所述的变频电机5与变频电机驱动控制电路4相连，所述的变频电机5还与调线机针筒6相连，驱动调线机针筒6转动，所述的变频电机驱动控制电路4与实时控制段元2通过高速光耦隔离16相连；所述的选针器7通过基于FPGA的双端口RAM14与ARM控制器23相连，进行通讯，所述的选针器7还与调线手指8相连，驱动调线手指8动作；所述的圈零位传感器9、断纱传感器10、漏针传感器11、漏油传感器12、正交编码器13与实时控制段元2通过高速光耦隔离16相连，负责信号的采集。

所述人机交互单元1包括S3C6410控制器20（S3C6410控制器基于ARM1176JZF-S的核，采用Wince系统，购于韩国三星电子），液晶显示器21、触摸屏22、NandFlash存储器17、USB接口18和以太网接口19；所述的S3C6410控制器20分别通过线路与液晶显示器21、触摸屏22、NandFlash存储器17、USB接口18、以太网接口19相连；所述的S3C6410控制器20通过基于FPGA的双端口RAM14与实时控制单元2相连；所述的人机交互单元1主要为用户提供友好的人机交互界面，对调线机控制系统参数进行实时显示和修改，以及花型文件的解析等。

所述实时控制单元2包括ARM控制器23，（ARM控制器23使用的芯片型号是STM32F407ZET6，购于意大利意法半导体公司)、基于FPGA的双端口RAM14，（芯片型号为CME-M7,购于北京京微雅格科技有限公司）、外扩Flash花型存储器15和高速光耦隔离（16）；其中所述的基于FPGA的双端口RAM14通过并行总线与S3C6410控制器20相连，所述的基于FPGA的双端口RAM14通过线路与选针器7相连，所述的基于FPGA的双端口RAM14通过并行总线与外扩Flash花型存储器15相连；所述的基于FPGA的双端口RAM14通过并行总线与ARM控制器23相连；所述的ARM控制器23通过高速光耦隔离与机构执行单元3上的圈零位传感器9、断纱传感器10、漏针传感器11、漏油传感器12、正交编码器13、变频电机驱动控制电路4相连；所述的ARM控制器23通过基于FPGA的双端口RAM14与选针器7相连；所述的基于FPGA的双端口RAM14作为人机交互单元1与ARM控制器23完成数据的同步读写操作，实现数据的交互与共享，同时作为选针器7与ARM控制器23的花型数据缓冲区，完成选针动作数据的传输，增强了并行总线抗干扰性。

一种电脑自动调线机实时控制控制方法，包括如下步骤：

1）首先由所述的液晶显示器21显示并通过操作将客户需求的花型文件通过USB总线接口18或以太网交换机19导入S3C6410控制器20，然后利用所述的基于FPGA的双端口RAM14进入实时控制单元2内，并通过所述的实时控制单元2上的ARM控制器23解析成相应的编织文件，存于所述的ARM控制器23的外扩Flash存储器15中；

2）按下调线机启动按钮，所述的实时控制单元控制2的ARM控制器23启动变频电机驱动控制电路4，所述的变频电机驱动控制电路4驱动变频电机5工作来驱动调线机针筒6转动，固定在所述的调线机针筒6上的正交编码器13读取当前针位脉冲；所述的正交编码器13为增量式旋转编码器，采用正负两路脉冲计数，大大提高了控制精度；

3）根据步骤1）解析成的相应编织文件和步骤2）中的针位脉冲计数，以及圈零位传感器9对系统零位检测来实现定位，所述的实时控制单元2通过基于FPGA的双端口RAM14把动作数据传送到选针器7中，所述的选针器7与调线机针筒6同步转动并驱动不同的调线手指8完成6种纱线颜色的更换；

4）所述的实时控制单元2的ARM控制器23还执行系统运行监控；当所述的断纱传感器10、漏针传感器11、漏油传感器12感应到有断纱、漏针或漏油情况发生时，所述的实时控制单元2的ARM控制器23通过高速光耦隔离12接收到检测信号异常的报警信号时，执行停机报警处理。

5）重复第二、三、四步操作，直至完成整个调线机编织工序。

本实施例的电脑自动调线机实时控制系统及控制方法采用三层分布式架构，包括了人机交互单元1、实时控制单元2和执行机构单元3，其实现了高速、精确的控制编织，提高了系统的生产效率。人机交互单元1与实时控制单元2采用基于FPGA的双端口RAM14技术实现花型文件传输的同时读写，提高数据传输效率，同时作为选针器7驱动数据的中间单元，减少了并行总线长度，降低了干扰，有利于保证时序的一致性和数据的稳定性。采用并行的地址数据复用总线加时钟信号线方式驱动选针器7，提高了系统编织的实时性。采用总线与光耦隔离的方式连接各个执行器，使得调线机的布线得到简化，以及确保各单元间的独立性，提高系统的可靠性。将各种传感器信号使用总线方式与实时控制单元进行通讯，可以使实时控制单元实现更精准的控制，以及增加了系统的闭环控制，提高了系统的稳定性。本实施例的提出在调线机控制系统的实时性、可靠性，控制精度上进行了极大的提高，确保了高效高质量地彩色布匹的编织。

Claims (4)

1.一种电脑自动调线机实时控制系统,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）；其中所述的人机交互单元（1）与实时控制单元（2）通过基于FPGA的双端口RAM（14）相连；所述的实时控制单元（2）与机构执行单元（3）相连；所述的机构执行单元（3）包括变频电机（5）、选针器（7）、圈零位传感器（9）、断纱传感器（10）、漏针传感器（11）、漏油传感器（12）、正交编码器（13）；其中所述的变频电机（5）与变频电机驱动控制电路（4）相连，所述的变频电机（5）还与调线机针筒（6）相连，所述的变频电机驱动控制电路（4）与实时控制单元（2）通过高速光耦隔离（16）相连；所述的选针器（7）通过基于FPGA的双端口RAM（14）与实时控制单元（2）相连，所述的选针器（7）还与调线手指（8）相连；所述的圈零位传感器（9）、断纱传感器（10）、漏针传感器（11）、漏油传感器（12）、正交编码器（13）与实时控制单元（2）通过高速光耦隔离（16）相连。

2.如权利要求1所述的一种电脑自动调线机实时控制系统,其特征在于：所述人机交互单元（1）包括S3C6410控制器（20），液晶显示器（21)、触摸屏(22)、NandFlash存储器(17)、USB接口(18)和以太网接口(19)；所述的S3C6410控制器（20）分别通过线路与液晶显示器（21)、触摸屏(22)、NandFlash存储器(17)、USB接口(18)、以太网接口(19)相连；所述的S3C6410控制器（20）通过基于FPGA的双端口RAM（14）与实时控制单元（2）相连。

3.如权利要求1所述的一种电脑自动调线机实时控制系统,其特征在于：所述实时控制单元（2）包括ARM控制器（23）、基于FPGA的双端口RAM（14)、外扩Flash花型存储器(15)和高速光耦隔离（16）；其中所述的基于FPGA的双端口RAM(14)通过并行总线与S3C6410控制器(20)相连，所述的基于FPGA的双端口RAM(14)通过线路与选针器（7）相连，所述的基于FPGA的双端口RAM（14）通过并行总线与外扩Flash花型存储器（15)相连；所述的基于FPGA的双端口RAM(14)通过并行总线与ARM控制器(23)相连；所述的ARM控制器(23)通过高速光耦隔离分别与机构执行单元（3)上的圈零位传感器（9）、断纱传感器（10）、漏针传感器（11）、漏油传感器（12）、正交编码器（13）、变频电机驱动控制电路（4）相连；所述的ARM控制器(23)通过基于FPGA的双端口RAM（14）与选针器（7）相连。

4.如权利要求1或3所述的一种电脑自动调线机实时控制系统,其特征在于：所述的正交编码器（13）为增量式旋转编码器。