CN206388038U - 一种印染机同步检测及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种印染机同步检测及控制系统，包含监控终端以及分别与其通过无线网络连接的多个数据采集终端，所述数据采集终端包含主控制器模块以及通过CAN总线与其连接的多个子控制器模块，所述子控制器模块包含张力传感器、模数转换器、放大电路、数据处理模块、变频器、稳压器、驱动电机、无线通信模块、电源管理器和供电模块；本实用新型实现了现有高性能处理器与先进的CAN总线控制网络的结合，并且硬件简单，抗干扰能力强；本实用新型由张力传感器组成的最小子控制系统，和主控制系统，有效地保证了印染控制系统的时时同步。
Description
技术领域
本实用新型属于同步控制领域，尤其涉及一种印染机同步检测及控制系统，。
背景技术
随着社会生活的发展，人们对现在的印染品的要求也越来越高，特别是布匹与包装外壳，那么对现代印染工艺的要求也越来越高。随着工艺的增加，对印染设备是个不小的挑战，这里面最主要的是大型印染联合机中多电机的同步控制问题。
在印染设备中，电机的同步控制主要有3方面决定：一是处理器对张力传感器数据的处理速度，以及电机对张力传感器的反应速度；二是不同的电机组之间机械性能的差异以及它们产生的实时同时控制问题；三是控制单元与各电机组之间的通信问题，包括速率，抗干扰等。传统印染联合机的做法是采用单片机加AD／DA芯片进行数据的处理与执行，也有为了提高数据的处理能力而采用DSP加单片机的做法。
例如申请号为“201210222489.8”的一种颜色识别系统及方法，其中颜色识别系统包括白色光源模块、颜色采集模块、单片机和LCD显示器，白色光源模块包括白色光源和与其连接的密封通道，白色光源的光通过该密封通道后照射到被测物体上；颜色采集模块包括颜色传感器和聚光透镜，聚光透镜安装在颜色传感器前，被测物体反射的光通过该聚光透镜被颜色传感器采集；颜色传感器将采集的光信号转化为数字信号并发送给单片机进行数据处理，得到不同颜色模式的HSI值和RGB值，并发送给LCD显示器进行数值显示。该实用新型的颜色识别系统结构简单，实现成本低，精度较高，适合个人使用，但是测量精度有待进一步提升。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种印染机同步检测及控制系统。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种印染机同步检测及控制系统，包含监控终端以及分别与其通过无线网络连接的多个数据采集终端，所述数据采集终端包含主控制器模块以及通过CAN总线与其连接的多个子控制器模块，所述子控制器模块包含张力传感器、模数转换器、放大电路、数据处理模块、变频器、稳压器、驱动电机、无线通信模块、电源管理器和供电模块，所述无线通信模块包含单片机以及与其连接的射频发射器，所述张力传感器依次通过模数转换器、放大电路连接数据处理模块，所述数据处理模块依次经过变频器、稳压器连接驱动电机，所述数据处理模块通过单片机连接射频发射器，所述供电模块通过电源管理器连接数据处理模块；
其中，所述张力传感器用于实时采集印染机电机的张力参数，所述模数转换器用于将张力传感器采集的张力参数转换成数字电信号，所述放大电路用于将模数转换器转换的数字电信号进行放大处理进而上传至数据处理模块，所述数据处理模块用于根据接收的数字信号得出电机的转速，进而与设定的电机转速对比，若低于设定的电机转速，则通过调节变频器控制驱动电机进而增大电机转速直至达到设定的电机转速，反之，则通过调节变频器降低电机转速直至达到设定的电机转速；
所述稳压器包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第二电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和数据处理模块的输出端，第一电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一端和稳压电源芯片的输出端，电感的另一端与第二电阻串联后分别连接驱动电机的输入端、第二电解电容的负极，第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、稳压电源芯片的接地端、二极管的正极与地连接。
作为本实用新型一种印染机同步检测及控制系统的进一步优选方案，所述电源管理器包含采样滤波电路、磁偏检测电路、DSP模块、CPLD模块、隔离驱动电路、功率放大电路、远程通讯模块；所述采样滤波电路、磁偏检测电路、功率放大电路、远程通讯模块连接在DSP模块的相应端口上，所述DSP模块通过CPLD模块连接隔离驱动电路。
作为本实用新型一种印染机同步检测及控制系统的进一步优选方案，所述监控终端包含微控制器模块以及分别与其连接的显示模块、数据存储模块和时钟模块。
作为本实用新型一种印染机同步检测及控制系统的进一步优选方案，所述数据处理模块的芯片型号ARM系列处理器。
作为本实用新型一种印染机同步检测及控制系统的进一步优选方案，所述张力传感器的芯片型号为MAGPOWR-400/8301898/MC01。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本实用新型实现了现有高性能处理器与先进的CAN总线控制网络的结合，并且硬件简单，抗干扰能力强；本实用新型由张力传感器组成的最小子控制系统，和主控制系统，有效地保证了印染控制系统的时时同步；
2、本实用新型系统的数据处理模块通过稳压器控制发送给驱动电机的控制信号的稳定性，能够更好更稳定的控制驱动电机，进而保证印染设备的同步；
3、本实用新型采用电源管理器完成实时对供电电源的监管，进而保证电源的稳定。
附图说明
图1是本实用新型的整体系统结构图；
图2 是本实用新型数据采集终端结构图；
图3是本实用新型子控制器模块结构图；
图4是本实用新型子控制器模块稳压器的电路图；
图5是本实用新型子控制器模块电源管理器的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
具体实施方式如下：
如图1所示，一种印染机同步检测及控制系统，包含监控终端以及分别与其通过无线网络连接的多个数据采集终端。
如图2所示，所述数据采集终端包含主控制器模块以及通过CAN总线与其连接的多个子控制器模块，本实用新型实现了现有高性能处理器与先进的CAN总线控制网络的结合，并且硬件简单，抗干扰能力强；本实用新型由张力传感器组成的最小子控制系统，和主控制系统，有效地保证了印染控制系统的时时同步。
如图3所示，所述子控制器模块包含张力传感器、模数转换器、放大电路、数据处理模块、变频器、稳压器、驱动电机、无线通信模块、电源管理器和供电模块，所述无线通信模块包含单片机以及与其连接的射频发射器，所述张力传感器依次通过模数转换器、放大电路连接数据处理模块，所述数据处理模块依次经过变频器、稳压器连接驱动电机，所述数据处理模块通过单片机连接射频发射器，所述供电模块通过电源管理器连接数据处理模块；
其中，所述张力传感器用于实时采集印染机电机的张力参数，所述模数转换器用于将张力传感器采集的张力参数转换成数字电信号，所述放大电路用于将模数转换器转换的数字电信号进行放大处理进而上传至数据处理模块，所述数据处理模块用于根据接收的数字信号得出电机的转速，进而与设定的电机转速对比，若低于设定的电机转速，则通过调节变频器控制驱动电机进而增大电机转速直至达到设定的电机转速，反之，则通过调节变频器降低电机转速直至达到设定的电机转速；
如图4所示，所述稳压器包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第二电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和数据处理模块的输出端，第一电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一端和稳压电源芯片的输出端，电感的另一端与第二电阻串联后分别连接驱动电机的输入端、第二电解电容的负极，第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、稳压电源芯片的接地端、二极管的正极与地连接。
如图5所示，所述电源管理器包含采样滤波电路、磁偏检测电路、DSP模块、CPLD模块、隔离驱动电路、功率放大电路、远程通讯模块；所述采样滤波电路、磁偏检测电路、功率放大电路、远程通讯模块连接在DSP模块的相应端口上，所述DSP模块通过CPLD模块连接隔离驱动电路。
其中，本实用新型涉及的一些具体的型号，所述监控终端包含微控制器模块以及分别与其连接的显示模块、数据存储模块和时钟模块。所述数据处理模块的芯片型号ARM系列处理器，所述张力传感器的芯片型号为MAGPOWR-400/8301898/MC01。
本实用新型采用基于ARM的CORTEX-M3内核的芯片-STM32f103RCT6，它的特点有：STM32F103系列微处理器是首款基于ARMv 7-M体系结构的32位标准RISC（精简指令集）处理器，提供很高的代码效率；工作频率为72MHz，内置高达256KB的FLASH存储器和48KB的SRAM。它内部集成了12位的A／D以及双通道的12位的D／A，还有专门面向工业控制的控制器区域网络（CAN），它提供兼容规范2．0A和2．0B（主动），位速率高达1 Mb／s。它可以接收和发送11位标识符的标准帧，也可以接收和发送29位标识符的扩展帧。具有3个发送邮箱和2个接收FIFO，3级14个可调节的滤波器。
因为STM32的CAN总线控制器的逻辑电平均采用LVTTL，所以采用德州仪器公司生产的CAN总线收发器SN65HVD230。SN65HVD230可用于较高干扰环境下。它采用差分接收，具备抗宽范围的共模干扰、电磁干扰能力。6N137构成的隔离电路，这样就可以很好地实现CAN总线上各节点的电气隔离。增加隔离电路虽然增加了节点的复杂性，但它却提高了节点的稳定性和安全性。此外，为避免信号反射，导致通信的可靠性与抗干扰能力下降，甚至无法通信，因此，在CAN总线的两端需要加有2个120Ω的总线阻抗匹配电阻。
本系统工作前，因为印染设备的各电机单元机械部分属性不可能都相同，所以要在传送布匹前调节各个部分的运转同步系数使其没有负载时线速度一样。在这里一般设置主控制器模块，其他的为子控制器模块。需要调节个从动电机单元的运转速度与主动单元的线速度一致。
本实用新型采用主频为72 MHz的处理器，可以把数据的处理在各单元控制器上面完成。采用由张力传感器组成的最小反馈调节系统，保证了系统的时时同步。改变了把状态信息传递各总控制器后，由总控制器实施同步的大循环反馈方式。本实用新型采用了集成度比较高的MCU，有12位的A/D，D/A转换通道，这样系统就没有外围采样电路，避免了工厂复杂环境对系统的影响。
总之，这种印染联合机的设计实现了现有高性能处理器与先进的CAN总线控制网络的结合，并且硬件结构简单，抗干扰能力强。系统采用小的反馈回路，一方面减少了总线上面的数据流量，另一方面避免了总线上面的传输延时，使得电机同步更加及时准确。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种印染机同步检测及控制系统，其特征在于：包含监控终端以及分别与其通过无线网络连接的多个数据采集终端，所述数据采集终端包含主控制器模块以及通过CAN总线与其连接的多个子控制器模块，所述子控制器模块包含张力传感器、模数转换器、放大电路、数据处理模块、变频器、稳压器、驱动电机、无线通信模块、电源管理器和供电模块，所述无线通信模块包含单片机以及与其连接的射频发射器，所述张力传感器依次通过模数转换器、放大电路连接数据处理模块，所述数据处理模块依次经过变频器、稳压器连接驱动电机，所述数据处理模块通过单片机连接射频发射器，所述供电模块通过电源管理器连接数据处理模块；
其中，所述张力传感器用于实时采集印染机电机的张力参数，所述模数转换器用于将张力传感器采集的张力参数转换成数字电信号，所述放大电路用于将模数转换器转换的数字电信号进行放大处理进而上传至数据处理模块，所述数据处理模块用于根据接收的数字信号得出电机的转速，进而与设定的电机转速对比，若低于设定的电机转速，则通过调节变频器控制驱动电机进而增大电机转速直至达到设定的电机转速，反之，则通过调节变频器降低电机转速直至达到设定的电机转速；
所述稳压器包含稳压电源芯片、第一电解电容、第二电解电容、电感、第一电阻、第二电阻和二极管，所述第一电解电容的负极分别连接第一电阻的一端和数据处理模块的输出端，第一电阻的另一端连接稳压电源芯片的输入端，二极管的负极分别连接电感的一端和稳压电源芯片的输出端，电感的另一端与第二电阻串联后分别连接驱动电机的输入端、第二电解电容的负极，第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、稳压电源芯片的接地端、二极管的正极与地连接。
2.根据权利要求1所述的一种印染机同步检测及控制系统，其特征在于：所述电源管理器包含采样滤波电路、磁偏检测电路、DSP模块、CPLD模块、隔离驱动电路、功率放大电路、远程通讯模块；所述采样滤波电路、磁偏检测电路、功率放大电路、远程通讯模块连接在DSP模块的相应端口上，所述DSP模块通过CPLD模块连接隔离驱动电路。
3.根据权利要求1所述的一种印染机同步检测及控制系统，其特征在于：所述监控终端包含微控制器模块以及分别与其连接的显示模块、数据存储模块和时钟模块。
4.根据权利要求1所述的一种印染机同步检测及控制系统，其特征在于：所述数据处理模块的芯片型号ARM系列处理器。
5.根据权利要求1所述的一种印染机同步检测及控制系统，其特征在于：所述张力传感器的芯片型号为MAGPOWR-400/8301898/MC01。
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